PROTÓTIPO DE CARRO MOVIDO A ENERGIA ELÉTRICA - APS 2015

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PROTÓTIPO DE CARRO MOVIDO A ENERGIA ELÉTRICA
RA: C381CA-8 Késsia Divina Costa de Souza
RA: C3810H-9 Lielen Gomes Macedo
RA: C3564A-6 Giselly Scari de Souza
RA: T37964-4 Guilherme Coimbra
RA: C26392-3 Andressa da Silva Pereira
RA: C073FC-1 Wemerson Ribeiro de Andrade
RA: T30613-2 Mauricio Tubino
RA: C38485-2 Polyana Barbosa da Rocha
Goiânia/GO
2015
UNIVERSIDADE PAULISTA
CAMPUS FLAMBOYANT
PROTÓTIPO DE CARRO MOVIDO A ENERGIA ELÉTRICA 
Este trabalho foi apres
entado na Universidade 
P
aulista-UNIP
, para 
aprendizado do segundo semestre na disciplina de Atividade Prática 
Supervisionada-APS
.
Goiânia/GO
2015
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ___________________________________________ 04
HISTÓRIA DA ELETRICIDADE_______________________________ 05
EVOLUÇÃO DOS CARROS ELÉTRICOS_______________________ 08
CONSTRUÇÃO DO PROTÓTIPO_____________________________ 11
NORMAS_______________________________________________11
PASSO A PASSO________________________________________13
MATERIAL E CUSTOS______________________________ 13
CHASSI___________________________________________14
DIREÇÃO________________________________________ 15
IMPULSO________________________________________ 16
CARROCERIA____________________________________ 16
SISTEMA ELÉTRICO______________________________ 17
CONTROLE REMOTO - TRANSMISSOR_________ 17
PROTÓTIPO - RECEPTOR_____________________ 19
APRESENTAÇÃO_________________________________________ 21
CONCLUSÃO_____________________________________________ 22
BIBLIOGRAFIA___________________________________________ 23
INTRODUÇÃO
Neste trabalho descreveremos como desenvolver um protótipo de Carro Elétrico. Com abordagem da história, conceitos e especificações, veremos que a Engenharia tem grande participação nos feitos históricos. Através de Grandes Homens, conseguimos atingir e aprimorar nossas técnicas para a sobrevivência e o conforto, e a descoberta da Eletricidade foi um ponto essencial para isso.
HISTÓRIA DA ELETRICIDADE
Thalles de Mileto (600 a.C), esfregando um pano seco numa barra de âmbar (elektron em grego) pôde observar o poder de atrair objetos leves, como palhas, fragmento de madeira e penas. Atribuiu uma “alma” aos materiais que podiam ser eletrizados e atrair pequenos objetos. Em 1600, William Gilbert (1540-1603) aprimorou a ideia de Talles e denominou o ato de atração dos corpos de Eletricidade. Ele também estabeleceu a diferença entre o magnetismo e a eletricidade.
Figura 1 -
Tales de Mileto
 - 
Figura 2- Âmbar
 - 
	No século XVII, Otto von Guericke (1602-1686) construiu a primeira máquina geradora de eletrostática, era uma enorme esfera de enxofre que ele fazia girar, enquanto a atritava com um pedaço de lã. Dessa forma, gerava uma quantidade de eletricidade suficiente para produzir faíscas. Através deste experimento concluiu que, corpos eletrizados tanto podiam provocar atração como repulsão. Esta observação foi uma das mais importantes para a compreensão da natureza da eletricidade. Anos depois, Stephen Gray (1666-1736) fez a primeira distinção entre condutores e isolantes elétricos.	
	
