Educação 4.0: desenvolvimento de elevador inteligente para práticas em sistemas embarcados e controle de processos

Abstract

A indústria 4.0 é uma evolução tecnológica que está transformando as formas de produção, além disso, o modo como as pessoas vêm e se relacionam com as coisas e com o mundo. O uso da instrumentação inteligente está cada vez mais estendida, o que permite uma interconectividade desde o chão de fábrica em uma indústria ao cotidiano dos seres humanos. O desenvolvimento e a incorporação de inovações tecnológicas mudarão radicalmente o mundo e moldarão as indústrias dos próximos anos. A realização de um experimento do elevador de forma a ser uma prática remota, é um impulso à nova realidade imposta. A metodologia utilizada neste trabalho consistiu em uma abordagem sistemática e estrutu rada, envolvendo as seguintes etapas: desenvolvimento do projeto, construção do protótipo, testes e validação, análise de resultados e documentação. No desenvolvimento do projeto, foi definida a arquitetura do protótipo e selecionados os componentes necessários, seguido do desenvolvimento mecânico, do hardware e do firmware . Os testes e validação foram realizados para garantir que o protótipo atendesse aos requisitos e objetivos estabelecidos. Os resultados foram analisados e os pontos fortes e fracos do protótipo foram identificados. Por fim, todo o processo de desenvolvimento e construção do protótipo foi documentado. A proposta deste trabalho é o desenvolvimento de uma prática de laboratório com um modelo de elevador duplo de 5 andares para ser usada no ensino a distância em cursos de Engenharia, permitindo que alunos realizem experimentos práticos sem a necessidade de presença física no laboratório. O sistema é composto por sensores, microcontroladores e uma interface web, possibilitando o envio de comandos e a recepção de informações em tempo real. Essa abordagem viabiliza um ambiente de aprendizado interativo, onde os alunos podem programar o microcontrolador e observar visualmente os resultados. A dimensão deste projeto visa possibilitar a diminuição de custos na capacitação de alunos e aumentar o interesse pelas áreas de Ciências, Programação, Engenharia e Matemática. Os testes realizados demonstraram que os componentes do sistema funcionam corretamente de forma independente, validando a estrutura mecânica, o firmware e a comunicação entre os dispositivos. Alguns desafios técnicos foram identificados, mas apesar dos pontos a serem aprimorados, o sistema mostrou-se funcional e adequado para aplicações educacionais, per mitindo o estudo de controle de processos, automação e integração de sistemas embarcados. A continuidade do projeto pode incluir melhorias na distribuição elétrica, otimização da interface do usuário e aprimoramento dos algoritmos de controle, tornando o sistema ainda mais eficiente para o ensino remoto de engenharia. Durante a etapa final de testes, o sistema foi capaz de executar chamadas simultâneas para múltiplos elevadores, aplicar lógica sequencial para seleção inteligente de atendimento e apresentar os dados de velocidade em tempo real por meio de gráficos na interface web. A substituição da câmera e da unidade de processamento por alternativas mais robustas resultou em ganhos significativos de estabilidade e qualidade visual. Os resultados obtidos validam a proposta como uma solução viável, escalável e alinhada às diretrizes da Educação 4.0.