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Janela Automática (B)

Criando um ambiente inteligente que reage à luz.

Vamos construir um dispositivo que traz a automação para dentro de casa! O desafio desta atividade é projetar e construir uma janela inteligente que se abre automaticamente com a luz do dia e se fecha ao anoitecer. Utilizando um sensor de luz e um servo motor, cada equipe criará seu próprio mecanismo, explorando conceitos de mecânica, eletrônica e programação para criar um sistema funcional e criativo que interage com o ambiente.

Roteiro para Educadores (Foco na Prática Pedagógica)

  • Objetivo da Atividade: Construir uma janela automática que abre quando há iluminação forte e fecha ao perceber baixa luminosidade. O foco é entender na prática como um sensor pode ser usado para tomar uma decisão e acionar um mecanismo físico.
  • Habilidades e Competências da BNCC:
    • Ciências da Natureza: Investigar o funcionamento de sensores fotossensíveis e a aplicação de sistemas automatizados para aproveitar recursos naturais (luz solar).
    • Pensamento Científico, Crítico e Criativo: Projetar, construir e testar um protótipo, resolvendo problemas mecânicos e lógicos.
    • Cultura Digital: Aplicar programação condicional (se… então…) para criar um sistema que responde a mudanças no ambiente.
  • Desenvolvimento Sugerido:
    1. Aquecimento (Dispositivos Inteligentes): Inicie uma discussão em grupo sobre dispositivos que funcionam com luz. Postes de iluminação pública que acendem à noite são um ótimo exemplo. Explore as vantagens: economia de energia, conforto, segurança.
    2. O Desafio de Engenharia: A missão é criar uma janela ou persiana que se mova sozinha. Como o motor pode ser conectado à estrutura para fazê-la abrir e fechar? Incentive os grupos a desenharem suas ideias antes de começar a construir.
    3. Construção e Testes: Os estudantes montam a estrutura da janela e o circuito eletrônico. Com lanternas e cobrindo o sensor com as mãos, eles testam o funcionamento, fazendo ajustes no mecanismo e na programação até que a janela responda corretamente à luz e à sombra.
  • Dicas Pedagógicas para Engajar a Turma:
    • Liberdade de Design: Incentive a criatividade! A “janela” não precisa ser tradicional. Pode ser uma persiana que sobe e desce, uma cortina que se abre para os lados ou qualquer outra ideia que os estudantes tenham. O uso de sucata e papelão é ideal para isso.
    • Posicionamento do Sensor: Converse com os alunos sobre a importância de onde o sensor de luz é colocado. Ele deve estar posicionado para “ver” a luz do ambiente de forma eficaz, geralmente apontado para cima ou para fora.
    • Conexão com a “Casa Automatizada”: Lembre aos estudantes que este projeto pode ser uma parte de um projeto maior, como o da “Casa Automatizada”, integrando diferentes sistemas.
  • Como Avaliar a Aprendizagem:
    • Funcionalidade: O principal critério é: a janela abre com a luz e fecha no escuro? Observe a robustez e a criatividade do mecanismo construído.
    • Explicação do Sistema: Peça que os grupos expliquem como o sensor “conversa” com o motor através da programação.
  • Desafio Extra (Para os mais avançados):
    • Adicionar um “modo manual”. Instale um botão que, ao ser pressionado, permite abrir ou fechar a janela, ignorando temporariamente o sensor de luz.
  • Materiais Necessários:
    • Para Construção: SmartMotor com Servo Motor (Placa B) OU (Kit Arduino, Protoboard, Servo Motor, Sensor LDR/fotoresistor); objetos para a estrutura da janela (papelão, palitos, etc.); lanterna.
    • Para Simulação: Computadores com acesso à internet e conta na plataforma TinkerCAD.
  • Guia Rápido de Lógica:
    • Princípio Lógico: O sistema funciona com uma condição: SE o sensor de luz detectar um nível de luminosidade alto, ENTÃO o motor se move para a posição “aberta”. SENÃO, ele se move para a posição “fechada”.
  • Possibilidades de Projetos Interdisciplinares:
    • Arquitetura e Sustentabilidade: Discutir como janelas e persianas inteligentes podem ser usadas em prédios para economizar energia com ar-condicionado e iluminação.
    • Biologia: Fazer uma analogia com flores que se abrem durante o dia e se fecham à noite.

Programação Sugerida
// Inclui a biblioteca Servo para controlar o motor.

include

// Cria um objeto para controlar nosso servo motor.
Servo servoJanela;

// Define os pinos
const int pinoLDR = A0; // Sensor LDR conectado ao pino analógico A0
const int pinoServo = 9; // Servo motor conectado ao pino digital 9

// Variáveis para armazenar os valores
int leituraLuz;
int anguloJanela;

void setup() {
// Anexa o objeto servo ao pino correspondente.
servoJanela.attach(pinoServo);
}

void loop() {
// 1. Lê o valor do sensor de luz (um número entre 0 e 1023).
leituraLuz = analogRead(pinoLDR);

// 2. Mapeia a faixa de leitura da luz para a faixa de ângulos da janela.
// Ajuste os valores 300 (escuro) e 800 (claro) conforme seus testes.
// Ajuste os ângulos 0 (fechada) e 90 (aberta) conforme seu mecanismo.
anguloJanela = map(leituraLuz, 300, 800, 0, 90);

// 3. Limita o ângulo para garantir que ele não ultrapasse os limites físicos.
anguloJanela = constrain(anguloJanela, 0, 90);

// 4. Comanda o servo para mover para o ângulo calculado.
servoJanela.write(anguloJanela);

// Pequena pausa para estabilizar o servo.
delay(15);
}

Esquemático Eletrônico

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