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2015-03-29 12:15 1 ICBL 2008 Como criar um laboratório para ensino de eletrônica com acesso remoto Um tutorial sobre a Plataforma Open Lab e um convite.

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1 :15 1 ICBL 2008 Como criar um laboratório para ensino de eletrônica com acesso remoto Um tutorial sobre a Plataforma Open Lab e um convite para se juntar ao Grupo VISIR

2 :15ICBL Esboço do Tutorial 09:00 – 10:30Apresentação da Plataforma VISIR Open Lab Administração de um curso em Laboratório 10:30 – 11:00Intervalo 11:00 – 13:00Disponibilizando componentes à usuários remotos Evitando danos aos equipamentos experimentais Sessão prática

3 :15ICBL Esboço da Apresentação sobre a Plataforma VISIR Open Lab Introdução e experiência do projeto VISIR Demonstração de um Laboratório VISIR Objetivos e metas do projeto VISIR Visão geral da plataforma Open Lab Como participar do projeto VISIR Conclusões e desenvolvimentos futuros

4 :15ICBL Laboratório Convencional de Eletrônica para Estudantes na BTH Aberto somente por 4 horas durante as sessões supervisionadas 8 bancadas de trabalho idênticas 2 estudantes compartilham uma bancada Mesa do instrutor

5 :15ICBL Bancada de trabalho em um laboratório de eletrônica convencional Osciloscópio Fonte de tensão Gerador de função Multímetro Digital Conjunto de componentes para o estudante Matriz de contatos (proto board) desmontável

6 O passado do Projeto VISIR Em 1999 iniciou-se um projeto para desenvolver um laboratório remoto com o objetivo de oferecer um complemento aos laboratórios convencionais e prover livre acesso à caros equipamentos experimentais Atualmente, laboratórios em eletrônica, segurança, radio e processamento de sinais estão disponíveis online e são utilizados em cursos regulares para estudantes, que podem estar presentes no campus ou a distância. No final de 2006 foi iniciado o projeto VISIR e desde entao este tem sido difundido em varias universidades :15 6 ICBL 2008

7 Porque tornar laboratórios de eletrônica remotamente acessíveis? Laboratórios de ensino de eletrônica contêm os mesmos equipamentos na maioria das universidades – um padrão Existe um grande número desses laboratórios ao redor do mundo Podem ser facilmente disponibilizados para acesso remoto preservando-se ainda o contexto dos experimentos :15 7 ICBL 2008

8 O Laboratório de Eletrônica VISIR Servidor Web PC Cliente Resistência Amp op Demonstrações :15 8 ICBL 2008

9 A bancada de trabalho emula o laboratório por meio de compartilhamento de tempo Cada usuário conecta os componentes do circuito e configura os instrumentos localmente em seu próprio computador Quando pronto, o botão “Perform Experiments” é pressionado e as configurações do circuito e instrumentos são enviadas para a bancada de trabalho O experimento atual (configuração do circuito, set up dos instrumentos e medidas) é executado na bancada de trabalho durante um tempo igual ou inferior a 0,1 s :15 9 ICBL 2008

10 O Laboratório VISIR Fornece equipamentos de laboratórios reais suplementando laboratórios convencionais pode ser utilizado 24h/dia, 7dias/semana, individulamente ou em grupos por estudantes matriculados, exceto durante as sessões supervidionadas contém suporte para materiais didáticos já existentes oferece uma interface e contexto familiares para ambos estudantes e professores a interface web inclui suporte multilingue :15 10 ICBL 2008

11 A distribuição de software VISIR Um repositório público de sub versões contento todos os módulos de software está disponível (http://svn.openlabs.bth.se/trac/) Membros do grupo VISIR terão acesso e direito de escrita em certos ramos do repositório. Escrita no tronco do repositório é limitada e exige revisão do código O Trac software project management system (http://trac.edgewall.org) é usado para gerenciamento do repositório.http://trac.edgewall.org

12 Benefícios :15ICBL Estudantes – podem usar o laboratório individulamente ou em grupos, por exemplo para se prepararem para as sessões experimentais quando desejado Universidades e outras instituições – podem produzir engenheiros com maior experiência prática sem um aumento significativo do custo por estudante – podem oferecer sessões de laboratório à distância – Colaborações em laboratórios podem levar a colaborações em novos materiais didáticos

