Carrinho Elétrico: Desenvolvimento de Protótipo

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UNIP – UNIVERSIDADE PAULISTA
ENGENHARIA BÁSICO
CARRINHO ELÉTRICO
SÃO PAULO 2020
EWERTON SILVA DE ARAUJO – N5258E0 IGOR MERCES TEIXEIRA – N532ED3
KAUE FERNANDES MARINHO DO CARMO – N523DB0 LAIS CAMPOS ZANONI – F03GCF6
MATEUS HENGLES ALMEIDA – N525819 PAULO HENRIQUE VIEIRA R. REIS – N5322D5 RAFAEL DA CONCEIÇÃO SANTOS – F10EJA1
CARRINHO ELÉTRICO
Monografia apresentada no curso de engenharia básico, na graduação da universidade paulista como objetivo de atividade prática supervisionada, na conclusão do segundo semestre.
Orientador: Prof. Bruno Honda Coordenador: Márcio Frugoli
SÃO PAULO 2020
Resumo
A Atividade Prática Supervisionada (Aps) do primeiro semestre de 2020 visa o desenvolvimento de um protótipo de carro movido a motor elétrico. Inicialmente, foi realizada revisão de literatura baseada em pesquisas visando apresentar breve histórico sobre motores elétricos, destacando sua origem e evolução. Após, foi projetado um protótipo que deveria atender a requisitos estabelecidos. O protótipo em desenvolvimento deveria ser capaz de concluir um trajeto proposto dentro do tempo estipulado. Para alcançar os objetivos propostos, o protótipo teve como base uma placa que possui um microcontrolador Arduino (ATMEGA328P) conectado a interfaces de entrada e saída. Além disso, visando possibilitar a comunicação sem- fio e controle à distância, através do módulo NRF24L01 foi acoplado ao conjunto. Para controle utilizaremos o mesmo sistema , tanto no receptor quando no transmissor. Nos comunicaremos com o veiculo por meio de dois Arduino que utilizaram o modulo NRF24L01 (qual será descrito posteriormente).De forma simplista a comunicação se dá através da sincronização , sempre que um valor no transmissor for alterado , neste caso por meio de dois Joystick´s, o mesmo valor será alterado no receptor. Desta forma , cabe ao Arduino com o modulo receptor saber oque fazer com este valor, neste caso movimentar dois motores para os sentidos desejados. A estrutura foi desenvolvida em acrílico, visto que, além de conferir resistência o material é de baixo custo e permite fácil moldagem para as peças. A utilização dos componentes da forma como exposto, garante ao protótipo alto desempenho e autonomia, além de poder ser controlado a uma distância que alcança até um quilômetro se não houver nenhum tipo de interferência .
The Supervised Practical Activity (Aps) of the first semester of 2020 aims at the development of a prototype of a car powered by an electric motor. Initially, a literature review based on research was carried out in order to present a brief history of electric motors, highlighting their origin and evolution. Afterwards, a prototype was designed that should meet established requirements. The prototype under development should be able to complete a proposed route within the stipulated time. To achieve the proposed objectives, the prototype was based on a board that has an Arduino microcontroller connected to input and output interfaces. In addition, in order to enable wireless communication and remote control, an NRF24l01 module was attached to the set. For control we will use the same system, both in the receiver and in the transmitter. We will communicate with the vehicle by means of two Arduino that used the module NRF24L01 (which will be described later). In a simplistic way, communication takes place through synchronization, whenever a value in the transmitter is changed, in this case by means of two Joystick´ s, the same value will be changed on the receiver. In this way, it is up to the Arduino with the receiver module to know what to do with this value, in this case to move two motors to the desired directions. The structure was developed in acrylic, since, in addition to providing resistance and low density, it allows easy modeling for the pieces. In addition, for locomotion, a treadmill system was used, since the existence of obstacles on the mandatory route, such as hills and hills, can be overcome more easily compared to the use of wheels only. The use of the components as shown, guarantees the prototype high performance and autonomy, with low energy consumption, in addition to being able to be controlled at a distance that reaches up to one kilometer if there is no interference.
SUMÁRIO
1
SIGLAS
Pág. 08
2 INTRODUÇÃO
Pág. 09
3
OBJETIVO ................................................................................... Pág. 10
4
DESENVOLVIMENTO ................................................................. Pág. 11
3.1 HISTÓRIA DO CARRO ELÉTRICO ...................................... Pág. 12
3.2 HISTÓRIA DO MOTOR ELÉTRICO ...................................... Pág. 13
3.2.1 O MOTOR ELÉRICO ................................................ Pág. 14
3.2.2 BATERIA DE ION-LITIO .......................................... Pág. 12
3.2.3 REGENERAÇÃO DA BATERIA ............................... Pág. 12
3.3 CARRO ELÉTRICO A HIDROGÊNIO ...................................... Pág. 13
5
METODOLOGIA ........................................................................... Pág. 14
4.1 LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO C++ ............................. Pág. 14
4.1.1 A HISTÓRIA ............................................................. Pág. 14
4.1.2 PADRÃO DE BIBLIOTECA ...................................... Pág. 14
4.1.3 UTILIDADE ............................................................... Pág. 15
4.1.4 DIFERENÇA ENTRE LINGUAGEM C E C++ .......... Pág. 16
4.1.5 RECURSOS E PONTEIROS INTELIGENTES ......... Pág. 17
5.2 ARDUÍNO ............................................................................... Pág. 18
4.2.1 ANTES DA EXISTÊNCIA DO ARDUÍNO ................. Pág. 18 4.2.2 COMO FUNCIONA ................................................... Pág. 19
4.2.2.1 PRINCIPAIS COMPONENTES ................... Pág. 19 4.2.3 ARDUÍNO NANO ...................................................... Pág. 20
4.2.3.1 CARACTERÍSTICAS
Pág. 20
4.2.3.2 COMO USAR .............................................. Pág. 21
4.2.4 NORMA REGULAMENTADORA NRFL01 .............. Pág. 23 4.2.4.1 CARACTERÍSTICAS .................................. Pág. 23
6
CONSTRUÇÃO ............................................................................. Pág. 25
5.1 PEÇAS UTILIZADAS ............................................................. Pág. 29
5.1.1 EXEMPLOS .............................................................. Pág. 35
5.2 MONTAGEM .......................................................................... Pág. 37
5.3 PROGRAMAÇÃO .................................................................. Pág. 50
5.3.1 TRANSMISSOR ........................................................ Pág. 50
5.3.2 RECEPTOR .............................................................. Pág. 52
5.4 DESENHOTÉCNICO PLANTA BAIXA .................................. Pág. 55
7
CONCLUSÃO .............................................................................. Pág. 56
8
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS ............................................ Pág. 57
Siglas
· CPU: Unidade Central de Processamento;
· PWM: Modulação de Largura de Pulso
· DC: Corrente continua
· MiA: Mili Amper
· Flash: Temporaria
· Bootloader: software que permite a inicialização do sistema operacional
· SRAM: Memória de Acesso Randômico Dinâmica
· EEPROM: Memória que armazena uma pequena quantidade de dados , que permanecem salvos quando a placa é desligada.
