relatório seguidor de linha - final

Universidade Federal de Itajubá-Campus Itabira

ALUNOS: LUÍS EDUARDO GUEDES DE OLIVEIRA SOARES 21112

LUIZ ANTÔNIO ANDRADE VITERBO 21124

LUIZ OTÁVIO MANHANI MACHADO 22543

MOISÉS MARTINS GONÇALVES 21125

PROF.: EDUARDO MOREIRA VICENTE

FERNANDA RODRIGUES DA SILVA

Projeto Seguidor de linha:

Frankenstein

ITABIRA – MG

JANEIRO de 2013

Relatório apresentado à disciplina

de ELT010 – Eletrônica Analógica

II e ELT 012 – Eletrônica Digital I.

http://www.google.com.br/search?hl=pt-BR&tbo=d&biw=1676&bih=785&spell=1&q=frankenstein&sa=X&ei=wt3zUNukDJKy8AS4ioHACA&ved=0CCsQvwUoAA

Universidade Federal de Itajubá – Campus Itabira

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Sumário

1. Introdução ........................................................................................................ 4

2. Objetivos .......................................................................................................... 4

3. A competição e o circuito .................................................................................. 5

4. Fundamentação teórica .................................................................................... 6

4.1 O microcontrolador ........................................................................................ 6

4.1.1 Família PIC ............................................................................................. 6

4.1.1.1 PIC 18F4550 ........................................................................................... 7

4.2 Motores CC e caixa de redução .................................................................... 7

4.3 TIP 122 ......................................................................................................... 9

4.4 PWM ........................................................................................................... 10

4.5 Comparador e sensoriamento ..................................................................... 12

4.5.1 Comparador LM324 ............................................................................... 12

4.5.2 Fotoacoplador ........................................................................................ 13

5. O projeto ......................................................................................................... 14

5.1 Diagrama de blocos .................................................................................... 14

5.2 Componentes .............................................................................................. 14

5.3 Estrutura ..................................................................................................... 14

5.3.1 Chassi .................................................................................................... 15

5.3.2 Motores e o sistema de caixa de redução .............................................. 15

5.3.3 PCI e o seu funcionamento. ................................................................... 15

5.3.4 Sensores ................................................................................................ 19

5.4 Programação .............................................................................................. 20

5.5 Testes ......................................................................................................... 20

6. Conclusão ...................................................................................................... 22

7. Referências bibliográficas ............................................................................... 23

Apêndice I ................................................................................................................ 24


5

Lista de Figuras e Tabelas

Figura 3.1 – Disposição e dimensões do circuito a ser seguido pelos protótipos a

serem desenvolvidos, cujos terão de percorrer o circuito no sentido anti-horário. .................. 5

Figura 4.1 - Princípio de funcionamento de um motor CC de imã permanente. .......... 8

Figura 4.2 – Transistores NPN com configuração Darlington. .................................... 9

Figura 4.3 – Reta de carga transistor NPN, mostrando as regiões de corte, saturação

e ativa. ................................................................................................................................. 10

Figura 4.4 – Controle da corrente na carga através do interruptor. ........................... 10

Figura 4.5 – Controle do pulso abrindo e fechando a chave em tempos pré-

determinado. ........................................................................................................................ 11

Figura 4.6 – Variação da largura do pulso, controlando a potência pelo ciclo ativo. . 12

Figura 4.7 – Diagrama interno do LM324. ................................................................ 13

Figura 5.1 - Diagrama de bloco esquemático simples referente ao Projeto Frankstein.

............................................................................................................................................ 14

Figura 5.2 - Esquemático Projeto Frankstein montando no programa Ares-Proteus. 16

Figura 5.3 - Layout inferior da PCI no programa ISIS-Proteus. ................................. 17


6

Figura 5.4 - Layout superior da PCI no programa ISIS-Proteus. ............................... 17

Figura 5.5 – Disposição e, respectivas, placas dos sensores ................................... 18

Figura 5.6 – Vista superior do protótipo Frankstein completo. ................................ 19

Figura 5.7 - Vista frontal do protótipo Frankstein completo. ..................................... 19

