apostila - parte eletronica 2

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Professor Ventura Ensina Tecnologia

Experimento PV008-d VM3—Carrinho Mecatrônico Parte Eletrônica Ensino Médio

Direitos Reservados

Newton C. Braga

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Mecatrônica — Prof. Newton C. Braga

VM3—Veículo Mecatrônico Parte 1—Eletrônica Montaremos um carrinho de corrida acionado por foto-célula e movido por motor

elétrico. O carrinho deve ser o mais leve e rápido possível pois faremos uma corri-

da entre equipes. Na fase inicial do projeto montaremos o circuito eletrônica que

consta de um sensor foto-elétrico e um dispositivo de acionamento de estado sóli-

do, um diodo controlado de silício ou SCR. Com este projeto o aluno aprenderá

como funciona um sensor foto-elétrico e um SCR, componentes de grande utilida-

de na eletrônica moderna.

O LDR — Light Dependent Resistor ou Foto-resistor Os LDRs ou Light Dependent Resistors —Foto resistores ou resistores Depen-

dentes de Luz são componentes que possuem uma superfície sensível à luz feita

com uma substância chamada Sulfeto de Cádmio ou CdS. Quando luz bate nesta

substância, sua resistência elétrica diminui e o componente deixa passar mais

corrente elétrica. Os LDRs são extremamente sensíveis podendo detectar fontes

de luz muito fracas ou distantes. Na prática eles são usados em diversos tipos de

aplicações como sistemas de alarmes, detectores de objetos, controles remotos

simples, etc. Nos postes de iluminação os LDRs controlam as luzes das ruas, fa-

zendo com que elas acendam ao anoitecer e apaguem ao amanhecer. No nosso

carrinho mecatrônico, o LDR é o sensor que controla o motor quando desejarmos

que o carrinho parta.

Prof. Ventura, Beto e

Cleto, personagens

criados pelo Prof,.

Newton . Eles apare-

cem em estórias de

tecnologia publicadas

em diversas revistas

técnicas

Instituto Newton C. Braga

VM3 — Parte Eletrônica

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Descrição: Montaremos um pequeno veículo de propulsão por motor elétrico e engrena-

gens alimentado por pilhas com controle remoto fotoelétrico.

Com este projeto o aluno aprenderá:

• Como funcionam os motores elétricos

• Como funciona a propulsão por redução

• Operação de um controle remoto com fotocélula (LDR)

• Controle de potência usando um SCR (Diodo Controlado de Silício)

Competição e Notas: O veículo montado pelo aluno receberá duas notas: uma referente à própria

montagem em que se observará o esmero e também a habilidade e outra de uma

competição, segundo os seguintes critérios:

Regras:

Todos os veículos devem seguir as mesmas especificações de montagem da-

das nesta apostila.

Uma primeira nota será dada pela montagem do veículo valendo de 0 a 8 .

A segunda nota será dada pelo desempenho na corrida do melhor veículo da

equipe segundo o seguinte critério:

•Carro vencedor da prova = 2,0 pontos

•Segundo colocado = 1,5 pontos

•Carros que cruzarem a linha de chegada = 1,0 pontos

•Carros que chegarem até metade do percurso = 0,5 pontos

Demais condições à critério do professor – 0 a 0,5 pontos

O controle remoto consiste num laser pointer comum, que deve ser apontado

para o sensor (LDR) no momento da partida. Acertando o foco no LDR, mes-

mo que por um instante, o veiculo parte.

O aluno não deve tocar no veículo ao ser dada a partida e em nenhum ponto

do percurso. O acionamento é feito exclusivamente com o laser pointer.

O motor usado assim como as peças do circuito eletrônico devem ser obriga-

toriamente as fornecidas no kit.

As pilhas devem ser obrigatoriamente alcalinas ou comuns. Não é permitido

usar qualquer outro tipo de alimentação.



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O veículo deve ter as dimensões definidas na montagem

O material usado deve ser exclusivamente o especificado na montagem.

