Projeto Xalenger
Adroaldo Martins Filho – adroaldo@gmail.com
Leandro Diogo Vazatta - leandrodv@gmail.com
Roberto Eliud Marks Farias - robertoemf@gmail.com
Thiago
Kendi Shiono – thiagoks@gmail.com
Professores Orientadores:
Profº
Gil Marcos Jess – Física IV - gltjessj@terra.com.br
Profº
Afonso Ferreira Miguel - Sistemas Digitais II - afonso.miguel@pucpr.br
Profº
Edson Pacheco – Estrutura de dados - pacheco@ppgia.pucpr.br
Profº James Baraniuk- Circuitos elétricos II - james.baraniuk@pucpr.br
1. Abstract
The Xalenger project was developed by a group of fourth
period of computer engineering students at PUC – Paraná. The project
combines four subjects: Physics IV, Digital Systems II, Data structures, and
Electric Circuits II.
A vehicle was made with the intention to compete with other groups in
some proofs.
2. Resumo
Trabalho apresentado como
requisito a nota parcial as disciplinas de Física IV, Sistemas Digitais II,
Estruturas de dados e Circuitos Elétricos II do curso de Engenharia de
Computação da Pontifícia Universidade Católica do Paraná, dos graduandos
cursando o quarto período.
3. Objetivos
Esse projeto
visa à construção de um veículo controlado por computador, com o objetivo de
transpor obstáculos pré-determinados pelas equipes participantes da competição.
O projeto nasceu da necessidade de se
criar algo com uma produção relativamente não muito complicada e que ao mesmo
tempo proporcione novos conhecimentos aos integrantes da equipe.
4.
Descrição do projeto
O projeto Xalenger teve início na
primeira quinzena de Agosto, após vários debates referentes ao que se poderia
efetivamente implementar para projeto integrado. Sendo um dos objetivos de tal,
a utilização do controle de algum dispositivo eletromagnético, percebeu-se que
a gama de opções para tal desenvolvimento estaria restrita a controle de
sensores ou uso de motores.
Após vários debates, inclusive com
outras equipes participantes, discutiu-se a possibilidade de ser realizada uma
“guerra” entre veículos automotores, nos moldes já existentes em outras
universidades e competições ocorridas no Brasil.
Com o início do projeto já em
desenvolvimento, partiu-se primeiramente para o desenho dos esboços da parte do
chassi, bem como da parte de transmissão de movimentos do protótipo. Devido a
falta de conhecimento em elementos estruturais mecânicos, optou-se pela
realização de um veículo no estilo de tanque, não sendo necessária a utilização
de eixos móveis para seu deslocamento.
Conhecidos os materiais mecânicos a
serem usados, partiu-se em busca de um motor, que tivesse uma força de caráter
considerável e um peso não elevado, das rodas e da estrutura dos chassis.
Primeiramente, pensava-se em utilizar motores de vidro de carro, mas devido o
seu alto custo logo fora descartado. Assim, após diversas buscas, em
ferros-velho e lojas especializadas, fora adquiridas duas parafusadeiras
elétricas, das quais foram retirados os motores, visto que seus tamanhos eram
reduzidos, sua potência e força se encaixavam perfeitamente as necessidades e
ainda não era necessário a preocupação com a parte de alimentação do veículo,
visto que este possuía um conjunto de baterias.
Para as rodas, fora utilizado o serviço
de um torneiro mecânico, para a confecção em Nylon® visto sua resistência e
baixo custo, comparado a rodas prontas vendidas no comércio
Vista as partes estruturais e
mecânicas, passou-se para a enumeração e compra dos componentes eletrônicos a
serem utilizados. Assim, era necessário um módulo de freqüência para a
comunicação sem fio entre o computador e o protótipo, circuito controlador de
potência e inversora de sentido dos motores e circuito isolador para a
comunicação paralela.
O primeiro, conseguiu-se através de um
dos integrantes da equipe, o circuito isolador utilizado, foi o mesmo do
projeto do semestre passado. Assim, eram necessários somente os circuitos
referentes aos motores. Primeiramente, pensou-se na utilização de um chip
programável, realizando assim o papel de um PWM, isto é, a variação de
freqüência enviada ao veículo, para um controle mais estável. Devido à falta de
tempo hábil e pela pouca experiência para realização de tal circuito e
programação, auxiliados pelo professor de Sistemas Digitais II, o circuito
correspondente aos motores fora implementado utilizando os módulos de controle
de potência e sentido deste.
Conhecidos circuitos e estruturas,
deu-se início a fase de construção do chassi, utilizando assim a maquetaria da
PUC-PR . Almejando o modelo de um tanque, a correia dentada passaria pelo sulco
escavado em sua largura, e esta seria pressionada por uma polia dentada, para
maior aderência e potência do veículo ao chão. Tal polia dentada, cujo diâmetro
do furo que à liga até o motor era menor do que o necessário, fora furado
utilizando um torno do laboratório de Usinagem de Engenharia Mecânica. Sendo
assim, os motores fixados na base do chassis, ao serem acionados, transmitiriam
seu movimento através da polia que por conseguinte movimentaria correia e
rodas.
