TCC: WebLab Laboratório de Experimentação Remota

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO

TRIÂNGULO MINEIRO

PROJETO WEBLAB: LABORATÓRIO DE EXPERIMENTAÇÃO REMOTA PARA ENSINO DE FÍSICA

UBERLÂNDIA

2013

Adilmar Coelho Dantas

Projeto Weblab: Laboratório de Experimentação Remota para Ensino de Física

Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Triângulo Mineiro, Campus Uberlândia Centro, como requisito parcial para conclusão do Curso de Tecnologia em Sistemas para Internet. Orientadora: Dra. Lilian Ribeiro Mendes Paiva

Uberlândia, MG 2013

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TERMO DE APROVAÇÃO

Adilmar Coelho Dantas

Projeto Weblab: Laboratório de Experimentação Remota para Ensino de Física

Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Triângulo Mineiro, Campus Uberlândia Centro, como exigência parcial para obtenção do diploma de Tecnólogo em Sistemas para Internet, sob a orientação da Profa. Dra. Lilian Ribeiro Mendes Paiva.

Aprovado em 16 de julho de 2013.

____________________________________________________________

Profa. Dra. Lilian Ribeiro Mendes Paiva (Orientadora)

_________________________________________________________ Prof. Ms. Ricardo Soares Boaventura (Convidado)

_______________________________________________________ Prof. Ms. Gustavo Prado (Convidado)

Uberlândia, MG 2013

4

Dedico este trabalho a minha mãe

e a todos que me apoiaram nesta jornada da minha vida.

5

Agradecimento

Ao professor Eduardo Kojy Takahashi pela oportunidade e confiança dedicada em mim neste projeto. A professora Lilian Ribeiro Mendes Paiva, por sua orientação e incentivo. A professora Cricia Zilda Felício, por seu apoio e incentivo. A todos os professores do curso, pelo aprendizado adquirido, motivo principal para a finalização deste projeto. Aos amigos do Laboratório de Experimentação Remota (NUTEC) em especial aos alunos da física, Hermes e Rener. Ao Instituto Federal do Triângulo Mineiro, Campus Centro, pela acolhida, rumo à minha formação superior. A Universidade Federal de Uberlândia, pelo apoio e investimento junto ao projeto e pela oportunidade de trabalhar na instituição.

6

Faça os seus dias valerem as lembranças. (Bill Gates)

7

Resumo

Este trabalho apresenta a criação de um laboratório de acesso remoto, um WebLab,

constituído de equipamentos e sistemas reais que podem ser controlados a distância

através da internet. Na proposta, o WebLab permitiu o desenvolvimento de um

sistema de controle de um experimento para determinar a relação carga/massa do

elétron como no experimento original de Joseph John Thomson. O projeto

contemplou o desenvolvimento de um aplicativo que permitiu realizar o acesso

remoto de uma página específica na internet, a visualização e o controle do

acionamento de três motores de passo acoplados a três potenciômetros de duas

fontes de tensão: uma, que produz o potencial acelerador e o potencial de foco do

feixe de elétrons, e outra que produz a corrente elétrica para gerar o campo

magnético defletor desse feixe. Utilizando este aplicativo, o usuário pode ajustar

diferentes valores de potencial acelerador e de corrente geradora do campo

magnético para obter específicos raios da órbita eletrônica, permitindo, assim, o

cálculo da razão carga/massa do elétron. As avaliações iniciais nas condições

propostas pelo experimento remoto demonstraram a facilidade de uso,

funcionalidade e confiabilidade das diversas tecnologias integradas no sistema.

Foram realizados testes que permitiram identificar o limite máximo de requisições

suportado pelo experimento em condições normais e extremas.

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Abstract

This work presents the creation of a remote access laboratory, a WebLab, consisting

of equipment and real systems that can be controlled remotely through the internet.

In the proposal, the WebLab allowed the development of a control system of an

experiment to determine the charge / mass ratio of the electron as in the original

experiment of Joseph John Thomson. The project included the development of an

application which allowed remote access to a specific page on the Internet, viewing

and control of three stepper motors coupled to three pots of two voltage sources:

one that produces the potential accelerator and potential to focus the electron beam

and another that produces electric current to generate the magnetic field of this beam

deflector. Using this application, the user can set different values of potential

accelerator and current generating the magnetic field to obtain specific orbital

electron beams, thus allowing the calculation of the ratio charge / mass of the

electron. Initial assessments under the conditions proposed by the remote

experiment demonstrated the ease of use, functionality and reliability of the various

technologies integrated in the system. Tests were performed that allowed to identify

the maximum requests supported by the experiment in normal and extreme

conditions.

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Listas de Ilustrações

Figura 1 - Proporção de indivíduos que acessaram a internet (UOL, 2013) ............. 14

Figura 2 - Experimento J. J. Thomson (CERN, 2013) ............................................. 20

Figura 3 - Aparato experimental utilizado por J. J. Thomson na medida da razão e/m

do elétron ................................................................................................................. 20

Figura 4 - Ambiente RexLab (UFSC, 2013) .............................................................. 24

Figura 5 - Ambiente Automatic Control Telelab (ACT, 2013) .................................... 25

Figura 6 - Laboratório didático virtual de física (USP, 2013)..................................... 26

Figura 7 - Tubo de feixe estreito (PHYWE, 2013) .................................................... 29

Figura 8 - Bobinas de Helmholtz (PHYWE, 2013) .................................................... 29

Figura 9 - Voltímetro (PHYWE, 2013) ...................................................................... 30

Figura 10 - Cabos de conexão (PHYWE, 2013) ....................................................... 30

Figura 11 - Fonte de alimentação 600 VDC (PHYWE, 2013) .................................. 30

Figura 12 - Placa ARDUINO MODELO UNO (ARDUINO, 2013) .............................. 31

Figura 13 - Circuito Integrado para controle de potência dos motores ..................... 31

Figura 14 - DC – Fluxo de dados simplificado .......................................................... 33

Figura 15 - Diagrama do arquitetura do experimento NUTEC ................................. 33

Figura 16 – Modelo HDM (HDM Hypermedia Design Model, 2013) ......................... 36

Figura 17 – Diagrama de Navegabilidade ................................................................ 36

Figura 18 – Diagrama de pacotes ............................................................................ 37

Figura 19 – Caso de uso usuário - login ................................................................... 38

Figura 21 – Caso de uso manipulação do experimento ............................................ 40

Figura 22- Diagrama Entidade Relacionamento ....................................................... 41

Figura 23 - Modelo Lógico da Base de Dados.......................................................... 42

Figura 24 - Modelo de Comunicação Assíncrona ..................................................... 45

Figura 25 - Interface inicial do portal WebLab .......................................................... 46

Figura 26 - Interface de cadastros do portal Weblab ................................................ 47

Figura 27 - Interface experimentos do portal WebLab .............................................. 47

10

Figura 28 - Interface de experimentação do portal WebLab ..................................... 48

Figura 29 - Visão da versão móvel em dispositivos com SO Android ....................... 49

Figura 30 - Requisições para 100 usuários (solicitações são processadas por

segundo) .................................................................................................................. 51


segundo) .................................................................................................................. 52


segundo) .................................................................................................................. 52

Figura 33 - medição do tempo de resposta do servidor web .................................... 53

Figura 34 - medição do tempo de resposta do servidor web .................................... 53

Figura 35 - Requisições para 100 usuários (tempo de latência) ............................... 54



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Lista de Abreviaturas

APK - Android Package

AVI - Audio Video Interleave

AVM - ActionScript Virtual Machine

CI – Circuito Integrado

CMS - Content Management System

CSS - Cascading Style Sheets

Cross-channel – Canais Cruzados

DC - Direct current

HDM - Hypermedia Design Model

HTML - HyperText Markup Language

HTTP - Hypertext Transfer Protocol

IDE - Integrated Development Environment

JPEG - Joint Photographic Experts Group.

LCD - Liquid crystal display

PHP - Personal Home Page

RIA - Aplicações ricas de internet

SDK - Software Development Kit

SGBD – Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados

SQL - Linguagem de Consulta Estruturada

TIC - Tecnologia da Informação e Comunicação.

12

Sumário

Capitulo 01: Aspectos Introdutórios..................................................................... 14

1.1 Introdução ................................................................................................... 14

1.2. Justificativa ................................................................................................. 16

1.3. Objetivos ........................................................................................................ 17

Objetivo Geral ................................................................................................... 17

Objetivos Específicos ........................................................................................ 17

Capitulo 02: Desenvolvimento .............................................................................. 19

2.1. Referencial Teórico ........................................................................................ 19

O Experimento para a Determinação da Relação Carga/Massa do Elétron ....... 19

Experimento de Thomson Aplicado ao WEBLAB .............................................. 20

Laboratório de Experimentação Remota (REXLAB) .......................................... 23

Automatic Control TELELAB(ACT) .................................................................... 24

Laboratório Didático Virtual de Física ................................................................ 25

2.2. Metodologia ................................................................................................... 26

Software e Arquitetura Computacional de Desenvolvimento ............................. 26

Hardware Utilizado para Montagem da Plataforma............................................ 29

Desenvolvimento do Aplicativo WEBLAB .......................................................... 32

Levantamento de requisitos ............................................................................... 38

Modelagem da base de dados........................................................................... 41

Transmissão das imagens ................................................................................. 43

Comunicação serial via PHP ............................................................................. 44

13

Comunicação assíncrona .................................................................................. 45

2.3. Resultados Parciais ....................................................................................... 45

2.4. Testes Experimentais .................................................................................... 49

Capitulo 03: CONCLUSÃO e trabalhos futuros .................................................... 56

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................ 58

Anexo 01: Recursos necessários ............................................................................. 61

Anexo 02: CODIFICAÇÃO SQL ............................................................................... 63

Anexo 03: MANUAL DE MONTAGEM DO KIT DIDÁTICO ....................................... 66

14

CAPITULO 01: ASPECTOS INTRODUTÓRIOS

1.1 Introdução

Existem atualmente inúmeras discussões a respeito da utilização da tecnologia para

estimular e complementar a educação. Segundo os pesquisadores Araújo e Abib

(2003), os estudantes adquirem benefícios significativos no aprendizado quando

utilizam mídias audiovisuais ou computadores. Observou-se que a internet vem

sendo muito utilizada no meio educacional e através da sua popularização, foi

possível perceber uma nova estratégia para transmissão do conhecimento.