Tabela A – Lista de componentes com seu respectivo orçamento.Lista de

componentes com seu respectivo orçamento....................................................................... 25


4

1. Introdução

Este trabalho apresenta os passos básicos de um robô autônomo que é capaz de

percorrer um circuito cuja trajetória é demarcada pela linha branca e o fundo é preto. O

relatório apresenta os objetivos principais do trabalho realizado, a fundamentação teórica

necessária para o desenvolvimento e em seguida apresenta os detalhes da montagem do

hardware e da implementação do software que serão utilizados no projeto, de codinome

Frankstein. Na locomoção do Frankstein serão utilizados motores de corrente contínua

alimentados por uma bateria, além de um sistema de redução acoplado ao rotor fazendo

com que haja um aumento do torque dos motores e circuitos de controle que permitem a

variação da velocidade dos motores. Para detectar se o robô está seguindo ou não à linha

serão utilizados sensores emissores e receptores de luz na faixa de infravermelho baseados

na reflexão da luz pela linha branca e absorção pela linha preta. Para o controle deste será

utilizado o microcontrolador PIC, fabricado pela Microchip Technology Inc.

2. Objetivos

Desenvolver um robô que se movimente sobre a linha branca ou preta de uma

superfície plana e de cor oposta à da linha, guiado por sensores à base de fotodiodos e

fototransistores, cujos emitirão uma onda de reflexão ou absorção que devem ser

interpretadas pelo próprio sensor. Mesclando os conhecimentos adquiridos pelas matérias

Eletrônica Analógica II (ELT 010) e Eletrônica Digital I (ELT 012), do curso de Engenharia de

Controle e Automação da Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI – Campus Itabira e

atendendo ao objetivo principal, que é de montar um protótipo que utilize sensores

quaisquer, trate os dados por estes gerados e responda aos mesmos de alguma maneira.

Além dos objetivos citados acima, um dos itens mais considerados, será o de

reaproveitamento de equipamentos e materiais já utilizados, tais como os motores sendo

retiradas de impressoras/drivers de DVDs/videocassetes, as rodas sendo reaproveitado de

carrinhos de controles remotos inutilizados, chassi sendo feito de sobras de chapas de

alumínio, entre outros materiais e objetos que foram reaproveitados, reduzindo assim de

forma considerável o custo final do projeto. Sem esquecer o objetivo principal que é de fazer

o percurso no menor tempo possível, possibilitando assim a melhor colocação possível entre

todas as equipes.


5

3. A competição e o circuito

A competição consiste em colocar o robô na posição inicial do circuito (Figura 1),

previamente escolhida pela banca avaliadora, e a partir do momento que o robô for ligado,

deverá percorrer o circuito até o mesmo ponto de partida, completando assim o objetivo do

projeto do mesmo, que é dar ao menos uma volta.

Figura 3.1 – Disposição e dimensões do circuito a ser seguido pelos protótipos a serem desenvolvidos, cujos terão de percorrer o circuito no sentido anti-horário.

O circuito tem uma dimensão de 1,8 metros por 0,6 metros, com a faixa branca

medindo 18 milímetros de largura, além de possuir quatro segmentos de retas e curvas para

a direita ou esquerda, conforme demonstra a figura 1.

A apresentação do projeto das matérias de ELT 010 e ELT 012 serão realizadas pela

primeira vez nos dias 18 e 21 de janeiro de 2013, no auditório do campus da UNIFEI-Itabira.

Vencendo quem tiver o menor tempo, além de ser levado em conta critérios, tais como,

designer, reaproveitamento de materiais, custo final, lógica de programação, entre outros

tópicos.


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4. Fundamentação teórica

Antes de começar o desenvolvimento do projeto propriamente dito, é necessário

conhecer alguns conceitos e o funcionamento de alguns componentes, peças e programas

que serão empregados no desenvolvimento do protótipo Frankstein. Sendo de extrema

importância a compreensão deste tópico para o sucesso do desenvolvimento do projeto.

