VGA VEÍCULO AUTOMATICAMENTE GUIADO_

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VAG – VEÍCULO AUTOMATICAMENTE GUIADO 
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Resumo
O presente artigo apresenta o desenvolvimento de um protótipo de um VAG (Veículo
automaticamente guiado) utilizando um circuito eletrônico com sensores fotoelétricos.
Essa categoria de veículo está sendo cada vez mais utilizado na indústria para fazer transporte
interno de materiais sem a presença de uma pessoa como condutor.
Atualmente os VAG 's podem ser utilizados nas mais diversas áreas de produção de uma fábrica,
tais como logística e linhas de produção contínua. O VAG industrial é usado em fábricas como a
Volkswagen em São José dos Pinhais na fábrica de São Paulo.
O estudo desse projeto visa entender e demonstrar a lógica de funcionamento dos VAG 's
proporcionando a oportunidade de vislumbrar novas aplicabilidades.
Nesta parte teórica entenderemos as lógicas envolvidas, olhar o assunto do ponto de vista
industrial e propor o protótipo para demonstrar a aplicabilidade.
Como funciona um VAG?
Como foi mencionado, em lugares como a Volkswagen, vag’s são usados para transportar peças
mecânicas de um posto a outro. Quando alguém atravessa na frente ele suavemente para e volta a
andar sozinho. Quando para na estação para o operador carregar, as peças agradam até o operador
apertar um botão e ele segue o percurso até a estação seguinte. Em nosso projeto usaremos um
botão para ligar e liberar o seguimento aos postos.
Antes de tudo, o grupo redigiu um esboço simples de como seria o veículo (sem nenhum circuito
ainda).
Aqui temos um esboço elaborado no programa Inventor Professional, disponibilizado pela autodesk:
Agora que temos um esboço, precisamos seguir para o circuito. Mas é bom explicar brevemente o que é
um circuito, e sensores fotoelétricos.
CIRCUITO ELETRÔNICO
É uma ligação de elementos, como geradores, receptores, resistores, capacitores, interruptores, feita por
meio de fios condutores, formando um caminho fechado que produz uma corrente elétrica referentes à
tensão elétrica de operação e à corrente elétrica suportada pelo dispositivo. Além disso, são usados para
distribuição da energia elétrica em residências e indústrias, conectando diversos dispositivos elétricos por
meio de fios condutores, conectores e tomadas. De acordo com seus componentes básicos, um circuito
elétrico pode desempenhar diversas funções: eliminar picos de corrente elétrica, que são prejudiciais para
alguns aparelhos mais sensíveis; aumentar a tensão elétrica de entrada ou, até mesmo, abaixá-la;
transformar uma corrente alternada em uma corrente contínua; aquecer algo, entre outras.
SENSORES FOTOELÉTRICOS
Ok, já sabemos o que é um circuito eletrônico, agora precisamos saber dos sensores fotoelétricos.
O sensor fotoelétrico pode ser definido como um dispositivo de conversão de luz! A sua função principal é
converter uma manifestação luminosa, seja de luz ou sombra, em um sinal elétrico, que poderá ser
interpretado por um circuito eletrônico como um comando, por exemplo.
O sensor fotoelétrico pode ser caracterizado como transdutor quando ele faz a conversão da manifestação
luminosa em energia elétrica diretamente. Porém ele também pode ser caracterizado como um sensor
quando converte a manifestação luminosa em qualquer grandeza elétrica como por exemplo, tensão,
resistência e outras.
Agora mostraremos como é o circuito utilizado para tal processo:
Para a criação de um circuito, é necessário primeiramente um programa para simular, neste caso o grupo
utilizou o Proteus CAD, e criamos um circuito. Esse projeto tem como base um seguidor de linha. Esse
seguidor de linha se baseia em um LDR que é um componente eletrônico que muda sua resistência elétrica
conforme a luminosidade. Neste projeto a luminosidade será fornecida por um LED de alto brilho.
O circuito funciona assim:
O LED emite a luz e o resistor LDR recebe a luz refletida.