Figura 1 - Proporção de indivíduos que acessaram a internet (UOL, 2013)

A Figura 1 demonstra que pela primeira vez no Brasil, o número de

brasileiros que já acessaram a internet superou a quantidade de pessoas que nunca

navegaram na rede, 49% dos entrevistados com idade superior a 10 anos disseram

ter navegado na rede nos últimos três meses. A porcentagem de pessoas que nunca

acessaram a web foi de 45%, o que estimula cada vez mais o desenvolvimento de

novas técnicas educacionais que utilizem ferramentas para web.

Segundo o Jornal Estadão (2012), o Brasil atualmente é o terceiro pais onde

mais se vendem computadores, sendo um motivo adicional para se investir em

laboratórios remotos na educação. Além da popularização da internet, foi possível

15

acompanhar em épocas recentes a consolidação de microcomputadores com

distintas finalidades, envolvendo desde simples tarefas até complexos controles de

processos industriais. Esta consolidação deve-se, em parte, à utilização das redes

de computadores e de novas tecnologias que surgem diariamente na tentativa de

automatizar processos simples ou complexos, não somente na educação, mas

também em outras áreas de estudo como engenharia e computação.

A utilização da Internet, dos computadores e dos dispositivos móveis,

voltados para a educação é a base de uma nova metodologia de transmissão do

conhecimento: a educação online. Moran (2002) define a Educação a Distância -

EAD como um processo de ensino-aprendizagem mediado por tecnologias, onde

professores e alunos estão separados espacial e/ou temporalmente.

Recentemente, diversas empresas e instituições de ensino estão adotando a

educação online como a principal metodologia para treinar funcionários e educar

alunos, respectivamente. Para estas empresas e instituições, existem alguns

benefícios tanto para instrutores quanto para aprendizes. Para aprendizes não

existem barreiras de tempo, espaço e distância na educação online. Estudantes

podem utilizar a internet para acessar materiais de aprendizado atualizados e

relevantes e podem se comunicar com especialistas em determinada área. Além

disso, os estudantes podem completar cursos online enquanto estão trabalhando em

empresas ou em suas próprias casas. Os treinamentos que possuem algum tipo de

risco têm seus riscos minimizados ou anulados através da experimentação remota,

já que o aluno não está presente no local e sim apenas interagindo com o meio em

tempo real.

Para os instrutores é também uma vantagem, já que o ensino pode ser

realizado em qualquer hora e em qualquer lugar onde se tenha acesso a internet. As

matérias e conteúdo de cada aula podem ser atualizadas online e acessadas

imediatamente pelos alunos.

Os laboratórios remotos podem também ser utilizados para determinar as

necessidades e o atual estado de conhecimento dos estudantes, e para verificar

apropriadamente os materiais que os estudantes devem selecionar para atingir o

resultado desejado.

Assim, diante das necessidades e aplicabilidades detectadas, este projeto

apresenta uma alternativa para utilização de um laboratório remoto para ensino da

física, o WebLab.

16

1.2. Justificativa

A crescente evolução da tecnologia da informação e o surgimento de novas

ferramentas computacionais propiciaram consideráveis avanços no ensino e

pesquisa.

Os laboratórios de acesso remoto, os WebLabs, são exemplos claros da

potencialidade de utilização da computação na educação. Tais laboratórios

possibilitam realizar experimentos práticos por meio do acesso visual e físico e

montagens experimentais reais pela internet, permitindo seu controle e aquisição de

dados em tempo real. Apresentam, ainda, um grande diferencial, pois propiciam a

realização autônoma de experimentos reais a qualquer momento e de qualquer

lugar, estimulando a aprendizagem por descoberta que, segundo Ausubel (1980),

constitui uma das dimensões mais elevadas de aprendizagem.

Os laboratórios remotos representam uma grande evolução no conceito de

inclusão digital, pois podem permitir que estudantes e pesquisadores, independente

do seu nível econômico, possam acessar equipamentos com maior nível de

complexidade e relativamente caros, instalados em laboratórios de diversas

instituições de ensino. Adicionalmente, os WebLabs podem oferecer aos estudantes

treinamento em equipamentos similares aos encontrados no mercado de trabalho.

A concepção do WebLab foi atender estudantes e professores de física e

física experimental para os cursos de ciência da computação e química, funcionando

como uma ferramenta auxiliar adicional para professores e alunos. Neste laboratório

será permitido que os estudantes interajam com os experimentos desenvolvidos, no

caso o experimento de Thompson, permitindo assim que os alunos troquem

informações através de chat, emitindo opiniões pertinentes sobre a utilização do

laboratório, desenvolvendo conhecimento através de aprendizado colaborativo.

Na educação online, a disponibilidade de tecnologia não deve ser o fator

determinante, mas a disponibilidade de pessoal qualificado para atuar ativamente

neste ambiente, o desenvolvimento de mecanismos que proporcionem a

participação de alunos de modo colaborativo (ferramentas multimídia, objetos de

aprendizado), a análise de aspectos referentes ao desenvolvimento do web site

(design visual, design instrucional), entre outros aspectos, também devem ser

analisados e considerados. Estes aspectos são importantes, principalmente em

17

experimentação remota, pois devem proporcionar ao aluno a sensação de ambiente

real com prioridade aos elementos gráficos. Adicionalmente, aplicativos móveis e de

acesso remoto poderiam facilitar o acesso ao conteúdo, auxiliando de forma positiva

na busca pelo aprendizado e possibilitando aos usuários realizar a experimentação

em um ambiente auxiliar.

1.3. Objetivos

Objetivo Geral

Desenvolver e apresentar os processos e etapas de implementação do

WebLab Nutec - Núcleo de Pesquisa em Tecnologias Cognitivas, que é um projeto

atualmente em desenvolvimento e com testes experimentais realizados no

Laboratório de Física da Universidade Federal de Uberlândia. O mesmo irá funcionar

como uma plataforma online para ensino e aprendizagem da disciplina de física

experimental.

Objetivos Específicos

Investigar sobre a utilização de um sistema operacional compatível ao

experimento em questão que opere em tempo real. Compreende-se que para

o desenvolvimento de um laboratório de experimentação remota a tecnologia

não deve ser o fator determinante, entretanto experimentos de sistemas de

controle possuem uma restrição tecnológica, pois necessitam atuar em limites

de tempo específicos, ou seja, em tempo real;

Documentar o software através de diagramas para WEB e DER;

Criar o banco de dados relacional segundo os padrões SQL;

Desenvolver o software utilizando as ferramentas e paradigmas de

desenvolvimento definidos;

Criar uma forma dinâmica para proporcionar o aprendizado online, através da

utilização de aplicações, como chat, tutoriais, manuais e exercícios online;

18

Desenvolver a modelagem do laboratório, documentando graficamente todos

os processos de desenvolvimento e implantação: manuais de montagem e

implantação;

Desenvolver, modelar e montar o hardware “kit didático” acoplado a placa

ARDUINO;

Realizar testes de desempenho ligados aos padrões de engenharia de

software para a web;

Criar material audiovisual e manual para auxiliar a utilização do sistema.

19

CAPITULO 02: DESENVOLVIMENTO

2.1. Referencial Teórico O Experimento para a Determinação da Relação Carga/Massa do Elétron

Utilizando uma ampola de Crookes, isto é, tubos de vidro fechados com um eletrodo

positivo e outro negativo, contendo gases a pressões extremamente baixas, o

cientista inglês Joseph John Thomson (1856-1940) fez uma descoberta

imprescindível para a evolução do modelo atômico: concluiu que as cargas

negativas estariam presentes em toda e qualquer matéria. Deste modo, provou-se o

contrário do que Dalton havia afirmado; que o átomo não era indivisível, pois

possuía uma partícula subatômica negativa, que ficou denominada como elétron.

As etapas do experimento ocorreram submetendo gases a pressões

extremamente baixas à voltagens elevadíssimas, sendo possível observar o

aparecimento de emissões de raios que foram denominados por raios catódicos.

Seguidamente, foi colocado um campo elétrico externo e, por fim verificou-se

que o feixe de raios catódicos era desviado, sempre indo em direção da placa

carregada com cargas positivas. Portanto estas emissões possuíam cargas

negativas.

Demais testes foram realizados, possibilitando a observação de um ponto

importante que não havia implicação com o gás utilizado, onde sempre ocorreria o

mesmo comportamento, levando às conclusões obtidas.

A Figura 2 demonstra o tubo de vidro fechado utilizado no experimento de J.