Figura 
4
 –
Experimento de Stephen Gray
- 
Figura 3 –Otto e a primeira máquina de eletrostática- 
E as descobertas não pararam no século XVIII homens de destaque como Ewald Georg (1700-1748), Petrus Musschenbroek (1692-1761) e Benjamin Franklin (1706-1790) contribuíram para o crescimento da Eletricidade. Ewald e Petrus inventaram o condensador que definiam dois corpos separados por um isolante delgado e Benjamin Franklin definiu por meio de para raios a eletricidade: Resinosa e Vítrea.
	Uma famosa experiência, século XVIII, feita por Luigi Aloísio Galvani (1737-1798), dissecando uma rã com um bisturi, percebeu que o animal embora morto, se contraía violentamente. Bastava tocar os músculos da rã com um instrumento feito com dois metais diferentes, para que as contrações ocorressem. Deduziu que o corpo da rã continha uma carga elétrica, denominando-a de "eletricidade animal". 
Figura 5
 –
 Experimento de Galvani que desenvolveu a Teoria da Eletricidade Animal
- 
Alessandro Volta (1745-1827) não convencido aprimorou a ideia de Galvani. Com placas de prata, de zinco e de papelão charco de água salgada, os empilhou em diversas camadas e obteve um fluxo continuo de eletricidade nos extremos da pilha. Ele inventou a primeira "célula" elétrica, precursora das baterias secas usadas hoje. Pela primeira vez na História da Ciência se produzira uma fonte contínua de eletricidade. Sua descoberta abriu novos rumos para a pesquisa elétrica e química. 
Figura
 7
 –
 Representação da Pilha Elétrica de Volta-
Figura
 6
 –
Pilha Elétrica de Volta
- 
Marcos como o descobrimento do Magnetismo - Hans Christian (1805-1875) e da Eletrodinâmica – Andre Ampére (1775-1836) promoveram a maior corrida cientifica do séc. XIX.
 Michael Faraday, físico e químico inglês, foi o criador do primeiro motor elétrico. Devido à atenção e curiosidade e suas metódicas experiências, ele pôde demonstrar em 1822 o campo magnético circular. Faraday encheu com mercúrio - um metal condutor - duas taças especialmente desenhadas, de modo a ter um fio elétrico saindo do seu fundo. Em uma delas fixou verticalmente uma barra magnetizada. Na outra, deixou frouxo outro magneto. Na primeira taça, quando um fio elétrico pendurado acima da taça tocava o mercúrio, fechando o circuito, esta se punha a girar em volta do ímã. Na outra taça, onde o fio estava frouxo, quando ligado à corrente o magneto girava em torno do fio central. Este foi o primeiro motor elétrico, o autêntico ancestral das máquinas de hoje.
Faraday,mesmo não sendo expert em Matemática avançada, trouxe grande contribuição para a sociedade. Suas descobertas em eletromagnetismo forneceram a base para os trabalhos de engenharia no fim do século XIX para que Edison, Siemens, Tesla e Westinghouse. Tornando possível a eletrificação das sociedades industrializadas.
 
		
EVOLUÇÃO DOS CARROS ELETRICOS
A ideia de um carro elétrico, no século passado, era revolucionária sendo que fosse alimentado por baterias recarregáveis. O primeiro projeto de motor elétrico começou com o húngaro Ányos Jedlik (1800-1895) em 1828, foi chamado de máquina DC, portanto, o primeiro veículo elétrico americano foi construído por Thomas Davenport em 1835, durante o século 19.
Figura
 9
 –
 Motor DC atual
Figura
 8
 
–
Primeiro
 projeto de motor Elétrico /
Ányos
 
Jedlik
	A primeira locomotiva elétrica foi construída em 1838, que atingiu uma velocidade de 4 mph (6,4 km / h), pelo inglês Robert Davidson. No final do século XIX as locomotivas elétricas tomaram as ruas. Até o transporte coletivo utilizava este tipo de energia – especialmente na Europa, mas também no Brasil (em 1918, na cidade do Rio de Janeiro foi inaugurada a primeira linha de ônibus elétricos do país, pela antiga Light and Power Co. Ltda).
Figura
 11
 –
 Bonde elétrico 
em
Vitória
/ES 
 trafegando pela Avenida Jerônimo Monteiro
Figura
 10
 –
 Bonde elétrico Vitória / ES	
	Na virada do ano de 1900 foram produzidos 1575 carros elétricos contra apenas 936 carros a gasolina. Os fabricantes prestigiados diziam que a eletricidade atendia melhor aos requisitos de um sistema de tração do que as máquinas a vapor ou mesmo os motores movidos a combustão. 
	Em 1909, a produção caiu cerca de 4,4% comparados aos anos anteriores. Para não cair de linha, em 1913, a Ford começou a produzir carros movidos a gasolina em série aonde se tornaram mais atraentes e baratos. Por volta de 1912 reapareceu o entusiasmo pelo carro elétrico que Thomas Edison havia aperfeiçoado suas baterias de níquel e ferro, que tiveram 35% na capacidade de armazenamento entre 1910 e 1925. 
	A Primeira Guerra Mundial em 1914 provocou aumento do petróleo. Ofator poluição, fez com que em 1967 o governo da USA a aderir se um novo regulamento sobre a poluição. Aproveitando a alta do petróleo e o aprimoramento das técnicas, os fabricantes como a Ford e GM lançaram seus modelos. Porém, as tentativas na década de 60 em promover os carros elétricos falharam. Mesmo tendo fortes argumentos para ‘exterminar’ a poluição, não se tornou suficiente para a comoção da clientela.
	