4.1 O microcontrolador

Os microcontroladores são uma evolução dos microprocessadores, os quais foram

desenvolvidos no começo da década de 1970, pela empresa Intel Corporation. Sendo que

nos anos 80 surgiram os primeiros microcontroladores, tendo este dispositivo provocado

uma grande evolução do setor eletrônico, pelo fator do mesmo integrar diversos

componentes em um único chip, otimizando assim a necessidade de componentes externos

bem como reduzindo tamanho de circuitos, além de provocar grande queda nos custos e

tempo na criação dos projetos.

Atualmente existem diversas famílias de microprocessadores, permitindo assim,

escolher a família com os periféricos internos mais adequados para o projeto a ser

realizado. Neste projeto a família a ser utilizada é a família PIC.

4.1.1 Família PIC

À primeira vista os microcontroladores desta família podem ser vistos como CI's

(Circuitos Integrados) TTL ou CMOS normal, no entanto, internamente eles possuem

características comuns a dispositivos microprocessadores, ou seja, possuem:

CPU ("Center Processor Unit" - Unidade de Processamento Central), com a

finalidade de interpretar as instruções do programa.

Memória de programa Flash EPROm (2048 words), o que possibilita a

gravação de cerca de 1000 vezes sem a necessidade de apagamento com ultravioleta.

Memória RAM de 254 bytes, a qual é utilizada na memorização das variáveis

utilizadas pelo programa.

Série de linhas de inputs/outputs (I/O), cuja finalidade é controlar dispositivos

externos ou receber os sinais/pulsos de sensores, chaves, controles remotos, etc.

Memória EEPROM de 128 bits, a qual possibilita gravar dados permanentes,

permitindo cerca de um milhão de gravações em cada posição.

Diversos dispositivos auxiliares ao funcionamento, tais como, osciladores,

geradores de clock, barramentos de dados e controle, contator/temporizador, etc.


7

Estes dispositivos em um espaço reduzido facilitam e dão liberdade ao projetista

elaborar sistemas microprocessados mais complexos em pouco tempo e com pequenos

gastos.

A Microchip Technology Inc possui uma ampla linha de modelos, sendo a família

12FXX (oito pinos) a mais simples e as 16FXX e 18FXX as mais utilizadas e comumente

encontradas.

4.1.1.1 PIC 18F4550

Para o projeto Frankstein o microcontrolador foi escolhido o PIC18F4550, o qual

segundo o datasheet [1] tem como principais características:

Memória Flash de 32 kilobytes.

Memória RAM de dois kilobytes.

Memória EEPROM de dados 256 bytes.

35 Portas de entradas ou saídas (I/O's).

13 entradas de canais analógicos.

Dois Módulos CCPs (Capture/Compare/PWM).

Opera com frequências de até 48MHz.

Pinos de entrada para oscilador externo (OSC).

Uma Porta de comunicação serial e um de comunicação USB.

Essas e as demais características permitem uma atualização no projeto das quais

pode-se destacar o uso da porta USB contida no PIC para uso de uma visualização do

caminho do robô através de um computador à distância.

4.2 Motores CC e caixa de redução

As máquinas de corrente contínua (CC) podem ser utilizadas tanto como gerador,

como motor. No entanto, atualmente utiliza este tipo de máquina para gerar energia

somente através da “reutilização” da energia cinética, ou seja, no momento de frenagem ou

reversão do rotor de um motor, tal como o exemplo do KERS na Fórmula um.

Mesmo com avanços nas áreas de acionamentos de maquinas de corrente alternada

(CA) e a redução dos custos de equipamentos como Soft Starts e Inversores de Frequência,

devido a algumas características e vantagens, mostradas mais abaixo, o motor CC continua

sendo mais viável em diversas aplicações, tais como:

Robôs (autônomos ou rádio controlados);

Impressoras


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Drivers de DVDs e CDs

Elevadores

Em relação a seus aspectos construtivos, o motor CC é constituído por um estator e

um rotor, sendo que o estator pode ser um imã permanente ou uma bobina, já o rotor é

composto por um eletroímã que produz um fluxo magnético, fazendo com que o rotor gire.

Conforme mostrado de forma simples na Figura 4.1.

Figura 4.1 - Princípio de funcionamento de um motor CC de imã permanente.