J. Thomson.

20

Figura 2 - Experimento J. J. Thomson (CERN, 2013)

Experimento de Thomson Aplicado ao WEBLAB

A razão carga/massa foi medida experimentalmente pela primeira vez no final do

século XIX pelo físico inglês Joseph John Thomson (1856-1940) no Cavendish

Laboratory, em Cambrigde, Inglaterra. Esta experiência confirmou pela primeira vez

a existência do elétron como partícula elementar de carga negativa e possuindo

massa bem definida.

O aparato experimental utilizado por Thomson é esquematizado na figura

03.

Figura 3 - Aparato experimental utilizado por J. J. Thomson na medida da razão e/m do elétron

21

Um tubo de vácuo possui um cátodo C o qual emite elétrons. Os ânodos A e

A’ fazem com que o feixe seja colimado em direção a uma tela fluorescente S. No

meio do caminho, o feixe atravessa uma região onde existem duas placas P e P’

submetidas a uma diferença de potencial, que dá origem a um campo elétrico . Por

consequência, o campo elétrico relativamente uniforme atuando sobre o feixe de

elétrons faz com que ele sofra uma deflexão. Juntamente com as placas, existe um

par de espiras que criam um campo magnético perpendicularmente à direção do

campo elétrico, conforme representado na figura 03. Tal campo é orientado de

modo a produzir uma deflexão no feixe de elétrons contrária à produzida pelo campo

elétrico. Os dois campos podem ser ajustados de tal modo que a força resultante

elétrica atuando sobre o feixe seja nula, e o feixe passe pelas placas P e P’ sem

sofrer deflexão. Nesta condição, , de forma que:

(1)

A energia cinética que o elétron adquire ser acelarado pelos anodos é igual

a , onde é a diferença de potencial aplicada entre ânodo e filamento e é a

carga do elétron. Portanto,

(2)

Combinando as equações (1) e (2), resulta que:

(3)

Podemos ver que a razão e/m pode ser obtida indiretamente através da

medida das outras três grandezas controladas experimentalmente.

Thomson verificou que esta razão independia do material do qual o cátodo

22

era constituído ou do tipo de gás residual que existia dentro do tubo, mostrando

assim que a razão e/m era universal.

Outro método para a medida da razão e/m do elétron foi empregado pelo

físico alemão Philipp Eduard Anton von Lenard (1862-1947), em 1902. Neste caso,

um feixe de elétrons é acelerado por um potencial e sofre a ação apenas de um

campo magnético . O movimento resultante do feixe é um movimento circular de

raio . Este pode ser calculado, pois a força magnética é igual à força centrípeta:

(4)

Mas como a energia cinética adquirida é igual ao trabalho do potencial

acelerador, , tem-se que:

(5)

Esta expressão não envolve a medida do campo elétrico E (equação 3);

necessita-se apenas do conhecimento do potencial acelerador , do raio da

trajetória do feixe eletrônico e do campo magnético defletor . Esta última

grandeza é uma função do valor da corrente elétrica que percorre as espiras.

Considerando um arranjo simétrico de duas espiras idênticas de raios ,

separadas por uma distância e percorridas por uma mesma corrente elétrica de

intensidade , a intensidade do campo magnético , ao longo de um eixo passando

pelo centro de simetria das espiras, é dada por (equação 6).

(6)

onde z é a distância do centro de uma das espiras a um ponto genérico

sobre o eixo z.

O aparato experimental que utilizamos (Figura 03) consiste em um tubo

grande, no qual o filamento e a geometria de aceleração se encontram em um dos

lados; o feixe de elétrons é emitido verticalmente para baixo e as bobinas utilizadas

são as bobinas de Helmholtz, com espiras ( ) cada uma e para as quais

23

. O sistema é ajustado tal que o plano de percurso do feixe se

encontre aproximadamente no centro de toda a geometria (z = 0). Assim, a equação

(6) reduz-se a:

(7)

A visualização da trajetória do feixe é realizada através da ionização de um

gás inerte e rarefeito que existe dentro do tubo. Atrás do bulbo existe uma régua

espelhada, com marcações distanciadas de 2,0 cm, que servirão para as medidas

dos raios das trajetórias do feixe.

O desenvolvimento de laboratórios remotos não somente o de Thomson,

mas de todos em geral voltados para educação são de extrema importância, pois

segundo Costa, citado por Schuhmacher (2004), o computador desempenha "um

papel importante na aprendizagem da Física, quando empregado criteriosamente, se

transforma numa ferramenta auxiliar de valor inestimável para o aprendizado e numa

fonte de estímulo à criatividade inesgotável".

Existem atualmente muitos laboratórios remotos, com objetivos distintos

para as diversas áreas de estudo. Acredita-se, porém, que laboratórios remotos

utilizados para educação online devem possuir alguns requisitos adicionais, devendo

proporcionar ao usuário um ambiente onde estes possam compartilhar

conhecimento, discutir e comparar resultados; enviar seus próprios experimentos

para análise e discussão; emitir opiniões; enfim, participar do processo de

desenvolvimento e atualização do laboratório, até mesmo com a descoberta de

falhas.

Os laboratórios remotos virtuais utilizados em aulas práticas possuem forma

didática recente, utilizada em diversas universidades distribuídas pelo mundo.

Inúmeras publicações relatam sobre tais experimentos, podendo citar:

WebLab-Deusto for Programmable Logic proposta pela University of Deusto,

Bilbao (ESPANHA).

Laboratório de Experimentação Remota (REXLAB)

RexLab é um laboratório de ensino a diversas áreas da engenharia e física,

24

desenvolvido por pesquisadores da Universidade Federal de Santa Catarina, com

experimentos de propagação de calor e energia acessados via web. O mesmo

encontra-se ilustrado na figura 04, sendo composto por um servidor central e outros

dedicados para cada experimento fazendo a intermediação dos mesmos. Nas

páginas dos experimentos existem informações sobre o mesmo, facilitando aos

usuários a compreensão do experimento em prática (UFSC, 2013).

Neste laboratório foram observados alguns aspectos positivos como: a

distribuição coerente das informações sobre cada experimento e a possibilidade de

manipulá-los através do mundo virtual. Destacam-se como aspectos negativos a

interface, por não apresentarem os ambientes reais, que simulem a realidade do

experimento, a ausência de controles de acesso, ou seja, se dois ou mais usuários

acessarem o sistema, o mesmo não responderá de forma satisfatória.

Figura 4 - Ambiente RexLab (UFSC, 2013)

Automatic Control TELELAB(ACT) O Automatic Control Telelab (ACT, 2013) foi desenvolvido por pesquisadores na

Universidade de Siena, na Itália, sendo proposto como laboratório remoto para

ensino de física e matemática através de um ambiente virtual para realizar

experimentos físicos através de uma interface ou enviando parâmetros para os

25

mesmos. O sistema, que encontra-se ilustrado na figura 05, conta também em

alguns experimentos com a possibilidade de competição e páginas de avaliação do

sistema.

Dentre as vantagens analisadas no site, destaca-se o grande número de

experimentos, ilustrando diferentes conteúdos. Porém, como aspecto negativo,

pode-se observar que a realização dos experimentos são altamente complexos, com

ausência de interface, sendo necessário códigos com linhas de comandos

especificas para manipulá-los, o que pode desestimular usuários comuns que não

sejam dos cursos específicos.

Figura 5 - Ambiente Automatic Control Telelab (ACT, 2013)

Laboratório Didático Virtual de Física

O laboratório virtual de física foi desenvolvido pela Universidade de São Paulo com o

objetivo de fornecer simulações online para alunos do ensino médio e superior. O

sistema, ilustrado na figura 06, conta com diversas simulações e com material

didático bastante rico, com animações e histórias para interpretação dos

experimentos. Dentre os experimentos disponíveis estão principalmente simulações

de dinâmica e atrito, estes experimentos são realizados de maneira virtual tendo

somente interação via software sem a necessidade de hardware (USP, 2013).

Este laboratório conta com grandes quantidades de experimentos sendo seu

principal aspecto positivo, além de diversas simulações, observando-se a baixa

frequência de exemplos com experimentações remotas.

26

Figura 6 - Laboratório didático virtual de física (USP, 2013)

2.2. Metodologia

O processo de desenvolvimento do Laboratório de Experimentação Remota em

Tempo Real (Weblab) consistiu na definição de sua concepção, de tecnologias para

modelagem do laboratório, que viabilizassem uma aplicação web que realizasse a

interação de forma assíncrona com o hardware desenvolvido e o projeto do circuito

da placa ARDUINO.

Software e Arquitetura Computacional de Desenvolvimento

Para definir a arquitetura utilizada no WebLab, constatou-se que distintas

tecnologias atenderiam os requisitos de um laboratório de experimentação remota,

dentre elas a utilização de linguagens de programação que permitem a comunicação

assíncrona. Observou-se que estas deveriam proporcionar aos usuários da

experimentação remota o ambiente mais real possível com a utilização de

ferramentas e até mesmo de imagens conjuntamente. Assim as linguagens e

tecnologias utilizadas para desenvolvimento do WebLab foram as seguintes:

Adobe Flash: software para geração de gráfico vetorial, utilizado para criação

das animações dos botões presentes no experimento. De extrema

27

importância, pois sem o mesmo não seria possível desenvolver os botões o

mais próximo do real (FLATSCHART, 2013).

Action Script: é uma linguagem de script orientada a objetos baseada em

ECMAScript, utilizada principalmente para construção de aplicações RIA (do

inglês RIA: Rich Internet Applications (Aplicações Ricas de Internet)). É

executada em uma máquina virtual (AVM - "ActionScript Virtual Machine"),

atualmente na versão 3 que está disponível no Adobe Flash Player (plug-in

encontrado em navegadores web) e também no ambiente Adobe AIR

(CAUSO, 2009).