· Velocidade de Clock: número de ciclos por segundo de um sinal de sincronismo usado dentro do processador.
· VIN- Pino para a alimentação da placa
· GND: Terra (eletricidade) Filtro de densidade neutra 
INTRODUÇÃO
Quando o primeiro carro elétrico foi produzido, no final do século XlX, o mundo se viu diante de um salto gigantesco em termos de tecnologia. O interesse pela transformação da energia elétrica em movimento cresceu ao longo da história distanciando–se dos modelos pioneiros.
Os carros elétricos estão cada vez mais atrativos por sua eficiência em comparação aos veículos movidos a combustivel.
O foco principal desse trabalho é apresentar a idealizaçãode um veículo movido a energia elétrica e especificar as peças que seriam utilizadas junto com a programação das placas de controle. O projeto foi desenvolvido tendo como parâmetros as normas especificadas do manual disponibilizado pela Universidade Paulista(UNIP).
OBJETIVO
O objetivo desse trabalho é agrupar o conhecimento teórico sobre os veículos elétricos através do planejamento, construção e apresentação de um carro movido a energia elétrica (bateria), que possua controle remoto para direcioná-lo por um percurso. O objetivo principal desse projeto é aplicar o conhecimento técnico científico, abordando os materiais e os custos sobre o funcionamento e desenvolvimento de um veículo elétrico.
DESENVOLVIMENTO
HISTÓRIA DO CARRO ELÉTRICO
Nos anos de 1800, inovadores da Hungria, da Holanda e dos Estados Unidos trabalharam no desenvolvimento dos carros elétricos. Em 1900, os carros elétricos ficaram muito populares, Thomas Edison e Henry Ford trabalharam juntos para construir um veículo elétrico que estivesse com um preço acessível.
Em 1908, a produção do Ford Model T. abaixou o custo dos carros à gasolina e como consequência o preço do carro elétrico. Com o tempo o carro elétrico foi perdendo espaço no mercado devido ao aumento dos postos de gasolina e descobertas de petróleo. Com isso, os carros a gasolina dominaram a indústria.
Figura 1 - Primeiro carro elétrico dos EUA
Fonte da figura 1 : Blog Museu WEG
<https://museuweg.net/blog/a-historia-da-mobilidade-eletrica/>
HISTÓRIA DO MOTOR ELÉTRICO
Na Revolução Industrial do século XVlll o transporte se revolucionou. O desenvolvimento do motor elétrico foi em grande parte um esforço coletivo de muitos pesquisadores, cientistas e inventores para chegar em um motor funcional. Em 1800 princípios básicos do motor elétrico já estavam sendo estudados.
O italiano Alessandro Volta descobriu que entre dois metais diferentes imersos em líquido condutor, surgia uma tensão elétrica. Ele produzia uma corrente elétrica contínua por meio de sua pilha de placas de prata e zinco, diferente das faíscas de eletricidade estática vistas até o momento.
Em 1820, o físico dinamarquês Hans Christian Oersted, descobriu que quando a corrente elétrica de bateria percorria um fio, ela produzia um campo magnético que era capaz de movimentar a agulha de uma bússola, com isso, essa era a primeira vez em que o movimento mecânico era causado por uma corrente elétrica. Baseado nessas descobertas, o físico André-Marie Ampère, realizou diversos experimentos que resultaram em uma grande base teórica sobre o magnetismo.
Figura 2 - Ilustração dos experimentos
Fonte da figura 2: Google
<https://sites.google.com/view/ihreferencias/refer%C3%AAncias>
Em 1821, Michael Faraday, conseguiu demonstrar através de seu experimento o movimento de rotação eletromagnética. No seu experimento, ele suspendia um fio por cima de um ímã que estava dentro de um copo com mercúrio e quando uma corrente
elétrica fluía através do fio passando pelo mercúrio, o fio girava em torno do imã e produzia a movimento de rotação.
Figura 3- Ilustração do experimento
Fonte da figura 3: Google <https://sites.google.com/view/ihreferencias/refer%C3%AAncias>
O cientista italiano S. Dal Negro, em 1832, construiu a primeira máquina de vaivém de corrente alternada, com isso deu origem ao seu pêndulo eletromagnético. Logo depois, o inglês W. Ritchie inventou o comutado, construindo um pequeno motor elétrico em que o núcleo de ferro enrolado girava em torno de um ímã.
Em 1834, o alemão Moritz Herman Jacobi, apresentou um motor elétrico com 15 watts de potência. Em 1838, ele apresenta um novo motor com mais potência.
Figura 4 - Foto ilustrativa
Fonte da figura 4: Google <https://sites.google.com/view/ihreferencias/refer%C3%AAncias>
Figura 5 - Foto Ilustrativa
Fonte da figura 5: Google <https://sites.google.com/view/ihreferencias/refer%C3%AAncias>
Mais tarde, em 1856 o eletrotécnico Werner Siemens construiu um gerador sem imã permanente. O primeiro dínamo possuía uma potência de aproximadamente 30 watts e uma rotação de 1200 rpm. Em 1885 o engenheiro eletricista italiano Galileu Ferraris construiu um motor de corrente alternada de duas fases. Em 1891, Dolivo Dobrowolsky iniciou a fabricação em série de motores assíncronos, nas potências de 0,4 a 7,5 kW.