13 Benefícios cont. As sessões convencionais de laboratório podem ser mais eficientes porque – Os estudantes podem aprender sozinhos os pontos mais triviais como o set up do trigger do osciloscópio, por exemplo – As sessões de laboratório podem ser dedicadas à assuntos mais complicados, como problemas de compatibilidade eletromagnética (EMC) :15ICBL

14 Objetivos do projeto VISIR Formar um grupo e criar parcerias com universidades assim como com outras organizações O grupo atuará ativamente nos futuros desenvolvimentos da plataforma Uma rede de laboratórios distribuídos será criada, na qual as bancadas de trabalho serão preparadas por membros do grupo :15 14 ICBL 2008

15 As metas do projeto VISIR Acesso livre aos equipamentos experimentais para os estudantes sem um aumento significativo dos custos por estudante para a universidade Acesso para o público quando não utilizado para educação regular :15 15 ICBL 2008

16 A Plataforma VISIR Open Lab :15 16 ICBL 2008

17 Administração de um curso em laboratório Diferentes papéis como administrador, professor e estudante são definidos, cada qual com diferentes direitos de acesso Reserva de tempo para as sessões, assim como para os próprios experimentos do estudante são disponibilizados Uma interface web é utilizada para introduzir cursos, sessões de laboratório e gerenciar contas pessoais :15 17 ICBL 2008

18 Bancada de trabalho online :15 18 ICBL 2008

19 Instrumentos distribuídos XML, TCP/IP, port 2324 Computador do cliente Servidor de equipamentos Driver compatível com padrões IVI É possível utilizar um painel virtual representando o modelo de um instrumento para controlar um outro instrumento real diferente com tanto que a performance do instrumento real seja igual ou superior à performance do instrumento representado :15 19 ICBL 2008

20 Funcionalidades dos Instrumentos definidas pela IVI Foundation Capacidades base da Classe – comum entre a maioria dos instrumentos disponíveis na classe Capacidades extendidas da Classe – grupo de funções, atributos e valores de atributos que representam características mais específicas de uma classe de instrumentos :15 20 ICBL 2008

21 Drivers dos Instrumentos VISIR recomenda o uso de IVI drivers O padrão VISA é também aceito, entretanto as funções dos instrumentos devem ser àquelas definidas pelo padrão IVI :15 21 ICBL 2008

22 Uma coleção de Instrumentos Virtuais Uma coleção de instrumentos virtuais é necessária pois outras universidades usam outros modelos de equipamentos em seus laboratórios ou desejam, por exemplo, um painel frontal com estilo do LabVIEW Estudantes poderiam selecionar os modelos de instrumentos aos quais estão mais habituados ou querem se familiarizar :15 22 ICBL 2008

23 Problemas inerentes ao uso de matrizes de comutação em geral A complexidade aumenta rapidamente com o número de componentes. O sinal pode passar por vários relês Circuitos perigosos para o equipamento podem ser criados :15 23 ICBL 2008

24 A matriz de comutação suporta sessões de laboratório onde estudantes com pouca experiência praticam conexão de componentes e experimentos em circuitos simples descritos em um manual de instrução do laboratório estudantes avançados testam circuitos complexos pré montados e utilizam a matriz para para mover as pontas de prova entre os nodos do circuito :15 24 ICBL 2008

25 A matriz de comutação é uma pilha com diferentes placas :15 25 ICBL 2008

26 Performance da matriz de comutação O gerador de função NI PXI-5402 gera uma onda quadrada de 1 MHz. O osciloscópio NI PXI-5112 mostra Os dados Teste de largura de banda em uma matriz com 8 placas :15 26 ICBL 2008

27 Como participar do grupo VISIR e contribuir com o projeto Fazer o download do software e das instruções disponíveis em Adquirir os hardwares PXI da National Instruments Uma nova versão da matriz de comutação será disponibilizada em breve para aquisição :15 27 ICBL 2008

28 Competências necessárias para implementar uma plataforma VISIR Experiência em eletrônica analógica, PXI, e LabVIEW Experiência em TI (Web, PHP, MySQL, XML, C++, FLASH etc.) :15 28 ICBL 2008

29 Futuros desenvolvimentos para a plataforma VISIR Inclusão de front panels adicionais representando modelos de instrumentos usados pela comunidade VISIR Introdução de exercícios de laboratórios existentes em outras universdades Desenvolvimento de uma interface entre a plataforma VISIR e um ambiente de aprendizagem como Moodle Adicionar novas ferramentas que suportem comunicação entre usuários do laboratório Uma grade de laboratórios VISIR baseada em web services :15 29 ICBL 2008


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