UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP

ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO

Sistemas de Controle e Servomecanismos

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

Esteira transportadora de carga com controle de velocidade

SÃO PAULO

Novembro/2014

Bruno Maico Moreira Silva A7788G-9

Diego Ferreira Santos B142DC-5

Karina Yoko Makiyama B058AD-0

Rafael Navarro Espinosa A12271-0

Raphael Fernandes Martins B020DJ-4

Reginaldo Argemiro Ferreira dos Santos A824EE-9

UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP

ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO

Sistemas de Controle e Servomecanismos

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

Esteira transportadora de carga com controle de velocidade

Prof. Rafael Bachega

SÃO PAULO

Novembro/2014

SUMÁRIO

I. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 5

II. OBJETIVO GERAL............................................................................................................ 6

2.1 Objetivos específicos ....................................................................................................... 6

III. PLANO DE AÇÃO ............................................................................................................ 7

IV. CRONOGRAMA ............................................................................................................... 8

V. PESQUISA DE CAMPO E LEVANTAMENTO DE MATERIAIS ......................................... 9

VI. CUSTOS ........................................................................................................................ 17

VII. PROJETOS MECÂNICO E ELÉTRICO ......................................................................... 19

VIII. ASPECTOS TEÓRICOS ............................................................................................... 20

8.1 Torque ........................................................................................................................... 20

8.2 PWM .............................................................................................................................. 21

8.3 Linguagem de programação C ....................................................................................... 22

8.4 Servomotor .................................................................................................................... 22

8.5 Encoder ......................................................................................................................... 23

IX. CÁLCULOS .................................................................................................................... 24

X. AJUSTES, OBSTÁCULOS E SOLUÇÕES ...................................................................... 25

10.1 Projeto mecânico ......................................................................................................... 25

10.2 Componentes eletrônicos ............................................................................................ 25

10.3 Motor e projeto elétrico ................................................................................................ 26

XI. CONCLUSÃO ................................................................................................................ 27

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................... 28

ANEXO I .............................................................................................................................. 30

PROPOSTA 1ª ETAPA ............................................................................................................. 30

PROPOSTA 2ª ETAPA ............................................................................................................. 33

ANEXO II – PROJETO MECÂNICO ..................................................................................... 34

ANEXO III – PROJETO ELÉTRICO ..................................................................................... 39

ANEXO IV – PROGRAMAÇÃO C ........................................................................................ 44

ANEXO V – REGISTROS FOTOGRÁFICOS ....................................................................... 44

5

I. INTRODUÇÃO

Em consonância com o Regimento Geral da UNIP, estabeleceu-se que o

cumprimento das Atividades Práticas Supervisionadas (APS) do segundo semestre de

2014 deverá ser orientado pelo professor Rafael Bachega, que propôs à turma a

continuidade do trabalho com a esteira transportadora por meio de um novo objetivo

(vide objetivo geral), a ser atingido pelos mesmos grupos formados para a primeira

proposta.

O professor Bachega ministra a disciplina Sistemas de Controle e Mecanismos,

cujo objetivo, de acordo com o conteúdo postado no site da UNIP, é “fornecer

conhecimentos teóricos e práticos de sistemas de controle aplicados a processos

físicos (mecânicos, elétricos, químicos)”, discorrendo acerca de temas tais como

compensadores de avanço e atraso de fase e regras de Ziegler-Nichols para sintonia

de controladores PID.

Além dos assuntos associados à disciplina Sistemas de Controle e

Servomecanismos, aplicam-se a este projeto conceitos relacionados a cálculo de

torque de motor, conhecimentos de elementos de máquinas, eletricidade,

decomposição de forças, desenho técnico e Teoria de Controle, entre outros. Também

foram utilizados conhecimentos em Solid Works e AutoCAD para os projetos mecânico

e elétrico, a fim de documentar de que forma poderiam ser articulados e

sistematizados os diversos componentes e os movimentos por estes executados.

Citam-se ainda a pesquisa de matérias-primas e ferramentas, a programação em

linguagem C, o conhecimento e utilização de componentes eletrônicos.

