24 de janeiro de 2014

O Curso de Engenharia Elétrica da Unicamp

(fonte)
Estou no início do meu quarto ano no curso de engenharia elétrica da Universidade Estadual de Campinas. Gostaria que fosse uma forma de conhecer o curso que pretendem prestar no vestibular ou, quem sabe, um empregador indo atrás dos meus conhecimento adquiridos na universidade. Na época de vestibulando li muitos sobre as universidades, sua história, cursos, mas é difícil achar um depoimento real de como o curso é, do que realmente você aprende.

O curso começa como qualquer outro curso de engenharia, muito cálculo e física, mas já com uma matéria de elétrica, ao contrário da Poli-USP, circuitos lógicos, que nos apresenta a lógica e aritmética booleana (ou seja usando apenas os números 0 e 1). Ela é usado em principalmente em computadores e circuitos eletrônicos, por exemplo, representando por tensões, 0 Volt pode representa o valor 0, enquanto 2 volts o valor 1, existem componentes em que é possível inverter esses valores, onde se entra 2 volts sai 0 e vice-versa. Um "ou" pode ter saída de 2 volt, se apenas uma das entradas é de 2 volt.


Unidade Lógica Aritmética (fonte)
Com componentes tão simples quanto estes é possível criar coisas bem complexas e úteis, como uma Unidade Lógica Aritmética (um exemplo), comumente utilizada em processadores de computador e microcontroladores. Na sua casa você deve ter dezenas de aparelho que os utilizam, praticamente qualquer coisa digital, como um micro-ondas, um rádio relógio, DVD player e obviamente computadores. É claro que para fazer todo esse desenvolvimento é necessário muita teoria, como a Álgebra booliana e teoremas como o De Morgan.

No semestre seguinte, nós desenvolvemos um microprocessador rudimentar, foi uma matéria complicada, tivemos que usar conhecimentos que só viríamos obter no terceiro semestre. Para esse desenvolvimento, desenvolvemos as partes de um processador separadamente, primeiramente uma ULA, que era capaz de fazer operações aritméticas e lógicas básicas, depois um contador de programa, decodificador de instruções, um barramento... No final, o que realmente importava era integrar todos esses componentes, escrever um programa básico e rodar o programa, com os pulsos de clock sendo dados por um botão na placa Altera, era possível ver os dados se deslocando pelo barramento para os registradores e a ULA.

No primeiro e segundo semestre, fizemos uma matéria no Senai de campinas. No primeiro foi a parte de elétrica, colocar a mão na massa, fazer conexões de fios, enrolar as bobinas de um motor, montar sintemas de controle elétricos, um pouco de medidas com paquímetro, coisas básicas. No segundo usamos máquinas comuns em empresas, como tornos, fresadoras, furadeiras, foi muito bom para conhecermos essas ferramentas.

Circuito multivibrador (fonte)
Tivemos a matéria de circuitos elétricos, talvez uma das mais importantes do curso, é a base de tudo, para mim era tudo novidade, já que meu curso técnico foi informática. Vimos várias maneiras para simplificar circuitos como o famoso Teorema de Thévenin, maneiras de descrever circuitos com teorema dos nós, que nos permite descrever circuitos em forma matricial, facilitando e muito achar soluções para circuitos complicados, já que basta colocar a matriz na HP (também conhecida como calculadora gráfica) e resolver o sistema.

Para variar um pouco, em circuitos com indutores e capacitores, seu equacionamento resulta em equações diferenciais, que é matéria de Cálculo 3, matéria no terceiro semestre... Tivemos o primeiro contato com filtros, usados, por exemplo, para sintonizar as estações em um rádio ou os canais de TV. Um capacitor em série com um circuito funciona como um filtro para baixas frequências e em paralelo para altas frequências. Existem diversas maneiras de justificar essa afirmação, uma fácil é pensar no capacitor como uma pilha, assim depois de carregado não passará mais corrente, logo um sinal em baixa frequência, digamos corrente continua, irá carregar o capacitor e não passara mais, barrando baixas frequências.

Transformador Trifásico (fonte)
No terceiro semestre continuamos com Circuitos Elétricos, agora vendo circuitos trifásicos, que são extremamente úteis para geração e transmissão de energia. É muito provável que se existir vida inteligente em outro planeta eles usem um sistema de transmissão por três fios, tamanha conveniência e eficiência. Nessa matéria vimos também transformadores, de maneira superficial, pois uma matéria posterior cobre esse assunto. Um circuito que me chamou atenção foi um que permite que com apenas duas fases, ou seja, um 220V normal, seja usado para gerar um trifásico, para isso é necessário dois transformadores 1:1 (ou seja, não alteram a tensão). Foi projeto de um professor, bravo com os motores bifásicos do portão da casa dele que quebravam muito fácil (já que são mais complexos).

Multímetro (fonte)
Foi feito o primeiro laboratório na FEEC de elétrica mesmo, onde fizemos diversos experimentos que visavam ensinar coisas básicas a qualquer eletricista, como usar bem um multímetro e um osciloscópio. Inicialmente experimentos demonstrando leis de Kirchhoff, depois ressonância em circuitos com indutores e capacitores, regime senoidal e por um pouco de circuitos trifásicos.

