MAGLEV
Ana Carla Ferreira de
Oliveira – nakalaferoli@gmail.com
Cláudio Cavalhieri
Filho – cavalhieri@msn.com
Marcelo Martini Vieira
– mmv.bolha@gmail.com
Paulo Ricardo Lopes de
Faria – hellomemorylover@gmail.com
Rafael
Hasson – rafaelhasson@gmail.com
Rafael
Sauerbier Mulhbeier – nadadecriatividade@gmail.com
Vinicius Seiki Miyague
– vina31@gmail.com
Professores
Orientadores:
Afonso Ferreira Miguel
– Sistemas Digitais – afonso.miguel@pucpr.br
Gil Marcos Jess –
Física - gltjessj@terra.com.br
1. Abstract
The project will be constructed through mockup, and will be made with
diverse materials that they will make possible that the train if puts into
motion through the effect of repulsion and propulsion of the electromagnetism.
Thus being they will be used beyond magnetic and electro magnetic, materials
that can facilitate the structure of the project, becoming more has led. The
speed of the train will be controlled for circuits that will control the
electros magnetics.
The studies of railroad transport using levitation retrace half century
more than. The elimination of the attrition between the wheels and track for
the levitation allows to reach the superior 450 speeds km/h, what it is
sufficiently attractive even though as an alternative faster than a commercial
flight.
2. Resumo
O projeto será construído através de maquete, e será feito
com diversos materiais que possibilitarão que o trem se movimente através do
efeito de repulsão e propulsão do eletromagnetismo. Assim sendo serão usados
além de imãs e eletro imãs, materiais que possam facilitar a estrutura do
projeto, tornando o mais leve. A velocidade do trem será controlada por
circuitos que controlará os eletros imãs.
Os estudos de transporte ferroviário empregando levitação
remontam mais de meio século. A eliminação do atrito entre as rodas e trilho
pela levitação permite atingir velocidades superiores a
3. Objetivos
O principal objetivo para a
realização deste projeto é verificar na prática os conhecimentos adquiridos
durante os semestres de graduação já concluídos, sendo principalmente sobre o
eletromagnetismo e os conteúdos de sistemas digitais.
4. Descrição do Projeto
Sobre uma viga de madeira,
imãs de forte intensidade de
O “trem” foi construído com
poliuretano, pois este é um material rígido, leve e fácil de moldar. E, no seu
interior há um anel de cobre com a função de possibilitar o movimento, ou seja,
o anel aplicado a um fluxo magnético variável gera o efeito chamado de
espelhamento, onde o cobre recria o campo magnético aplicado com as mesmas
polaridades gerando repulsão e, conseqüentemente ocorre à movimentação do trem
no trilho.
Foi extremamente necessário
um túnel de acrílico cobrindo toda a estrutura para que fosse possível reduzir
o atrito e aumentar a estabilidade durante o movimento.
4.1. Principais Dificuldades
A princípio o protótipo foi feito com trilhos de madeira,
mas não calculamos que a repulsão do imã seria tão forte a ponto do trem ter um
atrito muito forte com a madeira da parte superior do trilho, sendo muito
difícil a obtenção de sucesso ao movimento do maglev. Para evitar este problema
trocamos toda a base e fizemos um trilho utilizando uma viga de madeira com um
imã no meio que repele com o imã que esta fixo na parte de baixo do “trem”, e
uma proteção de acrílico em volta do trilho para que não saísse da rota
atingindo assim estabilidade.
Para contornar o novo problema de
atrito entre o acrílico e o trem, resolvemos colocar algumas pontas de caneta
bic na lateral do maglev, diminuindo consideravelmente o atrito.
Após estes processos
obtivemos sucesso na levitação, e então partimos para a busca do movimento
através das bobinas.
Nossa primeira idéia foi
colocar várias bobinas na vertical com certa distância em cima do trilho,
invertendo sua polaridade para atrair e repelir o trem, porém desistimos dessa
idéia porque era inviável.