6

II. OBJETIVO GERAL

A partir da esteira construída para o projeto de Engenharia Mecatrônica

Interdisciplinar, implementar um controle que possibilite o ajuste automático do motor a

cada mudança de carga, a fim de se manter a mesma velocidade.

2.1 Objetivos específicos

Elaborar um plano de ação.

Utilizar conhecimentos adquiridos ao longo da graduação a fim de executar

a proposta.

Realizar pesquisas teóricas e de campo.

Desenvolver a contento um trabalho de equipe, contemplando e utilizando

as habilidades de todos os integrantes do grupo.

7

III. PLANO DE AÇÃO

O trabalho executado compreende duas etapas. A primeira diz respeito à

disciplina do professor Felipe, de Engenharia Mecatrônica Interdisciplinar, que propôs

a construção de uma esteira transportadora de carga, etapa cumprida e entregue no

primeiro bimestre.

A etapa seguinte consiste na implementação de um projeto de controle sobre a

esteira da primeira fase, incluindo-se as eventuais adaptações que se fizerem

necessárias.

Inicialmente, o grupo reuniu-se a fim de estabelecer estratégias para a

execução da nova proposta. Propôs-se, na ocasião, a subdivisão do trabalho em três

frentes de atuação: projeto elétrico, projeto mecânico e programação em linguagem C,

processo que resultou da identificação das habilidades e disponibilidade de tempo de

cada um dos componentes do grupo. Delegadas as tarefas, estabeleceu-se o

cronograma de trabalho, com datas e atribuições devidamente contempladas (vide

capítulo 4).

8

IV. CRONOGRAMA

9

V. PESQUISA DE CAMPO E LEVANTAMENTO DE MATERIAIS

Os materiais utilizados na execução do projeto foram pesquisados in loco e

pela internet. Para a construção da esteira transportadora, grande parte do que foi

utilizado era de propriedade dos integrantes do grupo. Sem contar as ferramentas

(chaves, serra elétrica, furadeira etc.), foram aproveitados diversos materiais para

construir o protótipo da esteira. Dentre eles, podem ser citados a base e os roletes de

uma lixadeira antiga:

Figura 1: base da lixadeira e roletes.

A base da lixadeira foi adaptada, estendendo-a em aproximadamente cem

milímetros, em conformidade com o projeto definido pelo professor Filipe. A extensão

foi executada com um perfil de aço C:

10

Figura 2: perfil de aço C utilizado na extensão da base.

A fim de pesquisar materiais possíveis e preços para a esteira, foram visitadas

lojas da Rua Florêncio de Abreu e Santa Ifigênia, onde foram comprados 120

milímetros de lixa, a ser utilizada como correia para a esteira:

Figura 3: lixa.

A chaparia foi o único componente do protótipo produzido especificamente para

este projeto. A estampagem foi executada em alumínio naval, encomendado à

Testonik:

11

Figura 4: chaparia de alumínio naval.

Figura 5: gravador de PIC.

Cantoneiras de alumínio usadas como acabamento de revestimento de parede

ajudaram a aproximar pequenas distâncias entre as extremidades dos roletes e o perfil

de aço C:

Duas barras cilíndricas de nylon, originalmente aplicadas no distanciamento de

placas isolantes em projetos de média tensão, foram utilizadas para manter a mesma

distância entre as duas extremidades da base de alumínio:

12

Figura 6: barras de nylon.

Também foram desenvolvidos elementos complementares, no intuito de

aprimorar aspectos de funcionalidade, segurança e apresentação da esteira:

Figura 7: quadro de comando.

13

Figura 8: quadro para transporte da alimentação.

Figura 9: tomadas para acoplamento dos quadros de bateria e comando.

14

Figura 10: placa soldada, comando/potência com LCD

Com a esteira já construída, o grupo passou a pesquisar um novo motor, dotado de

um encoder, uma vez que aquele usado na esteira original não possui esta

particularidade, além da questão do acoplamento, que seria uma complicação a mais.