Como em todos os setores e equipamentos, há vantagens e desvantagens na

utilização destes equipamentos, como citados no Manual de Motores CC da Siemens.

Vantagens: Alto torque na partida e em baixas rotações, ciclo contínuo

mesmo em baixas rotações, ampla variação de velocidade, facilidade em controlar a

velocidade, entre outras.

Desvantagens: Custo mais elevado para motores de mesma potência, maior

necessidade de manutenção (devido aos comutadores), não podem ser utilizados em

ambientes perigosos (produz arcos e faíscas devido à comutação de corrente por elemento

mecânico), tensão de alimentação máxima é de 200 Volts, entre outras.

Tendo as vantagens e desvantagens dos motores CC, fica por responsabilidade de

cada projetista identificar qual é a opção mais viável para a aplicação que ele irá realizar.


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4.3 TIP 122

O TIP 122 é formado por dois TBJ (Transistor Bipolar de Junção) NPN com

configuração Darlington, isto é, o emissor e o coletor do primeiro transistor são ligados,

respectivamente, na base e coletor do segundo transistor. Conforme mostrado na

representação da Figura 4.2.

Figura 4.2 – Transistores NPN com configuração Darlington.

A configuração Darlington é conhecida pelo seu alto ganho proporcionado pelo fato

de que os dois transistores trabalhem como um só e os seus respectivos ganho sejam

multiplicados, conforme mostrado na fórmula um.

Equação 4-1

Resultando em um ganho que pode chegar a milhares, no caso específico do TIP

122 o ganho é de cerca de um mil vezes o valor inicial.

Além do ganho proporcionado a corrente, os transistores também podem fazer o

chaveamento do circuito, ou seja, ele opera somente em saturação ou em corte, não

operando na região ativa da reta de carga - Figura 4.3Figura 4.3.

Quando está operando em corte, é como se o transistor tivesse uma chave aberta

entre o terminal coletor-emissor, fazendo o contrário quando o mesmo opera em saturação.


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Figura 4.3 – Reta de carga transistor NPN, mostrando as regiões de corte, saturação e ativa.

A região de corte é o ponto no qual, teoricamente, a corrente da base (IB = 0 A), a

região de saturação é atingida quando a corrente da base de saturação (IB(sat)) atinge o seu

máximo valor e a região ativa é a região compreendida entre a região de corte e saturação

(0 < IB(sat) < IB). Todos esses dados é possível ser encontrados no datasheet,

disponibilizado pelo site da empresa [1], de cada componente, cujo é disponibilizado pela

própria fabricante e é encontrado facilmente via internet.

4.4 PWM

PWM é a sigla para Pulse With Modulation ou, em português, Modulação por Largura

de Pulso.

Hoje em dia, muitos circuitos utilizam esta tecnologia para controlar diversos

dispositivos, tais como circuitos de controle de potência, inversores de frequência, fontes

chaveadas, entre outros.

Um modo teórico de se explicar o PWM é através de um circuito simples, formado

por uma chave em série com uma carga, conforme mostrado na Figura 4.4.

Figura 4.4 – Controle da corrente na carga através do interruptor.


11

Quando o interruptor está no estado aberto, a tensão será nula e,

consequentemente, a potência e a corrente na carga serão nulas. Já quando o interruptor

encontra-se fechado, a tensão será máxima, assim a corrente e a potência também serão.

Mas, pode-se perguntar: O que isso nos diz sobre o PWM?

Para representar o controle pelo PWM basta chavear, ou seja, abrir e fechar, o

interruptor de forma rápida. O valor desse controle será avaliado com a quantidade de

tempo (em porcentagem) em que a chave ficará aberta e o tempo que a mesma ficará em

estado off. Assim, se ela ficar 50% (cinquenta por cento) fechada e 50% (cinquenta por

cento) aberto, isso significa que o sinal será metade do tempo lógica alta e metade lógica

baixa. A soma do tempo em que a lógica está alta e a que ela está baixa, forma-se o

período. Como mostrado na Figura 4.5.

Figura 4.5 – Controle do pulso abrindo e fechando a chave em tempos pré-determinado.

