Um ambiente aberto baseado em microcontrolador para experimentos didáticos de física: conversão fotovoltaica

Abstract

A recente disseminação dos microcontroladores e transdutores de baixo custo viabiliza toda uma gama de dispositivos e procedimentos para automatizar experimentos didáticos de física. Decorre daí a possibilidade de engajar professores e estudantes em ambientes didaticamente estimulantes e significativos, por meio de aparatos experimentais amplamente configuráveis. O presente texto apresenta um ambiente aberto e modular, de baixo custo, para automação de experimentos de física, usando a placa de desenvolvimento Arduino UNO e o computador Raspberry Pi. Como prova de conceito, foi realizado um experimento em que uma célula fotovoltaica carrega um capacitor, sob diferentes condições de iluminação. A funcionalidade do aparato experimental permitiu realizar, em apenas uma tarde, 96 rodadas de aquisição de dados, com variação de parâmetros e mensurações sucessivas em intervalos de 1s, o que seria impossível manualmente. Além disso, os dados obtidos capturaram situações anômalas, a requerer análise e interpretação, o que é muito positivo, didaticamente. A possibilidade de alterar livremente o hardware e o software do aparato experimental permite constatar como as escolhas metodológicas impactam os resultados dos experimentos.