Foi comprado então um motor de segunda-mão, do fabricante Electrocraft1. O data-

sheet, contudo, não foi facilmente localizado. Foram feitas pesquisas na internet e

enviado um e-mail para a fábrica, nos Estados Unidos, mas o contato da empresa

informou que se trata de um equipamento já fora de linha. A solução foi trabalhar com

modelos semelhantes e fazer os ajustes de projeto que fossem pertinentes.

1 Modelo do motor: E540. Modelo do encoder: 5640-25-2508/0020-0856-002.

15

Figura 11: motor Electrocraft.

Para acoplar o motor ao restante do protótipo, optou-se por uma polia de

alumínio e uma pequena correia denteada, do fabricante Schneider2:

Figura 12: conjunto de polia e correia.

2 Polia 40 MXL e correia 1000 MXL 25,0, Optibelt.

16

Na primeira etapa, encontrou-se certa dificuldade com o alinhamento da

esteira, razão pela qual foi projetado um sistema de ajuste:

Figura 13: sistema de ajuste da correia transportadora.

Figura 14: Esteira Pronta e em Pleno Funcionamento.

17

VI. CUSTOS

PRIMEIRA ETAPA3

Descrição Qtd $ Compra?

(A)

Reaproveitamento?

(B)

Acoplamento do motor 01 R$100,00 X -

Chaparia de alumínio4 03 R$200,00 - X

Componentes eletrônicos - R$100,00 X -

Gravador de PIC 01 R$60,00 X -

Lixa utilizada como correia 01 R$13,00 X -

Lixadeira5 01 R$600,00 - X

Parafusadeira (motor e bateria) 01 R$170,00 - X

Parafusos M10 x 120 (rosca

parcial) 02 R$16,00 - X

Perfil de aço (400 mm)6 01 R$40,00 - X

TOTAL R$273,00 R$1.026,00

TOTAL ESTIMADO DO PROTÓTIPO (A + B) R$1.299,00

VALOR ESTIMADO DE VENDA R$2.500,00

3 Vide anexo I. 4 Valor aproximado. 5 Idem. 6 Ibidem.

18

SEGUNDA ETAPA

Descrição Qtd $ Compra?

(A)

Reaproveitamento?

(B)

LCD 01 R$ 30,00 X -

Polia e correias 01 R$ 96,33 X -

Motor7 01 R$ 30,00 X -

Motor e engrenagens - R$ 100,00 X -

TOTAL R$ 256,33

TOTAL ESTIMADO DO PROTÓTIPO (A + B) R$ 256,33

TOTAL FINAL R$ 1.555,33

VALOR FINAL ESTIMADO DE VENDA R$ 3.000,00

7 Foi comprado, mas não utilizado, por ter torque insuficiente para a aplicação pretendida.

19

VII. PROJETOS MECÂNICO E ELÉTRICO

Concomitantemente à pesquisa de campo, foram desenvolvidos os projetos

mecânico e elétrico (vide anexos II e III), respectivamente.

O projeto mecânico foi desenvolvido no software Solid Works, observando-se

os critérios exigidos na proposta de trabalho. A partir das dimensões da base da

lixadeira, projetou-se a esteira com uma extensão para ajuste às medidas requeridas

pelo professor. Finalmente, uma estrutura em alumínio naval (especificação: 3 mm –

ASTM 5052 H34) foi desenhada como suporte a este conjunto.

O projeto elétrico foi executado em AutoCAD 2014, obedecendo,

semelhantemente, aos critérios propostos pelo professor. Decidiu-se pela utilização da

placa protoboard devido à facilidade de instalação dos componentes e também seu

manuseio. Em virtude de se utilizar um motor de 9,6 V, optou-se por usar o regulador

de tensão LM7805, que converte a tensão de 7a 12 V para 5 V, utilizado para

alimentar os outros componentes. Para controle do motor, utilizou-se um driver de

modelo L298N, que nada mais é que uma ponte H para rotação e frenagem do motor.

Foi utilizado um PIC 16F877A para controle do motor.

