TCM - SEGUE FAIXA

ROBO SEGUE FAIXA

André Eduardo Rodrigues 765509

Fernanda Andrade dos Santos 701709

Fernando Morais Silva 823709

Juan Carlos Farias Vergara 805009

Marcos Antonio Domingues 771109

Projeto Integrador do curso de Mecatrônica Industrial, módulo Instrumentação Industrial,

3˚ Semestre

Prof. Eng. M.C. Marcus Valerio Rocha Garcia

Guarulhos

2010

COLÉGIO ENIAC

ROBO SEGUE FAIXA

_____________________________________

André Eduardo Rodrigues

_____________________________________

Fernanda Andrade dos Santos

_____________________________________

Fernando Morais Silva

_____________________________________

Juan Carlos Farias Vergara

_____________________________________

Marcos Antonio Domingues

_____________________

Prof. Eng. M.C. Marcus Valerio Rocha Garcia

Guarulhos

Maio 2010

Dedicatória.

“EPÍGRAFE”

RESUMO

Este projeto visa confeccionar um robô que tenha a capacidade de seguir faixas através de foto-sensores, passar dentro de um tunel de madeira colocado na pista e contar tubos metálicos estrategicamente colocados no decorrer do percurso por meio de um sensor, onde o mesmo devera participar de uma competição para avaliar sua velocidade e sua precisão perante o desafio ao qual foi submetido.

O desenvolvimento do robô inicialmente a equipe teve como desafio fazer a montagem de dois circuitos eletrônicos que seriam adaptados ao chassi do mesmo. Com as duas placas prontas a equipe focou-se na construção de um chassi para o projeto, para que as placas e os motores fossem adaptados. Tendo os motores e as placas integrados ao chassi, a equipe acoplou as rodas criou os canais para os sensores. Os sensores foram ajustados, de forma que fossem refletidos precisamente, para evitar aos máximos desvios do robô perante o percurso.

Resultados Durante todo o projeto a equipe conseguiu atingir todos os seus objetivos

SUMÁRIO

Pág.

LISTA DE TABELAS 8

LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS 10

CAPÍTULO 1 11

INTRODUÇÃO 11

CAPÍTULO 2 12

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 12

2.1 CAPACITOR 12

2.1.1 DE QUE É FORMADO UM CAPACITOR? 12

2.1.2 CAPACITORES DE POLIÉSTER 12

2.1.3 CAPACITORES ELETROLÍTICOS 13

2.2 FOTO-TRANSÍSTOR 14

2.2.1 CARACTERISTICAS 15

2.3 A SOLDA 16

2.3.1 O QUE SOLDAR 18

2.3.2 SOLDANDO COMPONENTES 18

2.3.3 A SOLDAGEM 19

2.4 CIRCUITO IMPRESSO 20

2.4.1 CIRCUITOS IMPRESSOS A PARTIR DE IMPRESSORA LASER. 20

2.4.2 SOLUÇÕES CORROSIVAS 23

2.4.2.1 PERCLORETO FERRO 23

2.5 LED INFRAVERMELHO 24

2.6 TRANSISTORES DARLINGTON 26

2.6.1 APLICAÇÕES DOS TRANSISTORES DARLINGTON. 27

2.7 RESISTORES 27

2.7.1 INTRODUÇÃO 27

2.7.2 CÓDIGO DE CORES 28

2.7.3 TIPOS E APLICAÇÕES 29

2.7.3.1 RESISTORES DE CARBONO 29

2.7.3.2 RESISTORES DE FIO CIMENTADO 30

2.7.3.3 RESISTOR DE FILME METALIZADO 31

2.7.4 SÉRIES COMERCIAIS DE RESISTORES 32

2.7.5 REGULADOR7805..........................................................................................32

2.7.6CONTADORBINARIO7490................................................................................35

2.7.7DISPLAYDE7SEGMENTOSDECODIFICADOR4511........................................37

CAPÍTULO 3 42

DESENVOLVIMENTO 42

3.1 MOVIMENTO INICIAL 42

3.1.1 FORMAÇÃO DA EQUIPE 42

3.1.2 A COMPETIÇÃO 42

3.1.3 ESPECIFICAÇÃO DO ROBÔ 43

3.2 ESPECIFICAÇÕES MECÂNICAS 43

3.2.1 DESIGN DO CHASSI 43

3.2.2 ESCOLHA DOS MATERIAIS PARA A ESTRUTURA 44

3.2.3 MONTAGEM DA ESTRUTURA 45

3.2.3.1 A BASE 45

3.2.4 RODAS 46

3.2.5 DISPOSIÇÃO DAS RODAS 47

3.2.6 VELOCIDADE LINEAR 47

3.2.7 MOTORES 48

3.2.8 ESTUDO DAS FORÇAS E DAS SUAS REAÇÕES DE APOIO 49

3.3 ESPECIFICAÇÕES ELETRÔNICAS 50

3.3.1 FONTES DE ALIMENTAÇÃO 50

3.3.2 O CIRCUITO 51

3.3.3 LAYOUT 51

3.3.4 FUNCIONAMENTO DO CIRCUITO 52

3.3.5 COMPONENTES UTILIZADOS 54

3.4 FINANÇAS 54

CAPÍTULO 4 56

RESULTADOS 56

CAPÍTULO 5 58

CONCLUSÕES 58

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 59

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

Este robô tem sua montagem visada diretamente para realização de uma competição de robôs segue-faixa. Nessa competição os robôs deverão seguir uma faixa em formato oval podendo ser em pista branca e faixa preta ou pista preta e faixa branca com dois obstáculos ao decorrer do percurso um será um túnel onde o robo devera passar entre ele e o outro será tubos metálicos devidamentes colocados em um ponto estratégico para que o robo contasse a quantidade exata de tubos .

