APS Carrinho com Braço

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RESUMO 
Esse documento traz consigo informações sobre o desenvolvimento da Atividade 
Pratica Supervisionada executada pelos alunos do quarto semestre de Engenharia 
Básica. Aqui estão descritos os processos de elaboração e construção de um protótipo 
que t em como objetivo ampliar o conhecimento dos alunos em áreas que lhes vão ser 
uteis ao decorrer da vida acadêmica e no mercado de trabalho. 
O protótipo de carro elétrico movido com esteiras desenvolvido no terceiro 
semestre do curso agora ganhou formas e robô pois, em cima daquilo que já 
havíamos feito, nos foi proposto o desafio de corrigir as dificuldades e o s itens 
nos quais não obtivemos sucesso e ainda adicionar ao carro novidades como um 
braço mecânico articulado que, com um eletroímã dimensionado e construído 
pelo grupo, faria o transporte de pequenas cargas ao decorrer de um circuito. 
O trabalho escrito aqui presente traz a você a possibilidade de ter conhecimento 
acerca dos passo-a-passos d e construção, os mateiras utilizados, custos 
financeiros, primeiros esboços e tudo aquilo que se diz respeito à parte prática 
do trabalho, bem como toda a base de teoria que nos permitiu chegar aos 
objetivos esperados e desenvolver um projeto de sucesso comparando os resultados que 
obtivemos ao final do projeto realizado anteriormente à esse, mostrando onde 
conseguimos chegar com as "reformas" e alterações que trouxemos para esse 
semestre. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
No semestre anterior recebemos a missão de e laborar um carro elétrico movido a 
esteiras e a Atividade Prática Supervisionada dessa vez nos trouxe a possibilidade de 
voltar nesse projeto. Tivemos como objetivo nesse trabalho aprimorar o protótipo já 
desenvolvido e adicionar a ele novos aparatos deixando -o mais incrementado e 
agregando ao nosso carrinho novo funções. 
Como complemento para o projeto foi designado para esse semestre que os estudantes 
desenvolvessem e construíssem um guindaste ou braço articulado tendo a possibilidade 
de fazê-lo com circuito elétrico ou hidráulico e, seguindo as seguindo as instruções, o 
braço deveria ser acoplado ao protótipo e ter em sua extremidade um eletroímã. 
O carrinho bem como o braço articulado acoplado a ele foi testado buscando completar 
um circuito proposto que colocará à prova a funcionalidade do robô em sua totalidade. 
Os sistemas elétricos bem como o mecânico deverão estar em harmonia para que 
durante o percurso o carro, o braço e o eletroímã consigam, como previamente 
instruído, transportar peças de massas diferentes através do circuito. 
Sendo assim, no desenvolvimento desse trabalho você encontrará os registros feitos ao 
decorrer da realização do projeto. Temos aqui descritos os procedimentos para que a 
conclusão do mesmo ocorresse com sucesso e, ao término da leitura, saberá nosso 
embasamento teórico adquirido a través de pesquisas, conhecerá matérias e 
procedimentos adotados pelo grupo para a construção do protótipo e terá a 
comprovação, através de registros experimentais e cálculos, da funcionalidade do Carro 
elétrico com braço articulado aqui representado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 OBJETIVO 
O objetivo do projeto aqui descrito é expor os resultados obtidos a partir da elaboração 
do protótipo proposto pela Atividade Prática Supervisionada, bem como a 
apresentação do conteúdo teórico usado como base para viabilizar a produção do 
mesmo e os resultados obtidos ao decorrer do processo de desenvolvimento até a sua 
conclusão. 
 
3 DESENVOLVIMENTO TEÓRICO 
Para a elaboração do projeto “Protótipo de guindaste com eletroímã movido a energia” 
são necessários conhecimentos teóricos e técnicos que serão utilizados como base para 
colocar em prática as ideias levantadas no processo de criação do protótipo. É de 
extrema importância que se entenda que o “carrinho” é composto por três componentes 
que, conversando entre si, farão com que o projeto dê certo e apresente os resultados 
esperados. Estamos falando da relação entre a parte elétrica, mecânica e hidráulica que, 
interagindo entre si, vão dar ao carro os movimentos necessários que correspondem às 
expectativas que giram em torno dele. Todas as três partes precisam ser estudadas 
individualmente e depois relacionadas para que se possa compreender o funcionamento 
do protótipo desde a base teórica. 
3.1 Circuito elétrico 
O circuito elétrico em um carro movido a energia elétrica é essencial, já que é o 
responsável por “dar vida” ao corpo mecânico. De nada adianta ter um excelente 
projeto no que se diz respeito à parte mecânica sem um circuito elétrico bem elaborado 
e funcional que possibilite o funcionamento do mesmo. 
Um circuito é composto de diversos componentes interligados pelos quais teremos 
uma trajetória a ser percorrida por um corpo, para o qual o ponto de partida geralmente 
é o mesmo da chegada. Na eletricidade não é diferente. Utilizaremos essa breve 
definição de circuito, “traduziremos” para os termos empregados na área da física 
elétrica, e, com base nela, entenderemos o funcionamento da parte elétrica do Carro. 
O Circuito Elétrico tem como componentes fundamentais as fontes de energia, fios 
condutores e os receptores, além de componentes como resistores e capacitores que são 
de extrema importância. As fontes de energia (pilhas, baterias, dínamos, etc) são as 
responsáveis por gerar a energia elétrica que percorrerá o circuito. Desde o princípio 
estamos trabalhando com transformações de energia. As baterias, mais comumente 
usadas como fonte geradora de energia elétrica, transformam energia química na energia 
elétrica que vai ser usada para abastecer outros circuitos movidos à base da mesma. 
O circuito elétrico está completo quando a correte elétrica emitida por um dos polos da 
fonte percorre todos os componentes do mesmo e chega ao outro terminal do gerador. 
Quando nos referimos à corrente elétrica, estamos falando do fluxo de elétrons que 
percorrem os fios condutores e, para calcularmos a corrente i podemos considerar o 
módulo da carga Q que passa pelo condutor relacionada à u m intervalo de tempo Δt, 
logo: 
i=
𝑸
∆𝒕
 
