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Os Recursos Educacionas do MultiSIM 14 (ART2829)

Este artigo é em especial dirigido aos educadores que podem contar com o MultiSIM 14 como poderosa ferramenta de ensino de eletrônica, mecatrônica e outras ciências/tecnologias que fazem uso de circuitos eletrônicos.

O software simulador e de desenvolvimento de circuitos eletrônicos MultiSim 14, apresenta recursos fantásticos para o educador que pretende ir além no ensino de projetos eletrônicos.

Muitos professores já adotam esse programa, já que até mesmo elas podem ser de grande utilidade,

Nesse capítulo trataremos de uma forma um pouco mais profunda das grandes vantagens que a versão mais atual desse software oferece ao educador.

 

Os Recursos

Juntamente com o UltiBOARD , programa de desenvolvimento de layout de placas de circuito impresso, o MultiSIM 14, apresenta uma enorme quantidade de recursos que podem ser utilizados em sala de aula.

Não se admite em nossos dias que o projeto de circuitos eletrônicos deva ser feito apenas utilizando-se o cálculo e o desenho manuais. Em todos os setores da engenharia e do projeto, programas de computador consistem numa ferramenta essencial.

O CAD (Computer Aided Design) ou projeto ajudado por computador também deve estar presente na eletrônica e o o MultiSIM 14 (Programa de Projeto e Simulação) e o UltiBOARD (Programa de Layout de Placas de Circuito impresso), consistem numa das melhores ferramentas com que o projetista pode contar atualmente.

Diferentemente do que muitos possam pensar, com base nas versões mais antigas desses softwares, eles não são destinados apenas a hobistas e estudantes. Os recursos da versão mais moderna fazem dele programas de uso profissional, com recursos avançados que incluem o interfaceamento com outros softwares.

Assim, aprendendo na escola a usar esses softwares, o aluno já estará apto a aplicar seus conhecimentos nos mesmos programas, mas com finalidades profissionais avançadas.

A grande vantagem de se sair da escola e usar o mesmo programa profissional está no fato de que não há uma interrupção na prática, pois o que se faz é apenas subir mais um degrau numa escala de aproveitamento dos recursos e não começar tudo de novo, se outros programas forem usados.

Em outras palavras a proficiência com o uso do software cresce naturalmente com o tempo, possibilitando ao usuário manusear circuitos e projetos cada vez mais complexos, sem a necessidade de precisar aprender a usar novas ferramentas mas sim usando as que ele já tem.

 

Pontos de Destaque

Um ponto importante a se destacar no uso didático do MultiSim 14 é a presença de componentes virtuais em 3D conforme mostra a figura 1.

Esses componentes são de extrema importância para os estudantes que não tenham experiência em trabalhar com eles, por desconhecerem seu formato no mundo real.

 


 

 

 

O circuito da figura 1 mostra como podemos usar componentes virtuais em 3D, facilitando assim o reconhecimento dos seus aspectos pelos estudantes menos experientes.

O interessante no uso desses componentes é que, se o LED for percorrido por uma corrente, ele realmente acenderá...

Para os circuitos integrados e outros componentes também temos a possibilidade de usá-los e acioná-los usando o teclado, quando uma simulação é feita. Por exemplo, um interruptor pode ser acionado ao se pressionar a tecla espaço (space). A figura 2 mostra alguns exemplos disso.

Nessa figura temos ainda como exemplo, um circuito integrado contendo funções lógicas e um indutor, todos com seus aspectos reais.

Diversos outros componentes podem ser usados neste formato, o que ajudará muito os estudantes em suas fases iniciais de aprendizado.

 

 


 

 

 

O fato de alguns desses componentes serem animados, como no caso dos LEDs que citamos e também dos mostradores de 7 segmentos, ajuda a entender muito melhor como eles, e seus circuitos de acionamento, funcionam.

 

 

Componentes Com Valores

Outro ponto importante que deve ser observado no MultiSIM é que os componentes apresentam valores e tolerâncias de acordo com as encontradas no mundo real.

Por exemplo, se num resistor num circuito simulado, a potência dissipada for maior do que aquela para a qual ele é especificado, ao se clicar no botão que alimenta o circuito, o resistor vai ¨explodir¨, como ocorreria num circuito ¨de verdade¨.

