[prj32][christopher] aula 4 – arduino,mems,prog v2

▪ Missão ExoMars

▪ Foguete Proton

▪ Lançamento: 14/03/2016

▪ http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/ExoMars

▪ http://www.esa.int/Education/The_ESA_Academy_is_born

lifting off on a Proton-M rocket

from Baikonur, Kazakhstan, at

09:31 GMT (10:31 CET) on 14

March 2016.

Disciplina: Projeto e Construção de Sistemas Aeroespaciais – PRJ32.

Aula 4 – Arduino e

suas capacidades,

Sensores MEMS,

Programação na IDE

Arduino e Matlab.MSc. Christopher S. Cerqueira


Cronograma das Apresentações (Christopher)


Aula 1 22/02 Apresentação

Aula 4 14/03 Arduino e suas capacidades, Sensores

MEMS, Programação na IDE Arduino e

Matlab.

Aula 6 28/03 NanoSats, Software Embarcado e o papel da

computação no ciclo de vida espacial. Aceitação

de Software ( HIL).

Aula 14 02/05 Programando controle por eventos e dinâmicos

no Arduino

O que eu espero para a próxima Semana:

Documento sobre a carga-útil

1. Necessidade do cliente (necessidades, reqs, missão)

2. Arquiteturas da Carga-Útil (físico, elétrico, lógico)

3. Arquitetura da Estação (lógico)

4. Análises (riscos, custos, alternativas, programa)

• Sugestão de tópicos na atividade do dia 7/3

• Caprichem nos diagramas/desenhos

• No Moodle tem 2 exemplos de documentos da ESA


Revendo alguns fatos

Definir melhor o escopo:Qual o Conceito da Missão?

Transmitir telemetrias

Recuperar memória armazenadaChave de

ignição

Estação

de Solo


Antena:

roteador

Definir melhor o escopo:Quais são os elementos relacionados?


Segmento Lançador

Traj

Prop

Stru

Base

Aero

Rec

Carga útil

SW

Comm

SensOBC

PW

Segmento Solo

Comm

SW Voo

SW Rec

HW

Logística Integração

E qual foi a divisão de tarefas?

Segmento Lançador

Traj

Prop

Stru

Base

Aero

Rec

Carga útil

SW

Comm

SensOBC

PW

Segmento Solo

Comm

SW Voo

SW Rec

HW

Logística


Integração

Árvore de Produto

Lançador

Estr

Corpo

Suportes

Aletas

Propulsor Coifa

Estru

Suporte Carga

Encaixe Corpo

Base

Apontador

Ignição

Carga

HW

Sensores

Memória

Transmissor

Bateria

Computador

SW

Solo

SW

Voo

Recuperação

Hw

Telecom

PC

Bateria


Cronograma

Concept Devel Integration Launch End

XYZ

XYZ

XYZ

XYZ

XYZ

XYZ

XYZ

XYZ

T[0] T[end]


Requisitos ( 3 “eras”)

▪ Requisito Textual

REQ001 – O churrasco do curso de inverno deve conter carne.

▪ Requisito Diagramático

▪ Requisito dinâmico (modelo/simulação)


Sugestões de ferramentas

▪ Modelagem 3D:

▪ (ex-Google) SketchUp

▪ Free + exporta modelo para o SolidWorks + Mais fácil de usar + grande biblioteca de modelos prontos

▪ Diagramação de conceitos, fluxogramas e requisitos

▪ OPCat

▪ Editor da metodologia OPM – Instalador está no Moodle

▪ DIA

▪ Diagramador de propósito geral

▪ Soluções de eletrônica (visão protoboard/esquema elétrico/layout de PCB):

▪ Frietzing

▪ Famoso diagramador de circuitos usando Arduino


Introdução da AulaContexto

Sistema Computacional


Processador

Memória

Entradas /

Saídas

lê/armazena instruções/dados

importa/exporta dados

Sensores

Atuadores

Interfaces

Alimentação

História


dt = 70 anos

https://en.wikipedia.org/wiki/ENIAC

ENIAC was announced in 1946

5,000 cycles per second

Microcontroladores

ANALOGIA

https://pt.wikipedia.org/wiki/Stuxnet


Microprocessor x Microcontroller x Application Processor

“apenas processa”

Chip dedicado a

uma tarefa

Utilidade genérica.