Outra maneira de calcular a corrente é utilizando características próprias do circuito. A 
corrente elétrica I (unidade de medida ampere, representada pela letra A) de um circuito 
é dada pala divisão da tensão U dada em V (volts) fornecida pela fonte pela resistência 
interna R, dada em Ω (ohms) apresentada pelo condutor. Logo, baseado na Lei de Ohm, 
temos: 
i=
𝑼
𝑹
 
 
No circuito elétrico desse projeto, as baterias utilizadas têm como função alimentar dois 
motores, quatro LEDs (dois de alto brilho e dois convencionais), e duas placas 
eletrônicas. Cada um dos itens tem tensão e corrente ideal de funcionamento que os 
farão apresentar seu melhor desempenho. As especificações técnicas de fabricantes e 
fornecedores indicam essas informações. Com base na Lei de Ohm, já citada 
anteriormente, podemos calcular, de acordo com as equações apresentadas nesse estudo, 
qual fonte fornecerá energia ideal e suficiente para manter todo sistema abastecido e a 
quantidade de baterias necessárias para mantê-lo em funcionamento. 
 
Podemos utilizar artifícios que distribuem corretamente as tensões e corrente para os 
itens presentes no circuito que precisarão dessa alimentação. Placas inteligentes, como 
é o caso da Ponte H citada na seção Etapas de Construção, recebem a tensão completa 
da bateria e conseguem direcionar para suas portas de saída derivações da mesma, ou 
seja, dividem a voltagem total para os diferentes componentes do circuito elétrico. 
Nesse momento os resistores também podem atuar pois têm como função transformar 
energia elétrica em térmica, ou seja,são dissipadores. Se for identificado que a corrente 
ou tensão fornecidas pelo sistema são capazes de danificar os receptores das mesmas, os 
resistores podem ser utilizados para “corrigir” esse problema. No caso dos LEDs 
utilizados no circuito estudado nesse projeto, a tensão fornecida a eles os queimariam, 
com o uso de resistores isso foi evitado, pois, através de cálculo foi identificada a 
resistência necessária para que o s LEDs recebessem a tensão ideal para 
funcionamento, calculados através da Lei de Ohm. 
A principal função de um circuito elétrico funcional, é fornecer energia elétrica para o 
acionamento de sistemas que vão transformar essa energia em outra. No caso do 
sistema estudado, estamos fornecendo energia elétrica para dois motores que terão a 
função primordial de interligar o circuito elétrico com os componentes mecânicos do 
carro. Os motores elétricos têm a característica de transformar energia elétrica em 
energia mecânica com base nos fundamentos do eletromagnetismo, ou seja, através de 
interação entre o campo magnético criado pela corrente elétrica que passa pelo motor e 
um sistema de eletroímãs, rotores e bobinas, temos a geração de movimento que fazem 
os eixos dos motores girarem. O movimento de rotação dos motores dará movimento às 
polias interligadas pela correia e é através dessa interligação que teremos o 
funcionamento do protótipo. 
 
 
 
3.2 Sistema Mecânico 
 
O sistema mecânico do projeto é o corpo do protótipo. Uma interação entre polias, 
correia, eixos, braços do guindaste, pistões, eletroímã e o motor é o que dará movimento 
ao carro. 
 
Cada motor tem suas características de rotação (rpm), força (torque\kgf.m), dentre 
outras, que podem ser otimizadas de acordo com o sistema de polias e engrenagens 
utilizado para compor o sistema. 
 
Para transmissão de movimento da polia acoplada ao motor (que gira com a mesma 
velocidade do motor) para às polias ligadas aos outros eixos, usamos uma correia, 
responsável pela ligação entre as mesmas. Usando diferentes tamanhos de polias 
podemos alterar características do motor, como sua velocidade. 
 
Motores também apresentam utilização de sistemas de engrenagens que otimizam sua 
utilização. A diferença entre trabalhar com polias e engrenagens é que, na utilização de 
engrenagens podemos também ter um aumento da força \torque do motor em questão. 
O motor utilizado nesse projeto tem caixa de redução que, através de um sistema de 
engrenagens que conversam entre si diminuem a velocidade e, consequentemente 
aumentam o torque do mesmo. Para que seja gerada alteração em relação ao torque e 
velocidade através de um sistema de engrenagens precisamos de, pelo menos, duas 
engrenagens com diâmetros diferentes (número de dentes). A aplicação é simples: 
 
Imagem 1 – Relação de engrenagens 
 
 
Fonte: SOFISICA 2016 
Trabalhamos com a relação entre o torque e a quantidade de dentes para ter alteração 
em relação ao torque da seguinte maneira: 
 
 
Imagem 2- Equações das engrenagens 
 
 
 
Podemos, a partir dessa relação fazer alterações no projeto se quisermos otimizar força e 
velocidade fornecidas pelo motor. 
 
Como podemos concluir, o motor é a peça chave de ligação entre a parte elétrica e 
mecânica do projeto, até porque é no mesmo que temos a transformação de energia 
elétrica em energia potencial mecânica. Mas ainda temos em nosso projeto a presença 
de um sistema eletrônico, responsável pelo acionamento dos motores e LEDs através de 
controle remoto. Esse sistema tem como principal componente a placa programável por 
computador Arduíno Uno, que dá a possibilidade de automação que torna o projeto 
ainda mais sofisticado. 
 
3.3 O Braço do Guindaste 
 
Para o braço do guindaste ter movimento, utilizamos de força hidráulica. Escolhemos a 
força hidráulica pela impressionante agilidade e força que encontramos, também se ria 
um novo desafio, pois a força elétrica já estamos utilizando no movimento do carrinho, 
escolhemos inovar nosso projeto. Assim, utilizamos do conhecimento que aprendemos 
em Mecânica da Partícula e Fenômenos do Transporte para desenvolver nossa teoria e 
aplicar na prática. Com isso pesquisamos e calculamos o melhor fluido, os materiais a 
serem utilizados e desenvolvemos um controle para coordenar o movimento. 
 
