Modelos 4 & 5: Estacionamento

O estacionamento está cheio?

Série escolar

11-13

Tempo necessário

2 aulas duplas por unidade de aprendizagem (expansível até 10 aulas duplas)

Nível de dificuldade

Modelo: leve a médio, Programação: leve a médio

Tipo de modelo

Modelo de mesa para cancelas de estacionamento

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DESCRIÇÃO DO MODELO / TAREFA

Os alunos (SuS) planejam e realizam uma cancela de estacionamento para a entrada e saída de um estacionamento.

A solicitação para abrir a cancela ocorre inicialmente por meio de um botão (entrada) ou um botão no display do controlador TXT 4.0 (saída).
Dois LEDs fornecem sinais luminosos quando a cancela está totalmente aberta (verde) ou durante o processo de abertura e fechamento (vermelho). Um sensor de barreira óptica monitora se há um veículo na área da cancela durante o fechamento. A partir do número de entradas e saídas, é calculado o número de vagas livres e exibido no display do controlador TXT 4.0; quando o estacionamento está cheio, o LED vermelho pisca (Estacionamento 1).

Em um segundo passo, dois grupos se unem e conectam seus modelos e controles de modo que uma cancela seja para entrada e a outra para saída (Estacionamento 2).

No modelo totalmente desenvolvido, o controle da cancela é complementado com um reconhecimento óptico de placas usando a câmera USB e um cálculo automático do preço do estacionamento (Estacionamento 3).

REFERÊNCIA DO COTIDIANO

O acesso controlado por cancelas a estacionamentos e garagens é conhecido pelos alunos do dia a dia. Especialmente o acesso automático por meio do reconhecimento óptico de placas veiculares possui um alto valor motivacional. Uma integração do tema na orientação pré-profissional poderia ser feita com foco em áreas profissionais de tecnologia da informação. Aqui, o acionamento automatizado por meio da captura de grandezas físicas é utilizado em muitos setores. De forma especial, o reconhecimento automatizado de objetos na tecnologia de acesso está se tornando cada vez mais importante.

Perguntas orientadoras

Onde um sistema automático de cancelas pode ser utilizado no dia a dia? (Comunicação)
Quais funções o controle da cancela do estacionamento deve cumprir de forma sensata? (Colaboração)
Em quais condições o sistema deve abrir ou fechar? (Pensamento crítico)
O que deve ser considerado para que o controle possa ser usado em diferentes locais e o sistema funcione da forma mais robusta possível? (Criatividade)

Referência de disciplina

Informática

Programação avançada, loops condicionais, funções

Matemática

Ângulo, contagem condicional, cálculo de tempo e preço

Tecnologia

Construção estável, tecnologia de construção

Física

Mudança de movimento

Desenvolvimento da aula

Conversa em aula

Anunciar o tema, se necessário, mostrar o vídeo „Como a entrada no estacionamento será facilitada“:
→ www.regio-tv.de/mediathek/video/wie-die-fahrt-ins-parkhaus-vereinfacht-werden-soll
Perguntar quais são as características principais do controle da cancela.

Se necessário, auxílio

Mostrar sensores, atuadores e componentes do kit de construção, utilizar meios de apresentação se necessário.

Conversa de aula (com app)

O procedimento para a construção do modelo e as funções a serem alcançadas são desenvolvidos em conjunto.
As etapas de trabalho do app são definidas ou discutidas.

Trabalho em dupla ou individual (com app)

Os alunos se familiarizam com o app e carregam a tarefa correspondente.
Os alunos definem funções úteis para uma cancela que abre e fecha automaticamente.
Os alunos criam, com a ajuda do app, a lista de requisitos para o sistema de cancela a ser construído.

Trabalho opcional em dupla ou grupo (sem app)

Opcionalmente, os alunos esboçam as possíveis configurações da cancela com sensores adicionais (barreira de luz) e atuadores (LED).
Os alunos discutem os resultados em grupo e escolhem um design.

