Problemas pass´ıveis de solu¸ c˜ oes t´ ecnicas

Durante a constru¸c˜ao do MAI, um dos grandes obst´aculos `a automatiza¸c˜ao do sistema foi a falta de controle total dos processos envolvidos na comunica¸c˜ao entre os instrumentos.

Alguns instrumentos, como o mult´ımetro, possui descri¸c˜oes rigorosas sobre os proces- sos de medi¸c˜ao e das rela¸c˜oes entre as grandezas envolvidas nestes processo. Entretanto, a

comunica¸c˜ao do mult´ımetro com o microcomputador n˜ao funcionava de forma adequada,

quando feita segundo o algoritmo fornecido pelo fabricante. Esta s´o foi poss´ıvel ap´os algumas modifica¸c˜oes no algoritmo.

Um outro problema ´e a falta de padroniza¸c˜ao de alguns instrumentos, como a webcam. Se porventura, esta tenha que ser substitu´ıda, n˜ao h´a garantias que o MAIS conseguir´a comunicar-se com essa. Esse problema adv´em da grande variabilidade de protocolos que o hardware e o software das webcams utilizam para comunicarem entre si. Estes protocolos s˜ao codificados e s´o fornecem informa¸c˜oes para o SO1 _{do computador atrav´es de drivers}2

espec´ıficos de cada modelo de webcam. Por sua vez, para o MAIS acessar os dados

fornecidos ao SO, estes devem comunicar-se atrav´es de outros protocolos, que variam

inclusive entre vers˜oes diferentes SO. Todas essas transferˆencias de dados s˜ao obscuras e

n˜ao somente tornam todo o sistema dependente de um SO desatualizado, como podem

inserir erros devido a a¸c˜oes involunt´arias3 _{do sistema de captura de imagem. Existem}

dois tipos comuns dessas a¸c˜oes involunt´arias:

pr´e-processamento Todas as webcams processam a imagem (recebida na matriz de

sensores) antes de envi´a-la. As transforma¸c˜oes envolvidas neste processamento nor-

malmente n˜ao alteram o significado da imagem vista pelo olho humano, mas podem

mudar as significa¸c˜ao quantitativa atribu´ıda `a imagem pelo computador. Algumas webcams possuem uma fun¸c˜ao de “auto-desligar”, segundo crit´erios pr´oprios, por exemplo, quando encontra-se pr´oximo `a satura¸c˜ao na maioria dos pixels. N˜ao ´e o caso do MAI, mas esse ´e claramente um efeito indesejado em interferometria. Medi- das de comprimento de coerˆencia ou medidas com uma ´unica franja de interferˆencia s˜ao exemplos de medidas comuns em interferometria, que resultariam na ativa¸c˜ao da fun¸c˜ao “auto-desligar” supracitada.

processamento Ap´os as informa¸c˜oes acerca da imagem serem transmitidas ao computa-

1_{Sigla para “Sistema Operacional”.}

2_{Arquivos de configura¸c˜ao, normalmente encriptados, respons´aveis pelo controle de dispositivos.} 3_{Referir-se-´a por involunt´arias toda e qualquer a¸c˜ao autom´atica que n˜ao tenha sido implementada no}

dor, o driver da webcam pode, involuntariamente, modificar distribui¸c˜ao de cores, brilho, entre outros, com o intuito de “melhorar”4 a imagem. Isso poderia contituir um grande problema se o objetivo fosse medir intensidades absolutas, a partir de calibra¸c˜ao pr´evia. No caso do MAIS, a grandeza importante ´e a intensidade relativa.

Os exemplos acima citados n˜ao interferem no sistema de aquisi¸c˜ao do MAIS, entre- tanto causam um certo desconforto. De fato, devido `a variabilidade dessas a¸c˜oes invo- lunt´arias, deve-se ter uma certa apreens˜ao quanto `a existˆencia de efeitos n˜ao previstos ou efeitos que possam vir a existir numa futura troca de dispositivos.