Estudando e aplicando o Teorema de Pascal temos que: " O acréscimo de pressão 
exercida num ponto em um líquido ideal em equilíbrio se transmite integralmente a 
todos os pontos desse líquido e às paredes do recipiente que o contém." 
 
O braço foi dividido em três partes para ter seus devidos movimentos, como mostra nas 
etapas de construção, cada parte recebeu um equipamento hidráulico que consiste em 
dois cilindros de raios diferentes C¹ e C², interligados por um tubo preenchido pelo 
liquido H2O que sustenta dois êmbolos de áreas diferentes E1 e E2. Aplicando força de 
intensidade F no embolo E1 exercemos o acréscimo de pressão sobre o líquido, dado 
por: 
∆P= 
𝑭𝟏
𝑬𝟏
 
 
E como dito anteriormente, o acréscimo de pressão será transmitido integralmente a 
todos os pontos do liquido, porém com uma força diferente da aplicada, dada por: 
∆𝑷 =
𝑭𝟐
𝑬𝟐
 
 
Mas como temos o acréscimo de pressão igual em todos os pontos, podemos igualar as 
equações: 
𝑭𝟏
𝑬𝟏
 = 
𝑭𝟐
𝑬𝟐
 
 
Então quando um embolo é emburrado para baixo o outro é puxado para cima, causando 
o movimento. Como dito anteriormente, no braço utilizamos de mecanismos, um para 
o movimento de giro de 180°, outro para o movimento “ir para frente” e “ir para trás” e 
o terceiro com os movimentos “direita” e “esquerda”. 
 
Já com o Teorema de Stevin sabemos qual o líquido ideal a ser usado através da 
seguinte fórmula: 
∆p= d. g. ∆h 
 
Quando aplicamos força a um liquido, resultamos uma pressão que se distribui 
igualmente em todas as direções e sentidos. 
Considerando dois pontos, A e B, mostramos: 
 
Imagem 3 – Sistema Hidraulico 
 
Fonte: SOFISICA2016 
 
Aplicando força F, as pressões em cada ponto sofrerão acréscimo, se após essa 
aplicação de força a distância h permanecer a mesma, mostra que o liquido não teve 
compressão e ele é o líquido ideal. 
 
Observamos os cálculos: 
PA-PB= d.g.h = P´A - P´B = (PA-∆PA) – (PB- ∆PB) 
PA-PA-PB-PB = ∆PA - ∆PB 
∆PA=∆PB 
 
Assim desenvolvemos o braço movimentado por força hidráulica. 
 
3.4 O Eletroímã 
 
O eletroímã é composto por um núcleo e o circuito magnético. O núcleo utilizado no 
projeto foi um cilindro de ferro, este cilindro é envolto por espiras de cobre. Quando a 
corrente elétrica passa pelas espiras cria -se um campo magnético, o que faz o núcleo 
ficar emantado e assim ter a propriedade de atrair outros materiais ferromagnéticos. 
Para não gerar anulação do campo magnético, no momento de enrolar as espirar em 
torno do núcleo foi de extrema importância manter o mesmo sentido de rotação. 
 
Observando um modelo na imagem abaixo podemos conhecer o funcionamento do 
eletroímã: 
Imagem 4 – Modelo de eletroimã 
 
FONTE: GOOGLE IMAGENS 
 
O eletroímã foi feito para aguentar pelo menos 100 gramas e assim conseguir concluir 
com sucesso o objetivo do projeto, porém sabemos que um eletroímã pode criar um 
campo magnético muito intenso e essa característica o faz ser muito utilizado, como por 
exemplo nas campainhas, nos telefones, motores, dentre outros mecanismos. 
 
 
 
4 MATERIAIS UTILIZADOS 
 
Como já tínhamos peças do projeto anterior aproveitamos alguma delas, além é claro, 
da compra de outras peças, inclusive para a construção do braço hidráulico e o 
eletroímã. A planilha à baixo mostra os materiais e as quantidades utilizadas no 
desenvolvimento do protótipo. 
Lista de matérias 
 
Chapa de alumínio 1 unid 
Disco de aço 1 unid 
Disco de polipropileno 1 unid 
Mangueiras Ø6xØ4mm 3 unid 
Seringas 10ml 3 unid 
Seringas 20ml 3 unidChapa de aço 1 unid 
Engrenagem de impressora 2 unid 
Fit a Hellerman 17 unid 
Pino de extração 2 mm 1 unid 
Abraçadeira 3/4" 3 unid 
Suporte de polipropileno 1 unid 
Placa de madeira 1 unid 
Grade de aço 1 unid 
Puxador 1 unid 
Fit a isolante 1 unid 
Interruptor liga/desliga 1 unid 
Fio de cobre de transformador 20 m 
Pitão 2 unid 
Eixo de aço 6 unid 
Correia 2 unid 
Polias de polipropileno 6 unid 
Rolamento 8 unid 
Led 4 unid 
Espaçador de polipropileno 8 unid 
Motor de vidro elétrico 2 unid 
Bucha de aço 8 unid 
Bateria selada 12V 1 unid 
Fiação p/ chicote ---- 
Corrente de chaveiro 1 unid 
Placa Arduíno UNO R3 1 unid 
Ponte H 1 unid 
Receptor IR 1 unid 
Cola araldite 1 unid 
Cola quente 1 unid 
Tinta spray 1 unid 
Veda rosca 1 unid 
Fit a dupla face 1 unid 
Corante 3 unid 
Parafusos 50 unid 
Porcas 20 unid 
Arruelas 15 uni 
 
 
 
 
 
 
5 CÁLCULOS DO ELETROÍMÃ E RESULTADOS 
 
5.1 Cálculo do Campo Magnético 
 
Para iniciarmos as validações teóricas com base em cálculos acerca do funcionamento 
eficaz do eletroímã produzido precisamos inicialmente levantar as informações 
necessárias para desenvolver as equações. Como vimos, quando temos a presença de 
corrente elétrica percorrendo um solenoide, automaticamente é gerado um campo 
magnético dado pela equação: 
Bs=µ0. 
𝑵.𝑰
𝒍
 