Se a superfície é preta, a luz não é bem refletida e se a superfície é branca, a luz é bem refletida.
Usando estes conceitos podemos polarizar um transistor que funciona como uma válvula permitindo a
passagem de elétrons(corrente elétrica) para os motores do VAG.
TRANSISTOR DE USO GERAL
Transistor é um dispositivo semicondutor, usado para amplificar ou atenuar a intensidade da corrente
elétrica em circuitos eletrônicos. Os transistores são como blocos fundamentais na construção de todos os
dispositivos eletrônicos modernos, sendo usados em chips de computadores e smartphones, por exemplo.
Qual a função do transistor?
Os transistores têm duas funções básicas: amplificar a corrente elétrica ou barrar a sua passagem. Quando
na função de amplificador, os transistores são alimentados por uma baixa corrente elétrica de entrada,
amplificando-a e, assim, produzindo uma corrente elétrica de saída com maior intensidade.
Os transistores também podem funcionar como interruptores, ligando ou desligando a corrente elétrica em
um circuito: da mesma forma como eles são capazes de amplificar a corrente elétrica, eles também são
capazes de atenuá-la, e esse processo pode ocorrer em uma grande velocidade (os transistores atuais
fazem isso bilhões de vezes por segundo).
Como funcionam os transistores?
Todos os transistores funcionam controlando a passagem de elétrons em seu interior, no entanto, existem
diferentes tipos de transistor, e cada um faz isso de uma forma diferente. Os transistores modernos, como
aqueles usados em processadores de smartphones, são tão pequenos que são capazes de controlar o
movimento de cada elétron individualmente.
Os transistores são feitos de materiais semicondutores. Para conduzir e amplificar o sinal de uma corrente
elétrica, os semicondutores são geralmente dopados com materiais que podem oferecer-lhes cargas
elétricas extras, facilitando a sua condução de eletricidade.
Ao todo, existem três configurações de transistores existentes: o sanduíche de silício, o transistor de
junção e o transistor de efeito de campo.
• O sanduíche consiste de duas camadas de silício, uma delas com dopagem tipo p e outra com dopagem
tipo n. Nesse tipo de configuração, é possível fazer com que a corrente elétrica flua apenas por um sentido.
Os dispositivos que fazem uso dessa montagem são conhecidos como diodos.
• O transistor de junção é formado pela combinação de três camadas de silício em diferentes dopagens.
Nessa configuração há duas formas de empilhar as camadas de silício: p-n-p e n-p-n, ou seja, três camadas
de silício de acordo com suas respectivas dopagens. Nesse tipo de transistor, a corrente elétrica é
amplificada pelo surgimento de “buracos”: é como se uma carga positiva viajasse para o sentido contrário
dos elétrons (as cargas negativas). Nesse caso, essas cargas positivas podem ser entendidas como regiões
com falta de elétrons. Esse tipo de condução é chamado de condução por buracos. Os transistores que
conseguem transportar cargas pela condução de elétrons e buracos são chamados de transistores de
junção bipolar.
• O transistor de efeito de campo (FET) também é formado por três camadas semicondutoras.
Diferentemente dos transistores de junção, que são ativados por uma corrente elétrica, os FETs são
ativados por tensões elétricas e, por isso, podem amplificar ou anular a tensão elétrica de um circuito.
Esses transistores são mais baratos e mais fáceis de serem fabricados que os demais transistores, sendo
largamente utilizados em chips eletrônicos
O circuito é a parte lógica onde acontece tudo isso.
Com isso, a parte lógica já está pronta. Agora, é necessário montar o protótipo físico.
Para o circuito, montaremos uma placa de circuito impresso.
Realizamos isso com ácido percloreto de ferro, uma placa cobreada, uma caneta marcador permanente.
Então desenhamos a plaquinha com os componentes e as trilhas. Depois soldados os componentes na
plaquinha.
Assim, juntamos tudo, e fica faltando apenas as regulagens e realizar o trajeto/ pista que o AVG andará.
