FUNDAÇÃO ESCOLA TÉCNICA LIBERATO SALZANO VIEIRA DA CUNHA Projeto para Trabalho Trimestral de Física Curso: Técnico em Eletrônica Turma: 4312 Data: 18/10/2005 Sala : 224 Aluno: Cleber Moraes n : 5 Aluno: Gabriel Jaeger n : 11 Aluno: Nataniel Schling n : 19 Aluno: Ramon Fritsch n : 22 Prof.: Luiz André Mützenberg Grupo Eletrônica 1985 2005: Duas Décadas Buscando Excelência Sistema de Leitura da Porta de Mouse do PC 1. INTRODUÇÃO A aquisição automática de dados consiste na utilização de aparelhos específicos ou do computador para realizar medidas durante os experimentos. Ela apresenta enormes vantagens quando o experimento exige a realização de muitas medidas em um intervalo de tempo[l1]. Usando um computador pessoal e um recurso simples de eletrônica é possível realizar centenas de medidas por segundo, o que é impossível de ser feito manualmente. Com estes resultados, podemos ter uma melhor análise de alguns conteúdos básicos da Física, como o MRU, MRUV, MCU, entre outros. 2. JUSTIFICATIVA O desenvolvimento desse projeto é muito importante para ampliar os nossos conhecimentos quanto a uma das principais áreas da Eletrônica: Programação. Outro aspecto importante no desenvolvimento do projeto é verificar a funcionalidade e a capacidade que podemos obter em matéria de registro de dados através da comunicação do PC com um meio externo. Com isso, estaremos relacionando Eletrônica, Informática e Física, a fim de experimentos que
abrangem conteúdos de Física, e que poderão auxiliar principalmente alunos de primeiro e segundo ano do Ensino Médio. 3. OBJETIVO Desenvolver um sistema de aquisição de dados, que faça a leitura da porta do mouse de um computador, através de um sensor infravermelho, adaptado em uma roda dentada que gira a partir de um motor elétrico. 4. METODOLOGIA Em um computador de uso doméstico, faremos um software na linguagem de programação C++ Builder, que interprete dados de um componente eletrônico acoplado inicialmente na porta do mouse do computador. Através de uma adaptação no mouse, utilizando seu próprio sensor (infravermelho), poderemos obter os dados a serem calculados pelo programa. Como já temos elaborado um sistema de leitura de dados em uma corrida de Autorama, para este Trimestre temos como objetivo aprimorar este sistema para que tenha alguma utilidade no auxílio do ensino da Física. Então, acoplaremos uma roda dentada em um motor elétrico, e através de um sensor de infravermelho (emissor e receptor), faremos as medidas de acordo com o giro da roda. No momento em que corta-se a iluminação incidente do LED infravermelho, o circuito manda um sinal pela porta do mouse do PC. A partir daí, o software fica encarregado de interpretar esse sinal e calcular dados como rotações por minuto (RPM), velocidade de giro da roda, etc. Assim, poderemos monitorar o giro de uma roda através dos pulsos gerados pelo sensor e esboçar através do software tabelas e gráficos relacionados ao movimento.
5. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Porta de Mouse As portas para mouse mais conhecidas são PS/2, serial, ou USB. Já que necessitamos utilizar apenas uma delas, escolhemos a mais utilizada: PS/2. Abaixo as portas e seus respectivos formatos: A porta de um mouse PS/2 se parece com A porta de um mouse serial se parece com A porta de um mouse USB se parece com Mouse e Sensores O movimento da mão do usuário é transmitido (através de uma esfera emborrachada) a dois eixos perpendiculares. Esses eixos possuem em umade [L2]suas extremidades uma roda com cerca de 50 a 80 [L3]aberturas radiais quepermitem [L4]a passagem de luz.
