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Criação e Manutenção:
Grupo PET-Tele
O texto a seguir descreve o histórico do kit de desenvolvimento Arduino dentro do grupo PET-Tele.
Assim como o próprio histórico, o texto tem uma estrutura orgânica e sem fim, uma vez que, a cada período, o grupo encontra novas aplicações para o Arduino no planejamento de suas atividades.
O kit de desenvolvimento Arduino desenvolveu uma trajetória organicamente estruturada dentro do grupo PET-Tele.
Em 2009, o bolsista Álvaro Fernandes de Abreu Justen pediu para incluir, na pauta de uma reunião geral do grupo, um tópico sobre um kit de prototipagem rápida, recém lançado, que ele havia encontrado na Web e que era denominado de Arduino Duemilanove.
O grupo discutiu o assunto e avaliou positivamente o kit Arduino.
O tutor do grupo, prof. Alexandre Santos de la Vega, e os bolsistas Álvaro Fernandes de Abreu Justen e Erika Guimarães Pereira da Fonseca, resolveram adquirir algumas unidades utilizando verba pessoal.
As primeiras experiências com o kit agradaram a todos.
Ele apresentava as seguintes características: baixo custo; dimensão reduzida; baixo consumo; programação simples de se aprender e fácil de ser realizada; diversas opções de interface; documentações e bibliotecas disponíveis; e aparentava ter um bom potencial de uso para diversas aplicações.
Todas essas características realmente conduziam a uma simplicidade e a uma rapidez, tanto no desenvolvimento quanto na prototipagem.
Nessa mesma época, a bolsista Erika Guimarães Pereira da Fonseca descobriu que estava sendo realizado um curso sobre Arduino, no Instituto de Física da Universidade Federal Fluminense (IF/UFF), e pediu para se ausentar de algumas reuniões, a fim de participar do curso.
Depois dessa fase inicial de aquisição de conhecimentos e experimentações, a empolgação tomou conta do grupo e decidiu-se realizar gratuitamente minicursos/oficinas com o kit, para os alunos de graduação.
Para realizar as oficinas, os bolsistas Erika Guimarães Pereira da Fonseca e Mathyan Motta Beppu, escreveram um primeiro documento didático autoral, sendo ele um misto de tutorial e apostila de curso.
Durante o evento Semana de Engenharia 2010, organizado pela Escola de Engenharia da UFF, a bolsista Erika Guimarães Pereira da Fonseca ministrou um minicurso sobre o Arduino, composto por uma palestra sobre o Arduino Duemilanove, seguida de uma oficina de projetos utilizando o kit.
Dentro da UFF, o tutorial foi utilizado como documento básico no desenvolvimento de pequenos projetos nas disciplinas Microprocessadores e Eletrônica, do Curso de Engenharia de Telecomunicações, com o auxílio de alunos do grupo PET-Tele. Tais projetos foram contabilizados na avaliação geral das disciplinas.
Em 2011, por uma comunicação via e-mail, o professor Dr. Felipe Nascimento Martins, Núcleo de Estudos em Robótica e Automação (NERA), Curso de Engenharia de Controle e Automação, IFES, Campus Serra, felicitou o PET-Tele por ter elaborado o tutorial e notificou o interesse em utilizá-lo no seu curso.
As oficinas tiveram uma boa aceitação e uma boa avaliação, sendo repetidas e ampliadas.
O Tutorial sobre Introdução a Projetos Utilizando o kit de Desenvolvimento Arduino também foi gradativamente ampliado.
Um artigo sobre o tutorial foi publicado e apresentado em congresso nacional em 2011.
Após esse primeiro movimento, o assunto esfriou um pouco dentro do grupo, pois as novas gerações de bolsistas não se interessaram pelo assunto.
Após a sua saída do grupo, o bolsista Álvaro Fernandes de Abreu Justen criou um curso sobre Arduino, de sua propriedade, que foi aplicado em vários locais no Brasil.
Um segundo movimento em torno do Arduino aconteceu quando uma nova geração do grupo decidiu retomar o trabalho com kit, em 2013.
Em 2012, os bolsistas Rodrigo Duque Ramos Brasil e Roberto Brauer Di Renna, começaram a demonstrar interesse pelo assunto.