 µ-permeabilidade magnética no 
vácuo; 
 N - número de espiras; 
 I-corrente; L-comprimento; 
 B- Campo Magnético) 
 
Do eletroímã utilizado temos: 
 
 µ (constante de permeabilidade magnética no vácuo): 4π x 10 -7 
 Número de espiras (N): 551 voltas 
 Comprimento do núcleo (L): 0,03 m 
 
Corrente elétrica que percorre o fio (i): A corrente atuante no eletroímã não poderia ser 
a mesma fornecida pela bateria, pois com a tensão de 12 V da fonte geraria uma corrente 
alta que aqueceria o eletroímã por efeito joule e o danificaria. Pensando nisso 
adicionamos ao circuito elétrico um resistor para diminuir a correte. O resistor de 10 
ohm reduziu a corrente e, com a utilização dele, através da aplicação da Lei do Ohm 
podemos obter o valor de corrente que percorreu o fio de cobre do solenoide assim 
temos: 
𝐼 =
𝑈
𝑅
 , 
𝐼 =
12 − 3,3 𝑉
10 𝛺
 
𝐼 = 𝑂, 87 𝐴 
 
 
 
 
 
Com base nas informações reunidas e com a formula, podemos calcular o campo 
magnético B, sendo 0,02 T. 
Dimensões do "corpo" do eletroímã. Dimensões em mm. 
 
 
 
 
 
 
 
Imagem 5 – Desenho tecnico do eletroim 
 
Fonte: Autoria própria. 
5.2 Testes e Observações
 
 
O fato de adicionarmos um núcleo de ferro no solenoide aumenta o fluxo do campo 
magnético, até porque a permeabilidade magnética do ferro é consideravelmente maior 
do que a permeabilidade no vácuo demonstrada no cálculo anterior. 
 
Mediante resultados obtidos em testes, observamos que nosso eletroímã é capaz de içar 
peças de até 150g sendo que o objetivo do projeto era mover de 50 a 100 g de metais 
através da indução magnética. 
 
Durante os testes efetuados com o eletroímã não tivemos problema, desde que ficou 
pronto, por ter sido bem dimensionado, não demonstrou falhas e atingiu o objetivo 
esperado. 
 
6 ETAPAS DE CONSTRUÇÃO DO PROTÓTI PO 
 
6.1 Modificações do Projeto Anterior 
 
O protótipo feito no semestre passado foi construído basicamente de acrílico (estrutura 
do chassi), pois a ideia era trabalhar com um material de fácil acesso e manuseio e que 
mostrasse o interior do protótipo. 
 
Desta vez, ti vemos que modificar o material utilizado na construção do chassi, pois a 
ideia era deixar o carro mais robusto devido ao sistema elétrico que exigiria um material 
resistente e por conta da inserção de um braço hidráulico optamos em fazer a estrutura 
em chapa de aço. 
 
Alteramos a ideia do semestre passado na qual as polias eram fixadas em um suporte 
deixando todas fixas diretamente no chassi, porem mantivemos o sistema de 
transmissão de velocidade que seria dado em torno de uma sequência de polias em 
formato triangular. 
 
Substituímos os motores que tinham uma tensão de 3 a 6V e uma velocidade de 
140RPM com um torque de 0 ,8kgf.cm por motores de vidro elétrico automotivo 
alimentados por corrente continua e já possuem caixa de redução caracterizada pela 
combinação de engrenagens que dão ao sistema um torque 10x maior que o motor 
usado no projeto anterior. 
 
Imagem 6 – Motor do prototipo anterios e motor de vidro 
 
Fonte: Autoria própria 
Além da substituição dos motores, foi necessária a troca das baterias, devido 
 
ao alto consumo que o novo sistema elétrico iria exigir. Estávamos utilizando duas 
baterias: a bateria de 9V alimentava o Arduíno e a bateria de Li -Ion 7,4V o s motores. 
 
No novo protótipo utilizaríamos uma bateria selada de 12V 5Ah, com a capacidade de 
alimentar o sistema elétrico, motores e o eletroímã. 
 
 
Imagem 7 – Batria de 9 v e Bateria Li-ion 7,4v 
 
 
Fonte: Autoria própria. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Imagem 8 – Bateria selada de 12 v 
 
Fonte: Autoria própria. 
 
 
6.2 Idealização do Protótipo 
 
A ideia é fazer o novo protótipo mais robusto para suportar e vencer barreiras impostas 
a ele. Devido a experiências do projeto anterior, foi de extrema necessidade um motor 
m ais potente que suportasse não apenas o peso do carrinho, que estaria mais pesado em 
relação ao anterior, mas também suportar o braço hidráulico que nele foi adicionado, 
além do eletroímã que carregaria um corpo de prova. 
 
As ideias foram esboçadas e desenvolvidas no software 3D conforme mostram as 
imagens a seguir. 
 
Imagem 9 – Esboço do prototipo 
 
Fonte: Autoria própria. 
 
 
 
 
Imagem 10 – Desenvolvimento 3D 
 
Fonte: Autoria própria. 
 
 
6.3 Construção da Estrutura do Protótipo 
 
Com a chapa de aço fizemos o chassi, as tampas traseiras, dianteira e superior e quatro 
cantoneiras para apoiar a fixação da tampa superior. Toda estrutura foi fixada por 
parafusos de rosca soberba. Fizemos aberturas em algumas partes do chassi para 
colocar a grade de aço, visando dar um efeito de tanque de guerra. 
 
Nos motores, fixamos um eixo de aço travando-os com parafuso M4 Allen sem cabeça, 
depois disso fixamos os motores nas laterais da estrutura do chassi com as buchas de 
aço e parafusos. 
 
As fixações das polias foram através de um eixo com um clip de fixação na parte 
inferior da estrutura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Imagem 11 – Fixação do eixo no motor 
 
Fonte: Autoria própria. 
 
Imagem 12 – Fixação dos motores na estrutura 
 
Fonte: Autoria própria. 
 
 
Em seguida foram encaixadas no eixo do motor e polias de tração e travadas com um 
parafuso M4 Allen sem cabeça. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Imagem 13 – Fixação da polia de tração 
 
Fonte: Autoria própria. 
 