A Figura 4.5 nos mostra a relação entre o tempo em que temos o pulso e a duração

de um ciclo completo, definindo assim o ciclo ativo.

A variação da largura do pulso e também o intervalo de modo que o ciclo ativo

também varie, controla-se também a potência média. Definindo-se assim o PWM. Como

mostra a Figura 4.6.


12

Figura 4.6 – Variação da largura do pulso, controlando a potência pelo ciclo ativo.

A lógica utilizada para controlar o pulso da Figura 4.6 é a mesma utilizada pelo PWM.

Na prática, o interruptor é substituído por um componente de estado sólido, tais

como FETs, IGBTs ou SCRs, que são capazes de realizarem um chaveamento rápido e de

modo controlado. Como tudo na prática, é muito difícil zerar ou chegar ao pulso total, pois

isso implicaria na parada do oscilador, mas é possível chegar próximo destes pontos.

Um exemplo de controle por PWM é o utilizado neste projeto, no qual o PWM é

responsável pelo controle do RPM dos motores, isso é feito através de comparações de

níveis lógicos, como será explicado na seção dos sensores e comparadores.

4.5 Comparador e sensoriamento

Os sensores são dispositivos que captam medidas dos meios físicos, tais como:

temperatura, pressão, vazão e intensidade luminosa.

As grandezas medidas pelos sensores são lidas a fim de se obter informações sobre

os meios físicos onde estão inseridos os sistemas.

Um sensor muda seu comportamento sob a ação de uma grandeza física, podendo

fornecer de forma direta ou indireta um sinal que indica essa grandeza, convertendo uma

quantidade física em um sinal geralmente elétrico [3].

4.5.1 Comparador LM324

O CI LM324 é utilizado na parte aritmética do circuito, fazendo as somas e inversões

de tensão necessárias. Este CI contém quatro amplificadores operacionais, com seu

esquema elétrico mostrado em anexo [4].

As portas U1, U7, U8 e U14 são as saídas dos comparadores, as portas U2, U6, U9

e U13 são as entradas inversoras, as portas U1, U5, U10 e U12 são as entradas não


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inversoras e os pinos U4 e U7 são, respectivamente, VDD e VSS, conforme mostra o

diagrama do CI encapsulado na Figura 4.7.

Figura 4.7 – Diagrama interno do LM324.

4.5.2 Fotoacoplador

Os fotoacopladores são dispositivos compostos por um IRED (Diodo Emissor de

Infravermelho) e por um receptor, geralmente um fototransistor em um mesmo bloco

isolados e acoplados de tal maneira, que não haja uma interferência interna entre os

mesmos.

Estes fotoacopladores são geralmente usados em aplicações digitais, e para

detecção de superfícies, onde a reflexão da luz infravermelha, detectada pelo fototransistor

é revertida em corrente elétrica, gerando uma tensão de saída, tornando possível a

diferenciação de superfícies como preto e branco.


14

5. O projeto

O projeto Frankstein pode ser dividido em diversos segmentos, tais quais, foram

escolhidos alguns para poder explicar como o mesmo foi desenvolvido e o que se faz

necessário para que se tenha êxito e que os objetivos iniciais sejam cumpridos. Assim,

antes de qualquer montagem ou programação é necessário se fazer um diagrama de

blocos, cujo contenha todas as partes necessárias do projeto, de forma que este seja de

simples compreensão por partes de todos.

5.1 Diagrama de blocos

A Figura 5.1 mostra o esquema básico do protótipo desse projeto, no qual os

sensores fazem a leitura do sinal, cujo é interpretado pelo microcontrolador (PIC) e este o

repassa para os motores. Sendo que todo este circuito é alimentado por uma bateria de

nove volts.

Figura 5.1 - Diagrama de bloco esquemático simples referente ao Projeto Frankstein.

5.2 Componentes

Os componentes utilizados estão dispostos na Figura 5.4 e seus respectivos preços

e quantidades estão explicitados na Tabela A do Anexo I.

5.3 Estrutura

A estrutura foi baseada no tamanho da placa de circuito impresso e dos motores e

disposto de acordo com a melhor forma de realizar leitura e sofrer a menor interferência

externa possível. Conforme detalhado nos tópicos referentes ao Chassi e a Placa de

Circuito Impresso (PCI).