 

Matriz de Contatos Virtual

Um outro recurso fantástico com que o projetista, seja estudante, professor ou profissional pode contar é a matriz de contatos virtual 3d, conforme mostrada na figura 3.

 

 


 

 

 

Os componentes virtuais podem ser encaixados e interligados nessa matriz dando assim o aspecto final de uma montagem que deva ser realizada posteriormente no laboratório.

O trabalho na matriz é gerenciado com o programa que indica quando a ligação correspondente a um esquema previamente desenhado, é feita corretamente.

 

Diagnóstico

Um recurso muito importante no ensino de eletrônica é a capacidade que o instrutor tem de introduzir defeitos em componentes de um circuito. Com isso, o aluno pode ser testado na sua capacidade de descobrir esse defeito.

E, para tornar impossível ao estudante descobrir isso de outra forma que não seja o próprio diagnóstico, a janela de introdução de falhas pode ser escondida.

Uma janela de simulação de falhas permite fazer com que um componente seja aberto, entre em curto ou apresente uma resistência de fuga previamente programada, conforme mostra a figura 4.

 

 


 

 

 

No exemplo, o capacitor usado foi programado para ter uma fuga proposital de 100 k Ω.

Outra possibilidade interessante para ser explorada nos cursos técnicos consiste na elaboração de ¨caixas pretas¨ ou sub circuitos que devem ser analisados sem que o estudante saiba o que contém. Pelo seu comportamento, eles devem então descobrir do que se trata.

Os blocos hierárquicos e os sub-circuitos são excelentes para esse tipo de aplicação.

 

Limitação de Acesso

Esse é outro recurso muito importante para o uso educacional do MultiSIM 14. Os instrutores podem vedar o acesso a certas funções, quando elas não devam ser usadas numa tarefa.

Por exemplo, pode-se vedar o acesso ao analisador de espectro ou o Bode Plotter quando se desejar que o aluno faça medidas num circuito oscilador usando apenas o osciloscópio.

 

 

Criando Restrições

Os recursos para o uso do MultiSIM em sua versão 14 no ensino técnico e de engenharia são ilimitados, como já temos citado em artigos e nesse livro. Uma outra série de recursos muito importante para seu uso educacional é a criação de restrições que impedem que os estudantes tenham acesso a certas ações ou a certos arquivos, conforme explicaremos a seguir.

 

Porque Usar Restrições

As restrições podem ser necessárias quando se utiliza o MultiSIM 14 em demonstrações ou ainda quando os circuitos devam ser compartilhados por um certo número de pessoas. Também pode ser importante usar restrições em testes, avaliações, provas e exames.

No primeiro caso, por exemplo, pode-se desejar que o circuito seja apenas visualizado sem a possibilidade de sua funcionalidade ser alterada, podendo inclusive ser limitada.

No segundo caso, as restrições podem ser introduzidas para prevenir que esse circuito seja editado, ou ainda limitar o número de modificações que possam ser inseridas.

Também pode ser limitado o número de análises que sejam feitas ou ainda o número de informações sobre certos componentes do circuito. Por exemplo, numa prova pode-se impedir o acesso ao valor do componente, pois o aluno deve calculá-lo. Os instrumentos, por exemplo, podem ter seu acesso impedido ou limitado.

Pode-se exigir que o aluno utilize apenas o multímetro para determinar as características de um sinal, sem poder ter acesso ao osciloscópio.

Da mesma forma, um sinal para teste deve ser gerado por um circuito que o aluno vai montar, caso em que seu acesso ao gerador de funções deve ser bloqueado. Outro caso, seria impedir o uso do Bode Plotter na análise de um sinal que deva ser realizada com o uso do osciloscópio e outros instrumentos adicionais.

 

Tipos de Restrições

As restrições podem ser classificadas em três grupos: globais, de circuito e através da introdução de senhas. Analisemos os diversos casos e como proceder para utilizar cada uma delas.

Observamos que essas restrições também estão explicadas no ¨help¨ (ajuda) do MultiSIM 14, se bem que na versão original elas estejam em inglês.