 
 
 
 
6.4 Construção do Eletroímã 
 
O eletroímã nada mais é que um eixo de aço com duas arruelas em suas 
extremidades envolvidas por um fio de cobre (Retirado de um transformador, no nosso 
caso), enrolado de forma que siga o mesmo sentido do início ao fim. Ao final passamos 
fita isolante. O eletroímã é ligado na ponte H, pois será através dela que o circuito 
efetuará a liberação da corrente elétrica necessária para ligar e desligar. 
 
Imagem 14 – Eixo do eletroímã 
 
 
Fonte: Autoria própria. 
 
 
 
 
Imagem 15- Eletroímã com fio de cobre enrolado 
 
Fonte: Autoria própria. 
6.5 Construção do Sistema Elétrico: 
 
 
Foi feita a montagem da parte elétrica usando os componentes descritos abaixo e suas 
devidas funções: 
 
Placa controladora, cérebro do circuito. Utiliza-se de uma linguagem de programação 
simples, baseada em C. 
Especificações técnicas: 
- Micro controlador: ATmega328 
- Tensão de operação: 5V 
- Tensão de entrada: 7-12V 
- Pinos de entrada digitais: 14 
- Pinos de entrada analógicas: 6 
- Corrente DC por pino: 4mAImagem 16 – Placa Arduíno UNO R3 
 
 
 
Fonte : Autoria propria. 
 
 
 Ponte H L298N 
 
Como as portas da Arduíno fornecem no máximo 40mA por porta e o eletroímã 
consomem cerca de 1A (No nosso caso) queimaríamos as portas da placa Arduíno. Por 
isso é necessária uma ponte que forneça a corrente necessária para alimentar o 
eletroímã sem danificar o circuito. No caso a ponte H L298N fornece até 2A por canal, 
atendendo corretamente as demandas do eletroímã. 
 
Especificações técnicas: 
- Tensão de Operação: 4 a 35V 
- Chip: ST L298N 
- Corrente máxima: 2A por canal 
- Tensão lógica 5V 
- Corrente Lógica: 0 a 36mA 
- Potência máxima: 25W 
 
 
 
 
Imagem 17 – Ponte H l298N 
 
 
Fonte : Autoria propria. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Módulo Relé 4 Canais 
 
 
Como as portas da Arduíno fornecem no máximo 40mA por porta e os motores 
consomem cerca de 6A cada (No nosso caso) queimaríamos as portas da placa 
Arduíno. Por isso é necessária uma ponte que forneça a corrente necessária para 
alimentar o eletroímã sem danificar o circuito. No caso o módulo relé de 4 canais 
funciona como uma ponte H e fornece até 10A por canal, atendendo corretamente as 
demandas dos motores. 
 
Especificações técnicas: 
- Tensão de Operação: 5VDC 
- Modelo: SRD-05VDC-SL-C 
- Corrente máxima: 10A 
- Tensão de Saída: 30 VDC ou 220VAC 
- Corrente Lógica: 15 a 20mA 
- Tempo de Resposta: 5 a 10ms 
 
 
 
 
Imagem 18- Modulo Relé 4 canais 
 
 
 
 
Fonte: Google imagens. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Receptor IR 
 
Responsável por receber os sinais infravermelhos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Imagem 19 - Receptor 
 
 
Fonte : Autoria propria. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 LEDs 
 
Fornecem iluminação. Cada cor de LED trabalha em uma tensão diferente. No caso o 
vermelho trabalha a 1,7V e o branco a 2,8V. Cada LED consome aproximadamente 
15mA de corrente. 
 
 
 
 
 
 
 
Imagem 20 – Leds 
 
 
 
Fonte: Google imagens 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Resistores de 150ohm e 220ohm 
 
Servem para consumir parte da tensão de 5V fornecida pelas portas do Arduíno para que 
os LEDs não queimem, calculados através da lei de ohm R =U/I. 
RBranco = (5 – 2,8) / 0,015 =~150Ω; 
RVermelho = (5 – 1,7) / 0,015 = 220 Ω. 
 
 Resistor de Potência 10 ohms 
 
Sua função é consumir parte da tensão de 12V fornecida pela bateria para que o 
eletroímã não queime, calculando através da lei d e ohm R=U/I temos: 
Reletroímã = (12-3,3) /0,87 = 10 Ω. 
 
 
 
Imagem 21 – Resistor 
 
Fonte: Google imagens 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Protoboard 
 
Placa de contato que faz as interligações dos componentes. 
 
Imagem 22 - Protoboard 
 
 
Fonte : Autoria propria. 
 
 
 
Especificações técnicas: 
- Resistência: 10 Ω 
- Potencia suportada: 20W 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Motores 
 
Responsáveis por locomover a s estas iras do carro. Possuem caixa de redução que 
fornece mais torque ao motor e consequentemente menor velocidade. 
Especificações técnicas: 
 
- Tensão: 12V 
- Corrente em aberto: 6A 
- Corrente máxima de carda: 42A 
- Velocidade: 98RPM 
- Potencia: 10.2W 
 
 
 
 
 
 
 
Imagem 23 – Motor de vidro elétrico 
 
 
Fonte : Autoria propria. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Bateria 
 
Responsável por alimentar todo sistema elétrico. 
Especificações técnicas: 
- Tensão: 12V 
- Capacidade: 5Ah 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Imagem 24 – Bateria de 12V 
 
 
 
Fonte: Google Imagens 
 
 
 
 
Com todos os materiais eletrônicos necessários, montamos a circuito elétrico conforme 
imagem abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Imagem 25 – Circuito eletrico. 
 
 
 
 
6.6 Construção do Sistema Hidráulico 
 
A ideia desde o princípio era de construir um sistema tendo como base uma 
escavadeira, que possui cilindros e um sistema hidráulico onde um motor bombeia o 
fluido para encher e esvaziar o mesmo. Partindo disto, optamos em fazer um sistema 
hidráulico feito de seringas e mangueiras, onde a mesma continha água para acionar as 
seringas. O acionamento das seringas seria feito manualmente apertando e recuando o 
êmbolo do mesmo. De maneira simples, abaixo está um resumo da montagem do 
sistema hidráulico. 
 