Devemos lembrar que a regulagem é elaborada com o protótipo físico já pronto! Pois, não existem duas
máquinas exatamenteiguais nem industrialmente. Sempre haverão regulagens a fazer. Devido ao desgaste,
tolerância de fabricação, etc.
Depois da regulagem, podemos conduzir outras coisas tais como:
1 — competição entre AVG
2 — trilha com obstáculos
3 — encontrar um caminho em um labirinto, etc.
Esta é a parte teórica do nosso projeto, então podemos incrementar conforme o passar do tempo e com a
montagem, e até personalizar os veículos para um toque de charme.
MONTAGEM
Para a montagem do nosso AVG ou VAG, utilizamos as peças do kit disponibilizado pelo
professor orientador. Usamos:
2 Motores com redução Placa
Suporte para pilhas 2 Rodas
Parafusos e porca Jumpers (fios)
4 Tipos de Resistores 2 Capacitores Eletrolíticos
4 Leds Soquete e LM393
2 LDRs Potenciômetros 10K
Botão 2 Transistores
Arame de Solda Ferro de Solda
Multímetro Pista de segmento do próprio manual
Fita dupla face
● Com a placa, arame de solda e o ferro de solda em mãos, começamos o processo de
montagem. Começamos com os resistores, para isso precisamos separar para não nos
confundirmos. Tivemos o auxílio de um Multímetro para termos certeza sobre quais
eram os resistores corretos para cada posição. Separamos os resistores de 51 Ohms, 10
Ohms, 3,3K e de 1K. Encontramos as posições na placa e soldamos. OBS: antes de usar o
multímetro fizemos uma pesquisa sobre as cores dos resistores e seus respectivos
valores, usamos o multímetro apenas para confirmar.
O próximo componente que adicionamos à placa é o soquete, seguindo o desenho da placa, assim soldamos
as oito perninhas do mesmo. Logo depois encaixamos o LM no soquete, pois sem o LM o protótipo não iria
funcionar.
O próximo passo é identificar na placa o local dos potenciômetros e os soldar.
Logo após, seguindo os desenhos da placa, posicionamos os transistores e soldamos com cuidado.
Nesse momento, colocamos os dois leds da parte de cima, lembrando que a parte negativa da placa se
refere a parte mais próxima da borda da placa, e assim soldamos esses dois primeiros leds.
Nessa parte, colocamos o parafuso e a porca com a ajuda de uma chave, esse parafuso determina a altura
do protótipo e funcionará como uma roda. A partir desse momento, os componentes que forem usados no
lado do parafuso não podem ultrapassar o limite que o parafuso estabelece.
Após esse passo, soldamos os capacitores eletrolíticos na parte de cima da placa depois de encontrar a sua
posição.
Neste passo colocamos os outros dois leds que faltavam ao lado do parafuso, lembrando que agora a placa
está virada ao contrário, assim soldamos.
Agora, soldamos os LDRs, na sua posição (sem ultrapassar o limite do parafuso).
NOS MOTORES, usaremos os 4 Jumpers(fios) e descascamos as pontas dos 4, uma parte
descascamos mais (onde ficará conectada no motor) e outra parte descascamos menos (onde ficará
conectada na placa). Usamos dois Jumpers para cada motor, e soldamos para conectar de maneira correta.
Antes de soldar a outra ponta dos Jumpers na placa, colocamos as rodas nos motores para termos uma
noção da posição onde fixamos os mesmos na placa. Posicionamos os fios que estavam conectados aos
motores em seus devidos lugares na placa e soldamos, após isso fixamos os motores na placa com a fita
dupla face que veio no kit, fazemos isso com os dois motores. É importante posicionar os Jumpers(fios) de
forma correta, ou nosso protótipo irá andar de Ré.
A última coisa que fizemos nesse processo de montagem foi fixar o suporte das pilhas depois de soldar os
fios do mesmo na placa.
Colocamos as pilhas, apertamos o botão e temos o circuito que já veio no manual para testar. Foi só
colocar o robô na pista que ele também seguiu a linha de primeira. Quando colocado no centro da pista e
ligado o robô segue até a linha e encontra o ponto certo novamente.