 

a) Introduzindo Restrições Globais

Começamos por procurar na barra de ferramentas ¨options¨(opções), clicando para ter acesso à caixa de diálogo e nela a opção ¨global restrictions¨ (restrições globais) conforme mostra a figura 5.

 


 

 

 

Clicando em Global Restrictions o leitor terá acesso a uma caixa de senha (Password), conforme mostra a figura 6.

 

 


 

 

 

Essa caixa de senha também aparecerá para a opção de restrições de circuitos (circuit restrictions). Coloque inicialmente a senha default ¨Rodney¨ para dar início ao processo de programação das restrições. Posteriormente essa senha pode ser modificada.

O professor vai então criar uma senha, lembrando que o spofware é sensível às letras maiúsculas e depois clicar em OK. Com isso, a caixa de diálogo das restrições globais vai aparecer, conforme mostra a figura 3. Para modificar a senha, caso seja, necessário, veja no item da ajuda do MultiSIM ¨Setting Passwords for Restrictions¨.

 

 


 

 

 

As opções que encontramos nessa caixa de diálogo e que podem ser selecionadas clicando-se na janela correspondente são:

 

a) Circuit path – localização do circuito – fixa o caminho e a localização do circuito para que os estudantes o achem e salvem os arquivos.

 

b) Disable Database Editing – Desabilita a edição da base de dados – essa opção impede que os estudantes editem os componentes da base de dados.

 

c) Disable Instruments Toolbar – Desabilita a Barra de Instrumentos – isso torna impossível a colocação de qualquer instrumento na área de trabalho.

 

d) Disable In-Use List toolbar – esconde a lista em uso.

 

e) Disable Master DB (Data Base – Base de Dados) – impede o acesso a base de dados Master do Multisim, assim como os componentes e famílias de componentes.

 

f) Disable User DB Component Access – Desabilita a base de dados do usuário além de componentes e famílias da interface.

 

g) Disable Corporate DB Component Access – desabilita o acesso à base de dados de componentes – componentes, grupos e famílias de componentes não podem ser acessados.

 

Com isso, basta clicar OK e as opções passam a valer, a não ser que a próxima possibilidade tenha sido a escolhida, ou seja a Restrições a Circuitos.

 

Estabelecendo Restrições de Circuitos

Essa opção pode ser usada para se estabelecer restrições a circuitos específicos. As restrições de circuitos são salvas de forma diferente com cada circuito, sendo, portanto, uma opção mais completa do que as restrições globais em que valem da mesma forma para todos.

Assim, pode ser que num circuito o professor não deseje que um instrumento seja usado, mas em outra ele poderá ser acessado. Nesse caso, justifica-se o uso de diferentes níveis de restrição.

O circuito do aluno pode ser salvo junto com o circuito original, para comparação, e uma cópia (a do professor) pode ser mantida sem a possibilidade de que ela seja alterada. Da mesma forma podem ser escondidos valores de componentes, falhas introduzidas, e certos sub-circuitos podem ser travados impedindo o acesso do estudante.

 

 

Observação:

As restrições de circuitos somente se aplicam ao circuito atual. Quando se cria um novo circuito, somente as restrições globais podem ser usadas. Para que as restrições de circuitos sejam aplicadas, deve-se ressetar as restrições cada vez que se cria um novo circuito.

Para se estabelecer as restrições de circuitos o procedimento é o seguinte:

Escolha em Options a opção Circuit Restriction conforme mostra a figura 4.

Se uma senha já foi criada na caixa seguinte ela deve ser usada. Caso contrário use a senha ¨default¨ Rodney.

 

 


 

 

 

A caixa de diálogo que vai abrir é a mostrada na figura 5.

 

 


 

 

 

Nessa caixa podemos selecionar as seguintes opções:

 

a) Schematic read-only – Esquema somente de leitura – essa opção evita que os estudantes salvem o circuito e esconde relação de componentes. Os estudantes poderão apenas desenhar fios entre os instrumentos e um pino aberto, ou um conector existente. Eles também podem remover fios que existam entre esses componentes.

 

b) Circuit description read-only – Descrição do circuito apenas de leitura – os estudantes não poderão alterar os conteúdos da caixa de descrição do circuito.