1° Passamos veda rosca e colamos em um dos lados da mangueira, a seringa de 10ml; 
2° Colocamos os dois lados da mangueira submersa numa vasilha com água e corante. 
3° Com a seringa de 20ml, injetamos água na outra ponta da mangueia (ainda submersa) 
até que toda mangueira estivesse sem ar e contendo apenas água. A pós ter certeza que 
não continha ar na mangueira, enchíamos a seringa d e 20ml e a inda submersa na 
vasilha, encaixamos na outra ponta da mangueira; 
4° Colamos a seringa e passamos veda rosca para assegurar que não vazaria o fluido. 
 
Foram feitos três sistemas hidráulicos de mangueira e seringas, onde cada sistema iria 
ter uma função específica no movimento do braço hidráulico. 
 
 
 
 
 
 
Imagem 26 – Construindo o sistema hidráulico. 
 
Fonte: Autoria própria. 
 
 
 
6.7 Construção do Braço Hidráulico 
 
Como a máquina inspiradora do nosso projeto era a escavadeira, procuramos fazer um 
braço que a lembrasse. Fizemos em um chapa de alumínio um perfil de bumerangue. 
 
A fixação deste bumerangue é feita através de espaçadores, parafusos, porcas e arruelas. 
Abaixo está o descritivo desta montagem: 
 
1° Em dois dos espaçadores de 14 mm fixamos um pitão, pois é através dele que 
iremos fixar com arame o êmbolo de uma seringa de 10ml e a corrente que está presa o 
eletroímã; 
2° Dois espaçadores de 20 mm servirão para a fixação do corpo da seringa de 10ml; 
3° Fixamos um espaçador de cada vez, com parafuso e porca M5 e adicionamos entre 
eles uma arruela que impedirá o contato dos mesmos com o bumerangue feito de 
alumínio. 
4° Como já havíamos feito o sistema hidráulico, bastava apenas fixa-los no braço. A 
fixação dos mesmos fora feia através de cola e um pedaço de mangueira rígida fixa no 
espaçador com um parafuso cabeça chata que serviria de apoio para a seringa de 10ml. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Imagem 27 – Montagem do sistema hidráulico no braço. 
 
 
 
6.8 Construção do Giro do Braço Hidráulico 
 
Na tampa do protótipo adicionamos um disco de aço e um de polipropileno para que 
diminuísse o atrito entre o disco de aço e a chapa. Além deste disco que estaria fixo 
uma seringa do braço hidráulico, estava fixa sobre ele um eixo e duas engrenagens que 
estava fixa em um a seringa, a qual seria responsável por girar todo o sistema. 
 
Imagem 28 – Construção da base de giro 
 
 
Fonte: Autoria propria. 
6.9 Construção do Controle de Acionamento do Carro e Braço 
Hidráulico 
 
Com o sucesso que tivemos no protótipo anterior em relação a movimentação do 
mesmo, optamos em manter o acionamento através do infravermelho contido no 
celular e o receptor IR no carrinho. 
 
Por conta da necessidade de acionar o carrinho e também o braço hidráulico, fizemos 
uma base de madeira para fixar as seringas e o celular, onde este possível controle 
facilitaria a movimentação de ambos, sem a necessidade da construção de um controle 
individual para o sistema hidráulico. 
 
Imagem 29 – Construção do controle de acionamento 
 
Fonte: Autoria Propria. 
 
Imagem 30- Controle Finalizado 
 
Fonte: Autoria Propria. 
6.10 Programação da Placa Arduíno 
 
Para realizar o controle do carro resolvemos utilizar um receptor e emissor 
infravermelho. Já que tínhamos um celular com emissor infravermelho necessitaríamos 
apenas de um receptor para a placa Arduíno. Utilizamos dessa tecnologia por ser 
simples e de baixo custo. 
 
Imagem – Layout dos controles 
 
Fonte: Autoria Propria. 
 
Foi realizado o download do software da Arduínono site: https://www.arduino.cc/. 
 
Após realizar a instalação do software foi necessário fazer com que a placa Arduíno se 
comunicasse com o receptor. Para isso foi necessário baixar a biblioteca 
“IRremote” e inseri-la no software Arduínio. 
 
Cada controle remoto emite uma frequência diferente, e consequentemente cada botão 
emite um código diferente em hexadecimal. Utilizam os um controle remoto de 
televisão LG para realizar os testes, que posteriormente foi configurado no celular. 
 
Para descobrir os códigos de cada botão, carregamos na placa um código de teste, 
disponível dentro da biblioteca “IRremote” disponível abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
https://www.arduino.cc/
/* IR SENSOR READER PRINTS HEX TO SERIAL 
SEE SETUP DIAGRAM 
https://lh3.googleusercontent.com/_c7i7thfRFZ4/TWYQBVvPuSI/AAAAAAAAA 
EA/s3mklBlFaT8/s800/decodew.jpg 
 ___ 
 |( )| PIN 1 = SIGNAL TO ARDUINO PWM PIN 11 
 |__| PIN 2 = GND 
 | | | PIN 3 = 3V3 
 | | | 
 1 2 3 
Arduino 1.0 IRremote lib at http://www.arcfn.com/2010/11/irremote -library-now- 
runs-on-teensy.html 
(requires "#include <WProgram.h>" changing to "#include <Arduino.h>" in 
IRremoteInt.h) 
Sample code at http://www.arcfn.com/2009/08/multi-protocol-infrared-remote- 
library.html 
*/ 
#include <IRremote.h> 
 
int RECV_PIN = 11; 
IRrecv irrecv(RECV_PIN); 
decode_results results; 
 
void setup() 
{ 
Serial.begin(9600); 
irrecv.enableIRIn(); // Start the receiver 
} 
 
void loop() { 
 
 
if (irrecv.decode(&results)) { 
Serial.println(results.value, HEX); 
irrecv.resume(); // Receive the next value 
} 
} 
 
 
Encontramos os seguintes códigos hexadecimais dos botões: 
- Seta para cima: 20DF02FD 
- Seta para direita: 20DF609F 
- Seta para esquerda: 20DFE01F 
- Seta para baixo: 20DF827D 
- Botão OK: 20DF22DD 
- Botão Power: 20DF10EF 
- Botão Sair: 20DFDA25 
 
Com os códigos em mãos agora precisamos criar um programa que os reconheça e 
execute as funções necessárias. Utilizamos como base alguns códigos disponíveis em 
blogs de robótica e adaptamos ao nosso projeto. 
 