15

5.3.1 Chassi

O chassi é composto por uma chapa de alumínio maciça com aproximadamente de

dois milímetros de espessura e dimensões de dez centímetros por vinte centímetros da base

inferior e de dez centímetros por cinco centímetros da base superior.

Os motores foram acoplados na base superior, deixando assim uma altura para o

acoplamento das correias no rotor de cada motor e na sua respectiva engrenagem, cuja foi

acoplada a roda, gerando o torque necessário para o robô vencer a sua própria inércia,

possibilitando que o mesmo se desloque e consiga percorrer o circuito.

5.3.2 Motores e o sistema de caixa de redução

Os motores utilizados no projeto Frankstein foram retirados de duas impressoras da

marca HP que não eram mais utilizadas, mas que os tinham em bom estado de

funcionamento, sendo ambos os motores com características idênticas, permitindo assim

velocidades iguais tanto no lado direito, quanto no esquerdo.

Os motores foram alimentados por uma bateria Duracell de nove Volts e para o seu

acionamento e chaveamento, foram utilizados dois TIP 122 (um para cada motor). Sendo

que este depende do nível lógico enviado pelo PIC, cujo através do PWM controla a

velocidade e sentido de rotação dos motores.

Mesmo o motor tendo uma velocidade e resistência excelentes, o mesmo não

possuía o torque necessário para vencer a sua própria inércia quando as rodas estavam em

contato com qualquer superfície. Esse fator foi primordial para a utilização de um sistema de

redução acoplado entre o eixo do rotor e o eixo da roda. Cada sistema de redução é

composto por duas engrenagens e uma corrêa que as conectavam.

5.3.3 PCI e o seu funcionamento.

Os circuitos de controle e potência foram montados inicialmente separados em

protoboards, possibilitando a realização de alguns testes que demonstrassem se os

mesmos são realmente aptos a serem utilizados no projeto como estudado na teoria.

Após os testes, os quais serão explicados no tópico referentes aos mesmos, e os

seus respectivos sucessos as duas partes foram conectadas, possibilitando assim realizar o

teste final do circuito de potência juntamente com o circuito de controle (ainda na

protoboard), no qual os sensores fora substituídos por chaves pus-bush.


16

Com todos os testes realizados e tudo funcionando corretamente, foi montado o

esquemático (Figura 5.2) referente aos mesmos circuitos no programa Ares-Proteus. Com o

esquemático feito, foi utilizado a extensão Isis, no qual possibilita posicionar os

componentes e fazer o layout da placa com suas respectivas ligações. Tendo como

resultado final as Figura 5.3 e Figura 5.4.

Figura 5.2 - Esquemático Projeto Frankstein montando no programa Ares-Proteus.


17

Figura 5.3 - Layout inferior da PCI no programa ISIS-Proteus.

Figura 5.4 - Layout superior da PCI no programa ISIS-Proteus.

A Figura 5.3 mostra uma vista inferior da PCI, na qual são mostradas as trilhas

referentes ao esquemático na placa de circuito impresso e a Figura 5.4 representa a vista

superior de como os componentes ficaram dispostos na PCI final.


18

As placas dos circuitos referentes aos sensores (Figura 5.5) serão feitas a parte da

placa de controle e potência, possibilitando que os mesmos possuam uma maior mobilidade,

tendo assim um meio de ajustar os mesmos conforme a necessidade encontrada durante os

testes. Sendo que as mesmas serão acopladas na parte inferior do chassi e conectadas

através de fios há PCI de controle e potência, conforme pode-se observar nas Figura 5.6 e

Figura 5.7, nas quais pode-se observar o protótipo inteiramente pronto.

Figura 5.5 – Disposição e, respectivas, placas dos sensores


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Figura 5.6 – Vista superior do protótipo Frankstein completo.

Figura 5.7 - Vista frontal do protótipo Frankstein completo.

5.3.4 Sensores

Conforme já explicitado, os sensores estão dispostos na parte inferior do robô e são

responsáveis pela leitura e transmissão de dados que são repassados para o PIC, o qual


20

interpreta os mesmos e com o PWM controlam a tensão que é transmitida para o TIP122,

determinando assim a velocidade do motor.