Em Introdução a Sistemas de Computação Digital basicamente aprendemos como funciona um processador, todas as suas partes, coisas que já deveríamos saber para o projeto do semestre passado. Apesar disso foi umas das disciplinas que mais reprovaram entre todas que já fiz, se não me engano mais de 50% da sala, vai entender.

No quarto semestre fazemos uma matéria de microcontroladores, quando eu fiz, eram usados microcontroladores da Freescale, com processadores Coldfire 68k, a mesma arquitetura do Mega Drive, atualmente estão usando ARM. É interessante, pois você percebe, que programas simples e alguns até complicados podem rodar em sistemas extremamente limitados, enquanto seu computador tem por volta de 4 GB de RAM, o Coldfire tinha 16 KB, ou seja, exatamente 262144 vezes menos memória. Nessa matéria tínhamos que implementar programas que faziam uso de interfaces comuns em microcontroladores, como UART, I2C, SPI, usar PWM e DAC para comunicação digital e analógica.

Imã! (fonte)
Os programas eram desenvolvidos em Assembly ou linguagem C, ai você descobre a conveniência de usar um compilador para escrever programas, Assembly deixa o código de máquina bem mais enxuto, por outro lado exige muita atenção e conhecimento do hardware, pois um erro pode demorar horas para ser encontrado.

"Introdução a teoria eletromagnética" é primeira matéria de eletromagnetismo, que apresenta as leis Lei de CoulombLei de Biot-Savart, condutores, dielétricos, interfaces entre materiais. São conceitos importantes que servem de base para muitos conhecimentos posteriores, para realmente entender como dispositivos eletrônicos funcionam são necessários. O "Laboratório de Fundamentos Físicos para a Engenharia Elétrica" foi uma matéria muito legal que brincamos bastante, com lasers, refração, difração, polarização da luz. Vimos na prática o efeito fotoelétricos, usado em máquinas fotográficas digitais, e o efeito hall, usado para medir campos magnéticos.

Relê (fonte)
No quinto foi o início de circuitos magnéticos, cujos principais usos são relês e transformadores, novamente é uma matéria importante, pois as bases com circuitos magnéticos são evocadas muitas vezes, como em motores elétricos. Em conjunto com a teoria foi feito o laboratório, brincamos com levitação magnética, criando um campo magnético suficientemente forte é possível induzir corrente num pedaço de metal, assim os campos magnéticos resultantes vão se repelir e o metal flutuar. Voltando para circuitos, em um transformador trifásico, quando as fases estão equilibradas, o fluxo no transformador é nulo, uma das conveniências do trifásico, redução do fluxo magnético em um transformador.

Foi feita também a matéria sistemas embarcados, que está muito relacionada com celulares, players multimídia (como o Apple TV ou iPod) e computadores mais simples, como o Rasperberry Pi. O professor apresentou um projeto modelo da Freescale com um processador iMX de arquitetura ARM, tínhamos que fazer um projeto parecido em um software de CAD de circuitos (usamos o Eagle). Por exemplo o SOC (system on a chip) que usamos permitia uma saída VGA e outra HDMI, poderíamos escolher uma e justificar no projeto, tínhamos que escolher qual chip de memória usar (a marca e o modelo exatamente). Todos os capacitores e indutores tinham que ser justificados, ou seja, leituras e mais leituras de datasheets para entender seu funcionamento.

Gerador de Itaipu (fonte)
No sexto semestre, foi apresentada a matéria de Máquinas Elétricas. Confesso que meu conhecimento de motores e geradores era próximo de zero, aprendi muito! Uma matéria muito importante, pois é nela que vemos como o gerador usado em Itaipu funciona, quais são os tipos de motores usados na indústria e em eletrodomésticos, suas variações, mas principalmente como usar o eletromagnetismo para gerar torque. Coincidiu que no final do semestre eu fiz uma visita à fábrica da GE de motores em Campinas, vi a linha de montagem, identifiquei os tipos de motores que eles fabricam, foi muito legal. Quem sabe no futuro né?

Agora eletrônica, nos semestres anteriores foram feitas as matérias de física moderna, que deu alguma base para alguns fenômenos presentes na eletrônica e no seguinte de materiais elétricos, em que estudamos semicondutores, materiais que são misturados com impurezas, conseguindo assim controlar suas propriedades elétricas. Inicialmente foi visto um pouco sobre transistores bipolares de junção e de efeito de campo, depois foi só aplicação desses componentes, em amplificadores, fontes. É uma matéria complicada, as aulas são expositivas mostrando os circuitos, além disso eles ficam bem grande e é necessário dividir em partes menores, um erro muda completamente a resposta. Todo livro do Razavi foi visto nessa matéria, apesar do comecinho já ser conhecido devido a materiais elétricos.