20

VIII. ASPECTOS TEÓRICOS

8.1 Torque

Foi solicitado pelo professor Filipe que os grupos entregassem, em datas por

ele estabelecidas, registros ou informações acerca do andamento das etapas, a fim de

acompanhar a evolução dos projetos. A primeira solicitação dizia respeito ao tipo de

motor escolhido pelo grupo. Com esta orientação, partiu-se para a pesquisa teórica,

quanto ao cálculo do torque do motor.

O torque é gerado quando se aplica uma força que resulta na rotação de algo,

como o apertar de um parafuso, por exemplo. No sistema internacional (SI), a unidade

de medida do torque é o Newton metro. Entende-se, desta forma, que as unidades de

torque são compostas de força (N) e distância (m). Seu cálculo é obtido da

multiplicação da força pela distância medida entre o ponto de aplicação e o centro do

eixo de rotação.

Figura 10: cálculo do torque.

T = F.d

Eixo

d

F

21

8.2 PWM

Modulação de Largura de Pulso, mais conhecida como PWM (Pulse Width

Modulation) é uma tecnologia de controle de potência. Tome-se, como exemplo, um

circuito simples, com uma chave, que permite ou interrompe a passagem da corrente

na carga. Neste caso, ou a potência é nula (interruptor aberto) ou é total (fechado).

Uma potência intermediária, de 50%, por exemplo, poderia ser atingida deixando-se a

chave aberta durante a metade do tempo e fechada por tempo igual, controle que

possibilita a variação da tensão média.

A largura dos pulsos bem como o intervalo entre estes é definida pelo tempo

em que o interruptor fica fechado (pulso) ou aberto (intervalo), o que, por sua vez,

define o período e a frequência de controle. Esta relação determina o chamado ciclo

ativo:

Figura 11: largura de pulso e ciclo ativo.

O princípio usado no PWM consiste na variação ou modulação da largura do

pulso e do intervalo, gerando ciclos ativos controlados do sinal e da potência média

aplicados a uma carga. Neste contexto, substitui-se o interruptor por um transistor, por

exemplo, o qual é ligado a um oscilador.

22

8.3 Linguagem de programação C

Um dos desafios conceituais enfrentados pelo grupo está relacionado à

articulação dos elementos mecânicos e a produção controlada do movimento de tais

elementos. Esta articulação torna-se possível a partir da coordenação entre fatores

mecânicos, elétricos e computacionais, tomando corpo a partir de softwares

específicos, tais como o MpLab, o Protheus e o CCS.

Foi criado então um programa (vide anexo IV) que fizesse a interface entre

mecânica e elétrica e que seria a inteligência do projeto, utilizando-se a chamada

linguagem C. A programação em C é um tipo de linguagem utilizada para descrever

uma sequência lógica de procedimentos (funções) a fim de se resolver determinado

problema. Trata-se de uma linguagem que aproxima os códigos da linguagem humana

aos da máquina. O código gerado é compilado (traduzido), de modo a criar-se um

arquivo executável.

8.4 Servomotor

Dispositivo de alta precisão para controle de posicionamento angular composto

de um motor acoplado a um sensor de posição (encoder) para feedback e um

servodrive

Figura 15: <http://www.orientalmotor.com.br/produtos/servomotores.html>.

23

8.5 Encoder

Dispositivo eletromecânico usado para converter movimentos rotativos ou

deslocamentos lineares do eixo de um motor em impulsos elétricos de onda quadrada,

apresentando a vantagem de fornecer controles precisos em velocidades de rotação

ou linear, posicionamentos angulares, volumes ou vazões de produtos líquidos,

robótica e outras aplicações em processos diversos. Também chamado de “transdutor

de posição angular”, sua utilização estende-se a contadores, tacômetros,

controladores lógicos programáveis ou conversores de frequência para sinais

analógicos.