Figura 12 – Carro Elétrico 
da General
 Motors GM 512
/ 
Os carros XP-512 foram uma resposta a preocupações sobre a poluição, não 
a
o custo da gasolina, na 
sequência
 da aprovação da Lei de Ar Limpar. - 
Figura 
13
 – Carro Elétrico da 
Ford Comuta 1967 V
elocidade máxima de 
40km
/h
 
e 
tinha autonomia de apenas 65 km e sua bateria era de 12V. 
"Nós precisamos investigar e investir recursos no desenvolvimento de baterias mais avançadas, com menores custos e maior eficiência", destacou
 Sr. Leonard
 
Crossland
, diretor da Ford,
 em 1913.
	
	O departamento de Energia do EUA, em 1976, aprovou o programa para o desenvolvimento de carros elétricos e híbridos. Com o objetivo de promover pesquisas sobre os veículos elétricos e demonstrar a possibilidade desta tecnologia de modo a conquistar a aceitação do publico.
	Considerando os benefícios dos motores elétricos: propulsão ideal, pequeno, silencioso, altamente eficiente tem excelente características de torque x velocidade e não é poluidor, seria uma ótima opção. Infelizmente, no contexto do carro, todos esses aspectos positivos são prejudicados pelas limitações fundamentais das baterias como fonte de energia, que ainda estão se aprimorando.
CONSTRUÇÃO DO PROTÓTIPO
NORMAS
O Edital para a construção do carrinho segue:
Engenharia Ciclo Básico - Atividades Básicas Supervisionadas (2° e 3° período)
I- Objetivo
Projetar e construir um protótipo de um carro movido a energia elétrica (baterias ou pilhas), com controle remoto (com ou sem fio) para direcioná-lo, fazendo-o percorrer uma pista de dimensões e percurso pré-estabelecidos.
II- Formação de Grupos 
Os grupos deverão ser formados por 10 (dez) alunos. Um integrante de cada grupo ficará responsável pela postagem do trabalho. 
III – NORMAS DE CONSTRUÇÃO
O protótipo do carro a ser construído deverá contemplar os itens descritos a seguir:
 Peso total não poderá ultrapassar 2,0 kg;
Chassi construído em acrílico ou em compensado ou em alumínio;
 Farol funcional;
4 rodas de qualquer material e tamanho;
Design de livre escolha.
Dimensões Máximas permitidas:
a) Comprimento máximo 300 mm;
b) Largura máxima 200 mm;
c) Altura de livre escolha.
IV – DIMENSÕES DA PISTA DE PROVA
O carro deverá ser capaz de percorrer uma pista de 1,0 m de largura, com 20,0 m de comprimento em circuito misto (curvas e retas) em no máximo 5 minutos.
Figura 
14
 –
 Esboço da Pista – 
Prof
 Adriano
V – CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO
ITEM NOTA
 