Antena patch projeta e construída pelo meu grupo em ondas guiadas, a foto foi tirada por colega do grupo
A última matéria teórica da árvore eletromagnetismo é Ondas Guiadas, ela foi ministrada por um professor que projetou radares para o exército brasileiro. Nela são estudadas propagação de ondas em guias metálicos e dielétricos, casamento de impedância, Carta de Smith, mas a parte mais legal são as antenas.

Foi feito um projeto que visava projetar e construir uma antena de roteador, desde o projeto teórico, simulação em software (no caso o CST), fabricação, teste da antena construída e novo projeto e simulação visando corrigir deficiências encontradas durante o teste do protótipo. Com os dados da antena teóricos, fiquei responsável por achar alguns valores, que não podem ser calculados na teoria (ao menos de maneira factível) e refinar as dimensões da antena, além do casamento com toco simples. Como tive que fazer isso duas vezes (para corrigir as deficiências encontradas no projeto original) e estava aprendendo a usar o software, levei mais de 20 horas entre essas simulações, mas o aprendizado foi grande e a qualidade da antena também.

Livro sobre Sistemas operacionais (fonte)
Por último, uma matéria que não dava muita importância, mas aprendi muito, foi "Introdução ao software básico", que trata de sistemas operacionais e compiladores. Ele explica toda a estrutura de um sistema operacional, de maneira relativamente superficial, mas suficiente. Processos, interrupções (são extremamente importante em sistemas preemptivos), gerenciamento de memória, sistema de arquivos de HDs (como os diretórios são organizados, como um pedaço do arquivo se liga ao seguinte), entre outras coisas.

Nessa matéria, o professor colocou um projeto opcional. Meu grupo desenvolveu um interpretador para a arquitetura ARM, que era capaz de executar alguns programas que nós escrevemos, como um para calcular a sequência de Fibonacci. Foi um projeto bem legal, implementamos poucas instruções, pois na prática quase são todas iguais, é uma questão de tempo e paciência.

É claro e óbvio que esse depoimento são sobre poucas matérias, as que considero mais importante e as que eu mais gostei. Fiz umas 8 matérias por semestre durantes 3 anos, logo, por alto, 48 matérias, é impossível contar sobre todas. Existem matérias da mecânica, como resistência dos materiais, fenômenos de transporte, todas as físicas básicas, outras nem tão básicas como Mecânica Geral, uma do Instituto de Química. Além da matemática, cujas matérias são ministradas pelo IMECC, existem Cálculo 1 ao 3 (o que seria o 4 na USP é ministrada pela FEEC para a Engenharia Elétrica), Cálculo Numérico, Geometria Analítica, Álgebra Linear...

Se você tiver dúvida sobre qualquer matéria do curso, que podem ser vistas aqui, por favor, comente e pergunte. No mais acho que é isso, se você é um vestibulando, o curso vale a pena, se esforce e entre, não vai ser fácil, as matérias são puxadas, muitas daqui, apesar de eu falar bem, eu tiver que ralar muito para passar. Qualquer dúvidas ou comentário ficarei feliz de responder.

5 comentários:

Lais Lima disse...

Oi Ricardo, boa noite!! Estou interessada em prestar Ciências ou Engenharia da computação. Sabe dizer se o ciclo básico é parecido? Obg :3

Ricardo disse...

São bem Parecidos sim, a diferença vai ficar entre as especificas do curso, como circuitos lógicos, que provavelmente vc vai ter uma equivalente, mas com outro nome. O curso de ciência é um curso com menos matérias obrigatórias. Você pode dar uma olhada aqui:

http://www.dac.unicamp.br/sistemas/catalogos/grad/catalogo2014/proposta/sug11.html
http://www.dac.unicamp.br/sistemas/catalogos/grad/catalogo2014/proposta/sug34.html
http://www.dac.unicamp.br/sistemas/catalogos/grad/catalogo2014/proposta/sug42.html

Abraço,
Ricardo

Lais Lima disse...

Desculpa a demora! Obg :D

Deivit disse...

Boa noite Ricardo! Tenho uma pergunta para fazer, eu tenho amigos que fazem automação na Unesp, e eles reclamam de ter muitas matérias teóricas e poucas praticas para engenharia, e fazendo uma ligação com isso, eu lembro de ler sobre o curso de engenharia elétrica da Unicamp, que é um dos que mais tem aulas praticas, agora eu te pergunto, você conhece pessoas que fazem elétrica em outras universidades, e em relação a elas, a Unicamp possui bastante aulas praticas?

Desde já agradeço atenção.

Ricardo disse...

É uma reclamação constante de um curso de Engenharia, infelizmente acabam sendo muito teóricos e um cara que faz um curso técnico acaba colocando muito mais a mão na massa, por outro lado, desconhecendo a teoria.

Temos bastante laboratórios é verdade, mas bastante teóricas também, particularmente acho que está bem balanceado (é claro que algumas alterações seriam bem vindas).

Já ouvi de um colega da Ufscar que o curso da Unicamp é muito teórico, por outro lado, acredito que essa fama venha de alguém que sofreu com matérias e provas teóricas, que são difíceis, você precisa estudar e entender (ou decorar e rezar). Enquanto laboratórios, você sempre pode ser o cara que não faz do grupo e acabar passando.

Ricardo