A maior dificuldade, por mais simples que pareça, foi realizar a programação do farol e 
do acionamento do eletroímã. A forma mais simples seria programar um botão para 
ligar o componente e outro para desligar, porém não achamos que essa fosse a forma 
ideal, então foi necessário criar um a condição para os botões executasse a função 
(Comentado no código). 
 
// CARRINHO CONTROLADO POR CONTROLE INFRAVERMELHO 
#include <IRremote.h>// Inclui a biblioteca do receptor infravermelho 
// DEFINIÇÃO DAS V ARI ÁVEIS E S UAS RESPECTIV AS PORTAS 
// Receptor IR 
int receiver = 11; 
// Motor 1 
int M1pin1 = 6; 
int M1pin2 = 5; 
// Motor 2 
int M2pin1 = 3; 
int M2pin2 = 4; 
// Farol 
int Farol = 12; 
int liga_desliga = 0; 
int resultado = 0; 
// Lanterna traseira 
int lanterna = 13; 
// Eletroima 
int eletroima = 8; 
int pwm = 10; 
int liga = 0; 
int result = 0; 
IRrecv irrecv(receiver); 
decode_results results; 
// DEFININDO VARIÁVEIS COMO SAÍD A O U ENTRADA DE D ADOS 
void setup() 
{ 
pinMode(M1pin1, OUTPUT); 
pinMode(M1pin2, OUTPUT); 
pinMode(M2pin1, OUTPUT); 
pinMode(M2pin2, OUTPUT); 
pinMode(Farol, OUTPUT); 
pinMode(lanterna, OUTPUT); 
pinMode(receiver, INPUT); 
digitalWrite(M1pin1, HIGH); 
digitalWrite(M1pin2, HIGH); 
digitalWrite(M2pin1, HIGH); 
digitalWrite(M2pin2, HIGH); 
Serial.begin(9600); 
irrecv.enableIRIn(); 
} 
void loop() 
{ 
if (irrecv.decode(&results)) 
{ 
switch (results.value) 
{ 
//DEFININDO COMANDOS DO CONTROLE REMOTO 
case 0x20DF02FD: 
{ // FRENTE 
digitalWrite(M1pin1, HIGH);// Sentido horário 
digitalWrite(M1pin2, LOW); 
digitalWrite(M2pin1, HIGH);// Sentido horário 
digitalWrite(M2pin2, LOW); 
digitalWrite(lanterna, LOW);// Desliga lanterna traseira 
break; 
} 
case 0x20DFE01F: 
{ // DIREITA 
digitalWrite(M1pin1, HIGH);//Sentido horário 
digitalWrite(M1pin2, LOW); 
digitalWrite(M2pin1, LOW);// Sentido anti-horário 
digitalWrite(M2pin2, HIGH); 
digitalWrite(lanterna, LOW); // Desliga lanterna traseira 
break; 
} 
case 0x20DF609F: 
{ // ESQUERDA 
digitalWrite(M1pin1, LOW);// Sentido anti-horário 
digitalWrite(M1pin2, HIGH); 
digitalWrite(M2pin1, HIGH);//Sentido horário 
digitalWrite(M2pin2, LOW); 
digitalWrite(lanterna, LOW);// Desliga lanterna traseira 
break; 
} 
case 0x20DF827D: 
{ // BAIXO E LANTER NA 
digitalWrite(M1pin1, LOW);// Sentido anti-horário 
digitalWrite(M1pin2, HIGH); 
digitalWrite(M2pin1, LOW);// Sentido anti-horário 
digitalWrite(M2pin2, HIGH); 
digitalWrite(lanterna, HIGH);// Liga lanterna traseira 
break; 
} 
case 0x20DF10EF: 
{ // FAROL 
resultado = liga_desliga % 2; //Número de vezes que apertou o botão dividido 
por 2 
if (resultado == 0) 
{ // Liga farol caso o resto da divisão for igual a zero 
digitalWrite(Farol, HIGH); 
delay(200); 
} 
else 
{ // Desliga farol caso o resto da divisão for diferente de zero 
digitalWrite(Farol, LOW); 
delay(200); 
} 
liga_desliga++; 
} 
case 0x20DFDA25: 
{ // Eletroima 
result = liga % 2; //Número de vezes que apertou o botão dividido por 2 
if (result == 0) 
{ // Liga eletroima caso o resto da divisão for igual a zero 
digitalWrite(eletroima, HIGH); 
analogWrite(pwm, 255); 
delay(200); 
} 
else 
{ // Desliga eletroima caso o resto da divisão for diferente de zero 
digitalWrite(eletroima, LOW); 
analogWrite(pwm, 0); 
delay(200); 
} 
liga++; 
} 
case 0x20DF22DD: 
{ // PARAR 
digitalWrite(lanterna, LOW); 
digitalWrite(M1pin1, HIGH); 
digitalWrite(M1pin2, HIGH); 
digitalWrite(M2pin1, HIGH); 
digitalWrite(M2pin2, HIGH); 
break; 
} 
} 
delay(100); 
irrecv.resume(); 
} 
} 
 
 
 
6.11 Montagem Geral 
 
Após a montagem de cada conjunto, fizemos a junção de todos. Colocamos a parte 
elétrica instalada sobre a estrutura do carrinho. 
 
 
 
 
 
Imagem 32 – Montagem da parte elétrica 
 
Fonte: Autoria Propria. 
 
 
Escolhemos uma correia dentada, para que houvesse mais tração no momento de 
deslocamento do carrinho. 
 
Dimensões: Perímetro da correia 787,40 com 155 dentes 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Imagem 33 – Correia Dina 310XL 
 
Fonte: Autoria Propria. 
 