BATERIA DE ÍON-LÍTIO
Apesar de ser bem pesada, a bateria de um carro elétrico se assemelha muito a pilhas comuns. A bateria de um veículo elétrico pode ser composta por milhares dessas “pilhas”, colocadas paralelamente e em série, podem ter o formato de lâminas chamadas de células que geram eletricidade que servirá ao rotor do carro. O que difere as células de energia e as pilhas é a composição do polo positivo, que é feito por lítio, esse material permite que a bateria seja recarregada diversas vezes.
REGENERAÇÃO DA BATERIA
Os carros elétricos podem ser recarregados através da frenagem, ao frear, a energia que seria dispensada em forma de calor se transforma em eletricidade. Isto ocorre porque a desaceleração faz com que o rotor gire numa velocidade maior do que a do campo magnético, transformando-se num gerador de energia.
Figura 6 - Bateria de lítio
Fonte da figura 6: Blog <https://carroeletrico.com.br/blog/bateria-litio/>
LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO C++
A HISTÓRIA
Bjarne Stroustrup dos Bell Labs foi inicialmente o desenvolvedor do C++ , durante a década de 1980 com o objetivo implementar uma versão distribuída do núcleo Unix. Como o Unix era escrito em C, deveria se manter a compatibilidade, ainda que adicionando novos recursos.
A primeira versão oficial do C ++ apareceu em 1985, e o livro "Linguagem de Programação C ++" também esclareceu vários pontos sobre o C ++. Em 1989, foi lançada a segunda versão da linguagem, com os seguintes recursos: herança múltipla, classes abstratas, métodos estáticos, métodos constantes e membros protegidos, além de suporte orientado a objetos. Um ano depois, saiu o livro "Annotated C ++ Reference Manual", que se tornou a base.
Pode-se dizer que C++ foi a única linguagem entre tantas outras que obteve sucesso como uma sucessora à linguagem C, inclusive servindo de inspiração para outras linguagens como Java, a IDL de CORBA e C#.
UTILIDADE DO C++
A linguagem é útil para instruir o leitor em relação às principais semelhanças e diferenças existentes nas sintaxes das linguagens C/C++ e Java, e onde cada uma dessas linguagens tem seu uso mais indicado.
Linguagens de programação são responsáveis por inserir instruções para o computador, para que ele possa executar algumas tarefas. Os computadores entendem apenas sequências de números binários, e para um ser humano seria difícil decorar inúmeras combinações desses números como representações de instruções.
Desde o surgimento da primeira linguagem de programação (Assembly), na década de 50, várias outras surgiram. A partir de então, uma grande evolução, no que diz respeito a estas linguagens, vem ocorrendo. Estas evoluções têm permitido que mais problemas sejam resolvidos, alcançando maior precisão, agilidade e qualidade.
Quando uma nova linguagem surge, seu criador geralmente se baseia em uma linguagem que já é conhecida e bem-sucedida entre os programadores. Assim como o C ++. Seus criadores fizeram algumas melhorias com base na linguagem C. Isso também aconteceu com o criador do Java, que é baseado em várias linguagens, a principal delas é C ++.
Portanto, C / C ++ e Java têm muitas semelhanças, o que facilita para programadores que se adaptam a um idioma aprenderem outro idioma. Por outro lado, mesmo com esse tipo de derivação na criação do idioma, ainda existem muitas diferenças devido ao aprimoramento do idioma, e algumas delas são muito significativas, mesmo fatores que levam os desenvolvedores a escolher um idioma em detrimento de outro. Com base nisso, este artigo aborda as principais semelhanças e diferenças entre as linguagens C/C++ e Java.
ARDUÍNO
 O Arduino é composto basicamente por 2 partes: A Placa que é o hardware utilizado para ligaçãodos conponentes e o Ambiente de Desenvolvimento Integrado(IDE), que é o software que grava os comandos no micro controlador. A grande vantagem desse tipo de plataforma é a facilidade na utilização, pois não são necessários grandes conhecimentos técnicos para criar seu próprio projeto . 
 A placa é feita a partir do microcontrolador (ATMEGA328P), que é considerado o cerebro da placa, onde o processamento do código é feito . A versão mais conhecida e também a mais procura é a linha UNO da Arduino, que serve como modelo base para os outros modelos, como Arduino Nano. Um programa escrito para um tipo de Arduino pode ser facilmente adaptado para outro . Pode-se aproveitar programas prontos e fazer pequenas adaptações sem que seja necessário entender todo o código. Portanto, sabendo o mínimo da programação do Arduino, você pode baixar programas da Internet e adaptar para seus circuitos. É preciso garantir que os números de pinos, declarados no código dos programas, e os pinos reais, usados no circuito estejam de acordo. Em geral qualquer pino digital ou analógico pode ser usado. Alguns pinos têm capacidades especiais. Por exemplo, os pinos digitais 3, 5, 6, 9, 10 e 11, no Arduino Nano, permitem gerar saída analógica (PWM).
Figura 7 -Arduino uno.
Fonte da figura 7: Site Portal Vida de Silicio
<https://portal.vidadesilicio.com.br/o-que-e-arduino-e-como-funciona/>
ANTES DA EXISTÊNCIA DO ARDUÍNO
Antes da existência do Arduino, para elaborar um circuito era preciso fazer o projeto desde o início. Além disso, para fazer qualquer alteração no circuito era preciso realizar um estudo crítico de todo o projeto.Com o tempo foi desenvolvido os microcontroladores que poderiam ser usados para varios projetos , porém não era muito trivial trabalhar com esses microcontroladores, por isso foram criadas as placas Arduino.