O sensor utilizado neste projeto é o formado por um fotodiodo e um fototransistor,

cujo estão encapsulados, o modelo usado foi o TCRT 5000. Sendo que estes estão sobre a

linha preta, mas não muitos distantes da linha branca, para que qualquer sinal de uma curva

eles possam fazer a leitura da mesma e mandar para o PIC e o mesmo tenha uma

interpretação em tempo hábil para que o robô não “passe” reto.

Os detalhes dos componentes e seus respectivos preços podem ser encontrados no

Apêndice A.

5.4 Programação

O programa para controlar o robô foi implementado na linguagem C# do programa

CCS.

Tendo como lógica base de programação:

Sensores: Direito, esquerdo, frente.

Motores: Direito, esquerdo.

Posicionamento: Sensores direito e esquerdo estão nas laterais da pista, no

meio do carrinho, tendo como referência padrão o fundo preto.

Sensor frente: sobre a pista, na dianteira do carrinho, tendo como referência

padrão o fundo branco.

Lógica de funcionamento: Se sensor frente detecta branco, indica que o

carrinho está alinhado à pista e provavelmente em uma reta, aumenta-se então a potência

dos motores. Se o sensor frente detecta preto, indica a presença de curva, reduz-se a

potência dos motores.

Se o sensor direito detecta branco, indica curva à direita, corta-se a potência

do motor direito e mantém o esquerdo girando.

Se o sensor esquerdo detecta brando, indica curva à esquerda, corta-se a

potência do motor esquerdo e mantém o direito girando.

5.5 Testes

Os testes foram divididos em três partes, a primeira parte foi realizada com o circuito

na protoboard, a segunda parte foi realizada na PCI e o terceiro foi o teste de ajuste dos

sensores.


21

Os primeiros testes foram realizados nos meses de novembro e dezembro com os

circuitos de potência e controle separados em uma protoboard cada, no qual foi verificado

se cada circuito atendia e correspondia aos valores teóricos previamente definidos. Com o

sucesso dos testes separados destes circuitos, ambos foram conectados realizando-se

assim o teste com a simulação dos sensores, os quais foram substituídos por chaves push-

button.

Com o êxito em todos os testes realizados com o circuito na protoboard e o mesmo

sendo transferido para a PCI, o que ocorreu no mês de janeiro, o próximo teste a se realizar

era o teste de continuidade na placa impressa, para ver se não tinha nenhuma trilha que

estava em curto-circuito com a outra, durante este teste foram encontrados diversos

problemas com a placa e houve a necessidade de refazê-la por duas vezes.

Com o teste de curto-circuito realizado na PCI e sem nenhum problema, anexamos a

mesma aos motores e sensores, ainda sem o chassi. Nesta etapa foi realizado um teste de

resistência, para averiguar se nenhum componente teria problemas durante um uso

prolongado do circuito ou se o projeto em si estava no caminho certo.

A terceira e última parte dos testes, já é com a PCI, os motores e os sensores

dispostos nos seus respectivos lugares do chassi. Nesta última parte houve um pequeno

problema, que serviu de ampla aprendizagem para a equipe.

Os motores não funcionavam ao mesmo tempo, somente um funcionava e caso o

outro fosse acionado, os dois paravam até que se desconecte um deles do circuito e reseta-

se a fonte de alimentação. Esse problema ocorreu devido ao cristal oscilador do PIC estar

muito longe do PIC. Para a resolução deste problema foram gastas muitas horas de

estudos, testes e de ajuda do técnico de laboratório da Unifei-Itabira Geovane Luciano dos

Reis.

Com este problema finalmente resolvido, iniciou-se o teste final que é o teste de

ajuste dos sensores e do PWM para que o robô Frankstein consiga percorrer o circuito no

menor tempo possível e da melhor forma possível.


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6. Conclusão

Com o presente projeto foi possível aplicar os conhecimentos adquiridos durante as

disciplinas de eletrônica analógica I e II bem como da disciplina de eletrônica digital I. Além

destes foi possível conhecer outros componentes utilizados em circuitos, assim como

técnicas de fabricação de placas de circuito impresso.