Com a entrada do bolsista Thiago Elias Bitencourt Cunha no grupo, em 2013, os três ampliaram o tutorial original e criaram outros materiais didáticos de apoio, bem como planejaram, além das habituais oficinas, um curso para alunos de períodos iniciais da graduação.
A motivação para a criação desse curso foi uma demanda que surgiu na forma de comentários recorrentes de alunos de graduação sobre a pequena quantidade de aulas práticas e de realização de projetos simples, em disciplinas do Curso de Graduação.
Consequentemente, foi proposto um curso estritamente prático, com duração de dezesseis semanas, sendo uma aula por semana, e aulas compostas por projetos com complexidade crescente.
Baseado na proposta desse curso, foi realizado um projeto piloto, com dezesseis alunos de períodos iniciais do Curso de Engenharia de Telecomunicações, embora a procura tenha excedido as vagas oferecidas.
Foram montados diversos kits de aula, compostos de um Arduino e de materiais e componentes diversos, necessários às realizações das práticas propostas.
Todo o material foi comprado com verba PET, proveniente do MEC.
O projeto piloto aconteceu durante um longo período de greve, em 2013, e foi realizado no LAPEC (Laboratório de Projetos em Eletrônica e Computação), comumente usado pelo PET-Tele, cujo responsável é o tutor do grupo, o professor Alexandre Santos de la Vega.
Ao final do projeto piloto, foi realizada uma avaliação formal, com um questionário elaborado pelo grupo.
O projeto piloto foi avaliado de forma bastante positiva pelos alunos que dele participaram.
Em seguida, os bolsistas Lorraine de Miranda Paiva e Lucas Pontes Siqueira, propuseram novas práticas, que foram anexadas ao Tutorial.
As oficinas esporádicas foram canceladas e passaram a ser realizadas em eventos oficiais da Engenharia e da UFF.
Paralelamente às oficinas, foram aplicados os seguintes minicursos de apoio: Introdução a Confecção de Placas de Circuito Impresso, Introdução a Componentes Eletrônicos e Introdução à Programação para Arduino.
Para cada minicurso, foi desenvolvido um material didático autoral.
Em 2014, o link para o tutorial denominado Introdução ao kit de desenvolvimento Arduino, do website do grupo PET-Tele, foi referenciado no website da Olimpíada Brasileira de Robótica, seção Modalidade Prática (MP), subseção Material para Robôs, tópico Programando e Criando Robôs com Arduino.
Um artigo sobre os materiais didáticos autorais e um artigo sobre o projeto piloto foram publicados e apresentados em congresso nacional, em 2014.
Mediante convite, versões expandidas desses artigos foram publicadas em revista eletrônica nacional, em 2015.
Em uma aplicação mais complexa, liderada pelos bolsistas Thiago Elias Bitencourt Cunha e Roberto Brauer di Renna, em 2015, o grupo desenvolveu um projeto de controle de acesso à sala do grupo usando a carteira de aluno da UFF como identificador RFID (RadioFrequency IDentification), uma placa adicional da família Arduino (contendo um leitor de RFID), um kit Arduino e uma fechadura eletro-mecânica.
Esse projeto serviu de modelo para a implementação do controle de acesso em outros locais na Escola de Engenharia.
Todo o trabalho até então realizado com o kit pelo grupo foi apresentado nos seguintes eventos:
Baseado no projeto piloto do curso de Arduino, o grupo conseguiu idealizar, desenvolver, propor, aprovar no Departamento de Engenharia de Telecomunicações (TET/TCE/UFF) e implantar uma disciplina optativa sobre Introdução ao kit de Desenvolvimento Arduino, a partir de 2014-2.
Foi implantada uma disciplina estritamente prática, com duração de dezesseis semanas, sendo uma aula de duas horas por semana, onde as aulas eram compostas por projetos com complexidade crescente.
Devido às limitações de espaço e de material de apoio, foi escolhido um módulo de doze alunos, organizados em seis grupos de dois alunos. Foi escolhido não fixar os grupos ao longo do período letivo.
