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UNIVERSIDADE PAULISTA ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS CARRO ELÉTRICO COM CONTROLE REMOTO RIBEIRÃO PRETO 2015 Wellington Rodrigo Gomes Penetra C0401I2 EE3P18 José Roberto Moraes Almeida B995IF9 EE3P18 Ricardo dos Santos Figueiredo C0515J1 EE3P18 Felipe Zanini de A. Paulino C340D7 EE2P18 William Batista C16DCB4 EE3P18 Carro Nº47 I - Introdução Com o crescimento acelerado da sociedade, o homem busca cada vez mais ferramentas que o ajudem a facilitar as tarefas do dia a dia. Em meados do século XVIII com a explosão da industrialização dos bens consumiveis, veio também a necessidade de novas formas de se obter o trabalho necessário para a produção. No começo as fabricas utilizavam tração animal, e logo depois com o invento do motor a vapor se passou a utilizar essa maravilha tecnologica cada vez mais. Tempos depois foi inventado o primeiro motor a explosão interna movido a óleo chamado de “bulbo quente” que consistia em um enorme cilindro previamente aquecido (dai o nome) que continha um pistão que comprimia óleo cru vegetal ou de origem animal para ocasionar a explosão desse líquido. À partir dai começou a se usar essa nova fonte de trabalho para diversos fins como por exemplo o maquinário das fábricas, bombas d’água, máquinas agrícolas, embarcações e geração de energia elétrica. Mas como esse motor não era muito eficiente, logo se procurou a busca por novas soluções. Em 1867, o alemão Nicolaus Otto inventou e patenteou o primeiro motor movido a mistura de gasolina e ar. Muito mais eficiente que o motor à óleo, esse motor começou a ser explorado e usado nos primitivos meios de transporte pois tinha um tamanho relativamente pequeno e uma potencia razoável. Até os dias de hoje, o invento de Otto praticamente não mudou. Apenas algumas melhorias no sentido de se conseguir cada vez mais potencia com menos combustivel, atravez de modernos sensores e a injeção de combustivel computadorizada. Porém mesmo com uma eficiência melhorada este tipo de motor gera resíduos tóxicos provenientes da queima do combustível. Recentemente novas tecnologias vem sendo exploradas afim de diminuir ou mesmo substituir um dia este antigo método de geração de trabalho. Uma da mais promissoras é o uso de motores elétricos em substituição aos de explosão interna. Alguns fabricantes tem tido sucesso em criar motores muito eficientes e leves juntamente com baterias de longa duração que fazem o automóvel ter praticamente o mesmo desempenho de outro movido à combustivel. A grande aposta para o futuro é a geração de energia elétrica para o automóvel atravez do uso de gás hidrogênio. Este reage com o oxigênio do ar gerando uma corrente elétrica e o “resíduo” da reação é água pura. Neste trabalho de APS descrevemos de forma simples um carro movido a energia elétrica provida de uma fonte recarregavel que simula praticamente todos os aspectos de um automóvel de passeio, por ser totalmente funcional, provando-se que a tecnologia é possivel e muito interessante. II - Objetivos O objetivo principal é a construção de um modelo capaz de cumprir uma pista de prova de dimensões pré estabelecidas em tempo hábil. Através dessa tarefa será possivel provar o funcionamento do carro o comparando à um automóvel de passeio em escala reduzida. III - Metodologia A idéia inicial do projeto foi utilizar materiais de reaproveitamento (sucatas) que tinhamos a disposição, como partes e peças de eletrônicos. Utilizamos sucatas de duas impressoras jato de tinta antigas pois possuiam peças bastante interessantes para a construção do modelo. A escolha do projeto foi se basear por observação às partes mecanicas de um carro de verdade, como o sistema de direção utilizando dois eixos móveis e a tração na parte trazeira utilizando um eixo interiço. (FIG. 01). Fig. 01 O material escolhido para as partes foi o aluminio, por ser leve e fácil de trabalhar à frio. Detalhe na foto para o motor e a relação de engrenagens para a tração do carro, incluindo as rodas. Todas essas peças foram utilizadas de uma impressora HP Deskjet 690 fora de uso. A base para a montagem foi uma chapa de aluminio recheada com acrílico. Esta placa é utilizada em placas de identificação e sinalização, e é também bastante leve. Definida a parte mecanica partimos para a parte elétrica. Basicamente o carro possui um sistema de controle remoto sem fio de 4 comandos. Para frente, para tráz, direita e esquerda. Abaixo um rascunho do sistema de controle remoto sem fio. (FIG. 02) Foram utilizados os circuitos integrados HT12D e HT12E, que são um par de encoder/decoder de sinais seriais tanto com fio ou sem fio. Para trabalhar em conjunto foram utilizados dois módulos de rádio frequência de 433mhz com modulação por FSK / OOK. Este