JavaScript: linguagem de programação utilizada para realizar a comunicação

de forma assíncrona e alterando o conteúdo do documento exibido para o

usuário, de tal maneira que o usuário possa interagir com o experimento sem

interferir em sua observação em tempo real. A mesma foi aproveitada

também para a otimização da transmissão das imagens em tempo real já que

em tentativas anteriores em formato .AVI obtivemos tempo de resposta bem

inferiores ao comparado com o script de transmissão de imagens

desenvolvido em JavaScript (FLANAGAN, 2012).

PHP (Hypertext Preprocessor", originalmente Personal Home Page): é

uma linguagem interpretada livre, usada para o desenvolvimento de conteúdo

dinâmico da página da experimentação. Extremamente importante no

desenvolvimento do WebLab pois ela é responsável por realizar as

comunicações diretas com a porta serial para que estas cheguem ao Arduino

para serem interpretadas e executadas de acordo com a função definida

(PHP, 2013).

HTML: uma linguagem de marcação para web desenvolvida em conjunto com

o CSS, que são folhas de estilo para desenvolver as páginas do experimento.

Esta é responsável por toda parte visual da página composta pelos elementos

de efeitos visuais. A mesma foi desenvolvida juntamente com as folhas de

estilo com o objetivo de facilitar possíveis manutenções (HAROLD, 2010).

28

APACHE: servidor responsável por fornecer aos usuários os conteúdos

desenvolvidos através da internet, sendo o mais bem sucedido servidor

disponível, além de ser livre (APACHE, 2013).

SQL: Structured Query Language, ou Linguagem de Consulta Estruturada ou

SQL, é a linguagem de pesquisa declarativa padrão para banco de dados

relacional (base de dados relacional). Muitas das características originais do

SQL foram inspiradas na álgebra relacional. (FABRÍCIO, 2009).

IDE Eclipse: destaca-se que todas as ferramentas utilizadas, com exceção

do Flash, podem ser desenvolvidas em qualquer plataforma de

desenvolvimento ou mesmo em um simples processador de texto. Porém,

utilizou-se a IDE do eclipse, que é uma IDE de desenvolvimento com suporte

a diversas linguagens e plug-ins, oferecida de forma livre para

desenvolvedores (ECLIPSE, 2013).

jQuery Mobile: Trata-se de um Framework livre que permite desenvolver

aplicações web compatíveis com a maioria dos dispositivos existentes hoje no

mercado como tablet, celulares e smartphones (SILVA, 2011).

Android SDK: Kit de desenvolvimento para Android, sistema operacional

Opensource do Google direcionado aos dispositivos móveis. Do qual é

possível desenvolver aplicativos, testar o comportamento e depurar através

de um emulador ou em outras ferramentas do pacote (Android SDK, 213).

Joomla: utilizado para desenvolvimento do portal. Esta plataforma de

gerenciamento de conteúdo é atualmente muito utilizada por empresas e

instituições governamentais pelo fato de se tratar de uma ferramenta

OpenSource, que apresenta benefícios como: instalação simplificada, fácil

manutenção, segurança e estabilidade (Joomla Documentation, 2013).

JMeter: Ferramenta utilizada para testes de carga automatizados, em

serviços oferecidos por sistemas computacionais (Jmeter, 2013).

http://pt.wikipedia.org/wiki/Teste_de_carga

29

Plugin PerfMonMetrics: desenvolvido para o JMeter, realiza análises, testes

de estresse e testes graduais, com gráficos gerados para demonstrar os

detalhes visuais dos resultados (PerfMon, 2013).

Hardware Utilizado para Montagem da Plataforma

O hardware do experimento é composto por diversos componentes que integram a

montagem da plataforma, destacando-se como principais:

Tubo de feixe estreito: Tubo de vidro contendo qualquer substância gasosa,

geralmente gás hélio.

Figura 7 - Tubo de feixe estreito (PHYWE, 2013)

Par de bobinas de Helmholtz: São utilizadas para a produção de um campo

magnético homogêneo.

Figura 8 - Bobinas de Helmholtz (PHYWE, 2013)

Voltímetro: É um aparelho que realiza medições de tensão elétrica em um

circuito. Ele exibe essas medições, geralmente, por meio de um ponteiro

móvel ou um mostrador digital, de cristal líquido (LCD), por exemplo. A

30

unidade apresentada geralmente é o volt.

Figura 9 - Voltímetro (PHYWE, 2013)

Cabos de Conexão: Cabos de conexão para transmissão da corrente

elétrica.

Figura 10 - Cabos de conexão (PHYWE, 2013)

Fonte de alimentação: As fontes são responsáveis por aquecerem o

filamento através das descargas elétricas por ela emitidas.

Figura 11 - Fonte de alimentação 600 VDC (PHYWE, 2013)

Placa ARDUINO: plataforma de prototipagem eletrônica de hardware livre,

projetada com um micro controlador de placa única, com suporte de

31

entrada/saída embutido, programada em linguagem semelhante à sintaxe da

linguagem C. A mesma é responsável por receber os dados enviados através

da interface web e interpretá-los de acordo com a programação, para depois

atuarem sobre os motores que manipulam o experimento.

Figura 12 - Placa ARDUINO MODELO UNO (ARDUINO, 2013)

Micro computador: será usado para exercer a função de servidor com as

seguintes especificações de hardware (Placa mãe GIGABYTE, Processador

Intel Core I3, HD SATA 500 GB).

Figura 13 - Circuito Integrado para controle de potência dos motores

32

Motores de passo: foram utilizados para o acionamento dos experimentos

interligados por uma placa de circuito impresso, desenvolvida para controlar a

potência dos motores e enviá-la aos motores. A figura 13 ilustra a

esquematização da placa do circuito.

Circuito impresso de potência: uma placa de circuito impresso desenvolvida

com UNL2003. Um circuito integrado que é capaz de fornecer cerca de 30

volts em suas saídas (07 no total), na nossa aplicação usamos 4 para ter

proveito total das 12 saídas do Arduino, possibilitando o controle correto de

potência dos motores utilizados.

O hardware desenvolvido até o momento permite que os sinais lógicos de

comando escritos na porta serial sejam enviados à placa Freeduino-BR e

convertidos em impulsos elétricos que atuam sobre os potenciômetros da fonte de

alimentação principal, ajustando as tensões aplicadas ao dispositivo experimental. O

circuito eletrônico necessário e o acoplamento mecânico entre os motores de passo

utilizados para gerar os sinais de posição enviados ao kit didático foram

desenvolvidos no laboratório. Este hardware é apresentado na Figura 13,

correspondente ao circuito eletrônico e ao acoplamento mecânico dos eixos de

atuação respectivamente.

Por questão de robustez da aplicação, foi utilizada a comunicação serial

entre os dispositivos considerados neste trabalho, haja vista tratar-se de um padrão

utilizado na quase totalidade das aplicações similares.

Desenvolvimento do Aplicativo WEBLAB

Para o desenvolvimento do WebLab, consta-se como primeira etapa a realização de

entrevistas com os usuários e integrantes do projeto do Laboratório de Física da

Universidade Federal de Uberlândia. Esta etapa teve como objetivo levantar os

requisitos funcionais e não funcionais do sistema: cadastrar professores, simular o

experimento o mais real possível, transmitir o vídeo (imagem), permitir manipular até

03 motores de passo a cada vez, criação de Chat para dúvidas entre alunos,

professores e orientadores durante o experimento, controlar o acesso ao

33

experimento individualmente sobre o mesmo IP (Internet Protocol) e manter cada

usuário por um tempo fixo e determinado.

Figura 14 - DC – Fluxo de dados simplificado

Neste diagrama (figura 14) temos o agente externo usuário solicitando login no

sistema de experimentação remota, que é protegido por usuário e senha, onde o

mesmo realiza uma consulta na base dados.

Figura 15 - Diagrama da arquitetura do experimento NUTEC

A figura 15 demonstra um diagrama com a finalidade de apresentar toda a estrutura

do laboratório de experimentação remota em física experimental.

Do lado cliente temos usuários que podem ser desktop, computadores

34

portáteis ou dispositivos móveis, todos com suporte a JAVA ou FLASH do qual são

enviadas variáveis através de uma interface interativa com o usuário; esta variável é

transferida para a rede passando por um firewall e então é encaminhada através de

rotinas de rede para o servidor web, disposto de três bases de dados para cadastro

de usuários, usuários online e um chat. O servidor também é responsável pela

comunicação entre o sistema de captura das câmeras com o Arduino. Ao receber a

variável abre-se a comunicação serial, escrevendo esta variável na porta e,

seguidamente, fechando-a para evitar deadlock.

O Arduino fica a espera de sinais na porta serial, para captura desta

variável com seu tipo, além da interpretação em seu CI (circuito integrado),

programado em C. A execução procede-se assim, com os procedimentos conforme

a programação necessária para manipulação do experimento remoto.

Para o desenvolvimento do portal foi escolhido o padrão de modelagem

de aplicação do tipo HDM - Hypermedia Design Model (Modelo de Projeto de

Hipermídia) para eventos de aprendizagem guiados por meios eletrônicos e ligados

a domínios mal estruturados (domínios simples ou bem-estruturados podem seguir

modelos mais convencionais). Esse modelo enfatiza a importância tanto dos

objetivos do apreendedor (aquilo que ele quer aprender) quanto da tarefa de ajudá-

lo a conseguir atingir os resultados. A figura 16 demostra detalhadamente o

processo de modelagem HDM. Esta metodologia foi escolhida pelo fato de abranger

todos os aspectos do portal desenvolvido, uma vez que foram trabalhados diversos

conteúdos de Hipermídia no mesmo, além disso, ele enfatiza o aprender e como se

conseguir o mesmo, cujo principal objetivo é ensinar experimentação remota e quais

os caminhos para que o mesmo seja almejado.