 
 
 
Imagem 34 – Carrinho com as correias 
 
Fonte: Autoria Propria. 
 
 
 
 
Foi feita a ligação do eletroímã no sistema elétrico. 
 
Imagem 35 – Teste do funcionamento do eletroímã. 
 
Fonte: Autoria Propria. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fixamos o braço hidráulico no disco de giro e parafusamos a tampa na estrutura do 
carrinho. 
 
Imagem 36- Fixação do braço na tampa. 
 
Fonte: Autoria Propria. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Por fim, coloca-se o eletroímã no primeiro espaçador que contém o pitão. 
 
 
 
Imagem 37 – Carro elétrico com braço hidráulico montado e no 3D 
 
Fonte: Autoria Propria. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 RESULTADOS DOS TESTES PRELIMINARES. 
 
Após a total concepção do projeto execução e montagem, foram realizados os testes 
abaixo: 
 
O mecanismo da relação motor/engrenagem (tração) apresentou perfeito funcionamento 
no sincronismo, em relação à velocidade do conjunto, e também no acionamento das 
direções a serem percorridas no trajeto. 
 
A utilização de eixos inteiriços nas rodas auxiliares foi de extrema importância para 
permitir perfeita estabilidade na relação de movimento. 
 
No que tange ao comando eletrônico, percebemos total integração do sistema Arduíno 
em sua programação, desde o acionamento no movimento de translação do guindaste, 
bem como no acionamento do eletroímã. 
 
O sistema hidráulico foi testado tendo como base a relação dos pistões de comando e 
de ativação do movimento do braço articulado, alémdo sistema de giro na sua base, 
num ângulo de 180º. 
 
No sistema de giro do braço, notamos dificuldade no acionamento do conjunto de 
engrenagens. Sendo assim, utilizamos o sistema de alavanca para diminuir o esforço 
do pistão responsável por esse trabalho, obtendo um resultado positivo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 CUSTOS DO PROJETO 
 
Visando a minimização de custos e o cuidado com o meio ambiente, a grande maioria 
dos materiais foram reaproveitados. A planilha à baixo mostra os custos totais dos 
materiais. 
 
Planilha de custos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 CONCLUSÃO 
 
A realização do trabalho de APS do 3º Semestre do curso de Engenharia Básica nos foi 
entregue com o objetivo principal a construção de um ‘'Protótipo de veículo movido a 
esteiras''. Seguimos todos os parâmetros e condições a nós impostos, assim como 
também cumprimos normas e especificações. 
 
Com o protótipo concluído seguimos para a apresentação, no decorrer de sua realização 
testes foram realizados com sucesso, no dia da apresentação o protótipo parou de 
funcionar, utilizamos uma bateria de 7,5V, que era recarregável, uma explicação 
plausível para o ocorrido foi durante os testes mencionados o protótipo acabou 
sendo sobrecarregado, houve a troca por uma de 9V, porém não havia o mesmo 
potencial da outra, pois a corrente fornecida pela mesma era inferior, 
infelizmente a bateria não possibilitou que os motores atuassem em sua f orça 
máxima, sendo assim não foi possível a realizar o circuito. 
 
Para o 4º Semestre a APS nos foi entregue com o desafio de reutilizar o protótipo de 
veículo movido por esteiras, porém completando -o construindo um braço articulado 
hidráulico ou elétrico tendo em sua extremidade um eletroímã também construído pelo 
grupo. 
 
Devido ao ocorrido com o protótipo do semestre anterior a primeira etapa para 
inicialização do novo protótipo foi desmonta-lo e retirar as peças que seriam 
reutilizadas, como a troca da bateria e motores seriam indispensáveis o chassi também 
foi descartado por ser de material acrílico e não aguentar o peso dos novos materiais, 
foram então mantidas as polias, a parte elétrica e correias. 
 
Com as modificações feitas no protótipo de veículo movido a esteiras, optamos, então, 
para dar continuidade ao projeto, construir o braço articulado com sistema hidráulico e 
por fim foi feito o eletroímã. Após a elaboração prática e teórica do projeto proposto, 
obtivemos conhecimentos nas áreas de hidráulica e o princípio de funcionamento e 
construção de um eletroímã. 
 
Enfim seguindo todas as orientações descritas para a realização do projeto, com o m 
esmo já pronto e testado podemos chegar à conclusão de que conseguimos realizar com 
êxito tudo o que foi proposto incluindo o concerto do protótipo do semestre passado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 REFERÊNCIAS 
 
USINAINFO. Controle de Carrinho 2W com Controle Remoto Infravermelho. 
Disponível em: <https://www.usinainfo.com.br/module/csblog/detailpost/87-81-
controle-de-carrinho -2wd-com-controle -remoto-infravermelho.html>. 
 
CAMPBELL, Leonardo. Como receber sinal de um controle remoto com infravermelho 
(TV, DVD, outros) com o arduino. Disponível em: 
<http://www.criandorobocomarduino.com/2013/10/como -receber-sinal-de-um- 
controle.html>. 
 
CAMPBELL, Leonardo. Como usar o botão liga e desliga do controle remoto (IR) para 
acender e apagar um led no arduino. Disponível em: 
<http://www.criandorobocomarduino.com/2013/12/com o-usar-o-botao-liga-e-desliga- 
do.html>. 
 
DINA. Correias. Disponível em: <http://www.dina.com.br/correias.html >. 
 
SOFISICA. Teorema de Pascal. Disponível em: 
<http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/EstaticaeHidrostatica/teoremadepasca
l.php>. 
 
FERREIRA, Nathan Augusto. Eletroímã. Disponível em: 
<http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/eletroima.htm >. 
 
PSCHEIDT, Ana Caroline. A descoberta de Hans Christian Oersted: Os 
eletroímãs!. Disponível em: <http://parquedaciencia.blogspot.com.br/2014/03/a - 
descoberta-de-hans-christian-oersted.html imagem de explicação eletroimã>. 
 
ÇENGEL, Y A; CIMBALA, J M. Mecânica dos Fluidos: Fundamentos e 
Aplic ações. McGraw-Hill, 2008.