Diversas formas de avaliação foram adotadas: um projeto de pesquisa sobre microprocessadores; um relatório simples, apresentado ao final de cada aula; pequenos projetos extra-classe, ligados ao conteúdo de cada aula, com uma semana de duração; uma avaliação prática, na forma de um projeto, no final do período letivo.
A disciplina passou a ser empregada também como Iniciação à Docência e Iniciação à Monitoria para os bolsistas do grupo.
Inicialmente, como optativa, ela foi conectada à disciplina de Tópicos Especiais em Eletrônica II (TET-00.242), com um total de trinta e quatro horas em um semestre de dezessete semanas.
Em seguida, a Coordenação do Curso de Engenharia de Telecomunicações (TGT/TCE/UFF) pediu para alterar a disciplina, de forma que ela passasse a compor quatro horas/semana.
Assim, em 2015-1, ela passou a ser conectada à disciplina de Tópicos Especiais em Eletrônica II (TET-00.242), com um total de sessenta e oito horas, em um semestre de dezessete semanas.
Finalmente, seguindo a nova política da TGT de dar um nome específico para cada disciplina optativa, ela passou a ser denominada de Introdução ao kit de Desenvolvimento Arduino (TET-00.046), com um total de sessenta e oito horas, em um semestre de dezessete semanas, a partir de 2015-2.
Um artigo sobre a implantação da disciplina optativa foi publicado e apresentado em congresso internacional, em 2014.
Após o período inicial de aprendizado e domínio do kit Arduino, naturalmente foram surgindo ideias e demandas de projetos para o grupo.
A seguir, é apresentado um breve resumo sobre tais projetos.
Em 2015, atendendo a uma curiosidade do tutor, o bolsista Cássio Francklin Matos Carvalho Soares Xavier foi encarregado de realizar uma pesquisa e alguns experimentos simples sobre como implementar uma comunicação Host-Arduino.
O bolsista encontrou, na Web, rotinas escritas na linguagem de programação C adequadas para tal fim, desenvolvidas para serem utilizadas no sistema operacional Windows.
Após um breve estudo e configurações realizadas por ambos nas rotinas originais, seguidas de alguns testes de validação, o grupo passou a ter um mecanismo de troca de informação entre um Host e um Arduino.
Em 2015, durante uma conversa com o prof. Dario Prata Filho, responsável pelo Laboratório de Drenagem, Irrigação e Saneamento (LaDISan), o tutor do grupo descobriu que lá havia uma planta didática que era usada tanto para aulas de graduação como em projetos de pesquisa.
Entre outras finalidades, a planta didática é usada para compor um sistema didático destinado a trabalhar o conteúdo denominado Reservatórios de Detenção.
Naturalmente, surgiu a ideia de instalar sensores de fluxo para medir a vazão da água que circula nesse sistema didático.
Os bolsistas Thiago Chequer Coelho e Lucas Pontes Siqueira realizaram uma pesquisa sobre sensores comumente utilizados com o Arduino e que satisfizessem os requisitos do sistema didático.
Alguns sensores foram adquiridos e testados.
Finalmente, foi implantado um sistema de aquisição de dados, compostos pelos sensores de fluxo, um Arduino e um Host.
Utilizando a própria plataforma de desenvolvimento do Arduino, era possível verificar os valores dos dados adquiridos a partir dos sensores, utilizando o aplicativo Serial Monitor, e traçar curvas online com tais valores, utilizando o aplicativo Serial Plotter.
O sistema de aquisição de dados passou a ser usado nas aulas práticas sobre Reservatórios de Detenção.
Um artigo sobre o Projeto LaDISan 1 foi publicado e apresentado em congresso nacional em 2017.
O emprego do sistema de aquisição de dados no LaDISan fez crescer o interesse dos alunos da disciplina onde é tratado o assunto de Reservatórios de Detenção.
Por um lado, criou-se uma demanda por armazenamento dos dados adquiridos, para o posterior análise e tratamento.
Além disso, surgiu uma demanda por mais espaço físico, uma vez que o LaDISan não comportava a quantidade de alunos de cada turma de uma só vez.
Para resolver o problema dos dados, o grupo teria que desenvolver uma aplicação que operasse no Host.