“solução completa”

Possui processador,

memória e

controladores de

interface

Foco industrial e

automação

“solução completa”

Possui

processador,

memória e

controladores de

interface

Foco usuário final


Prototipagem rápida -Arduino

Kits educacionais / prototipagem rápida / hobby


Arduino UNO


Interfaces comuns - Digital

http://www.peteletrica.ufc.br/Apostilas/Eletr%C3%B4nica%20Digital%20-%20PET-EE.pdf

• Lógica booleana

• Portas lógicas

• Base de TODOS os sistemas computacionais

• São usados componentes analógicos em dois estados:

• saturado (tudo) e corte (nada)


Interfaces comuns - Analógica

Conversor AD

Compara em

sequência com

referencias de

tensão!

https://en.wikipedia.org/wiki/Nyquist%E2%80%93Shannon_sampling_theorem


Interfaces comuns – PWM (“saída analógica”)

http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/robotica/5169-mec071a.html


Interfaces comuns – Sinal serial

https://learn.sparkfun.com/tutorials/serial-communication


ARDUINO MEGA


ARDUINO NANO


Outros..... Tipos^mol

Arduino Due

The Arduino Due is the first

Arduino board based on a 32-

bit ARM core microcontroller.

With 54 digital input/output

pins, 12 analog inputs, it is the

perfect board for powerful

larger scale Arduino projects.

Arduino Yún

The Arduino Yún is a

microcontroller board

based on the Atmega

32u4 and the Atheros

AR9331. supports a

Linux, Wifi, USB-A,

micro-SD, 20 digIO, etc.

LilyPad Arduino USB

The LilyPad Arduino USB is

a microcontroller board

based on the ATmega32u4.

It has 9 digital input/output

pins (of which 4 can be

used as PWM outputs and

4 as analog inputs),

Pro Mni

Fio

Esplora


http://www.atmel.com/Images/Atmel-7766-8-bit-AVR-ATmega16U4-32U4_Datasheet.pdf

https://www.openhacks.com/uploadsproductos/ar9331_datasheet.pdf

http://www.atmel.com/Images/Atmel-7766-8-bit-AVR-ATmega16U4-32U4_Datasheet.pdf

Outras versões

12:57cscerqueira.com.br


MEMSTecnologia dos SensoresMechanic Electric M

Revolução da Nanotecnologia

https://www.youtube.com/watch?v=djH8AM2diyE

http://phys.org/news/2014-05-mems-nanoinjector-genetic-modification-cells.html


Natural aplicação para sensoresPor exemplo... gyro

http://www.ion.org/museum/item_view.cfm?cid=1&scid=16&iid=40


Modelando o giro

http://www.edn.com/electronics-blogs/mechatronics-in-design/4400475/Modeling-the-MEMS-gyroscope


Como fica em MEMS?

https://www.ifixit.com/Teardown/iPhone+4

+Gyroscope+Teardown/3156http://electronicdesign.com/components/mems-inertial-sensors-push-

size-performance-limits-next-gen-mobile-devices


http://www.digikey.com/en/articles/techzone/2011/apr/mems-accelerometers-gyroscopes-and-geomagnetic-

sensors---propelling-disruptive-consumer-applications


YAW

YAW

Row

Pitch

Links sobre a teoria de cada um dos tipos de sensores que vocês estão usando▪ http://www.sensorland.com/HowPage023.html

▪ http://www.designnews.com/author.asp?doc_id=256404

▪ https://learn.sparkfun.com/tutorials/gyroscope/how-a-gyro-works

▪ https://learn.sparkfun.com/tutorials/accelerometer-basics

▪ https://learn.sparkfun.com/tutorials/bmp180-barometric-pressure-sensor-hookup-


http://www.sensorland.com/HowPage023.html

http://www.designnews.com/author.asp?doc_id=256404

https://learn.sparkfun.com/tutorials/gyroscope/how-a-gyro-works

https://learn.sparkfun.com/tutorials/accelerometer-basics

https://learn.sparkfun.com/tutorials/bmp180-barometric-pressure-sensor-hookup-

Programando o Arduino

Formas de usar o Arduino

ARD

Autônomo Escravo de um Host


Formas de Programar

Opções

Scratch

Diagrama (Simulink)Código


https://www.arduino.cc/en/Main/Software



https://www.arduino.cc/en/Re

ference/

Usando Modelos

▪ Ganhos em:

▪ Velocidade de desenvolvimento

▪ Facilidade de reutilização

▪ Facilidade de compreensão dos membros da equipe

▪ Facilidade na prestação de contas para os stakeholders

▪ <<passar vídeo motivador>>


Simulink

▪ Simular

▪ Deploy no arduino

http://www.mathworks.com/help/supportpkg/arduino/e

xamples/getting-started-with-arduino-hardware.html

http://www.mathworks.com/hardware-

support/arduino-simulink.html


Matlab

▪ Possibilidade de facilmente testar e validar todos os sensores (individualmente / conjunto)

▪ Gerar um “mini relatório” com a prova da aquisição de dados de cada um dos sensores.

▪ Validar as contas de recuperação de dados. ex.: a v s

a = arduino('com3','Mega2560');

writeDigitalPin(a,'D13',1);

value = readDigitalPin(a,'D13');

...


Links das bibliotecas de cada sensor

▪ Usando o MPU-6050

▪ Programando na IDE:

▪ http://playground.arduino.cc/Main/MPU-6050

▪ Usando no Simulink:

▪ http://minseg.webs.com/arduino-downloads

▪ Usando o ESP-8266

▪ Usando no Simulink:

▪ http://electronut.in/an-iot-project-with-esp8266/

▪ Usando o Matlab:

▪ http://allaboutee.com/2015/01/02/esp8266-arduino-led-control-from-webpage/

▪ Usando o BMP085

▪ Programando na IDE

▪ http://www.arduinoecia.com.br/2013/06/sensor-de-temperatura-e-pressao-bmp085.html

▪ Usando o NEO-6M


▪ https://bigdanzblog.wordpress.com/2015/01/15/connecting-u-blox-neo-6m-gps-to-arduino/

▪ http://www.instructables.com/id/Arduino-Ublox-GPS/

▪ SD Card


▪ http://blog.filipeflop.com/modulos/cartao-sd-com-arduino.html


http://playground.arduino.cc/Main/MPU-6050

http://minseg.webs.com/arduino-downloads

http://electronut.in/an-iot-project-with-esp8266/

http://allaboutee.com/2015/01/02/esp8266-arduino-led-control-from-webpage/

http://www.arduinoecia.com.br/2013/06/sensor-de-temperatura-e-pressao-bmp085.html

https://bigdanzblog.wordpress.com/2015/01/15/connecting-u-blox-neo-6m-gps-to-arduino/

http://www.instructables.com/id/Arduino-Ublox-GPS/

http://blog.filipeflop.com/modulos/cartao-sd-com-arduino.html

Dicas para o uso do simulink

▪ V0:

▪ http://www.mathworks.com/videos/arduino-and-matlab-reading-inputs-and-writing-outputs-106502.html?type=shadow

▪ How to integrate Arduino Libraries with Matlab Simulink?

▪ https://www.youtube.com/watch?v=_OLctOFjjYQ&app=desktop

▪Se optar por usar o Simulink ---VÃO TER QUE USAR ISSO


http://www.mathworks.com/videos/arduino-and-matlab-reading-inputs-and-writing-outputs-106502.html?type=shadow

https://www.youtube.com/watch?v=_OLctOFjjYQ&app=desktop

WRAP-UP


O que vimos hoje

▪ Revisão de como organizar os elementos da concepção de missão.

▪ Revisão do que é o micro-controlador, tipos de interfaces, tipos de Arduinos.

▪ Apresentação breve da Tecnologia MEMS

▪ Quem quiser ver com profundidade me peça conteúdo. Fiz disciplina na faculdade sobre nano-eletrônica – tenho material didático.

▪ Programação da computador de bordo da carga útil.

▪ Sugiro fortemente vocês utilizarem o Simulink.

▪ Padrão da indústria.

▪ Tendência é a plena abordagem de modelagem no ciclo de vida.

▪ Para a documentação da concepção de missão

▪ Sugiro fortemente vocês utilizarem os modelos OPM

▪ Se tornou ISO – Minha aposta para


Como me encontrar:

▪ E-mail (se urgente): [email protected]

▪ Site: http://cscerqueira.com.br

▪ Para dúvidas MUITO maiores:

INPE – Prédio Satélite - Sala 95

Ramal: 3208-7321


www.cscerqueira.com.br/moodleMoodle