Modelo 10: Plotter

Eu escrevo e desenho sua ideia!

Série escolar

5 - 7

Tempo necessário

2 (até 8) aulas duplas

Nível de dificuldade

Modelo: médio a pesado, Programação: médio a pesado

Tipo de modelo

dispositivo móvel, posicionável e utilizável individualmente

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DESCRIÇÃO DO MODELO / TAREFA

Os alunos (SuS) planejam e realizam um plotter que pode registrar trajetos de movimento, possibilitando assim a criação automatizada de desenhos lineares. Para isso, é construído um plotter de dois eixos que pode ser movimentado nas direções x e y por meio de acionamento por parafuso sem-fim. Com um interruptor de fim de curso por eixo, o plotter pode alcançar com segurança sua posição inicial ou final. A medição dos trajetos é feita por meio de rodas de pulso com 4 impulsos por rotação, permitindo que o plotter seja posicionado com precisão de ¼ de rotação.

REFERÊNCIA DO DIA A DIA

O disparo automático de um processo tem um forte efeito motivacional nos alunos. A criação automática de desenhos lineares é rápida e compreensível para todos. Duas possibilidades de complementação da tarefa básica permitem a
individualização do tema. A integração do tema na orientação pré-profissional poderia ser feita com foco em áreas profissionais de tecnologia da informação ou design. Aqui, a impressão ou desenho automatizado (plotagem) é utilizado em muitas áreas. De forma especial, a captura baseada em sensores de movimentos torna-se cada vez mais importante em muitos setores da engenharia de produção, por exemplo, no corte a laser ou impressão 3D. O plotter de dois eixos é, portanto, uma excelente introdução à fabricação automatizada de 3 eixos

Perguntas orientadoras

Onde o desenho ou corte automático podem ser aplicados no dia a dia? (Comunicação)
Quais funções o equipamento deve cumprir de forma sensata? (Colaboração)
Em quais condições o sistema deve ligar e desligar? (Pensamento crítico)
O que deve ser considerado para que o equipamento possa ser usado com diferentes mídias (papel, filme) e o sistema funcione da forma mais robusta e confiável possível? (Criatividade)

Relação com a disciplina

Informática

Fundamentos da programação, loops de tempo, armazenamento de variáveis, comparações, loops, trajetórias

Tecnologia

Construção estável, tecnologia de construção, engrenagens, conversão de movimento rotacional em movimento linear

Física

Motor elétrico, mudança de movimento, movimento linear

Matemática

Sistema de coordenadas, geometria analítica, funções lineares

Desenvolvimento da aula

Conversa de aula (sem aplicativo)

Anunciar o tema; se necessário, mostrar "Impressora 3D em ação" ou o controle das persianas/tela na sala de aula.
Perguntar o que caracteriza esse controle, automação vs. controle manual
Perguntar sobre cenários em que sistemas técnicos que se movem automaticamente de forma linear são usados (persianas, portão do pátio, impressora 3D, fresadora CNC, plotter de recorte ...)
Discutir possibilidades de uso dos cenários coletados.
Determinar os requisitos para um plotter de dois eixos.
Discutir vantagens e desvantagens de diferentes tipos de acionamento (corrente/rodas/parafuso sem-fim).
Justificar a necessidade de um interruptor de fim de curso, controle de percurso ou tempo, bem como um botão de emergência.

Se necessário, suporte

Mostrar sensores, atuadores e componentes do kit de construção, usar mídias de apresentação se necessário.

Conversa em sala de aula

O procedimento para a construção do modelo e a função a ser alcançada são desenvolvidos em conjunto.
As etapas do aplicativo são definidas ou discutidas

Trabalho em dupla ou individual (com aplicativo)

Os alunos se familiarizam com o aplicativo e carregam a tarefa correspondente.
Os alunos identificam funções úteis de um plotter.
Os alunos elaboram a lista de requisitos para o dispositivo.

Trabalho opcional em dupla ou grupo (sem aplicativo)

Opcionalmente, os alunos esboçam o possível plotter de dois eixos.
Os alunos discutem seus resultados em grupo e escolhem um design.

Trabalho em dupla ou em grupo

O plotter é colocado em operação e testado.
O programa é iniciado ou encerrado pressionando o botão On/Off no controlador.
Possíveis falhas no funcionamento devem ser encontradas e eliminadas.
Eventual busca por erros por meio de sugestões no aplicativo.
Possíveis otimizações no hardware (por exemplo, segunda guia linear, segundo interruptor final, otimização do suporte da caneta) e na programação.

Opcional: Apresentação de uma atribuição das diferenciações

A possibilidade de diferenciação para alunos rápidos é oferecida no aplicativo.
O professor aborda os alunos em questão. O procedimento subsequente é realizado por meio do aplicativo.

Discussão em plenário

Revisão do projeto em grupo na sala de aula.
Esclarecimento sobre possíveis usos futuros no cotidiano (transferência do tema para o dia a dia), por exemplo, plotter, impressora, fresadora CNC, fabricação automatizada.

Informações e Avisos

Observações metodológicas e didáticas

Possibilidades de diferenciação

Alunos mais rápidos podem receber a tarefa de prolongar ou encurtar o tempo de jogo.

Aspectos motivacionais

Os alunos conhecem as máquinas de agarrar de diferentes locais do cotidiano. Talvez eles já tenham operado uma dessas máquinas. Agora, estar do "lado da produção" em vez do "lado do operador" pode enchê-los de orgulho.

Materiais adicionais

Se disponível, podem ser apresentadas imagens de máquinas automáticas para a introdução ao tema.
Se necessário, meios para desenhar (papel, quadro branco ou superfície de projeção).

Instruções de montagem

Diagrama elétrico

Funções do modelo e suas soluções técnicas

Função dos Sensores/Atuadores

Solução Técnica

Executar um movimento na direção x

Acionar o motor do eixo x

Executar um movimento na direção y

Acionar o motor do eixo y

Parar o movimento na direção x

Avaliar os sinais no interruptor final

Parar o movimento na direção y

Avaliar os sinais no interruptor final

Controlar o movimento na direção x

Avaliar os sinais no contador de rotações/botão

Controlar o movimento na direção y

Avaliar os sinais no contador de rotações/botão

Início de um desenho

Entrada de um sinal no botão On/Off do controlador

Fim/Parada de emergência

Entrada de um sinal no botão On/Off do controlador

Lista de materiais

Sensores

Função

1 botão On/Off no controlador

Ligar o plotter
Parada de emergência do plotter

2 botões

Interruptores de fim de curso dos eixos x e y

2 botões

Contador de rotações por eixo em passos de 90°

Atuadores

Função

2 motores

Movimento

1 LED

Indicador de status do suporte da caneta

Modelo 10: Plotter

DESCRIÇÃO DO MODELO / TAREFA

REFERÊNCIA DO DIA A DIA

Perguntas orientadoras

Relação com a disciplina​

Desenvolvimento da aula​

Informações e Avisos​

Observações metodológicas e didáticas​