COMO FUNCIONA
Para o funcionamento do Arduino é preciso escrevermos um código que dirá o que ele deve fazer. Para programar as placas Arduino devemos utilizar a sua IDE (ambiente integrado de desenvolvimento), que é um software onde escrevemos o código na linguagem C/C++ que será traduzido para o funcionamento das placas.
PRINCIPAIS COMPONENTES DO ARDUÍNO
· Microcontrolador: É o cérebro da placa, onde roda o código que enviamos.
· Conector USB: Conecta a placa ao computador para que o código seja gravado.
· Pinos de entrada e saída: Faz o Arduino interagir com outros conponentes.
· Pinos de alimentação: Responsável alimentar o circuito.
· Botão reset: Reinicia a placa.
· Conversor Serial-USB: Responsável pela comunicação entre o computador e o microcontrolador.
· LEDs TX/RX: O TX acende quando o Arduíno está transmitindo dados pela porta serial e o RX acende quando ele está recebendo.
· Conector de alimentação: Responsável por receber a energia.
· LED de alimentação: Indica se a placa está energizada.
Fonte figura 8: https://www.google.com/search?q=arduino+uno+diagrama&tbm=isch&ved=2ahUKEwjb-NvqldzpAhXBGLkGHXcIBS8Q2-cCegQIABAA&oq=arduino+uno+dia&gs_lcp=CgNpbWcQARgAMgIIADICCAAyBAgAEB4yBAgAEB4yBggAEAUQHjIGCAAQBRAeMgYIABAFEB4yBggAEAgQHjIGCAAQCBAeMgYIABAIEB46BAgjECdQ3wFY6Bdgvi1oAHAAeAGAAegEiAH2GJIBCzAuNS4zLjAuMS4ymAEAoAEBqgELZ3dzLXdpei1pbWc&sclient=img&ei=s5_SXpvTF8Gx5OUP95CU-AI&bih=722&biw=1536#imgrc=ocZrxrgJPSxOJM
ARDUÍNO NANO
 O Arduino que usaremos no projeto é um Arduino Nano. Tem dimensões de 43 x 15 mm. Ele possui uma entrada USB que permite a ligação direta a um computador (não precisa de adaptador), e que também fornece alimentação de 5Volts enquanto estiver conectado. Depois de programado e desconectado do computador, ele pode ser alimentado de forma independente por 7 a 12Volts aplicados nos pinos VIN (ligado ao positivo da bateria ou fonte) e GND (ligado ao negativo).
 O Arduino Nano também possui saídas de tensão reguladas em 3,3 Volts (Pino 3V3) e 5V (Pino 5V). Os pinos A0 a A7 são de entrada analógica (recebem valores entre 0 e 5V), e D0 a D13 suportam entrada digital (reconhecem dois valores: 0 Volts – nível lógico BAIXO ou 5 Volts – nível lógico ALTO). A saída analógica é simulada via PWM apenas através dos pinos digitais D3, D5, D6, D9, D10 e D11. Os outros pinos digitais, e também os pinos A0 a A5, podem operar como saídas digitais. 
 Os pinos do Arduino suportam no máximo 40mA (ligar em um circuito que deixa passar mais corrente pode queimar o circuito). É necessário calcular resistores para limitar a corrente.
 O Arduino inteiro fornece no máximo 200mA. Mas é possível controlar circuitos que consomem uma corrente maior, atavés de modulos ou conponentes externos.
 Também é necessário ter cuidado para não curto-circuitar as saídas (5V ou 3V3 ligadas diretamente em GND). Os pinos analógicos e digitais podem ser ligados diretamente em 5V ou GND somente se forem usados como entradas. Esses valores são tratados como informação (nível lógico ALTO e BAIXO) pelo Arduino. Para usá-los como saídas, é necessário configurar essa funcionalidade na programação, e ter o mesmo cuidado que as saídas 5V e 3V3 (não ligar diretamente em GND), além de usar resistores para manter o fluxo de corrente dentro do limite.
 O pino AREF é usado para ajustar a tensão de referência usada para os pinos analógicos. Ela está internamente conectada ao pino 5V, mas pode ser desligada via programação. Ligar uma tensão qualquer neste pino sem primeiro fazer essa alteração via código irá queimar o regulador de tensão (e provavelmente a entrada USB).
Figura 10 - Imagem ilustrativa – Arduíno Nano
Fonte da figura 10: Retirada da internet
CARACTERÍSTICAS
· CPU: Microcontrolador Atmel Atmega 328;
· Tensão mínima de Alimentação: 3.3V
· Tensão Máxima de Alimentação: 20V
· Tensão Ideal para Alimentação: 7V – 12V
· Pinos Digitais I/O: 14 pinos, no qual 6 destes também servem para saídas PWM
· Pinos de Entrada Analógica: 8 entradas com 10 bits de resolução
· Corrente DC Por Pino I/O: 40MilA
· Memória Flash: 16 Kb, sendo que 2 Kb são utilizados pelo bootloader
· SRAM: 2 Kb
· EEPROM: 1kb
· Velocidade de Clock: 16 MHz
COMO USAR
A Arduino Nano é composta por 14 pinos digitais, que são usados tanto para saída dos dados como para a entrada. Ressaltamos que esses pinos trabalham com 5V podendo fornecer ou apenas receber apenas 40mA de corrente máxima em cada um desses. Assim, precisamos estar atentos para não sobrecarregar esses pinos e danificar a placa. A próxima etapa é reconhecer as formas de alimentação do Arduino Nano, já que esse modelo possui tres formas de alimentação.
A primeira é pelo conector de alimentação, que pode ser alimentado com uma tensão entre 5V a 20V através de uma fonte externa que não é regulada, o mesmo vale para os pinos de alimentação VIN e GND ou pela própria porta USB do computador.
NRF24L01
O módulo NRF24L01, é um componente eletrônico de alta capacidade tecnológica, criado para receber e enviar informações via wireless (sem fio), entre plataformas de prototipagem, como Arduino, raspberry PI, ARM etc.