Os elementos do modelo são:

Definição do domínio de aprendizagem lembrando que amplitude maior leva a

menor aprofundamento e que os limites devem ser claros pois cada domínio

utiliza conhecimentos de outros domínios;

Identificação dos elementos de conhecimento e procedimento envolvidos e

escolha de sua forma de representação (textos, gráficos, vídeos, sons etc.),

35

evitando excesso de simplificação e cuidando para que as ideias sejam

representativas e apresentadas segundo múltiplas perspectivas;

Criação e condições para o estabelecimento de duas vias paralelas

Aquela orientada pelo processo, na qual são definidos percursos a serem

sugeridos ao apreendedor e aquela controlada pelo apreendedor no qual este

vai buscar seus próprios percurso em função de seus objetivos pessoais;

Escolha dos elementos de conhecimento e procedimento essenciais à

aprendizagem (temas centrais) e que devem ser ressaltados como tais aos

apreendedores;

Definição de percursos múltiplos que liguem os elementos considerados

essenciais; esses percursos devem colocar o apreendedor em contato com

diferentes perspectivas/contextos;

Criação de um ambiente de aprendizagem que ofereça ao apreendedor

ferramentas para a construção de seus próprios percursos segundo seus

objetivos pessoais;

Estímulo ao apreendedor (perguntas, ferramentas etc.) para que ele se

engaje em séria reflexão sobre seus objetivos, sobre o grau em foram atingidos e

sobre os próximos passos a serem dados.

36

Figura 16 – Modelo HDM (HDM Hypermedia Design Model, 2013)

Figura 17 – Diagrama de Navegabilidade

37

A figura 17 apresenta o diagrama de navegabilidade do tipo Cross-

channel (canais cruzados) considerando uma estrutura de informações composta

por elementos dispersos de maneira estruturada (criação, publicação, ação,

relacionamento, recriação). O conjunto dos elementos individuais, cada um

contribuindo à sua maneira, compõe uma experiência integrada, entre canais.O

principal objetivo e apresentar as etapas pelas quais é possível interagir com o

sistema através da interface web. No nível superior temos as páginas principais com

o objetivo de direcionar os usuários para as demais páginas apresentadas no nível

mais inferior. Pode-se observar que o mesmo fornece ao usuário uma boa

navegabilidade o tipo Cross-Channel apresenta como aspectos positivos, o fato que

um único canal pode ou não prover uma porta de entrada ao ambiente, e a maioria

dos usuários não percorre todos os seus pontos de contato do início ao fim. Além

disso, alguns canais permitem que os usuários completem a sua experiência sem

precisar de outros.

Figura 18 – Diagrama de pacotes

A figura 18 demostra o diagrama de pacotes, especificadamente

apresentando as principais partes do sistema desenvolvido, bem como o

funcionamento do processo da experimentação remota, onde os usuários através da

38

interface web se comunicam com o hardware, manipulando o experimento.

Levantamento de requisitos

Para início da elaboração do projeto, foram realizadas entrevistas com a finalidade

de especificar os requisitos funcionais e não funcionais do sistema.

Requisitos funcionais

Cadastrar professores

Cadastro de alunos

Simular o experimento mais real possível

Transmissão de vídeo (imagem) o mais rápido possível

Permitir manipular até 3 motores de passo um de cada vez

Requisitos não funcionais

Chat para Alunos tirarem dúvidas com

Controle do experimento 1 por vez

Manter cada usuário por apenas 5 min no experimento

Caso de uso usuário-login

Figura 19 – Caso de uso usuário - login

39

Este caso de uso tem como objetivo demostrar como ocorre a acesso ao

experimento do qual um usuário ou administrador generalizado usuário deve efetivar

um cadastro para então, efetuar login no sistema e acessar o experimento.

1- Caso de uso: Usuário - login

Descrição: Este caso de uso tem como objetivo apresentar os processos de

cadastro e login para que se tenha acesso ao experimento proposto.

Ator: Usuário

Pré-condição: nenhuma

Cenário Principal: 1. O usuário seleciona se cadastrar no experimento 1.1 O sistema solicita os seguintes dados 1.1.1 Nome completo 1.1.2 Sexo 1.1.3 Data de nascimento 1.1.4 Cidade 1.1.5 Estado 1.1.6 Escola / Universidade 1.1.7 Nível de ensino 1.1.8 E-mail 1.1.9 Senha 2. Caso o usuário tenha preenchido todos os campos corretamente 2.1 O sistema valida estes dados 2.1.1 O sistema grava os dados na base de dados 3. O sistema direciona o usuário para a tela de login

Cenários Alternativos:

Caso o usuário não tenha informado todos os campos obrigatórios, o sistema não permite a gravação e volta para o cadastro.

40

Caso de uso manipulação do experimento

Figura 20 – Caso de uso manipulação do experimento

O diagrama de caso de uso demostra quais são as funcionalidades

disponíveis para o usuário Administrador, com as funcionalidades disponíveis para o

mesmo, permitido a sua atuação sobre o experimento. Sua importância é

representar uma visão geral das reais funcionalidades do sistema em operação.

2- Caso de uso: Manipulação do experimento

Descrição: Este caso de uso tem como objetivo apresentar os processos de

cadastro e login para que se tenha acesso ao experimento proposto.

Ator: Usuário

Pré-condição: Caso de uso usuário - login

41

Cenário Principal: 1. O usuário liga o experimento 2. O usuário manipula o experimento 2.1 Seleciona webcam 2.2 Manipula 2.3 O usuário seleciona ajuda 2.3.1 O sistema direciona o usuário para o tutorial 2.4 O usuário seleciona sair 2.4.1 O sistema direciona o usuário para tela de login

Cenários Alternativos: 1. O usuário não ligou o experimento, suas manipulações não surgirão

efeito no experimento e ele será alertado sobre o fim da seção ativa.

Modelagem da base de dados

O DER, Diagrama de Entidade e Relacionamentos, ilustrado na figura 16, descreve

o modelo de dados do sistema WEBLAB, com alto nível de abstração.

Figura 21- Diagrama Entidade Relacionamento

42

O mesmo é a principal representação gráfica usada para representar o modelo

conceitual. O diagrama nos demonstra uma entidade pessoa que possui dados de

usuário e endereço, este que cadastra uma entidade que possui também um único

endereço, sendo de cardinalidade um para um.

O DER foi desenvolvido utilizando-se os conceitos de modelagem de dados

para contribuir para uma visão mais próxima do sistema. A modelagem proporcionou

uma melhor interação do sistema, uma vez que certos campos alimentados por

outros cadastros poderiam ser reaproveitados.

A figura 22 demonstra o modelo lógico que mostra as ligações entre as

tabelas de banco de dados, as chaves primárias e os componentes de cada

entidade para melhor interpretação da lógica do sistema.

Figura 22 - Modelo Lógico da Base de Dados

43

Com a plataforma CMS (Content Management System) instalada e

configurada, criou-se primeiramente o layout em css e html para as páginas.

Seguidamente, foram desenvolvidas as páginas necessárias para a experimentação

remota.

Após este processo, as páginas foram elaboradas dentro da plataforma

possibilitando a edição através de um painel de administração. O mesmo utiliza uma

base de dados na linguagem SQL (Linguagem de Consulta Estruturada, do inglês

Structured Query Language), sendo gerenciado pelo SGBD (Sistema Gerenciador

de Banco de Dados) MySql.5.6.

Transmissão das imagens

A realização de transmissão das imagens foi testada de duas maneiras:

1. Via stream (fluxo de dados em um sistema computacional), ou seja, as

imagens são captadas e enviadas ao servidor que armazena as mesmas,

permitindo acesso através de um código incorporado à página inicial do

experimento. Porém, observou-se que a troca de informações com outro

servidor stream externo gerava certo delay (atraso) das imagens processadas

durante a experimentação. No stream, o formato de dados enviados para o

servidor era .avi (Automatic Vehicle Identification) o que dificultava ainda mais

o aceleramento dessa transmissão, sendo necessário um grande aparato de

conexões para suportar o stream.

2. A medida desenvolvida para minimizar o delay foi utilizar a webcam para

armazenar fotos de extensão .jpeg (Joint Photographic Experts Group)

simultaneamente e através de código buscar essas imagens de forma

randômica, cronologicamente, ou seja, as imagens são gravadas com um

identificador e através de código JavaScript, acessa as imagens

dinamicamente, simulando uma animação, com efeito imperceptível de vídeo.

O código abaixo, representa os detalhes de implementação na solução

encontrada para minimizar o delay.

44

A função LoadImage1, atualiza o identificador da imagem (uniq1) a cada 4

milisegundos, uma vez que o carregamento da imagem é menor do que a

transmissão do vídeo, sendo possível também determinar a qualidade das imagens

para melhorar ainda mais o desempenho da transmissão.

Anteriormente, utilizando a aplicação de stream tínhamos um delay (atraso)

de aproximadamente 15 a 20 segundos. Com a técnica de imagens aplicada acima,

este delay foi reduzido para 0,3 segundos, aproximadamente. Como não há

necessidade de gravar estas imagens, elas são apagadas ao fim da conexão.