O CIRCUITO ELETRÔNICO O circuito receptor de controle remoto consiste num LDR (foto-resistor) que acio-

na um SCR (Diodo Controlado de Silício) o qual tem como carga um motor de cor-

rente contínua. O material para essa montagem é fornecido na forma de kit de mo-

do a haver uniformidade dos componentes, constando das seguintes partes:

Material do kit:

SCR— SCR 2N5064

LDR – LDR redondo comum

R1 – 220 kΩ ou 330 kΩ – resistor (vermelho, vermelho, amarelo, ou laranja, la-

ranja, amarelo)

M1 – Motor de Corrente Contínua para 4 Pilhas

B1 – Suporte para 4 pilhas pequenas

Ponte de terminais, fios, solda

Atenção: confira o material do kit ao recebe-lo. Se notar a falta de algum compo-

nente avise o professor. O circuito eletrônico que representa o controle foto-elétrico

do motor é mostrado na figura 1.

Observe que os diferentes componentes são representados por símbolos.



Figura 1—Circuito completo da ter-

ceira versão do veículo mecatrônico

com disparo por Laser e SCR.

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Funcionamento: O LDR é um sensor de luz que deixa passar a corrente elétrica em função do

grau de iluminação de sua superfície sensível. Quando o LDR é iluminado uma cor-

rente flui por este componente polarizando a comporta do SCR. A comporta ou gate

(g) de um SCR é o seu terminal de controle. Quando o SCR é polarizado ele dispa-

ra (conduz), funcionando como uma chave que liga, alimentando o motor.

Com luz no LDR o motor funciona porque o SCR dispara, mas mesmo depois

que a luz desaparece, ele se mantém disparado. Para desligar é preciso cortar a

alimentação por um instante. Isso pode ser feito, desligando por um instante as pi-

lhas que estão no suporte (afaste uma delas e depois coloque-a de volta)

Veja que a velocidade máxima do motor não depende da intensidade da luz,

conforme mostra o gráfico da figura abaixo.

Uma vez disparado o SCR mantém a corrente máxima no motor. Veja que os S-

CRs possuem uma certa resistência ao dispararem, o que faz com que uma certa

perda de tensão ocorra neles. Assim, no caso do SCR que usamos esta perda é da

ordem de 1,7 V. Isso significa que alimentando o motor com 6 V, só chega 4,3 V ao

motor, mas isso ainda é suficiente para fazê-lo rodar com boa força. O motor usado

no nosso projeto funciona bem com tensões de 3 V a 6 V e até mesmo um pouco

mais.

Este tipo de controle é empregado em diversos equipamentos de alta tecnologia.

Os alarmes que disparam quando alguém interrompe um feixe de luz, o sistema

que acende automaticamente as luzes das ruas quando escurece, sistemas de ilu-

minação automática que acendem lâmpadas alimentadas por baterias quando falta

luz são alguns exemplos de aparelhos que funcionam segundo o mesmo princípio

de controle fotoelétrico do carrinho que vamos montar.

O circuito será montado soldando-se os componente numa ponte de terminais,

conforme disposição mostrada na próxima figura.



Figura 2—A velocidade não

depende da intensidade da luz

do disparo.

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Na montagem tenha os seguintes cuidados:

• Solde muito bem os terminais dos componentes evitando o espalhamento ou

excesso de solda.

• Observe a polaridade dos fios do suporte de pilhas (cores) – se houver inversão

o circuito não funciona.

• Use inicialmente o resistor de 330 k (laranja, laranja, amarelo).

• Observe a posição do SCR. Se ele for invertido o circuito também não funciona.

• Tenha cuidado na soldagem do LDR que é um componente delicado. O LDR

deve ter um pequeno tubinho de papelão ou plástico para focalizar a luz do LASER

pointer.

•

TESTE DO CIRCUITO

• Tampe o LDR de modo que ele não receba luz.

• Coloque as pilhas no suporte

• Deixando bater luz no LDR ou iluminando-o com o Laser pointer o motor deve

girar

• Para rearmar, tire e coloque uma pilha no suporte.

• Se o circuito tender a disparar sozinho, ou seja, ficar muito sensível, troque o

resistor pelo de 220 k (vermelho, vermelho, amarelo)

• Se o motor não girar “esfregue” as pilhas no suporte de modo a melhorar seu

contacto

Comprovado o funcionamento, guarde seu circuito preparando-se para a monta-

gem do carro a partir da próxima aula.

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Figura 3—Montagem em ponte

de terminais. Os fios do trimpot

de ajuste podem ser bem mais

curtos.

apostila - parte eletronica 2

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