Opcional: Apresentação e atribuição de diferenciação (com app)

Os alunos elegíveis para diferenciação (ou todo o grupo) são, se necessário, abordados pelo professor. Nesse processo, é apresentada a combinação de duas barreiras para o controle separado da entrada e saída em trabalho em grupo.
Como outra forma de diferenciação (ou diretamente após o primeiro programa sem trabalho em grupo subsequente), são oferecidos a câmera USB e o reconhecimento e avaliação de placas no app. O app oferece ideias concretas para, por exemplo, registro de tempo e cálculo de taxas de estacionamento.

Trabalho em dupla ou em grupo (com app)

Se necessário, desmontagem da conexão entre duas cancelas e continuação do trabalho nos grupos individuais
Conexão da câmera USB
Manipulação do código de barras e sua decodificação, bem como armazenamento em um novo programa
Carregamento do programa do estacionamento 1
Configuração do display do controlador TXT 4.0 conforme os cartões de aprendizagem
Expansão gradual do programa: registro e armazenamento das placas de entrada, cálculo do tempo de estacionamento e das taxas dos veículos que saem
Simulação do processo de pagamento e abertura da cancela, com cálculo e exibição das vagas livres

Opcional: Apresentação e atribuição de diferenciação

Grupos que trabalham de forma especialmente eficiente podem receber a tarefa adicional de armazenar os carros elétricos e normais que entram em tabelas separadas e, por exemplo, reservar 4 vagas para carros elétricos e 6 vagas para carros normais. Também as taxas de estacionamento podem ser calculadas de forma diferenciada. Aqui está previsto o trabalho independente sem cartões de aprendizagem.

Discussão em plenário

Revisão do projeto em grupo de classe
Esclarecimento das possibilidades de uso futuro no cotidiano

Informações e Avisos

Observações metodológicas e didáticas

Possibilidades de diferenciação

Dependendo da duração da série de aulas e da capacidade dos alunos, podem

duas turmas montar seus sistemas como entrada e saída de um estacionamento,
conectar dois controladores TXT 4.0 (entrada/saída) para sincronizar os resultados da contagem,
no estacionamento 3, usar a câmera USB para identificar as placas para acesso e, na saída, determinar o tempo de estacionamento e, com base nos dados obtidos, exibir as taxas de estacionamento no display.

Aspectos motivacionais

O tema de sistema automático de cancelas é conhecido por todos os alunos do cotidiano. Um reconhecimento automático de placas, que pode ser aplicado a outros processos de automação, motiva um envolvimento intenso e a solução de uma tarefa correspondente.

Materiais adicionais

Se disponível, um vídeo pode ser utilizado para a fase introdutória ao tema.
Meios de desenho (papel, quadro branco ou superfície de projeção).

Instruções de montagem Barreira de estacionamento

Diagrama elétrico da cancela do estacionamento

Instruções de montagem para reconhecimento de placas

Diagrama elétrico Reconhecimento de placa

Funções do modelo e suas soluções técnicas

Funções dos sensores / atuadores	Solução técnica
Executar uma rotação de um motor encoder	Acionar o motor de acionamento para exatamente uma rotação
Sinais luminosos LED vermelho/verde	Acionar o LED para livre passagem e parada
Interrupção da barreira de luz Interrupção da barreira de luz	Impedir o movimento da cancela Contagem dos carros
Reconhecimento de placa por câmera USB	Abrir a cancela
Estacionamento 2: Conexão de dois controladores TXT 4.0	Controle separado da cancela de entrada e saída Troca de dados entre dois controladores TXT 4.0
Estacionamento 3: Reconhecimento de placa por câmera USB	Decodificação de código de barras Programação e avaliação dos horários de início e fim Cálculo das tarifas de estacionamento

Listas de materiais

Sensores	Função
1 botão On/Off no controlador TXT 4.0	1. Ligar o controle da cancela 2. Parada de emergência da cancela
1 fototransistor	Detecção de interrupção da barreira de luz, receptor
1 câmera USB	Reconhecimento de código de barras
1 mini botão	Solicitação sob demanda para entrada
1 mini botão	Consulta do status da cancela (aberta ou fechada)

Atuadores	Função
1 motor com encoder	• Movimento • Contagem das rotações
2 LEDs (1 × vermelho, 1 × verde)	Indicador de status
1 LED (branco)	Iluminação do sensor da barreira de luz