sistema é muito utilizado em controles de acionamento de portão e alarmes dado a simplicidade do circuito. Abaixo imagens das placas do transmissor e do receptor já prontas com os componentes. Placa com as trilhas pronta para corrosão Placa do transmissor já pronta Placa do rádio receptor e do transmissor Como a corrente de saída da etapa do receptor é muito baixa foi necessário a utlização de um controle de potencia. Um método bastante interessante e simple foi o uso de pares de transistores que alteram o sentido da corrente de acordo com a porta de entrada. Esse tipo de circuito é chamado de Ponte H. Para o controle de direção foi utilizado um servo motor com um circuito de controle customizado para esse tipo de trabalho. O circuito consiste de duas portas de controle. Quando uma porta é ligada o servo rotaciona X graus para a direta, quando a outra porta é acionada rotaciona X graus para a esquerda e quando nenhuma porta é acionada ele permanece centralizado. Existem potenciometros na placa de controle que determina o angulo de trabalho da direção do carro. Abaixo fotos com as descrições dos componentes. Fig. 02 Mecanismo ação para a esquerda Mecanismo ação para a direita Placa de controle do servo motor Detalhe: potenciometros de ajuste Controle de potência do motor de tração (Ponte H) Motor de tração final. Relação de engrenagens aumentada para maior torque. Visão geral da base Uma bateria de 10,9 volts por 1,5 ampere foi utilizada no projeto. A maior preocupação era com relação aos motores, porem consultando o datasheet dos mesmos constatamos 350mA em regime ideal no motor de tração e 100mA no servo. Tinhamos em mente que para ter um carro em escala reduzida seria necessário também uma capa fechando o carro, protegendo os componentes e ao mesmo tempo passando a sensação de um carro de verdade. Conseguimos criar um molde em cimento em escala, esperamos a secagem e fizemos o trabalho utilizando fibra de vidro e resina para confecção da carenagem. O controle remoto foi inspirado em um controle profissional de modelos de competição pois é um controle extremamente confortavel e bastante interessante pois utiliza uma roda no lugar de alavancas ou botões, facilitando a orientação de direção do carro em qualquer sentido. Para o comando de frente e ré foi utilizado o mesmo principio do controle profissional: um gatilho. Abaixo seguem etapas da montagem e finalização do projeto. Aplicação de massa plástica na carcação para acabamento Detalhe da traseira Carcaça lixada e com fundo aplicado Pintura e colocação dos leds (faróis dianteiros) Leds instalados embaixo (efeito neon) Leds traseiros Projeto finalizado Controle remoto Feito com partes de sucata (caixa plástica de alarme, cano pvc, placas de identificação e Jog de um videocassete velho) Comparação do controle do projeto com um controle profissional Um cálculo muito útil foi feito para o projeto. Inicialmente estavamos encontrando problemas com relação a comunicação do transmissor com o receptor. Este estava recebendo comandoserrados e também a distancia de controle era muito curta, no máximo 5 metros. Recorremos ao cálculo de comprimento de onda para corrigir o tamanho da antena o qual estava errado segundo algumas suspeitas. IV - Planilha de custos Segue abaixo uma planilha descrevendo partes que foram necessárias ser adquiridas á parte. 01 01 Circuitos integrados HT12D e HT12D + frete Par circuitos RX/TX R$ 21,00 R$ 12,00 20 20 Parafusos fenda 30x3mm c/ porcas Parafusos philips 10x3 c/ porcas R$ 4,00 R$ 3,50 01 15 Barra de parafuso 0,5m 5mm Porcas 5mm R$ 6,00 R$ 2,30 15 02 Arruelas de fixação 5mm Placas de circuito impresso 1 face 10x10 R$ 4,00 R$ 9,00 01 01 Resina poliester 1L Catalizador poliester 30gr R$ 15,00 R$ 2,50 01 05 Manta fibra de vidro 1m² Lixa 80 R$ 12,00 R$ 3,00 05 02 Lixa 100 Lixa 180 R$ 3,00 R$ 1,50 02 01 Lixa 300 Spray Azul Cobalto R$ 2,20 R$ 14,00 01 01 Spray Branco Spray Preto Fosco R$ 14,00 R$ 12,00 01 01 Tubo de estanho p/ solda Circuito integrado 74HC08 R$ 7,00 R$ 1,20 01 02 Circuito integrado 74HC02 Bateria 9V R$ 1,20 R$ 26,00 R$ 176,40TOTAL V - Conclusões Dado a simplicidade do projeto, o tempo gasto e os materiais necessários pudemos perceber que a eficiência do modelo é bastante interessante. Concluímos o teste da pista de prova sem problemas e em tempo rasoável, atingindo o objetivo principal do desafio proposto. Em alguns aspectos pudemos aprender, desenvolver raciocinio e ter experiência em alguns campos novos principalmente da eletrônica digital. VI - Referências Bibliográficas www.alldatasheet.com - papers e datasheets dos componentes www.wikipedia.org - história dos motores à combustão www.rcmasters.com.br - fórum sobre modelismo e rádio controle
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