24

IX. CÁLCULOS

Potência do motor

𝑃𝑡 = 𝐹𝑡 𝑥 𝑉

𝐹𝑡 = 1𝑁

𝑉 = 0,2 𝑚/𝑠

𝑃𝑡 = 0,2𝑊

𝑃 = 𝑃𝑡

𝜂∴ 𝑃 = 0,3𝑊

𝑃 = 𝑈. 𝐼 ∴ 0,3 = 12𝑥𝐼 ∴ 𝐼 = 25𝑚𝐴

Onde:

Pt = potência (W)

Ft = força (N)

V = velocidade (m/s)

I = corrente (mA)

U = tensão (V)

= rendimento

25

X. AJUSTES, OBSTÁCULOS E SOLUÇÕES

Os tópicos a seguir visam descrever algumas das dificuldades encontradas ao

longo da execução do projeto bem como as soluções encontradas para cada caso.

Mesmo sendo impossível abordar todos os percalços enfrentados pelo grupo,

considerou-se interessante e significativo pontuar algumas situações, entendendo-se

que o aprendizado e o sucesso do trabalho também são compostos dos erros, acertos

e da criatividade para solucionar imprevistos.

10.1 Projeto mecânico

Mesmo tendo o desenho do projeto mecânico seguido os procedimentos de

praxe quanto à medição das partes da esteira, ocorreu, no ato da montagem, uma

“folga” em ambos os lados da base onde seria encaixado o rolete superior, problema

que foi sanado aplicando-se outro perfil de aço sobre o perfil já existente, utilizado

como extensão para o rolete superior. Na APS otimizamos a parte mecânica com

ajustes do rolete superior, para evitar a folga e o desnivelamento da correia

transportadora.

10.2 Componentes eletrônicos

Foram usados circuitos integrados, pela quantidade reduzida de componentes

em razão da utilização desses CI’s. Para a ligação desses componentes, necessitou-

se apenas do Data Sheet, o que facilitou tanto no projeto quanto na montagem

eletrônica da esteira. Para a APS otimizamos o quadro de comando, acrescentando o

display de LCD e ligando-o na placa através de um flat cable, isso poupou um valioso

tempo de montagem elétrica, pois não foi necessário a solda de cabos para esta

ligação.

Apesar do funcionamento pleno do circuito o grupo notou que o motor não

correspondeu conforme o esperado, pois o torque do motor está muito baixo. Após

pesquisas o grupo não achou a solução para este problema, porém desconfiamos que

26

seja um problema no circuito, visto que a maior dificuldade para a conclusão da 1ª

etapa foi o acionamento do motor através do Transistor Mosfet, isso pode ter gerado

algum erro no projeto elétrico que gera a queda de tensão ao ligar o motor. Este

problema impossibilitou o funcionamento conforme proposta 1ª etapa, pois com um

torque baixo o motor não foi capaz de reduzir a velocidade da esteira conforme

planejado.

10.3 Motor e projeto elétrico

O CI LN298 não fornecia a potência necessária para acionar o motor. O

dispositivo foi substituído pelo MOSFET IRFZ44N, o optoacoplador 4N35 e o TIP31.

Para a leitura da rotação do motor inicialmente pretendíamos utilizar um servomotor

com encoder acoplado, o motor foi comprado conforme especificações, porém no

decorrer do projeto notamos que o encoder apresentou defeito, por não mandar o sinal

correto de rotação. Com este problema o grupo decidiu por criar o próprio encoder

utilizando um sensor de barreira, fizemos manualmente as hélices que acionam o

sensor e aplicamos na interrupção externa Rb0 do microcontrolador, com isto o

problema do encoder foi resolvido.

Para o novo motor, foi necessário aumentar o diâmetro de um dos furos na

chapa de alumínio, ajustando-a a suas dimensões.

27

XI. CONCLUSÃO

Os desafios propostos ao longo deste semestre responderam a algumas

necessidades e demandas específicas da turma de Engenharia de Controle e

Automação. Dentre elas, enfatizam-se a aplicação prática dos conteúdos apreendidos

até o momento e o desenvolvimento de trabalhos em equipe. Neste tipo de atividade,

o bom resultado implica a boa articulação entre os integrantes do grupo, o que ocorreu

de modo satisfatório.

A pesquisa de campo por materiais compatíveis e também por saberes

complementares é outro aspecto que merece ser ressaltado, não somente por ser uma

etapa de cronograma, mas também e principalmente por garantir maior autonomia de

aprendizado, individual e coletivamente, dentro e fora da sala de aula.