 

c) Hide component values – esconde os valores dos componentes – nas caixas de diálogo dos componentes, em propriedades (properties) marca-se o valor ¨X¨ e com isso o valor do componente é escondido. Também é possível marcar valores falsos nos componentes usando as etiquetas (labels).

 

d) Hide component faults – esconde as falhas dos componentes – basta marcar com ¨X¨ a caixa de diálogo de propriedades escolhendo ¨faults¨, para que elas sejam escondidas.

 

e) Lock subcircuits – tranca subcircuitos – impede que os estudantes possam abrir subcircuitos e ver o que eles contém. Os estudantes devem medir as entradas e saídas de um bloco, por exemplo, para determinar o que ele contém.

 

f) Disable instruments toolbar – desabilita a barra de instrumentos – com isso os instrumentos não podem ser usados.

 

g) Disable in-Use List toolbar – desabilita a barra de ferramentas da lista em uso – a lista é desabilitada para o circuito que está sendo usado.

 

h) Disable MultiSIM Master DB component access – desabilita o acesso à base de dados mestre do MultiSIM – o estudante não pode acessar componentes, grupos ou famílias.

 

i) Disable user DB component access – desabilita o acesso à base de dados de componentes do usuário.

 

j) Disable Corporate DB component access – desabilita o acesso à base de dados de componentes corporativa

 

Uma vez que a seleção seja feita e se tenha clicado em OK, as restrições passam a ser válidas.

 

Para que as restrições sejam aplicadas cada vez que o circuito seja aberto, basta selecionar File/Save de modo a salvá-las no arquivo de circuitos.

 

 

Aplicando Restrições á Análise de Circuitos

Para essa opção também vamos à caixa de diálogo na área de trabalho e fazemos a seleção conforme mostra a figura 6. Clicamos em restrições de circuitos (circuit restrictions) e na caixa que se abre fazemos a escolha de analysis.

 

Veja que nessa caixa temos todas as opções já escolhidas, que é funcionamento normal. O que faremos será desabilitar aquelas que desejarmos.

 


 

 

 

Será interessante que o professor se familiariza como o modo como cada análise é feita de modo a poder fazer sua escolha ou desabilitação de acordo com aquilo que deva ser ensinado aos estudantes.

Para ter essas restrições de análise aplicadas sempre que um circuito for aberto deve-se selecionar a opção File/Save.

 

 

Restrições na matriz de Contatos (breadboard)

Na tela mostrada na figura 6 temos uma etiqueta que, ao ser selecionada nos leva a uma página de restrições na matriz de contatos, conforme mostra a figura 11.

 

 


 

 

 

As duas restrições possíveis nesse caso são:

 

a) Highlight Target Holes – Destaque os Buracos Visados – quando desabilitada essa opção, os furos da matriz que correspondem ao circuito não serão revelados.

 

b) Completion Feedback – nessa opção pode-se desabilitar a indicação dos componentes e fios no esquema à medida que forem colocados na matriz.

 

 

 

Conclusão

O programa de simulação e projeto MultiSIM 14 da National Instruments consiste numa poderosa ferramenta tanto de ensino como de aplicação profissional.

A continuidade do uso no trabalho do mesmo programa com que se aprende eletrônica é uma grande vantagem que deve ser muito bem analisada pelos cursos técnicos e de engenharia que pensam em usar o computador.

Os recursos muito avançados do MultiSIM 14 que incluem o trabalho com microcontroladores, microprocessadores e DSPs, mostra que seus recursos vão muito além do projeto e simulação de circuitos simples.

Além disso, a possibilidade de se agregar a qualquer momento novos componentes a sua vasta biblioteca praticamente tornam suas possibilidades de uso ilimitadas.

Além de servir como poderosa ferramenta para o ensino de eletrônica, o MultiSIM, também pode operar como ferramenta de avaliação, facilitando assim ao professor testar os seus alunos.

Os recursos das restrições que vimos nesse artigo mostram bem como isso pode ser feito. Dessa forma, os educadores podem manter um verdadeiro estoque de lições e provas, cada qual contendo suas próprias restrições e aplicá-las de acordo com as necessidades.

 

Para Baixar a versão 14 do MultiSIM, clique no link abaixo:

http://www.ni.com/multisim/pt/

BUSCAR DATASHEET

 


N° do componente 

(Como usar este quadro de busca)

 

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