Ele é composto pelo poderoso chip nrf24l01+, que funciona na frequência ISM de 2.4 GHZ, com preparo para comunicação sem fio de baixa potência. Com o seu longo alcance de até 1km sem barreiras, é possível devido a antena de 2dbi que pode acompanhar o produto ou não. Ele é muito aplicado em projetos que necessitam de alta potência e curto alcance, como casas inteligentes e automação industrial, combinado a uma performance superior de alta sensibilidade e eficiência.
CARACTERÍSTICAS
· Módulo transceptor Wireless ( WIFI ) IC NRF24L01+;
· Compatível com Arduino, Raspberry PI, ARM, AVR, PIC, etc.;
· Usa a banda mundial ISM aberto 2.4G com licença livre;
· Suporte de recepção de dados de seis canais;
· Velocidade de 2 Mbit / s possibilita alta qualidade VoIP;
· Baixo custo: integrado com peças de processamento de sinal de alta velocidade associados com o protocolo de RF, tais como: automaticamente reenviar pacotes perdidos e gerar sinal de confirmação;
· Interface SPI que facilita a comunicação eprogramação .
· Modo reconhecimento e retransmissão;
· Excelente relação custo x benefício;
· Tensão de alimentação: 1.9V - 3.3V;
· Alcance:até 1km em 250kbps, até 750m em 1MB, até 520m em 2MB;
· Taxa de dados: 250kbps a 2MB;
· Antena: 2dBI
· Frequência de operação: 2400MHz ~ 2524MHz;
· Sensibilidade do receptor: -95dBm;
· Temperatura de armazenamento: -45 graus a 125 graus;
· Ganho de PA: 20 dB;
· Ganho de LNA: 10 dB;
· Dimensões: 41x15,2x11Mm;
· Peso com embalagem: 15g
Figura 12 - Imagem ilustrativa
Fonte da figura 12: Imagem Retirada da internet
 Módulo L298n
O driver L298N utiliza duas pontes H para controlar separadamente dois motores. Porém, além de controlar o sentido de rotação do motor, o driver também é capaz de controlar a velocidade. Utiliza-se um sinal PWM para regular o nível de rotação do eixo, que varia de 0% a 100%. Deste modo, o sinal 255 da placa é convertido para um sinal PWM de 100%, e o sinal 0 da placa é convertido para um sinal PWM de 0%. 
O módulo L298N utiliza as portas In(1 e 2), In(3 e 4) e En(A e B) para controlar os motores. Os pinos “In” são responsáveis pelo direcionamento do sentido do motor, e os pinos “En” são responsáveis por regular a velocidade. Os pinos ln1 , ln2 e Ena são de controle do motor A, e os pinos ln3 , ln4 e EnB são de controle do motor B.
Figura 13 – Módulo L298n
Fonte : https://www.filipeflop.com/blog/motor-dc-arduino-ponte-h-l298n/
Figura 14 – Esquema de ligação 
Fonte: https://www.filipeflop.com/blog/motor-dc-arduino-ponte-h-l298n/
Metodologia 
A idealização do protótipo foi feito através das normas redigidas pelo edital e disponibilizados pela coordenação do curso de engenharia da Universidade Paulista. De modo a facilitar a visualização do protótipo, contamos com a ajuda de um software, que auxiliou na modelagem final. 
Todos os resultados apresentados foram adquiridos através de intensas pesquisas realizas e com isso, foi desenvolvida a montagem de um protótipo completo, desde o seu desenho até a sua linguagem de programação final, atendendo assim, ao exigido pelo manual disponibilizado. 
MODELO 3D
I. Perfil
Figura 13 – Perfil do modelo
II. “Porta malas” aberto
Figura 14 - Imagem Ilustrativa – Visão lateral com Porta malas aberto 3D
III. Frontal
Figura - Imagem Ilustrativa – Visão frontal
IV. Visão Traseira
Figura - Imagem Ilustrativa visão traseira 3D
V. Visão Lateral
Figura 18 - Imagem Ilustrativa – Visão lateral 3D
VI. Peças em cima do acrílico(Para corte)
PEÇAS UTILIZAVEIS
1) Motor elétrico mabuchi 12v – 7ª – 84w (2 unidades)
Figura 19 - Imagem Ilustrativa do Motor Elétrico
Fonte da figura 19: Imagem retirada de propaganda no site do “Mercado Livre”.
2) Polia Gt2 20 dentes alumínio, furo 5mm, para correia 6mm (2 unidades)
Figura 20 - Imagem Ilustrativa de uma Polia Gt2
Fonte da figura 20: Foto retirada da propaganda do site da loja "Loja da robótica"
3) Polia Gt2 60 dentes, furo 5mm para correia 6mm(4 unidades)
Figura 21 - Imagem Ilustrativa 'Polia Gt2 40 dentes'
Fonte da figura 21: Imagem retirada do site do mercado livre
4) Arduino nano Versão 3.0 – Atmega 328 (2 unidades)
Figura 22 - Imagem Ilustrativa Arduino nano
Fonte da figura 22: Imagem retirada do site do mercado livre
5) Módulo Nrf24l01 Wireless Transceptor 2.4 ghz(2 unidades)
Figura 23 - Imagem Ilustrativa
Fonte da figura 23: : Imagem retirada do site do mercado livre
6) Parafuso Allen cabeça cilíndrica M4 X 25 c/ 50und
Figura 24 - Imagem ilustrativa
Fonte da figura 24: : Imagem retirada do site do mercado livre
7) Correia Gt2 400mm x 6mm x 1.38 de 2m
Figura 25: Imagem Ilustrativa
Fonte da figura 25: Site Mercado Livre
8) Rolamento 695 Zz – Kit com 10 peças 5x13x4c
Figura 26: Imagem Ilustrativa - Rolamento 695
Fonte da figura 26: : Imagem retirada do site do mercado livre