Nas primeiras reuniões sobre a implementação do projeto, o grupo tomou a

decisão de priorizar materiais já existentes, em vez de considerar a hipótese da

usinagem de peças, o que favoreceu o cumprimento de todas as etapas em tempo

hábil, promoveu maior aproveitamento das atividades relacionadas a cada fase do

cronograma e reduziu significativamente o custo final do protótipo.

A quantidade e complexidade das tarefas inerentes à proposta propiciaram

uma experiência valiosa para a formação de todos os integrantes do grupo, tanto do

ponto de vista prático quanto teórico. Foi possível tomar e retomar conhecimentos com

vistas à execução não somente de um produto, mas de todo um processo de

produção, ainda que em proporções muito menores que as da realidade.

Muitas informações ilustradas pelos professores ao longo do curso puderam

ser vivenciadas de forma prática, possibilitando um aprendizado muito concreto e que

proporcionou grande satisfação a todos. Esta pequena noção certamente contribui de

modo positivo para o futuro desempenho profissional daqueles que se envolvem de

fato com projetos desta natureza.

28

BIBLIOGRAFIA

ANTUNES, I. Elementos de máquinas. São Paulo: Érica, 1999.

BOLTON, W. Instrumentação e controle. Curitiba: Hemus, 2002.

BRAGA, Newton. O que é PWM. Disponível em:

<http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/robotica/5169-mec071a>. Acesso em: 17

set. 2014.

CÁLCULO com motores. Disponível em:

<http://www.mecatronicaatual.com.br/educacao/1278-clculo-com-motores>. Acesso

em: 17 set. 2014.

CARVALHO, J. L. M. Sistemas de controle automático. Rio de Janeiro: LTC, 2000.

COLLINS, J. Projeto mecânico de elementos de máquinas. Rio de Janeiro: LTC,

2006.

DORF, R. C.; BISHOP, R. H. Sistemas de controle modernos. 11. ed. Rio de

Janeiro: LTC, 2009.

FIGINI, G. Eletrônica industrial: servomecanismos, teoria da regulagem automática.

Curitiba: Hemus, 2002.

MIYAGI, P. E. Controle programável. São Paulo: Edgard Blucher, 2001.

NIEMANN, G. Elementos de máquinas. São Paulo: Edgard Blücher, 1971.

NISE, N. S. Engenharia de sistemas de controle. 3. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009.

______. Engenharia de sistemas de controle. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009.

NORTON, R. Projeto de máquinas. Porto Alegre:Bookman, 2005.

OGATA, K. Discrete-time control systems. New Jersey: Prentice Hall, 1995.

______. Engenharia de controle moderno. 4. ed. Rio de Janeiro: Prentice Hall, 2008.

29

PEREIRA, F. Microcontroladores PIC: programação em C. 7. ed. São Paulo: Érica,

2007.

REBOLLO, Carlos. Introdução à linguagem C. Disponível em:

<http://www.cenapad.unicamp.br/servicos/treinamentos/apostilas/apostila_C.pdf>.

Acesso em: 20 set. 2014.

REGIMENTO Geral da UNIP. Disponível em:

<http://www3.unip.br/universidade/regimento.aspx>. Acesso em: 17 nov. 14.

SARKIS, Melconian. Elementos de máquinas. São Paulo: Érica, 2011.

SHIGLEY, J. E. Projeto de engenharia mecânica. Porto Alegre: Bookman, 2006.

SOUZA, D. J. Desbravando o PIC. São Paulo: Érica, 2003.

30

ANEXO I

Proposta 1ª Etapa8

O projeto interdisciplinar tem por objetivo estimular o aluno a articular as

competências e habilidades adquiridas nas unidades curriculares ao longo do curso.