 
	1. Trabalho escrito
	4,0
	2. Normas de construção
	3,0
	3. Distância mínima (8m)
	1,0
	4. Distância máxima (20m
	1,0
	5. Design do veículo
	1,0
	TOTAL
	10,0
Observação 1: Carrinho fora das normas de construção terá nota “ZERO” nos itens 2, 3, 4 e 5
Observação 2: O aluno que for reprovado no projeto da APS deverá refazê-lo futuramente no regime de dependência.
VI – TRABALHO ESCRITO
O trabalho escrito deve conter os seguintes itens:
a) Capa com os nomes dos integrantes do grupo, RA e turma;
b) Introdução, objetivos e metodologia; 
c) Desenvolvimento teórico com revisão bibliográfica do tema: 
“Protótipo de carro movido a energia elétrica”;
d) Etapas de construção do veículo com fotos, desenhos, cálculos e 
materiais utilizados;
e) Planilha contendo todos os custos do projeto;
f) Conclusões;
g) Referências bibliográficas.
IMPORTANTE:
1) Seguir as normas ABNT para trabalhos acadêmicos
2) Proibido usar circuitos prontos de carrinhos de controle 
remoto.
VII – APRESENTAÇÃO
A apresentação do trabalho será feita por, no mínimo, 5 integrantes do grupo, nas dependências da UNIP, na data estabelecida, de acordo com escala de apresentação a ser publicada nos murais de aviso pela coordenação. Data Prevista da Apresentação: primeira semana de maio.
VII – POSTAGEM DO TRABALHO
O trabalho escrito deverá ser postado no site: http://trabalhosacademicos.unip.br/entrega (a data limite será publicada nos quadros de avisos pela coordenação). Data Prevista para postagem: primeira quinzena de maio.
IX - SEGURANÇA 
Todos os alunos envolvidos na construção dos carros deverão utilizar os equipamentos de segurança necessários.
PASSO A PASSO
Para a construção do protótipo, tivemos como orientação, na parte elétrica, os vídeos do portal Multi House.Net¹, com o tema Controle Sem Fio Tutorial - Parte 1 ( O Melhor Passo a Passo ) e Parte 2.
Material Utilizado e Custos
	
	Material
	Valor RS
	1
	Codificador HT-12E
	6,00 + 43,00 (sedex)
	2
	Decodificador HT-12D
	
	3
	Modulo Transmissor RF 433mhz
	25,00
	4
	Modulo Receptor RF 433mhz
	
	5
	Resistores 1M, 47k, 620R
	
	6
	Regulador de Tensão LN78L05 5V
	
	7
	Regulador de Tensão LM7805 5v
	
	8
	Capacitor Eletrolítico 100uf por 16V
	
	9
	Capacitor Eletrolítico 470uf por 6,3V
	
	10
	Spray
	13,00
	11
	Pilhas
	69,16
	12
	Modulo Relé 5V de 4 canais
	53,00
	13
	Led 5mm
	Sem custo
	14
	Motor de Impressora HP
	Sem custo
	15
	Clips de Bateria 9V
	Sem custo
	16
	Controle Play Station
	Sem custo
	TOTAL DO PROJETO
	209,16
Chassi
	Estrutura de suporte que pode ser feita de aço, alumínio ou qualquer outro material rígido. Seu objetivo é sustentar os sistemas embarcados.
	De acordo com o Edital, o chassi deveria ser feito de acrílico ou alumínio. Usamos uma chapa de alumínio.
	
	
Figura 
15
 –
 Projeto do Carrinho / Autor
Figura 
16
 –
 Projeto Carrinho / Chassi e Direção dianteira
Direção
A direção seria formada pelo motor de cd-rom e a parte do sistema montado:
Figura 
17
 –
 Projeto Carrinho / Direção dianteira
Porém, o sistema direção ficou muito pesado para o motor e elaboramos outra forma para direcionar o carrinho para direita, esquerda ou frente.
Substituímos o motor de cd ROM por um motor de Impressora HP, no seguinte esquema:
Figura 
18
 –
 Projeto Carrinho / Direção dianteira Alterada
Impulso
Colocamos no protótipo um motor de impressora HP. Com finalidade de impulsionar o carrinho, acelerando ou desacelerando no espaço experimental. Sendo assim, estimulando o movimento para as rodas traseiras.
Figura 
19
 –
 Projeto Carrinho / Direção traseira
Carroceria
É a estrutura que envolve um determinado veículo e que, geralmente, define a sua forma. Por regra, é constituída pelo vão do motor, habitáculo dos passageiros e porta-malas.
A carroceria foi montada com partes de alumínio, com objetivo de proteger o sistema elétrico.
Figura 
18
 –
 Projeto Carrinho / Auto CAD Carroceria
Figura 
20
 –
 Projeto Carrinho / Carroceria Pronta
Figura 
21
 –
 Projeto Carrinho / Carroceria Pronta
Sistema Elétrico
Controle Remoto - Transmissor
O transmissor é um dispositivo que com uma antena propaga o sinal eletromagnético. O transmissor de rádio é composto por um circuito amplificador e um circuito de saída.Pelo transmissor de rádio é possível comunicar com outra pessoa (receptor), que esteja na mesma frequência de transmissão. 
O controle remoto funciona como transmissor, que através da antena comunica com o receptor, sistema do carrinho, com a mesma freqüência.
 
