CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Adaptació de kits d'aprenentatge de circuits electrònics a l'ensenyament d'enginyeria

Estudiants que han llegit aquest projecte:

Director/a: ROBERT SANXIS, FRANCESC JOSEP

Departament: EEL

Títol: Adaptació de kits d'aprenentatge de circuits electrònics a l'ensenyament d'enginyeria

Data inici oferta: 02-09-2024     Data finalització oferta: 02-04-2025


Estudis d'assignació del projecte:
    GR ENG SIS TELECOMUN
    GR ENG TELEMÀTICA
Tipus: Individual
 
Lloc de realització: EETAC
 
Paraules clau:
Prototipatge, circuits electrònics, programació C, Python, EDA, PCB, instrumentació
 
Descripció del contingut i pla d'activitats:
Idea: Moltes empreses, per exemple: Adafruit, Az-Delivery, Sparkfun Electronics, Freenove, Elegoo, Osoyoo, etc. disposen de kits d'aprenentatge i projectes d'exemple per Arduino, Raspberry Pi, Micro:bit i altres conegudes targetes d'entrenament. El material està dirigit a estudiants de diversos nivells i aficionats als muntatges i l'electrònica. En general ofereix el material del kit (parts mecàniques, components, cables, sensors, adaptadors, actuadors i interfícies de comunicacions) i el codi font perquè se segueixin les instruccions de muntatge, compilació del programari i verificació. El que no està tan clar és que s'expliqui com funcionen els elements, circuits, diagrames de flux i les diverses parts que constitueixin un equip electrònic. I encara menys des de la perspectiva d'enginyeria que s'ofereix en una escola com l'EETAC. Amb el material subministrat i sense el context docent, és molt difícil anar més enllà de l'aspecte lúdic del kit i de la interpretació de les instruccions de muntatge.

Un exemple de kit inicial d'aquest tipus és: https://osoyoo.com/2022/07/05/v2-metal-chassis-mecanum-wheel-robotic-for-arduino-mega2560-introduction-model-2021006600/
Manual: https://osoyoo.com/manual/202000600-m2.pdf

Exemples de qüestions a resoldre i documentar serien: com quedaria i es presentaria un kit d'aquestes característiques com un projecte vertical que englobi les diferents matèries segons el model que es proposa a DEE (https://digsys.upc.edu/csd/DEE/DEE.html)? Quina seqüència de projectes d'aprenentatge seria convenient de proposar? Com, en quin lloc, s'integrarien eines EDA de simulació i disseny de PCB? Com incloure FSM per controlar el robot?. Quins subsistemes podrien dissenyar-se en targeta FPGA? Com adaptar-lo a altres targetes d'entrenament com ara Raspberry Pi? Com afegir altres sensors: GPS, velocitat, càmera de vídeo, etc.? Com afegir una estació de càrrega sense fils? Com planificar i desenvolupar les aplicacions BlueTooth i WiFi per controlar el robot? Quina és la màxima precisió de moviments que es pot aconseguir amb els sensors i actuadors instal·lats?
 
Overview (resum en anglès):
Many companies dedicated to the manufacturing of electronic circuits offer complete kits with which various electronic devices can be assembled. This is highly suitable for customer profiles interested in getting started in the world of electronics and integrated circuit design. The question that arises is the following: can these learning kits be valid for a more advanced student profile seeking deep learning and analysis in the field of engineering?

The aim of this project is to transform a beginner learning kit into a teaching tool for engineering students, applying the methodology used in the subject Digital Circuits and Systems, which involves completing projects through five distinct stages: specifications, planning, development, testing, and prototyping. The materials used, both software and hardware, are entirely available to students through university licenses or free downloads.

In this paper, an analysis of the selected learning kit has been carried out, and a series of progressive projects have been developed, listed as follows: design of a front distance sensor, design of a panoramic distance sensor, design of an obstacle avoidance system, and the design of a robot remotely controlled via Bluetooth. All these projects together constitute the complete robot.

With all the resources, explanations, and demonstrations provided in this project, engineering students will be able to operate a complex electronic system in a didactic way. Once the project is completed, students will be capable of implementing additional functionalities in the robot, as well as improving the existing ones.

© CBLTIC Campus del Baix Llobregat - UPC