(fig. 1)[L5] Cada uma dessas rodas fica situada entre um emissor de luz infravermelha e um receptor. O emissor é um LED e o receptor é um foto-diodo de 2 ou 3 pinos. A roda, o LED e o diodo estão destacados nas foto acima (o foto-diodo é a caixinha preta e o LED, a transparente). Observe que a caixinha do emissor possui na verdade dois LEDs. Não é possível ver, mas tudo indica que o receptor também é composto por dois fotodiodos. Numa dada posição da roda, pode haver as três seguintes situações: os dois sensores recebem luz; um dos sensores recebe luz; nenhum dos sensores recebe luz. À medida em que giramos a roda alteramos essas configurações, como sugere a figura abaixo. (fig. 2)
A velocidade e a direção dos movimentos estão associadas, então,às mudanças da condição de luz/sombra no conjunto dos dois sensores. A idéia principal desse projeto é utilizar o foto-sensor do mouse, já que sua leitura é controlada pelo computador. Foto-Diodo É um diodo semicondutor em que a junção está exposta à luz. A energia luminosa desloca elétrons para a banda de condução, reduzindo a barreira de potencial pelo aumento do número de elétrons, que podem circular se aplicada polarização reversa. A corrente nos foto-diodos é da ordem de dezenas de ma com alta luminosidade, e a resposta é rápida. Há foto-diodos para todas as faixas de comprimentos de onda, do infravermelho ao ultravioleta, dependendo do material. O foto-diodo é usado como sensor em controle remoto, em sistemas de fibra óptica, leitoras de código de barras, scanner (digitalizador de imagens, para computador), canetas ópticas (que permitem escrever na tela do computador), toca-discos CD, fotômetros e como sensor indireto de posição e velocidade. (fig. 3) 6. EXEQÜIBILIDADE
Este projeto de trabalho trimestral será executado com e a partir de uma máquina que se faz cada vez mais presente no nosso dia-a-dia. O computador é acessível a todos os componentes do grupo, e por isso será de fácil acesso. A programação do software será feita através da linguagem de programação C++, através do compilador da Borland chamado de C++ Builder. A integração de hardware será feita através dos sensores do mouse e de sua própria roda dentada, podendo assim ter uma grande precisão na medida proposta. Com um programa construído a partir da linguagem C, temos uma série de ferramentas para incrementa-lo de uma maneira a usufruir o máximo de aproveitamento dos dados obtidos pelos sensores do mouse. A parte de hardware será desenvolvida com componentes eletrônicos estudados no curso, como sensores, motores, resistores e etc. 7. CRONOGRAMA CRONOGRAMA Atividade Setembro Outubro Novembro Dezembro Pesquisas e coleta de dados Estudo sobre linguagem C++ Projeto Diagrama de blocos Programação Testes Otimização Apresentação Relatório Caderno de Campo 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS www.if.ufrgs.br/cref/ntef/software/software.html - exemplos de softwares - acessado em 28/09/2005.
TelEduc ensino à distância Curso Física Mütza Orientações sobre o Trabalho Trimestral. http://www.dca.ufrn.br/~lmarcos/courses/robotica/notes/sensores.doc - informações úteis sobre diversos sensores. acessado em 08/10/2005. http://www.scielo.br/pdf/rbef/v26n3/a03v26n3.pdf - porta de jogos - acessado em 23/09/2005. http://geocities.yahoo.com.br/luizmutzenberg/ - Site do professor Luiz André, Trabalhos Trimestrais/Modelos acessado em 17/10/2005. http://omnis.if.ufrj.br/~carlos/infoenci/alunos/andre/usodomouse.htm - funcionamento do mouse, acessado em 02/10/2005. http://web.mit.edu/rhel-doc/3/rhel-sag-pt_br-3/ch-mouseconfig.html - portas do mouse, acessado em 15/10/2005. 9. ASSINATURAS Nataniel Schling Aluno Responsável Gabriel Jaeger Cleber Moraes Ramon Fritsch Novo Hamburgo, 18 de outubro de 2005