A avaliação das equipes será realizada por um juiz (Prof° Orientador), este fará sua avaliação de acordo com o desempenho de cada robô e sua montagem.

As equipes deverão realizar os percursos no menor tempo possível, evitando dar toques no robô durante todo o percursoe o mesmo devera fazer perfeitamente a contagem dos tubos metálicos. Serão realizadas 4 baterias para a classificação.

A classificação será feita de acordo com o tempo com que cada robô realizara o percurso.

CAPÍTULO 2

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1 CAPACITOR

2.1.1 DE QUE É FORMADO UM CAPACITOR?

Segundo o professor Manoel Henrique capacitor é formado de duas placas metálicas, separadas por um material isolante denominado dielétrico. Utiliza-se dielétrico o papel, a cerâmica, a mica, os materiais plásticos ou mesmo o ar.

2.1.2 CAPACITORES DE POLIÉSTER

Foram criados para substituir os capacitores de papel.

Tendo como principais vantagens sobre os constituídos de papel: maior resistência mecânica, não é um material higroscópico, suporta ampla margem de temperatura (-50 °C a 150 °C) com grande rigidez dielétrica.

Por apresentar variações de sua capacitância com a freqüência, não são recomendados para aplicação em dispositivos que operem em freqüências superiores a MHz.

Os valores típicos são de 2pF a 10 μF com tensões entre 30 e 1000 V.

Figura 2.1 - Capacitor de poliéster

2.1.3 CAPACITORES ELETROLÍTICOS

São formados por uma tira metal recobertos por uma camada de óxido que atua como um dielétrico, sobre a camada de óxido é colocado uma tira de papel impregnado com um líquido condutor chamado eletrólito, ao qual se sobrepõe uma segunda lâmina de alumínio em contato elétrico com o papel.

Os capacitores eletrolíticos são utilizados em circuitos em que ocorrem tensões contínuas, sobrepostas a tensões alternadas menores, onde funcionam apenas como capacitores de filtro para retificadores, de acoplamento para bloqueio de tensões contínuas, etc .

Figura 2.2 - Capacitor eletrolítico (alumínio)

2.2 FOTO-TRANSÍSTOR

Figura 2.3 – Simbologia

Segundo Antonio Jose foto transistores são em tudo semelhantes aos transistores bipolares convencionais, enceto pelo fato dos foto-transístores possuírem uma abertura ou janela para a incidência da luz e poderem ter ou não o terminal de base. Alguns modelos dispõem de terminal de base, o que permite um melhor controle do dispositivo.

O foto-transístor polariza-se da mesma forma que um transistor bipolar convencional, embora agora a corrente de coletor não seja controlada pela corrente de base, mas sim, pela intensidade de luz incidente na junção base coletor polarizado inversamente, como mostra a (Figura 2.3).

Um foto-transístor nada mais é do que um transistor bipolar comum com as suas junções semicondutoras PNP ou NPN, porém com uma janela ou abertura no invólucro, de modo a facilitar a entrada de luz sobre a pastilha de silício. A luz vai agir sobre as junções internas do transistor, exatamente como se fosse uma corrente de base, incrementado a condução entre o coletor e o emissor na razão direta da intensidade da luz. Isso quer dizer que, no seu percurso coletor/emissor, um foto-transístor mantido na escuridão é como um transistor bipolar comum não polarizado. Por outro lado, com o foto-transístor sob luz forte ele age como um transistor comum com a base fortemente polarizada.

Para além do processo de geração de portadores de carga elétrica através da incidência de luz, no foto-transístor aproveitam-se as propriedades de amplificação de um transistor (assim, os foto-transístores apresentam uma grande sensibilidade em comparação com os fotodiodos).

Figura 2.4 – Simbologia do Foto-Transistor

Os foto-transístores podem utilizar encapsulamento semelhante ao dos transistores convencionais, com uma janela para a incidência da luz, como mostra a (Figura 2.4) ou encapsulamento semelhante ao dos leds, como mostra a (Figura 2.5), de modo que, à primeira vista, não distinguimos bem um led infravermelho de um foto-transistor.

Figura 2.5 – Aparência Física do Foto-Transistor

2.2.1 CARACTERISTICAS

As suas principais características são o ângulo de captação, a potência que podem dissipar (os foto-transístores são dispositivos de baixa potência), a máxima tensão coletor emissor e a corrente de coletor “no escuro”, que são representadas por Vceo e Iceo respectivamente, a corrente de coletor a plena luminosidade (ICA), bem como os tempos de comutação.

Exemplo: O tipo BPW42 tem:

Ângulo de captação de 40º; Potência de dissipação até 100MW; Vceo de 32 v; Iceo de 0,2 µA com Vce de 20 v; ICA de 1 mA, como mostra a (Figura 2.6).

Figura 2.6 – Instalação

2.3 A SOLDA

Como a solda tem dupla finalidade (e em alguns casos tripla), ela deverá ser feita de um material que tenha propriedades condizentes com aquilo que se de