Comunicação serial via PHP

Os sinais enviados para a porta serial são transmitidos através de páginas

desenvolvidas em php (Hypertext Preprocessor), onde o usuário acessa o site e

envia as informações através da interface que será apresentada nos tópicos a

seguir. O arquivo “movo.php” apresentado abaixo, descreve parte desta

implementação, onde a página recebe um parâmetro que executa a função que

abre a comunicação com a porta serial com permissão de escrita. O mesmo escreve

na porta e seguidamente fecha a conexão com a porta serial, impedindo o

processamento de outra função do experimento.

45

Comunicação assíncrona

No desenvolvimento do WebLAB utilizou-se a comunicação assíncrona, para

acompanhamento da transmissão das imagens em tempo real. Como não poderia

haver atualização do conteúdo exibido, criou-se um objeto de comunicação na

página, responsável por enviar e processar os dados com a comunicação serial. A

figura 23, ilustra os procedimentos da implementação.

Figura 23 - Modelo de Comunicação Assíncrona

2.3. Resultados Parciais

O aplicativo desenvolvido neste trabalho permite que o usuário visualize o

experimento, colete eletronicamente os dados experimentais e atue sobre o kit

46

didático usado a partir de um computador remoto com acesso à web.

O principal desafio encontrado foi a transmissão dos dados em tempo

real, que é um fator estratégico para o sucesso da utilização do sistema pelos

alunos. O microcomputador utilizado remotamente pelo aluno estabelece a

comunicação com o hardware do kit didático de forma direta e assíncrona por meio

da manipulação dos ícones configurados na tela do aplicativo, os quais representam

o ambiente de experimentação real.

A figura 24 ilustra a página principal do projeto.

Figura 24 - Interface inicial do portal WebLab

O sistema foi totalmente desenvolvido em ambiente web possibilitando o

acesso de qualquer local, onde os usuários podem realizar o cadastro conforme

suas necessidades especificas, que impactam na liberação ou bloqueio de

funcionalidades da experimentação. Como exemplo, destacam-se os usuários

professores, alunos e visitantes..

Além das páginas iniciais, foram desenvolvidas páginas para os conteúdos

sobre equipe e publicações. Destacam-se a página dos experimentos e a página de

cadastro.

A figura 25 apresenta os dois níveis de usuários possíveis para cadastro na

execução do experimento com todas as permissões e funcionalidades necessárias:

47

cadastro com as características de cada perfil, usuário e senha para segurança e

mensuração dos usuários cadastrados conforme cada perfil.

Figura 25 - Interface de cadastros do portal Weblab

A página de experimentos conta com todos os experimentos dispostos, uma

pequena introdução, botão de acesso rápido para efetuar o cadastro caso

necessário, acesso para usuários já cadastrados e um acesso como visitante

possibilitando somente a visualização das imagens da experimentação conforme

ilustrado na figura 26.

Figura 26 - Interface experimentos do portal WebLab

A figura 27 demonstra a página da experimentação remota, desenvolvida

48

utilizando imagens reais dos equipamentos, cujo objetivo é proporcionar aos

usuários a sensação de realidade, manipulando e observando o experimento

remotamente, em contato com todas as etapas que envolvem suas funcionalidades.

Figura 27 - Interface de experimentação do portal WebLab

Destaca-se ainda, que a interface de experimentação é composta pelo

nome do usuário devidamente autenticado no sistema, o tempo de seção corrente,

um chat para dúvidas e duas perspectivas de webcam, possibilitando ao usuário

visualizar duas imagens reais do experimento, tanto da perspectiva do bulbo como

da fonte, para que possam ser analisadas as medidas de corrente e tensão

presentes no experimento.

Observam-se também as imagens reais das fontes com seus botões

dinâmicos, responsáveis por atuarem no experimento através dos quais o usuário

controla as taxas de corrente, tensão e raio do experimento, possibilitando assim

com esses valores aplicados, efetuar o cálculo razão carga e massa do elétron.

Além disso, existem funcionalidades de cadastramento de colaboradores

para o projeto como redatores, editores ou até mesmo criação de níveis de usuários

específicos para manipular o conteúdo do portal, colaborando assim para o

dinamismo da página e melhor produção de material através do trabalho em equipe.

Foi também desenvolvida uma versão móvel para os usuários. A mesma

está disponível por dois meios, via web e via aplicação APK (uma versão executável

e instalável para dispositivos com sistema operacional Android).

Através de uma página que aplica a tecnologia Jquery Mobile, foi possível

49

realizar e disponibilizar a experimentação em tempo real através de dispositivos

móveis com acesso à internet. Na imagem 28 observa-se a interface do experimento

em execução em dispositivos móveis com sistema operacional android.

Figura 28 - Visão da versão móvel em dispositivos com SO Android

Na versão mobile, apesar da interface ter sido adaptada para os

dispositivos, mantêm-se todas as funcionalidades do experimento. A mesma foi

utilizando a própria SDK de desenvolvimento disponibilizada pela empresa

desenvolvedora, Google. A aplicação consiste em um Web Content, adaptando-se à

diversas resoluções de tela de diferentes aparelhos. A mesma tem a função de

representar um micro browser dentro da aplicação, possibilitando rodar o conteúdo

web.

2.4. Testes Experimentais

A Engenharia de Software é uma área da computação voltada à

especificação, desenvolvimento e manutenção de sistemas de software, com

aplicação de tecnologias e práticas de projetos, visando organização, produtividade

e qualidade.

Nesta abordagem, existem várias tentativas no sentido de definir a atividade

50

de teste, desde a visão intuitiva sobre teste até uma definição formal (KOSCIANSKI,

2006). Todas as afirmações, sejam intuitivas ou formais, generalizam uma ideia

sobre o que é teste de software e essencialmente conduzem ao mesmo conceito:

Teste de software é o processo de executar o software de uma maneira controlada

com o objetivo de avaliar se o mesmo se comporta conforme o especificado

(SOMMERVILLE, 2007).

A exigência quanto aos tipos e técnicas de testes utilizados tem ganhado

espaço, tornando imprescindível a definição de uma boa Estratégia de Teste, que

deverá ser definida de acordo com a necessidade individual de cada projeto,

determinando as prioridades dos testes que serão realizados.

Portanto, ao investigar os requisitos especificados pelo WebLab, verificou-se

a adequação aos testes estruturais, com foco aos testes de Desempenho, Stress e

Carga, visando garantir que o mesmo esteja adequado internamente, e

consequentemente funcionando corretamente. Inicialmente, buscou-se responder às

perguntas:

Teste de Desempenho: O WebLab suporta quantas transações por minuto,

com qual quantidade de usuários simultâneos?

Teste de Carga: Quantas transações serão suportadas por minuto quando

aumentamos os usuários simultâneos?

Teste de Stress: Quantas transações por minuto solicitadas por inúmeros

usuários simultâneos, são suportadas pela aplicação sob condições não

especificadas do WebLab e até mesmo do próprio hardware?

Para execução dos testes utilizou-se o JMeter, ferramenta para testes de

carga em serviços oferecidos por sistemas computacionais, sendo parte do projeto

Jakarta da Apache Software Foundation. São disponibilizados diversos tipos de

requisições e assertions (para validar o resultado dessas requisições), além de

controladores lógicos como loops e controles condicionais para serem utilizados na

construção de planos de teste, que correspondem aos testes funcionais.

Foram criados grupos de usuários virtuais responsáveis por enviarem as

requisições e os dados implementados nos testes, além do tempo de inicialização.O

tester neste experimento foi uma requisição HTTP, possibilitando medição e

acompanhamento de todo o processamento da carga, do nível e do limite médio de

usuários, que o servidor suportará, evitando a negação de serviços e aumento da



51

taxa de disponibilidade do mesmo.Os resultados foram gerados em relatórios,

gráficos, tabelas e uma asserção de HTML que gerou um relatório mais detalhado

sobre a página requisitada.

As figuras 30, 31 e 32 apresentam os gráficos para 100, 200 e 400

usuários, onde diversos usuários estão requisitando o mesmo servidor para medição

de quantas solicitações são processadas por segundo.

Figura 29 - Requisições para 100 usuários (solicitações são processadas por segundo)

Pode-se observar que para 100 usuários (figura 29) o sistema opera sem

erros e de forma estável, sem nenhum fator que pudesse afetar a funcionalidade,

porém, para 400 usuários (figura 31) o sistema apresenta erros, ficando instável por

aproximadamente 8 a 10 minutos podendo acorrer até mesmo falha geral, o que

impede o processamento que qualquer solicitação do usuário.

52



As figuras 33 e 34 apresentam gráficos, solicitando o mesmo servidor

para medição do tempo de resposta do servidor web. Os mesmos demostram

comportamentos distintos quando se aumenta o número de requisições submetidas

a números elevados de solicitações, chegando até 70 solicitações por segundo.

Observa-se, para 100 usuários, um tempo de resposta rápido, aproximadamente 16

segundos, enquanto para 400 usuários estas requisições foram aumentando

gradativamente, segundo o ultrapassar o tempo de 44 segundos, até que todas as

requisições foram processadas.

53

Figura 32 - medição do tempo de resposta do servidor web

Figura 33 - medição do tempo de resposta do servidor web

As figuras 35, 36 e 37 apresentam os gráficos para 100, 200 e 400 usuários,

onde pode-se verificar a latência do servidor com diversas requisições sendo

solicitadas, para medição do tempo de espera no processamento. Os gráficos

demostram que para 100 e 200 usuários a diferença de latência foi relativamente

baixa, já para 400 usuários, em alguns momentos foram observadas variações e

alterações no ambiente do servidor, como travamentos de alguns dispositivos,

paralização, ao longo do tempo de resposta em consultas à base de dados sendo

superior a 44 segundos.