9) Módulo Ponte H – Controle de motor L298n L298 – Arduíno
Figura 27 - Imagem Ilustrativa - Módulo Ponte H
Fonte da figura 27: Site Mercado Livre
10) Eixo retificado 5mm X 500mm Cnc guia barra (2 unidades)
Figura 28 - Imagem Ilustrativa - Eixo Retificado
Fonte da figura 28: Site Mercado livre
11) Chapa placa de acrílico cristal 50cm X 50cm – Esp. 5mm
Figura 29 - Imagem Ilustrativa - Chapa de Acrilíco Cristal
Fonte da figura 29: Site Mercado Livre
12) Joystick 3 eixos analógico módulo arduíno (2 unidade)
Figura 30: Imagem Ilustrativa - Joystick
Fonte da figura 30: Site Mercado Livre
13) Kit com 3 bateria 2200mah 4,2v (2 unidades)
Tabela de preços sem o Frete:
	NOME DA PEÇA
	Unidades
	Preço unidade
	Motor elétrico mabuchi 12v – 7ª – 84w 
	2.0
	R$79.00
	Polia Gt2 20 dentes alumínio, furo 5mm, para correia 6mm
	2.0
	R$24.90
	Polia Gt2 60 dentes, furo 5mm para correia 6mm
	4.0
	R$24.50
	Arduino nano Versão 3.0 – Atmega 328
	2.0
	R$35.90
	Módulo Nrf24l01 Wireless Transceptor 2.4 ghz
	2.0
	R$17.45
	Parafuso Allen cabeça cilíndrica M4 X 25 c/ 50und 
	1.0
	R$39.90
	Correia Gt2 400mm x 6mm x 1.38 de 2m
	1.0
	R$19.90
	Rolamento 695 Zz – Kit com 10 peças 5x13x4c
	1.0
	R$30.00
	Módulo Ponte H – Controle de motor L298n L298 
	1.0
	R$13.99
	Eixo retificado 5mm X 500mm Cnc guia barra
	2.0
	R$22.00
	Chapa placa de acrílico cristal 50cm X 50cm – Esp. 5mm
	1.0
	R$89.99
	Joystick 3 eixos analógico módulo arduíno
	2.0
	R$14.50
	Kit com 3 bateria 2200mah 4,2v
	2.0
	R$50.00
	Total
	
	R$556.50
Conexões para transmissor(cum um dos analogicos)
Figura 31: Representação de conexões do transmissor
Fonte da figura 31: Site Electronoobs
Conexões para o receptor
Figura 32 - Conexão para receptor
Fonte: https://www.google.com/search 
MONTAGEM CONTROLE
 Os conponentes do controle podem ser fixados em uma placa de acrico ( Preferencia 5 mm de espessura).Com duas pilhas lipo ou apenas uma.
MONTAGEM CARRINHO
Todos os diagramas do modelo estão em escala 1x1 mm
· CHASSI:
· 1º Fase:
Divisões em retângulos no chassi, feitas para facilitar a compreensão e localização dos furos, todos os furos são de 4mm.
Figura 35: Desenho Técnico -
Fonte da figura 35: Desenho realizado pelo aluno:
Figura 36: Visão 3D
Fonte da figura 36:
· 2º Fase:
Suporte para rolamento e eixos 8x8
Peça parafusada no chassi.
Figura 37: Visão superior e inferior 3D - Suporte do rolamento
Fonte da figura 37: Desenho técnico realizado pelo aluno:
Figura 38: Visão 3D
Fonte da figura 38:
· 3º Fase:
Suporte dos motores 4x4
Peça parafusada no chassi.
Figura 39: Suporte dos motores 4x4
Fonte da figura 39: : Desenho técnico realizado pelo aluno:
Figura 40: Visão 3D do suporte dos motores
Fonte da figura 40:
· 4º Fase:Laterais
Desenho técnico das laterais 2x2, vista superior e inferior
Peça parafusada no chassi.
Figura 41: Desenho técnico das laterais 
Fonte da figura 41: Desenho técnico realizado pelo aluno:
Figura 42: Visão 3D
Fonte da figura 42:
· 5º Fase: CARCAÇA DA FRENTE
Aquecer para realizar a envergadura ilustrada (opcional). Também pode ser cortada ao meio e colada em ângulo de 90º.
Peça parafusada nas laterais.
Figura 43 - Vista Superior em desenho técnico
Fonte da figura 43: : Desenho técnico realizado pelo aluno:
Figura 44: Vista 3D lateral esquerda
Fonte da figura 44:
· 6º Fase:Para Brisa
Observar o ângulo do corte para encaixe, peça única.
Peça parafusada nas laterais.
Figura 45: Para brisa em desenho técnico
Fonte da figura 45: : Desenho técnico realizado pelo aluno:
Figura 46: Visão 3D - Para brisa
Fonte da figura 46:
· 7º Fase: Teto
Peça única do teto.
Peça parafusada nas laterais.
Figura 47: Desenho técnico - Teto
Fonte da figura 47: : Desenho técnico realizado pelo aluno:
Figura 48: Visão 3D - Teto
Fonte da figura 48:
· MONTAGEM PORTA MALAS:
· 1º Fase:
Suporte do porta malas 2x2
Figura 49: Desenho técnico - Suporte do porta malas
Fonte da figura 49: Desenho técnico realizado pelo aluno
Figura 50: Visão em 3D - Suporte tampa do porta malas
Fonte da figura 50:
· 2º Fase:
Peça única, eixo do porta malas.
Esta peça deve ser colocada na estrutura ao final da montagem do porta malas, ela é fixada na estutura com parafusos , junto com o porta malas (completo) nas laterais.
Figura 51: Desenho técnico do Eixo do porta malas
Fonte da figura 51: Desenho técnico realizado pelo aluno:
Figura 52: Visão 3D - Eixo do porta malas
Fonte da figura 52:· 3º Fase:
Vidro traseiro, peça única.
Figura 53: Desenho técnico - Vidro Traseiro
Fonte da figura 53: Desenho técnico realizado pelo aluno
Figura 54: Visão 3D - Vidro Traseiro
Fonte da figura 54:
· 4º Fase:
Tampa traseira: Repetir o processo de aquecimento do acrílico para envergadura (ou como alternativa cortar e colar em 90º) nas laterais do porta malas.