Pode-se obter o resultado esperado do projeto tendo em vista que o peso do robô foi

elevado e ainda assim extraiu-se o máximo de desempenho obtendo um tempo na fase de

testes acima do esperado (14.2 seg.).

Verificou-se também a importância da interdisciplinaridade, pois não somente o

circuito eletrônico era importante, a parte mecânica apresenta um grande diferencial visto

que interfere diretamente nos acionamentos e transmissões dos motores. Foi possível ainda

destacar a importância de um projeto desafiador, que fez com que todos trabalhassem

empenhados e buscassem novos conhecimentos a fim de proporcionar o melhor

desempenho ao projeto.


23

7. Referências bibliográficas

[1] MICROCHIP TECHNOLOGY INC. PIC18F2455/2550/4455/4550: DATA SHEET. DISPONÍVEL EM: <HTTP://WW1.MICROCHIP.COM/DOWNLOADS/EN/DEVICEDOC/39632C.PDF>. ACESSO EM: 17 JAN. 2013.

[2] FLAVIO HONDA (BRASIL). ENGENHEIRO MECATRÔNICO. MOTORES DE CORRENTE

CONTÍNUA: GUIA RÁPIDO PARA UMA ESPECIFICAÇÃO PRECISA. SIEMENS. DISPONÍVEL EM:

<HTTP://WWW.SIEMENS.COM.BR/MEDIAS/FILES/2910_20060505141908.PDF>. ACESSO EM: 17

JAN. 2013.

[3] DALLY, J. W, RILEY, W. F, MCCONNELL, K. G. INSTRUMENTATION FOR ENGINEERING

MEASUREMENTS. 2º ED. USA: JOHN WILAY & SONS. INC, 1993.

[4] TEXAS INSTRUMENTS. LM124/LM224/LM324/LM2902: Low Power Quad Operational

Amplifiers. Disponível em: <http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm124-n.pdf>. Acesso em: 18 jan.

2013.


24

Apêndice I – Lista de componentes e orçamento

Na tabela A segue as lista de componentes com os suas respectivas quantidades e

preços unitários e totais de todos os componentes, de acordo com a loja virtual, Solda Fria

(www.soldafria.com.br, acessado no dia 16/08/2013).

ORÇAMENTO

Componente Qtd Preço unitário Preço total

Borne com três entradas 6 R$ 0,54 R$ 3,24

Capacitor ceram. 10nF x 50 v 2 R$ 0,09 R$ 0,18

Carretel de solda 1 R$ 6,50 R$ 6,50

Chapa de estrutura 1 Reciclado Reciclado

Cristal 20MHz 1 R$ 0,43 R$ 0,43

Diodo 1N4148 4 R$ 0,15 R$ 0,60

Fotoacoplador 5 R$ 4,50 R$ 22,50

Frete (fotoacoplador) 1 R$ 16,00 R$ 16,00

LM324 1 R$ 0,78 R$ 0,78

LM7805 1 R$ 0,99 R$ 0,99

Motor c/ redução 2 Reciclado Reciclado

Parafusos e porcas 1 3,50 3,50

PIC 18F 4550 1 R$ 30,35 R$ 30,35

Placa Fenolite 10x20 1 R$ 4,88 R$ 4,88

Resistores diversos 10 R$ 0,10 R$ 1,00

Roda fixa 2 Reciclado Reciclado

Roda livre c/ parafusos 1 R$ 4,90 R$ 4,90

Soquete 14 pinos 1 R$ 0,24 R$ 0,24

Soquete 40 pinos 1 R$ 0,42 R$ 0,42

TIP122 2 R$ 0,78 R$ 1,56

Trimpot 3296 5 R$ 0,89 R$ 4,45

Total - - R$ 102,52

Tabela A – Lista de componentes com seu respectivo orçamento.

Os preços contidos na tabela A são os preços encontrados no site no dia 18 de

janeiro de 2013, podendo estes estarem diferentes quando forem acessar o site novamente.

http://www.soldafria.com.br/

relatório seguidor de linha - final

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