Por ´ultimo, mesmo que todos os obst´aculos acima mencionados sejam suplantados,

ainda restam as a¸c˜oes involunt´arias do SO. O MAI pode realizar experimentos que durem v´arios dias. A cada atualiza¸c˜ao do SO utilizado, pode-se notar que cada vez menos o usu´ario tem o dom´ınio do que ´e feito no computador. Al´em de atualiza¸c˜oes n˜ao solicitadas do sistema ou execu¸c˜oes n˜ao solicitadas de softwares anti-v´ırus, pode-se chegar ao absurdo de uma reinicializa¸c˜ao autom´atica para atualiza¸c˜oes. Ao passo que as primeiras atividades

mencionadas comprometem o desempenho do sistema, as ´ultimas podem comprometer

todo um experimento. Uma outra quest˜ao ´e: o microcomputador ´e o principal consumidor de energia el´etrico no MAI, sendo boa parte utilizada em tarefas desnecess´arias5`a execu¸c˜ao das medidas.

A partir da discuss˜ao acima, mostra-se evidente que uma aprimora¸c˜ao do aparato deve passar por uma aprimora¸c˜ao do software utilizado como base (SO) e por uma substitui¸c˜ao do sistema de modula¸c˜ao de fase. Uma alternativa ao SO utilizado seriam os SOs gratuitos e de c´odigo aberto, aos quais o usu´ario tem completo acesso ao que e como as opera¸c˜oes

s˜ao executadas. Entretanto, devido `a complexidade de um microcomputador, o acesso

completo ao n´ucleo do SO n˜ao garante o dom´ınio completo do mesmo.

6.1.2.1 Uso de microcontroladores

Como foi mostrado nas se¸c˜oes 4.2 e 4.3.2, foram utilizados microcontroladores para a realiza¸c˜ao de controles, comunica¸c˜ao e tomadas de decis˜oes b´asicas. De fato, aqueles microcontroladores utilizados s˜ao limitados `a tarefas simples. Entretanto, nos ´ultimos

anos, microcontroladores vˆem se mostrando competitivos frente a microcomputadores

para determinadas tarefas. Em microcontroladores, encontram-se as seguintes vantagens:

4_{Por exemplo, aplicando um filtro que aumenta o contraste.}

5_{E natural que isso ocorra em um microcomputador, visto que deve ser um instrumento sobredimen-}´ sionado, capaz de realizar um espectro muito grande de tarefas.

• pode-se chegar a um sistema operacional feito totalmente pelo desenvolvedor final.

• as aquisi¸c˜oes dependentes de protocolos e/ou equivalˆencias6 s˜ao transparentes e rigorosamente documentadas.

• atualmente, a capacidade efetiva de realiza¸c˜ao de tarefas simples ´e da mesma ordem de grandeza que a de microcomputadores.

As caracter´ısticas acima tornam os microcontroladores um grande aliado em instru- menta¸c˜oes em geral.

Todo o procedimento antes realizado com a assistˆencia de um microcomputador pode

ser realizado por um microcontrolador, exceto a aquisi¸c˜ao de imagens com uma webcam

e comunica¸c˜ao com o modelo de mult´ımetro utilizado. A princ´ıpio a substitui¸c˜ao do mult´ımetro por outro sistema n˜ao constitui maior problema.

As formas mais diretas de enviar uma imagem de interferˆencia a um microcontrolador s˜ao:

• utilizar uma matriz bidimensional de sensores semelhante ao sistema da webcam. Entretanto a rela¸c˜ao resolu¸c˜ao × operabilidade/pre¸co ´e baixa7_.

• utilizar uma matriz unidimensional de sensores. A rela¸c˜ao resolu¸c˜ao × operabili- dade/pre¸co ´e razo´avel. Apesar de ter opera¸c˜ao mais simples que a op¸c˜ao anterior, necessitaria de uma mudan¸ca no sistema ´optico do aparato.

• utilizar algum sistema de modula¸c˜ao de fase independente do sensor, unido a um

sensor simples (fototransistor). Este ´e o sistema mais promissor, pois o detector ´e de fac´ılima substitui¸c˜ao e calibra¸c˜ao, enquanto a resolu¸c˜ao depende essencialmente do sistema de modula¸c˜ao de fase. O uso de tal sistema eliminaria o desvio de fase causado por irregularidades da imagem.

Resolveu-se utilizar a ´ultima op¸c˜ao, pelas caracter´ısticas j´a descritas. Restou escolher o transdutor eletro-´optico respons´avel pela molula¸c˜ao de fase independente do sensor.

6_{Entender-se-´a por equivalˆencias as rela¸c˜oes entre as informa¸c˜aos das medidas com as grandezas f´ısicas}

medidas. ´E claro que assim, todo processo de medida passa por uma rela¸c˜ao de equivalˆencia.