Porém, o tutor do grupo encontrou uma aplicação desenvolvida na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), de uso livre, que já implementava as funções desejadas, denominada de ViewDuino.
Para resolver o problema de espaço físico, o tutor lançou ao grupo o desafio de transmitir a aula prática para a sala de aula teórica, que se localiza em um outro bloco.
Nesse projeto inicial, uma câmera IP, com microfone e controle de movimento e de zoom, seria anexada ao sistema e seriam transmitidos, de forma online, as seguintes informações: sinal de voz, captados pelo Host ou pela uma câmera; sinal de vídeo, captado pelo Host ou pela câmera; e os dados adquiridos pelos sensores de fluxo.
A bolsista Lorraine de Miranda Paiva aceitou o desafio e, com o apoio do grupo, implantou um sistema de comunicação que conectava um notebook, instalado no LaDISan e ligado ao sistema de aquisição de dados, com um outro notebook, instalado em sala de aula e ligado a caixas de som e a um datashow.
Nessa primeira versão, a conexão foi controlada pelo aplicativo TeamViewer, instalado em ambos os notebooks e realizada pela rede de computadores interna da UFF.
A transmissão foi efetuada dessa forma nos períodos letivos 2017-2 e 2018-1.
Um artigo sobre o Projeto LaDISan 2 foi publicado e apresentado em congresso nacional em 2018.
Após realizar melhorias no sistema, a bolsista Lorraine de Miranda Paiva, juntamente com a aluna de graduação Maria Carolina Milhomem Magalhães, transformaram o projeto no seu Trabalho de Conclusão de Curso (TCC), defendido em 2018.
Em 2015, o tutor do grupo desenvolveu um template para LaTeX, a fim de gerar um arquivo em PDF idêntico ao Diário de Classe da UFF.
Ainda em 2015, o bolsista Renato Ramos d'Oliveira pesquisou, estudou e desenvolveu, rotinas para geração automática de documentos em HTML e PDF, empregando as linguagens de programação Lua, HTML e CGILua, bem como o sistema LaTeX, a partir de dados armazenados em arquivos do tipo texto.
Dado que o grupo já havia trabalhado a conexão do Arduino com sensores e com um Host, naturalmente surgiu a ideia de agregar todos esse conhecimentos em um projeto de aquisição de presença e geração automática de diário de classe.
O bolsista Thiago Chequer Coelho assumiu a tarefa de implantar o sistema, com a ajuda inicial do bolsista Renato Ramos d'Oliveira.
Foi montada uma cadeia de aquisição formada pelos seguintes elementos: carteira do aluno da UFF, como identificador RFID; uma placa adicional específica, contendo um circuito de reconhecimento RFID; um kit Arduino, programado para de comunicar com a placa e com um Host; e um Host, destinado à comunicação com o Arduino, à comunicação com o usuário, ao armazenamento de dados sobre o diário de classe e à execução do aplicativo desenvolvido para a geração automática do diário de classe.
O aplicativo foi desenvolvido usando a linguagem de programação C, estendida pela linguagem de programação Lua, empregando o sistema LaTeX como pós processamento.
As rotinas em C interagem com o usuário, controlam todo o processo e delegam, às rotinas em Lua, o acesso às informações sobre o diário de classe, armazenadas em arquivos do tipo texto.
Para aferição de presença, o aplicativo estabelece uma comunicação com o Arduino, que, por sua vez, comunica-se com a placa de reconhecimento RFID.
Uma vez realizada a leitura de uma carteira pela placa adicional, a informação é passada ao Arduino, que a repassa ao Host, onde ela é armazenada nos arquivos manipulados pelo aplicativo.
Quando a geração de um diário de classe é requisitada pelo usuário, o aplicativo gera um arquivo LaTeX, baseado no padrão desenvolvido pelo tutor, a partir dos arquivos de dados.
Em seguida, o aplicativo aciona o sistema LaTeX, para transformar o arquivo LaTeX no arquivo PDF equivalente.
O sistema foi testado por vários períodos letivos, na disciplina optativa Introdução ao kit de Desenvolvimento Arduino (TET-00.046), também implantada pelo grupo.
Um artigo sobre o Projeto Diário de Classe 1 foi publicado e apresentado em congresso nacional em 2017.