Devido à baixa escavação dos sulcos nas
rodas e do alinhamento incorreto das rodas e da polia dentada, o veículo ao
enfrentar algum obstáculo, facilmente perdia seu controle devido à perda da
correia entre as rodas. Para solucionar tal problema, o professor de Física IV,
nos aconselhou que os motores e as polias estivessem a um distância superior do
chassis, efetuando ao invés de um geóide achatado no meio, com a correia, um
triângulo para um maior equilíbrio. Feitas as modificações necessárias,
percebeu-se que tal solução sanava o problema e mais uma etapa havia sido
concluída.
Desta maneira, a próxima etapa a ser
realizada, seria a construção das placas de circuito impresso e a adaptação das
outras já adquiridas. As placas foram todas realizadas nos laboratórios de
Engenharia Elétrica da PUC-PR, sendo somente o processo de soldagem e testes a
ser realizado em outro local.
Depois de várias noites de sono
perdidas, finalmente e felizmente, terminou-se o projeto. Feito os últimos
ajustes, tal projeto foi apresentado aos professores e colegas no dia 16 de
Novembro de 2004.
4.1 Circuitos
Todos os circuitos do
veículo são controlados via porta paralela. Para evitar riscos de que algum
tipo de corrente retorne para o computador, os sinais da porta paralela são
isolados por meio de um circuito que é composto basicamente por
opto-acopladores 4n25 (ou 4n35).
Isolados os sinais, eles estimulam um circuito rádio transmissor 4
bits. O circuito rádio receptor
interpreta esses 4 sinais e, após uma nova isolação ( novamente com
opt0-acopladores 4n25 ou 4n35), os bits estimulam as placas que controlam a
direção dos motores (circuitos inversores). Esse circuito é totalmente
constituído por transistores (tip 125, tip 122 e bc 548) e resistores, sem o
auxílio de relês.
4.2 Estrutura
A
estrutura do veículo foi montada com madeira, utilizando-se de parafusos sem
fim como eixos.
5. Lista
de materiais
Tab. 01 – Lista dos componentes.
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02 |
Motor DC – 3,6V – 1,3A; |
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04 |
Transistor TIP 122 |
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04 |
Transistor TIP 125 |
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12 |
Transistor bc548 |
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16 |
Resistor 4,7 KΩ |
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04 |
Resistor 470Ω |
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04 |
Resistor 1KΩ |
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04 |
Resistor 220Ω |
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08 |
Resistor 330Ω |
|
04 |
4n25 |
|
04 |
4n35 |
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01 |
Modulo de transmissão radio 27MHz |
|
01 |
Modulo de receptor radio 27MHz |
6. Diagramas
elétricos
Fig.1 - Diagrama Elétrico do Circuito
Isolador Rádio Receptor.
Fig.2 - Diagrama Elétrico do Circuito
Isolador da Paralela ao Rádio Transmissor.
Fig.3 - Diagrama Elétrico do Circuito FULL_DRV.
7. Diagrama
da placa de circuito impresso
Fig.4 – Diagrama do circuito Isolador
Rádio Receptor.
Fig.5 – Diagrama do circuito Isolador
da Paralela ao Rádio Transmissor.
Fig.6 – Diagrama do circuito FULL_DRV.
8.
Software desenvolvido
O software foi desenvolvido em linguagem c#, a
classe básica para o programa é a classe Paralela, que encapsula uma dll de
terceiros para fazer a comunicação com a porta paralela, o software analisa
toda vez que uma tecla é pressionada, se a mesma corresponde a alguma função do
veículo ele imediatamente realiza o que lhe foi designado.
Fig. 7 – Software responsável pelo
controle do projeto.
Teclas
de atalho:
1
- Tecla W – Movimenta o veículo para frente.
2
- Tecla A – Movimenta o veículo para a esquerda.
3
- Tecla S – Movimenta o veículo para trás.
4
- Tecla D – Movimenta o veículo para a direita.
5
- Tecla G – Faz o veículo girar para a esquerda em torno de seu próprio eixo.
6
- Tecla H – Faz o veículo girar para a direita em torno de seu próprio eixo.
Tecla
E – Para o veículo.
9.
Conclusão
Através do projeto
desenvolvido, verificou-se a enorme dificuldade em transformar um simples
esboço em algo realmente concreto. Tal projeto nos propiciou grandes
dificuldades na parte mecânica visto o pouco conhecimento que os integrantes
possuem nesta área, no entanto conhecimentos novos foram adquiridos ao
controlar motores de corrente continua através de transistores e controle do
circuito através da porta paralela e do modo de radio.
Assim, tal trabalho fora de suma importância para aprimoramento de
conhecimentos existentes, com a ressalva das dificuldades em implementar
projetos que integram parte mecânica a eletrônica.
10.
Referências
MIGUEL, Afonso F. Datasheets e Sistemas Digitais I
[on line] Disponível na Internet via www. URL: http://www.icet.pucpr.br/afonso
MIGUEL, Afonso F. Dad.zip [on line] Disponível na
Internet via www. URL:
http://www.icet.pucpr.br/afonso/Graduacao/LabEngComp/ModulosAquisicao/dad.zip
TOCCI,
J. Ronald & WIDMER S. Neal. Sistemas Digitais – Princípios e Aplicações, 7ª Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2000.
11. Galeria de fotos
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Foto 1 –
Vista superior. |
Foto 2 – Vista lateral. |