54

Figura 34 - Requisições para 100 usuários (tempo de latência)


55


Dentre os resultados obtidos em um cenário usual de produção, pode-se

constatar que o desempenho do sistema em uma situação normal de uso foi

satisfatório, com retornos às requisições dos recursos de hardware e tempo de

espera entre as ações e transações.

Porém, a partir de 405 usuários simultâneos houve algum tipo de falha do

servidor relacionado à sobrecarga de processos do mesmo. Contudo, como

inicialmente o experimento visa atender à demanda média de 30 alunos

simultaneamente, a taxa de 1 a 400 usuários mostra-se satisfatória.

56

CAPITULO 03: CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS

Observa-se, atualmente, que são inúmeras as contribuições da inserção das TICs

(Tecnologia da Informação e Comunicação) nos processos de ensino e

aprendizagem. Como exemplo, os laboratórios de acesso remoto viabilizam

experiências que decorrem num espaço físico próprio e eventualmente distante do

utilizador, mas que permitem manipulação à distância, por intervenção via Web.

Este trabalho apresentou o desenvolvimento e os resultados do software

WebLab, que possibilita que o usuário visualize, colete eletronicamente os dados

experimentais e atue remotamente através de acesso à web a um aplicativo, para

determinar a relação carga/massa do elétron como no experimento original de

Joseph John Thomson. Utilizando este aplicativo, o usuário pode ajustar diferentes

valores de potencial acelerador e de corrente geradora do campo magnético para

obter específicos raios da órbita eletrônica, permitindo, assim, o cálculo da razão

carga/massa do elétron. A partir do código computacional desenvolvido, foi realizada

a automatização do processamento das imagens capturadas pela webcam, de forma

que uma nova imagem do kit didático fosse exibida a cada 4 milissegundos,

fornecendo assim para o usuário a percepção de estar vendo um vídeo em tempo

real do experimento, pois a troca das imagens é imperceptível ao olho humano.

Segundo Chella (2005), os laboratórios remotos aprimoram o

acompanhamento das atividades dos alunos, simplificando o acesso quanto à

logística e infraestrutura necessária ao funcionamento de um laboratório

convencional, como agendar equipamentos, espaços físicos e profissionais

habilitados para acompanhar as atividades. E ainda, do ponto de vista educacional,

por gerar acessibilidade na condução dos experimentos considerando, horário,

independência geográfica e ritmo de aprendizagem do aluno.

Os testes realizados permitiram identificar o limite máximo de requisições

suportado pelo experimento em condições normais e extremas. Ressalta-se, que

57

essas condições podem variar conforme o esgotamento de recursos do sistema,

como memória, ciclos de processador, largura de banda de rede e capacidade de

disco para uma carga excessiva devido ao uso de padrões imprevisíveis, comuns

em aplicações web. Destacam-se, adicionalmente, as vantagens de se utilizar uma

metodologia de testes automatizada para projetos Web, facilitando a organização e

estruturação das atividades de teste.

O desenvolvimento do mesmo contribuiu em grande parte para o aumento de

investimentos nos equipamentos de experimentação da Universidade Federal de

Uberlândia, no Instituto de Física, após desenvolvimento e testes que justificaram

tais investimentos. Foram também firmadas parcerias com outras universidades

como a Universidade Federal de Santa Catarina, que trabalha com experimentos

similares.

Diversos materiais didáticos serão futuramente elaborados para serem

utilizados dentro da página de experimentação remota, possibilitando a aplicação de

exercícios dinamicamente no portal, através de ferramentas de ensino a distância.

Espera-se que o sistema desenvolvido, possa servir de base para demais

experimentos de outras áreas, além de pesquisas futuras relacionadas ao mesmo

tema, possibilitando maiores oportunidades e metodologias de ensino.

Dentre os trabalhos futuros estão projetos similares, que utilizem a mesma

tecnologia apresentada neste trabalho, propondo melhor usabilidade do

experimento, além de outros experimentos e processos que possam ser

automatizados remotamente para auxílio ao ensino e à pesquisa.

58

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ANDROID SDK, 2013. Disponível em <http://developer.android.com/reference /packages.html> Acessado em: janeiro, 2013.

APACHE LICENSE. Licença de Distribuição, 2004. Disponível em <http://www. apache.org/licenses/LICENSE-2.0>. Acessado em: maio, 2013.

ARAÚJO, M. S. T.; ABIB, M. L. V. S. Atividades Experimentais no Ensino de Física: Diferentes Enfoques, Diferentes Finalidades. Revista Brasileira de Ensino de Física. Nr. 25, V2, p.176-194, 2003.

ARDUINO. Referência, 2013 Disponível em: <http://arduino.cc/en/Reference/ HomePage> Acessado em: maio, 2013.

AUSUBEL, D.P. et al. Psicologia Educacional. Rio de Janeiro; Editora Interamericana, 1980.

Automatic Control Telelab (ACT). Disponível em: <http://act.dii.unisi.it/home.php> Acessado em: março, 2013.

CAUSO, Roberto de Souza. ActionScript 3.0 Guia de Referência Rápida. São Bernardo do Campo: Alta Books, 480 p., 2009.

CERN. Disponível em: <http://praticandof.dominiotemporario.com/ fotografisicas/ experimentos-e-descobertas/experimento-de-thomson.html> Acessado em: março, 2013.

Delamaro, M, E. Et al. Introdução ao Teste de Software, São Paulo: Editora Campus, 1ª edição, p 408. 2007.

ECLIPSE. Documentação - 2013 Disponível em: <http://www.eclipse.org/ documentation/> Acessado em: maio, 2013.

FABRÍCIO S. V. XAVIER. SQL dos Conceitos às Consultas Complexas. São Paulo: Ciência Moderna, 2009, p 272.

59

FLANAGAN, David. Javascript: O Guia Definitivo. 6. ed. São Paulo: Bookman, 2012. 1080 p.

FLATSCHART, Fábio. Adobe Flash CS6. São Paulo: Senac Editora, 2013. 194 p.

HAROLD, Elliotte R. REFATORANDO HTML - COMO MELHORAR O PROJETO DE APLICAÇÕES WEB EXISTENTES. São Paulo: Bookman, 2010. 360 p.

Jmeter. Disponível em: <http://jmeter.apache.org/> Acessado em: 01 jan. 2013.

Joomla Documentation. Disponível em: < http://docs.joomla.org/> Acessado em: 01 jan. 2013.

Jornal Estadão. Disponível em:<http://blogs.estadao.com.br/link/venda-de computadores-cresce-12-no-brasil/>Acessado em: 15 mar. 2013.

Koscianski, A. Qualidade de Software. São Paulo: Novatec, 2ª edição, p 374, 2006.

HDM Hypermedia Design Model. Disponível em: <http://www.dynamiclab.com/moodle/mod/forum/discuss.php?d=428> Acessado em: 02 jan. 2013.

MPEG. Disponível em:< http://www.webopedia.com/TERM/M/MPEG.htm> Acessado em: março 2013.

PerfMon. Disponível em: <http://code.google.com/p/jmeter-plugins/wiki/PerfMon> Acessado em 02 jan. 2013.

PHP. Documentação, 2013. Disponível em: <http://php.net/docs. php>. Acessado em: maio, 2013.

PHYWE Disponível em: <http://www.phywe.com/461/pid/26484/Specific-charge-of-the-electron-e-m-.htm> Acessado em: março, 2013.

RUDIO, F. V. Introdução ao Projeto de Pesquisa Cientifica. São Paulo: Vozes, pag. 1125, 1985.

60

SCHUMACHER, E.; TAVARES, A.; SILVA, M.R.; SILVA, H.S.; DALFOVO; OSCAR; LAVALL I.T.; AZAMBUJA, R.A. Física Experimental Auxiliada Por Laboratório Virtual. In: Encontro de Pesquisa em Ensino de Física, 9, 2004. Jaboticatubas. Anais do IX Encontro de Pesquisa em Ensino de Física. São Paulo: Sociedade Brasileira de Física, 2004. Disponível em: <http://www.sbf1. sbfisica.org.br /eventos/snef/xvi/cd/ resumos/T0192-1.pdf> Acessado em: maio, 2013.

SILVA, Maurício Samy. JQuery Mobile: Desenvolva Aplicações Web para Dispositivos Móveis com HTML5, CSS3, AJAX, jQuery e JQUERY UI. São Paulo: Novatec, 353 p., 2011.

Sommerville, I. Engenharia de Software, São Paulo: Addison Wesley, 9ª edição, pag. 568, 2007.

THOMSON, J. J. Applications of Dynamics to Physics and Chemistry. BiblioLife, 2008. pp.324.

Universidade Federal de Santa Catarina (RexLab). Disponível em: <http://rexlab. ararangua.ufsc.br> Acessado em: março, 2013.

UFPR, Laboratório Especial razão E/M do elétron. Disponível em: <http://fisica.ufpr.br/LE/roteiros/carga_massa_el.html> Acessado em: fevereiro, 2013.

UOL. Disponível em: < http://tecnologia.uol.com.br/noticias/redacao/2013/06/20/pela-1-vez-numero-de-internautas-supera-o-de-pessoas-que-nunca-acessaram-a-rede-diz-estudo.htm> Acessado em março, 2013.