Nossa segunda idéia, a
utilizada no projeto, foi colocar apenas uma única bobina em toda a extensão do
trilho horizontalmente, no começo tentamos passar duas voltas de fio de cobre
em sua volta, mas vimos que ficava fraca porque a impedância era muito grande,
com isso diminuía a corrente através da bobina, logo o campo magnético ficava
mais fraco.
Nossa segunda idéia, a
utilizada no projeto, foi colocar apenas uma única bobina em toda a extensão do
trilho horizontalmente, no começo tentamos passar duas voltas de fio de cobre
em sua volta, mas vimos que ficava fraca porque a impedância era muito grande,
com isso diminuía a corrente através da bobina, logo o campo magnético ficava
mais fraco.
Essa segunda idéia era mais
viável pelo fato da repulsão ser maior, ter menos atrito e maior facilidade do
objeto sair da inércia.
Com a parte de circuitos
não houve nenhum problema, primeiro montamos todo o circuito no protoboard e como obtivemos sucesso,
então passamos tudo para a placa de fenolite. Devido à impossibilidade de
utilizar o transistor com a corrente alternada percebemos que com a chave
tínhamos que utilizar relés, poderíamos também ter utilizado triac, mas só
descobrimos isso após a utilização do relé que também é mais fácil de manusear.
Outro detalhe foi na parte
dos sensores infravermelhos, utilizamos apenas dois, mas a idéia era por vários
destes dispostos sobre o acrílico, mas vimos que iria ficar muito forte a
repulsão e o trem iria bater muito forte no final do percurso.
5. Lista de Materiais
Para a construção da estrutura do
“trem” foram utilizados os seguintes materiais:
7
Barras de aço de construção (núcleo) e fios de cobre,
Uma
viga de madeira no tamanho de 1m e 20cm,
Material
poliuretano,
Anel
de cobre,
Imãs
de forte intensidade no tamanho de
Material
acrílico.
Para o circuito:
Relés,
leds,
Capacitor
1000 µF,
Resistores
diversos,
Transistor
BC548,
PIC
12F765 (micro controlador),
Placa
de Fenolite,
Fonte
12/5V.
6. Diagrama da placa de circuito impresso
Um par de placas foi montado com o
objetivo de detectar quando um feixe de infravermelho é interceptado pelo trem,
acionando os relés que estão conectados à alimentação das bobinas
eletromagnéticas, com uma tensão de 30 V e
Figura 1: Circuito Implementado – Lado
da Solda
Figura 2: Circuito Implementado – Lado
dos Componentes.
Foto 1: Visualização real do circuito
implementado.
7. Conclusão
Muitas teorias estudadas em
diversas disciplinas ao longo dos semestres como, por exemplo, física,
circuitos elétricos, sistemas digitais foram extremamente aplicadas
acrescentando informações aos integrantes da equipe. Chaveamento de fontes com
relé, interferência eletromagnética nos circuitos foram alguns desses
aprendizados.
Todo o processo de
construção do projeto foi baseado em testes experimentais, e esta foi a
principal dificuldade enfrentada pela equipe, já que alguns detalhes
importantes não tiveram êxito, fazendo com que quase todo o processo fosse
reiniciado, portanto, conseqüentemente houve uma perda de tempo e gasto
financeiro desnecessário. No entanto, o resultado final foi muito satisfatório
para a equipe, pois conseguimos tirar proveito de todas as etapas, os erros
obtidos durante a realização serviram de aprendizado, atingindo assim os nossos
objetivos.
8. Referências
HALLIDAY, David. Fundamentos de Física 3 e 4. Livros Técnicos e Científicos Editora.
1993.
MIGUEL, Afonso F. Datasheets e Módulo de Aquisição. [on
line] Disponível na Internet via www. URL: http://www.icet.pucpr.br/afonso.
Arquivos capturados em 28 de outubro de 2005.
9. Galeria de Fotos
Foto 2: Fotos tiradas durante a
pré-apresentação do projeto em sala de aula.
Foto 3: Vistas de dentro do projeto.
Foto 4: Durante a finalização do
projeto.
Foto 5: Durante da apresentação final
do projeto.
Foto 6: Resultado final.