Figura 
22
 –
 Projeto Carrinho / Sistema Transmissor Montado
Figura 
23
 –
 Projeto Carrinho / Sistema Transmissor Montado
Figura 
24
 –
 Projeto Carrinho / Controle
Protótipo- Receptor
É uma antena e uma placa de circuito no interior do protótipo que recebe os sinais provenientes do transmissor e ativam motores elétricos no interior do mesmo, de acordo com os comandos recebidos do transmissor.
Figura 
25
 –
 Projeto Carrinho / Sistema Receptor
Figura 
25
 –
 Projeto Carrinho / Sistema Receptor
Cada receptor tinha um clip de pilhas de 9V. O circuito foi feito em série com objetivo de economizar as pilhas.
APRESENTAÇÃO
No dia 13 de maio de 2015, apresentamos o protótipo. O mesmo fez o percurso ordenado.
Houve apenas o gasto excessivo de bateria, que não havíamos previsto.
Figura 
26
 –
 Turma dos Gaúchos e Professor Aragão
CONCLUSÃO
A proposta oferecida aos alunos de engenharia foi positiva pelo fato de proporcionar o envolvimento de todos no contexto acadêmico, bem como na execução funcional, uma vez que todo trabalho em grupo leva a dedicação e empenho de todos para alcançar o melhor trabalho possível.
 		Trabalhos como este trazem grande relevância na formação do futuro engenheiro e contribuem na proposta
BIBLIOGRAFIA
http://www.explicatorium.com/quimica/eletricidade.php
http://www.brasilescola.com/quimica/alessandro-volta.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9trico
http://www.mundociencia.com.br/fisica/eletricidade/historiaeletricidade.htm
http://www.cartanaescola.com.br/single/show/91
http://www.abve.org.br/downloads/Veiculos_eletricos_perspectivas_Brasil_BNDES.pdf
http://www.tccmonografiaseartigos.com.br/regras-normas-formatacao-tcc-monografias-artigos-abnt
http://www.vabsco.com/bardhp/proj/ponteh/main.html
http://afonsomiguel.com/sites/default/files/users/user240/Projeto_ALC.pdf
http://www.sabereletronica.com.br
http://pt.wikipedia.org/wiki/Carrinho_de_controle_remoto 
Figura 1 - <http://pt.wikipedia.org/wiki/Tales_de_Mileto>
Figura 2 -<http://amberfactory.com/images/inclusions1.jpg>
Figura 3 - <http://comandoseletricosii.blogspot.com.br/2015_01_01_archive.html>
Figura 4 - <http://dererummundi.blogspot.com.br/2013/08/stephen-gray-e-descoberta-dos.html>
Figura 5 - <http://www.feiradeciencias.com.br/cientistas/galvani.asp>
Figura 6 - <http://www.mundoeducacao.com/quimica/pilha-alessandro-volta.htm
Figura 7 - <http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/pilha/pilha_volta/
Figura 8 - http://hu.wikipedia.org/wiki/Jedlik_%C3%81nyos#/media/File:Jedlik_motor.jpg
Figura 9 -
Figuras 10 e 11 - http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=341359
Figura 12 - http://blog.hemmings.com/?s=GM+heritage+center
Figura 13 - http://www.carstyling.ru/de/car/1967_ford_comuta/
Figura 14-https://www.facebook.com/photo.php?fbid=10206784009027629&set=gm.803017766433759&type=1&theater
Figura 22- https://www.youtube.com/watch?v=kVDdJmeNhzg
Figura 25-https://www.youtube.com/watch?v=ZUFHij1bCoM
*Demais Figuras: Autoria Própria