WebLab-Deusto. Disponível em: <https://www.weblab.deusto.es/web/> Acessado em: Janeiro, 2013.

61

ANEXO 01: RECURSOS NECESSÁRIOS

A descrição, orçamento e compra dos recursos necessários para o projeto estão

listados na tabela 01, sendo os mesmos adquiridos por fonte financiadora vinculada

à Universidade Federal de Uberlândia.

Tabela 01: Materiais permanentes e equipamentos

Descrição/Utilização Unidade Quantidade Valor R$ Unitário

Valor R$ Total

Fonte Financiadora

PLACA ARDUINO UNO PARA PROGRAMAÇÃO

PÇ 1 R$ 80.00 R$ 80.00 UFU

WEB CAM MICROSOFT PARA CAPTURA DE

IMAGENS PÇ 1 R$ 130,00 R$ 130,00 UFU

WEB CAM GENIUS 1300 PARA CAPTURA DE

IMAGENS PÇ 3 R$ 70.00 R$ 210,00 UFU

MOTOR DE PASSO DC 12V PARA ACIONAMENTO DAS

FONTES PÇ 3 R$ 10,00 R$ 30,00 UFU

CPU, TECLADO/MOUSE PARA DISPONIBILIZAR O

SISTEMA WEB COMO SERVIDOR WEB E BANCO

DE DADOS

PÇ 1 R$ 700,00 R$ 700,00 UFU

TOTAL: R$ 1.070,00

Tabela 02: Materiais de consumo (insumos)

62

Descrição/Utilização Unidade Quantidade Valor R$ Unitário

Valor R$ Total

Fonte Financiadora

FITA ISOLANTE PARA ISOLAMENTO DE CABOS

PÇ 3 R$ 2,50 R$ 7,50 UFU

CABOS EM GERAL PARA FAZER AS LIGAÇÕES PLACA -

MOTORES PÇ 5 R$ 2,40 R$ 12,00 UFU

DISP. ELETRICOS COMO LED, CAPACITORES E RESISTORES

PÇ 20 R$ 1,90 R$ 38,00 UFU

PLACA DE MDF PARA MONTAGEM DO KIT

DIDATICO LIGADO AO EXPERIMENTO

PÇ 2 R$ 7,00 R$ 14,00 UFU

TOTAL: R$ 71,50

63

ANEXO 02: CODIFICAÇÃO SQL -- CRIA BANCO DE DADOS DO CHAT

CREATE DATABASE IF NOT EXISTS `banco_chat` /*!40100 DEFAULT CHARACTER SET

latin1 */;

USE `banco_chat`;

-- TABELA MENSAGENS DO CHAT

DROP TABLE IF EXISTS `webchat_lines`;

/*!40101 SET @saved_cs_client = @@character_set_client */;

/*!40101 SET character_set_client = utf8 */;

CREATE TABLE `webchat_lines` (

ìd` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,

àuthor` varchar(16) NOT NULL,

`gravatar` varchar(32) NOT NULL,

`text` varchar(255) NOT NULL,

`ts` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,

PRIMARY KEY (ìd`),

KEY `ts` (`ts`)

) ENGINE=MyISAM AUTO_INCREMENT=14 DEFAULT CHARSET=utf8;

/*!40101 SET character_set_client = @saved_cs_client */;

-- TABELA USUÁRIOS DO CHAT

DROP TABLE IF EXISTS `webchat_users`;



CREATE TABLE `webchat_users` (

ìd` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,

`name` varchar(16) NOT NULL,

`gravatar` varchar(32) NOT NULL,

`last_activity` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,

PRIMARY KEY (ìd`),

UNIQUE KEY `name` (`name`),

KEY `last_activity` (`last_activity`)

) ENGINE=MyISAM AUTO_INCREMENT=11 DEFAULT CHARSET=utf8;


-- CRIA BANCO DE DADOS LOGIN

CREATE DATABASE IF NOT EXISTS `login` /*!40100 DEFAULT CHARACTER SET latin1

*/;

USE `login`;

-- CRIA TABELA REGISTROS

DROP TABLE IF EXISTS `registros`;



CREATE TABLE `registros` (

ìp` varchar(25) DEFAULT NULL

) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1;


-- CRIA TABELA USUÁRIOS ONLINE

DROP TABLE IF EXISTS ùsersonline`;


64


CREATE TABLE ùsersonline` (

`timestamp` int(15) NOT NULL DEFAULT '0',

ìp` varchar(40) NOT NULL DEFAULT '',

PRIMARY KEY (`timestamp`),

KEY ìp` (ìp`)

) ENGINE=MyISAM DEFAULT CHARSET=latin1;


-- CRIA BASE DE DADOS NUTEC

CREATE DATABASE IF NOT EXISTS `nutec` /*!40100 DEFAULT CHARACTER SET latin1

*/;

USE `nutec`;

-- CRIA TABELA ALUNO

DROP TABLE IF EXISTS àluno`;



CREATE TABLE àluno` (

`cod_aluno` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,

`nome` varchar(50) DEFAULT NULL,

`sexo` varchar(20) DEFAULT NULL,

`data_nascimento` varchar(20) DEFAULT NULL,

èscola` varchar(50) DEFAULT NULL,

`cidade` varchar(50) DEFAULT NULL,

èstado` varchar(10) DEFAULT NULL,

ènsino` varchar(50) DEFAULT NULL,

èmail` varchar(50) NOT NULL,

`senha` varchar(16) NOT NULL,

PRIMARY KEY (`cod_aluno`)

) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=11 DEFAULT CHARSET=latin1;


-- CRIA TABELA ENDERECO_PROFESSOR`

DROP TABLE IF EXISTS èndereco_professor`;



CREATE TABLE èndereco_professor` (

`cod_endereco` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,

èndereco` varchar(50) DEFAULT NULL,

`cep` varchar(50) DEFAULT NULL,

`bairro` varchar(50) DEFAULT NULL,

`cidade` varchar(50) DEFAULT NULL,

èstado` varchar(10) DEFAULT NULL,

PRIMARY KEY (`cod_endereco`)



-- CRIA TABELA ESCOLA

DROP TABLE IF EXISTS èscola`;



CREATE TABLE èscola` (

`cod_escola` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,

`nome_escola` varchar(50) DEFAULT NULL,

`nivel` varchar(30) DEFAULT NULL,

`cargo` varchar(50) DEFAULT NULL,

65

ìngresso` varchar(50) DEFAULT NULL,

èndereco_escola` varchar(50) DEFAULT NULL,

`cep_escola` varchar(50) DEFAULT NULL,

`bairro_escola` varchar(50) DEFAULT NULL,

`cidade_escola` varchar(50) DEFAULT NULL,

èstado_escola` varchar(20) DEFAULT NULL,

`telefone_escola` varchar(50) DEFAULT NULL,

PRIMARY KEY (`cod_escola`)



-- CRIA TABELA PROFESSOR

DROP TABLE IF EXISTS `dados_professor`;



CREATE TABLE `dados_professor` (

`cod_prof` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,

èmail` varchar(50) NOT NULL,

`senha` varchar(16) NOT NULL,

`nome` varchar(50) DEFAULT NULL,

`cpf` varchar(50) DEFAULT NULL,

`rg` varchar(10) DEFAULT NULL,

`sexo` varchar(20) DEFAULT NULL,

`data_nascimento` varchar(20) DEFAULT NULL,

`telefone` varchar(20) DEFAULT NULL,

`celular` varchar(20) DEFAULT NULL,

`titulo` varchar(50) DEFAULT NULL,

`cod_endereco` int(11) DEFAULT NULL,

`cod_escola` int(11) DEFAULT NULL,

PRIMARY KEY (`cod_prof`),

KEY `cod_endereco` (`cod_endereco`),

KEY `cod_escola` (`cod_escola`),

CONSTRAINT `dados_professor_ibfk_1` FOREIGN KEY (`cod_endereco`) REFERENCES

`

endereco_professor` (`cod_endereco`),

CONSTRAINT `dados_professor_ibfk_2` FOREIGN KEY (`cod_escola`) REFERENCES

èscola` (`

cod_escola`)


66

ANEXO 03: MANUAL DE MONTAGEM DO KIT DIDÁTICO

Para a montagem do aparato didático acoplado com os motores e a fonte, foi

desenvolvido um manual de instrução de montagem. Os procedimentos aqui

descritos valem para qualquer experimento de Thomson.

Materiais necessários

2- Placas de MDF (Medium-Density Fiberboard)

3- Motores de passo DC

1- Alicate

1- Furadeira

8- Parafusos

3- eixos de alumínio para os motores e fonte

1- Fita isolante

O primeiro passo foi realizar a montagem da plataforma e da base em MDF e

realizar os furos para o encaixe entre os eixos a fonte e os motores conforme a

figura 1 abaixo.

Figura 01

O segundo passo foi parafusar os motores de passo na placa de MDF conforme a

figura 2 de modo que eles ficassem justapostos com os controladores da fonte.

67

Figura 02

O terceiro passo foi o encaixe dos eixos entre o motor e as fontes de modo que

quando o motor recebesse o impulso, moveria o eixo que movimenta a fonte dos

controladores conforme ilustrado na imagem 3. Recomenda-se usar uma fita isolante

envolvendo os encaixes para se obter melhor atrito entre as mesmas.

Figura 03

Após isso basta fazer a ligação entre os motores à placa de CI desenvolvida e o kit

já estará pronto para operar.

TCC: WebLab Laboratório de Experimentação Remota

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