Após a validação do aplicativo para Geração Automática do Diário de Classe da UFF, o grupo começou a pensar em melhorias.
Seguindo o exemplo do Projeto LaDISan, o bolsista Thiago Chequer Coelho implantou tais melhorias e transformou o projeto Diário de Classe no seu TCC.
Após todos os testes realizados e as experimentações na disciplina optativa, alguns problemas detectados foram corrigidos, alguns padrões foram modificados, algumas novas características foram adicionadas e algumas sugestões foram aceitas e incorporadas.
Em relação à plataforma, foi implementada uma segunda versão do aplicativo, a fim de ser executada no sistema operacional Linux.
Posteriormente, foi implementada uma versão final, única e independente de plataforma, podendo ser utilizada tando no Linux quanto no Windows, de forma transparente ao usuário.
Apesar de os arquivos de dados do aplicativo serem armazenados em formato texto, podendo ser facilmente editados, eles devem possuir uma estrutura definida.
Tentando fazer com que o usuário não necessite editar diretamente tais arquivos e, portanto, não se preocupe com a sua estrutura, duas novas formas de entrada de dados foram propostas e implantadas.
A primeira delas foi baseada em planilhas, que é uma forma de controle de disciplina comumente utilizada por professores.
Com a ajuda do bolsista Lucas Moura Pessoa Oliveira Silva, foram desenvolvidas rotinas em Lua, responsáveis por adquirir os dados necessários em planilhas produzidas no aplicativo Libre Office e organizá-los nos arquivos do aplicativo do Diário de Classe.
Nessa versão, foram utilizadas as planilhas produzidas pelo tutor para controlar suas disciplinas.
Pensando em uma entrada de dados bem padronizada, em um tempo de armazenamento mais longo, em um armazenamento mais estruturado e concentrado, bem como aproveitando os conhecimentos adquiridos pelo grupo com programação Web e com Banco de Dados, foi sugerida uma terceira entrada de dados, usando um banco de dados com interface Web.
A ideia foi apresentar ao usuário uma interface de entrada de dados via Web, completamente padronizada, bem como armanezar os dados fornecidos em um banco de dados geral, para todas as disciplinas desejadas.
Se o usuário escolher a opção Gerar Relatório para uma determinada disciplina, a interface deve recuperar os dados no banco e gerar os arquivos do sistema Diário de Classe.
Uma primeira versão dessa terceira entrada de dados foi implementada com a ajuda do bolsista Alcimério Sepúlveda Rangel Júnior.
Infelizmente, alguns padrões foram modificados no aplicativo Diário de Classe, após a sua implementação.
No momento, o bolsista Jonatas da Silva Teixeira está encarregado de desenvolver uma versão atualizada para os novos padrões.
Um artigo sobre o Projeto Diário de Classe 2 foi publicado e apresentado em congresso nacional em 2018.
O TCC foi defendido em 2019.
Constantemente, o PET-Tele é procurado por alunos de outros grupos, a fim de sanar dúvidas, pedir sugestões para projetos em andamento e buscar orientação, sobre o Arduino, as suas bibliotecas, as placas adicionais e dispositivos de fácil conexão com o kit.
Toda essa trajetória foi coroada com a publicação de vários artigos científicos.
Alguns desses artigos foram apresentados nos respectivos eventos pelos bolsistas autores.
Infelizmente, devido a limitações financeiras, algumas das viagens dos respectivos bolsistas autores não pôde ser custeada e, consequentemente, alguns dos artigos não puderam ser apresentados.
A lista de artigos é apresentada a seguir.
Onde não for indicado explicitamente, os artigos podem ser acessados pela seguinte URL: artigos PET-Tele.
Em função da curiosidade, do interesse, da iniciativa e do trabalho árduo de vários dos seus integrantes, contando ainda com o apoio de todas as demais gerações de bolsistas, o grupo partiu de um total desconhecimento sobre kits de desenvolvimento e tem conseguido desenvolver atividades com o kit Arduino dentro de todas as vertentes do ambiente acadêmico, além de estar constantemente colaborando com a formação de inúmeras pessoas e com o desenvolvimento de novas estruturas em setores da IES.