Figura 55: Desenho técnico - tampa traseira
Fonte da figura 55: Desenho técnico realizado pelo aluno
Figura 56: Visão 3D - Tampa traseira
Fonte da figura 56
· 5º Fase:
Montagem final: Com os parafusos fixar conjunto do porta malas nas partes laterais do veiculo.
Figura 57 visão 3D
Fonte da figura 57:
Modelo com conponentes
Figura 58 Visão 3D - Montagem Final
Fonte da figura 58
1.1 PROGRAMAÇÃO
1.1.1 TRANSMISSOR
Para a programação do transmissor, segue o código:
#include <SPI.h> #include <nRF24L01.h>
#include <RF24.h>
//AQUI adiciono bibliotecas necessárias para //utilização do protocolo SPI e do modulo RF24L01.*/
#define radioID 1
// aqui faço referencia a uma configuração
//interna no RF24L01 na qual defino este
//arduino como transmissor (posteriormente no setup).
RF24 radio(3, 2);
 // defino as portas CE e CSN respectivamente. const byte address[6] = "00001"; // defino o canal para recebimento de dados. byte estado_pot1 = 0 ;
// defino que a variavel estado_pot1 é do tipo byte byte estado_pot2 = 0 ;
// defino que a 
//variavel estado_pot2 é do tipo byte
 void setup() {
Serial.begin(9600);
radio.begin(); #if radioID ==0
radio.openWritingPipe (address[0]);
radio.openReadingPipe(1, address[1]);
//Definindo o endereço em que receberemos os dados
radio.setPALevel(RF24_PA_HIGH);
//Você pode definir isso como mínimo ou máximo,
//Dependendo da distância entre o transmissor e o receptor. #else
radio.openWritingPipe (address[1]); radio.openReadingPipe(1, address[0]); radio.setPALevel(RF24_PA_HIGH);
#endif
radio.stopListening();
//Isso define o módulo como transmissor
}
void loop(){
int pot1 = analogRead(A0); // aqui é criada a variavel "pot1" do tipo int
//alem de armazenar o valor lido na porta A0 do arduino
// na mesma
int pot2 = analogRead(A5);// aqui é criada a variavel "pot2" do tipo int
//alem de armazenar o valor lido na porata A5 do arduino
// na mesma
estado_pot1 = map (pot1, 20 , 240 ,0 , 225); // nesta linha o valor lido do potenciometro1
//(usado para teste)é convertido em outro
//valor de 0 a 255
estado_pot2 = map (pot2, 20 , 240 ,0 , 225);// nesta linha o valor lido do potenciometro2
//(usado para teste)é convertido em outro
//valor de 0 a 255
radio.write(&estado_pot1, sizeof(estado_pot1));
//nesta linha o valor da veriavel estado_pot1
//é enviado via radio
//
radio.write(&estado_pot2, sizeof(estado_pot2));
//nesta linha o valor da veriavel estado_pot2
//é enviado via radio
//
Serial.print("pot1 | "); // a partir desta linha são inseridos comando para analise Serial.println(estado_pot1); // do funcionamento do transmissor (opcional) Serial.print("pot2 | ");
Serial.println(estado_pot2);
delay(1000);
}
1.1.2 RECEPTOR
Para a programação do receptor, segue o código:
#include <SPI.h> #include <nRF24L01.h>
#include <RF24.h>
//AQUI adiciono bibliotecas necessárias para
//utilização do protocolo SPI e do modulo
RF24L01.
#define radioID 0
// aqui faço referencia a uma configuração interna no RF24L01 na qual
// defino este Arduino como receptor (posteriormente no setup).
RF24 radio (8, 7);
// defino as portas CE e CSN respectivamente.
const byte address[6] = "00001";
// defino o canal para recebimento de dados. int IN1 = 2;
// defino a porta 2 para variável IN1
int IN2 = 3;
// defino a porta 3 para variável IN2
int IN3 = 4;
// defino a porta 4 para variável IN3 int IN4 = 5;
// defino a porta 5 para variável IN4
byte estado_pot1 = 0; // defino que a variável estado_pot1 é do tipo byte byte estado_pot2 = 0; // defino que a variável estado_pot2 é do tipo byte void setup() {
pinMode(IN1, OUTPUT); // defino que a variavel IN1 sera usada para saida de dados pinMode(IN2, OUTPUT); // defino que a variavel IN2 sera usada para saida de dados pinMode(IN3, OUTPUT); // defino que a variavel IN3 sera usada para saida de dados pinMode(IN4, OUTPUT); // defino que a variavel IN4 sera usada para saida de dados
Serial.begin(9600); // Configura a taxa de transferência da porta serial(serve para
//monitoramento em tempo real)
radio.begin();
//inicia a variável radio da biblioteca do NRF24L01 #if radioID ==0
radio.openWritingPipe (address[0]);
//Definindo o endereço em que receberemos
//os dados
radio.openReadingPipe(1, address[1]);
radio.setPALevel(RF24_PA_HIGH);
//Aqui defino que a placa deve trabalhar
em
//alto rendimento (longo alcançe)
#else
radio.openWritingPipe (address[1]); radio.openReadingPipe(1, address[0]); radio.setPALevel(RF24_PA_HIGH);
#endif
radio.startListening();
//Isso define o módulo como receptor
}
void loop()
{
if (radio.available())
//Procurando os dados.