Com isso a parte da montagem está concluída!
Após o protótipo montado e funcionando, temos que otimizar o AVG, montamos uma pista retilínea
onde é iniciado e terminado em 0,75 metros e medimos o tempo que ele leva para percorrer esse espaço,
fizemos umas 30 medidas de tempo e temos uma média de 4,36 segundos
Para melhorar esse tempo tentamos aumentar o diâmetro das rodas, antes possuíamos o diâmetro
de 3,8 cm e fomos para 4,5 cm. Conseguimos a média de 3,4 segundos; Então reduzimos o tempo em 0,96
segundos.
A relação desse diâmetro está aumentando e o tempo vai diminuindo. A finalidade é juntar o
protótipo que fizemos com uma abordagem da física.
Tabela com as medidas de tempo
Medidas com as rodas originais Medidas com as rodas modificadas
4,40 segundos 3,40 segundos
4,30 segundos 3,25 segundos
4,26 segundos 3,27 segundos
4,32 segundos 3,30 segundos
4,35 segundos 3,32 segundos
4,38 segundos 3,26 segundos
4,37 segundos 3,31 segundos
4,38 segundos 3,24 segundos
4,38 segundos 3,25 segundos
4,38 segundos 3,27 segundos
4,40 segundos 3,23 segundos
4,41 segundos 3,29 segundos
4,38 segundos 3,36 segundos
4,37 segundos 3,24 segundos
4,39 segundos 3,29 segundos
4,36 segundos 3,35 segundos
4,38 segundos 3,29 segundos
4,34 segundos 3,22 segundos
4,35 segundos 3,35 segundos
4,40 segundos 3,26 segundos
4,41 segundos 3,27 segundos
4,35 segundos 3,34 segundos
4,36 segundos 3,27 segundos
4,39 segundos 3,31 segundos
4,34 segundos 3,30 segundos
4,38 segundos 3,28 segundos
4,40 segundos 3,22 segundos
4,38 segundos 3,27 segundos
4,40 segundos 3,37 segundos
4,33 segundos 3,35 segundos
Média: 4,36 segundos Média: 3,4 segundos
Agora aplicamos a equação da velocidade→ V = S .
T
Velocidade com a roda original
S = 0,75 metros
T = 4,36 segundos
V = ? m/s
V = 0,75 .→ V = 0,17 m/s
4,36
Velocidade com a roda Modificada
S = 0,75 metros
T = 3,4 segundos
V = ? m/s
V = 0,75 .→ V = 0,22 m/s
3,4
CONCLUSÃO
Neste projeto abordamos o desenvolvimento de um protótipo de um VGA (Veículo
automaticamente guiado) utilizando um circuito eletrônico com sensores fotoelétricos
e concluímos com êxito a montagem do mesmo.
Cumprimos todos os objetivos que nos tínhamos proposto, pesquisamos bastante
sobre o veículo, descobrimos para que o mesmo é utilizado e nos aprofundamos no
protótipo, estudamos a fundo alguns componentes do protótipo como os transistores.
Esse projeto auxiliou os integrantes do grupo a entender melhor como funciona
cada componente do Avg, como deve ser montado, os princípios dos componentes,
como cada coisa funciona e como podemos usar essas coisas no dia a dia.
Esse projeto acrescentou bastante no conhecimento, nos fez pensar bastante e
discutimos até como poderíamos usar esse aprendizado em outros projetos. Foi
bastante útil para entendermos como certas máquinas que aprendemos durante o curso
funcionam, além de mostrar na prática algumas outras disciplinas do curso como a
soldagem.
Este trabalho foi muito importante para o nosso conhecimento deste tema, pois
uma vez que compreendemos melhor e aprendemos na prática, nos permitiu entender
tudo de forma mais clara e mais divertida.
Agradecemos ao professor por nos permitir entender mais sobre essa ferramenta
de extrema importância nas indústrias, e por nos auxiliar em diversos momentos para o
nosso melhor entendimento e compreensão do assunto.
Esse projeto foi realizado com muito carinho pelos alunos:
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E com o auxílio do professor:
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