Sensores Analógicos

Os parâmetros estão corretos?

Série escolar

11-13

Tempo necessário

2 aulas duplas (expansível até 3 aulas duplas)

Nível de dificuldade

Modelo: fácil, Programação: fácil

Modelos

Modelo de mesa com sensores analógicos

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DESCRIÇÃO DO MODELO / TAREFA

Os alunos planejam e realizam um conjunto experimental para os experimentos com sensores analógicos. Partindo da simples indicação de resistência no teste de interface, eles desenvolvem uma exibição gráfica própria no display do controlador TXT 4.0 e medem resistência e temperatura.

A programação é ampliada para incluir o cálculo e a exibição de códigos de cores (três ou quatro dígitos, diferenciação 1 e 2) para resistores de camada.

REFERÊNCIA DO COTIDIANO

A medição de resistências e temperaturas é conhecida pelos alunos das aulas de ciências naturais ou do seu dia a dia.
Especialmente a integração em um contexto de aplicação próximo à realidade apresenta um alto valor motivacional.

Uma integração do tema na orientação pré-profissional poderia ocorrer com foco em áreas profissionais de tecnologia da informação. Aqui, a captura automatizada de grandezas físicas é utilizada em muitas áreas
de forma ampla. De maneira especial, o aquecimento e/ou enchimento automatizado é utilizado não apenas na indústria, mas também cada vez mais no ambiente doméstico.

Perguntas orientadoras

Como é possível medir resistências, temperatura
e distâncias com a ajuda dos sensores? (Comunicação e Informação)
Com quais sensores a produção pode ser monitorada de forma eficaz? (Colaboração)
Em quais condições o sistema deve informar sobre desvios da norma
? (Pensamento crítico)
O que deve ser considerado para que a sensorística possa ser usada em diferentes cenários de aplicação e o sistema funcione da forma mais robusta possível? (Criatividade)

Relação com a disciplina

Informática

Programação avançada, loops condicionais, funções, exibições gráficas

Física

Resistência no circuito elétrico, temperaturas, medições de distâncias

Tecnologia

Construção estável, tecnologia de construção

Matemática

Cálculo de expressões, cálculo com unidades

Desenvolvimento da aula

Conversa em aula

Anunciar o tema, se necessário mostrar o vídeo „Processo de enchimento de um recipiente de aditivo“: → www.youtube.com/watch?v=k5pr1E8ihe4
Perguntar quais são as características essenciais do controle de qualidade no enchimento/produção de aditivos.
• Perguntar sobre grandezas de medição e cenários em que sistemas de enchimento com medição automática são usados.
• Discutir as possibilidades de uso dos cenários coletados
(por exemplo, máquina de café, processador de alimentos, lava-louças).
• Determinar os requisitos para a configuração do experimento.

Se necessário, suporte

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

Conversa em aula

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

Trabalho em dupla ou individual

Os alunos se familiarizam com o aplicativo e carregam a tarefa correspondente.
Os alunos definem funções úteis para uma medição utilizando os sensores conectados ao controlador TXT 4.0.
Os alunos criam, por meio do aplicativo, a lista de requisitos para o experimento a ser construído.

Opcional: Trabalho em dupla ou individual

Os alunos esboçam as possíveis configurações da medição com os sensores (resistores, sensor ultrassônico).
Os alunos discutem os resultados em grupo e escolhem um design.

Opcional: Apresentação

Os alunos que podem ser diferenciados são, se necessário, abordados pelo professor. Nesse processo, é apresentada a representação gráfica da codificação de cores dos resistores.
O aplicativo oferece ideias concretas para os alunos interessados, incluindo a exibição de códigos de cores de três ou quatro dígitos no display do controlador TXT 4.0.

Discussão em plenária

Revisão do projeto em grupo na sala de aula
Esclarecimento sobre possibilidades futuras de uso no cotidiano

Informações e Avisos

Observações metodológicas e didáticas

Possibilidades de diferenciação

Dependendo da duração da série de aulas e da capacidade dos alunos, pode-se

exibir o resultado da medição de resistência não apenas como um número, mas também em um
indicador de escala e como um código de cores de três ou quatro dígitos,
alterar o arranjo experimental para realizar medições de temperatura em objetos selecionados,
modificar o arranjo experimental para medir e exibir os níveis de enchimento de recipientes de bebida durante o enchimento.

Aspectos motivacionais

Os temas „enchimento automático“ e „monitoramento de qualidade“ são familiares para todos os alunos a partir do cotidiano. Em muitas residências, máquinas de café e de lavar, entre muitas outras aplicações inteligentes, já fazem parte do dia a dia. Máquinas de cozinha semi-autônomas estão sendo cada vez mais utilizadas na preparação de pratos.

Materiais adicionais

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

Instruções de montagem

Diagrama elétrico Sensores analógicos

Funções do modelo e suas soluções técnicas

Função dos sensores/atuadores	Solução técnica
Medição de resistências	Medição da condutividade (critério de qualidade) do aditivo
Medição de temperaturas	Monitoramento da temperatura de enchimento
Medição de distâncias	Monitoramento das quantidades de enchimento
Possibilidades de diferenciação para ensino avançado	Complementar a exibição numérica com um indicador de escala Incorporação de códigos de cores e/ou outros tipos de resistência Emissão de alarme em caso de temperatura abaixo ou acima do limite Medição de distâncias e Cálculo da diferença (mínimo – máximo)

Lista de materiais

Sensores	Função
1 botão On/Off no controlador TXT 4.0	Ligar / Iniciar a medição / Parar a medição
1 resistor NTC	Medição de resistência, determinação de temperatura
1 sensor ultrassônico	Medição de distância

Atuadores	Função
1 display do controlador TXT 4.0	Visualização dos resultados da medição (em forma de números ou gráfico)