{
char text[32] = "";
//Salvando os dados recebidos
radio.read(&estado_pot1, sizeof(estado_pot1));
//Lendo a variável
estado_pot1
radio.read(&estado_pot2, sizeof(estado_pot2));
//Lendo a variável
estado_pot2
(ANALOGICO
(EFEITO DE TRAVAR*/
if (estado_pot1 > 0 && estado_pot1 < 60 )
//SE "estado_pot1"
//1) ESTIVER
//ZERADO OU ATÉ 60
// FILTRO) OS DOIS
//MOTORES
DEVEM
enviar para
{
digitalWrite(IN1 ,LOW);
digitalWrite(IN2 ,LOW);
// MOTOR A INATIVO digitalWrite(IN3 ,LOW);
digitalWrite(IN4 ,LOW);
//MOTOR B INATIVO Serial.println(text);
Serial.println(estado_pot1);
//Aqui peço para o micro controlador
//o valor da variável (estado_pot1)
//monitoramento
delay(100);
}
if (estado_pot1 > 60 && estado_pot1 < 255 )
(FRENTE) HORARIO
{
digitalWrite(IN1 ,HIGH);
digitalWrite(IN2 ,LOW);
// MOTOR A GIRA NO SENTIDO HORARIO
digitalWrite(IN3 ,LOW);
digitalWrite(IN4 ,HIGH);
//MOTOR B GIRA NO SENTIDO ANTI-
//(FRENTE)
Serial.println(text); Serial.println(estado_pot1); delay(100);
}
if (estado_pot2 > -255 && estado_pot2 < 60 )
SENTIDO
{
digitalWrite(IN1 ,HIGH); digitalWrite(IN2 ,LOW);
// MOTOR A GIRA NO
//
HORARIO
(FRENTE(VEICULO GIRA
//PARA ESQUERDA))
digitalWrite(IN3 ,LOW);
digitalWrite(IN4 ,LOW);
//MOTOR B INATIVO Serial.println(text);
Serial.println(estado_pot2); delay(100);
}
if (estado_pot2 > 60 && estado_pot2 < 255 )
HORARIO DIREITA))
{
digitalWrite(IN1 ,LOW);
digitalWrite(IN2 ,HIGH);
// MOTOR A GIRA NO SENTIDO ANTI-
//(PARA TRÁS(VEICULO GIRA PARA
digitalWrite(IN3 ,LOW);
digitalWrite(IN4 ,LOW);
//MOTOR B INATIVO Serial.println(text);
Serial.println(estado_pot2); delay(100);
}
else
{
Serial.println("ERRO");
}
}
delay(100);
}
CONCLUSÃO
Para se atingir uma compreensão dessa atividade proposta, definiram-se dois objetivos específicos. O primeiro, entender todo meio elétrico de um carro para a realização de um protótipo do mesmo, onde em todo tópico do desenvolvimento do trabalho isso foi absorvido. O segundo, entender e aplicar uma configuração de linguagem C++ para a funcionalidade do joystick em controlar o carrinho e ele receber todos os comandos e poder percorrer um certo caminho. Em toda metodologia isso foi desenvolvido e aplicado.
No protótipo foi utilizado os equipamentos que mais satisfatoriamente se encaixaram no projeto, assim como preço, fácil acesso e manuseio. Por esses motivos foi eleito a placa arduíno para efetivação do ‘Carrinho elétrico’. Respeitando a norma regulamentadora nesse projeto, foi selecionado a NRfl01.
Finalizando-se assim, a construção de um carrinho elétrico e com um controle funcional e de dois analógicos. Com uma bateria capaz de ficar mais de um dia de energia, possibilitando uma longa duração para utilização.
Referências bibliográficas
Pacievitch, Yuri . Linguagem C++. InfoEscola, São Paulo, 2020. DISPONIEL EM: <https://www.infoescola.com/informatica/cpp/>. Acessado em 20/05/2020.
Autor desconhecido. C++ moderno. Microsoft build, São Paulo, 2020. Disponível em: <https://docs.microsoft.com/pt-br/cpp/cpp/welcome-back-to-cpp- modern-cpp?view=vs-2019> . acessado em 20/05/2020.
Wikipedia, enciclopédia livre. C++.Wikipedia, enciclopédia livre. São Paulo, 2020. Disponível em: < https://pt.wikipedia.org/wiki/C%2B%2B >. Acessado em 20/05/2020.
Oliveira ,Euler Oliveira. Blog Master Walker Shop. São Paulo, 2020. Disponível em:
<https://blogmasterwalkershop.com.br/arduino/como-usar-com-arduino-modulo- transceptor-wireless-2-4ghz-nrf24l01/>. Acessado em 21/05/2020.
FAZEDORES. Arduino Nano 3.0 – Conheça este pequeno e poderoso membro da família Arduino. Disponível em: https://blog.fazedores.com/arduino- nano-3-0/. Acesso em: 20/05/2020.
RIBEIRO, I. S. et al. A PLATAFORMA ARDUINO: PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO E DEMONSTRAÇÃO PRÁTICA COM UM CONTROLADOR DE VENTILADORES. VII CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA DE
PRODUÇÃO, Ponta Grossa, v. 1, n. 1, p. 1-9, dez./2017. Disponível em:
<www.aprepro.org.br/conbrepo/2017/down.php?id=3389&q=1>. Acesso em: 20/05/2020.
Thomsen ,Adilson . Felipe FLop. São Paulo, 2020. Disponível em:
< https://www.filipeflop.com/blog/o-que-e-arduino/ >. Acesso em: 22/05/2020.
MOTA, ALLAN. Vida de Silício. são Paulo, 2020. Disponível em:
<https://www.usinainfo.com.br/transmissores-e-receptores/nrf24l01-pa-na- wireless-arduino-wifi-24ghz-longo-alcance-antena-2827.html
>.
Acesso
em: 22/05/2020
Autor
desconhecido.
Clima
Info.
São
Paulo,
2020.
Disponível
em:
<https://climainfo.org.br/2017/09/25/uma-breve-historia-dos-veiculos-eletricos/
>. Acesso em: 22/05/2020.
Autor desconhecido. Neo charge.
São Paulo, 2020. Disponível em: < https://www.neocharge.com.br/tudo-sobre/carro-eletrico/tipos-veiculos-eletricos
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Novo Nissan LEAF publieditorial. KBB. São Paulo, 2020. Disponível em:
<https://www.kbb.com.br/detalhes-noticia/como-funciona-carro- eletrico/?ID=2000>. Acesso em 22/05/2020.
Mais,
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Disponível
em:
<https://www.youtube.com/watch?v=jaLGHcR_4dg>. Acesso em 22/05/2020.
Invenções na História. Quem inventou o Motor e Gerador elétrico?. Disponível em. <https://sites.google.com/view/ihreferencias/refer%C3%AAncias>. Acesso 24 de maio de 2020.