Para tal, propõe-se a seguinte situação-problema:

Montar uma esteira, movida por um mini-motor cc (não pode ser motor de

passo), que deverá deslocar uma massa de 100 gramas, em um percurso de 400

milímetros. A velocidade da esteira deverá ser regulada para atender os seguintes

limites de tempo: na velocidade alta, a esteira deverá deslocar a massa em um tempo

de 8s e na velocidade baixa este tempo deverá ser de 12s. O motor deverá ser

alimentado por bateria ou pilha.

Deverão ser previstos sensores, um para iniciar a esteira quando a massa for

posicionada em frente ao mesmo, e outro que pare a esteira ao término de seu curso,

possibilitando assim a cronometragem dos tempos nos dois casos (velocidades alta e

baixa). Este tempo de contagem deverá ser apresentado num display (LCD ou 7

segmentos).

Critérios para avaliação

O projeto poderá ser realizado em grupo de, no máximo, cinco alunos. A

avaliação do projeto será realizada em três etapas:

Etapa 1 – apresentação da estrutura mecânica: o grupo deverá apresentar

ao professor a estrutura mecânica da esteira. A esteira deve ter o comprimento e a

8 Apresentada pelo professor Filipe, de Engenharia Mecatrônica Interdisciplinar.

31

inclinação especificados na figura 1. A largura da esteira, o raio da parte rolante e a

altura com relação à superfície ficam a critério do grupo de alunos.

Etapa 2 – especificação do motor e do redutor: o grupo deverá apresentar

ao professor o motor que será utilizado para movimentar a esteira, suas

especificações de velocidade e alimentação elétrica, além do dispositivo mecânico

utilizado para reduzir a velocidade do motor e acoplamento na esteira.

Etapa 3 – apresentação final: na apresentação final serão realizados os

testes para comprovar o cumprimento dos requisitos de velocidade impostos, a partir

de medições de tempo. Cada grupo terá três tentativas, para cada velocidade, para

atingir os objetivos finais, sendo permitido entre as tentativas realizar “ajustes finos”

em um potenciômetro. Após as medições, o grupo de alunos deverá explicar ao

professor qual foi a estratégia adotada para controlar as velocidades da esteira.

Esquema para medição do tempo de deslocamento da esteira.

Para atribuição da nota da apresentação final serão levados em consideração

os seguintes aspectos:

Precisão no cumprimento do tempo: 6,0 pontos.

Apresentação: 4,0 pontos.

32

A precisão no cumprimento do tempo será avaliada de acordo com a tabela a

seguir:

Tempo medido

para a velocidade

baixa (s)

Nota

Tempo medido

para a velocidade

alta (s)

Nota

>7,5 e <8,5 3,0 >11,5 e <12,5 3,0

>8,5 e <9,0 2,0 >12,5 e <13,0 2,0

>7,0 e <7,5 2,0 >11,0 e <11,5 2,0

As esteiras que não conseguirem atingir os requisitos de tempo acima

especificados, mas forem capazes de deslocar a massa, terão nota 2,0 (dois). Aquelas

que não conseguirem deslocar a massa não terão nota por medição de tempo.

Para cada etapa realizada, será atribuída uma nota de 0 a 10 ao aluno, e pelos

respectivos pesos, ficando a média final composta da seguinte maneira:

𝑀𝐹 = 0,25𝑁1 + 0,25𝑁2 + 0,5𝑁3

Onde:

MF= média final

N1= nota da etapa 1

N2= nota da etapa 2

N3= nota da etapa 3

33

Proposta 2ª Etapa9

Modificar a esteira da proposta da 1ª Etapa implementando um controle de velocidade, onde quando colocado um peso a mesma deverá manter a velocidade pré-determinada. Este controle poderá ser feito por através de controlador PID ou microcontrolador. O sistema deverá ser provido de um encoder para leitura e apresentação do RPM em um display de LCD.

9 Apresentada pelo professor Rafael Bachega para APS.

34

ANEXO II – PROJETO MECÂNICO

400500

80° 200

625

2

625

219

120

A

9

9

3

10 4

21

10

DETALHE A

ESCALA 2 : 3

9

87

Pos. Item Quant.Montagem da Esteira 01

1 Base de Suportação 012 Lateral 023 Distanciador 024 Tira 025 Cantoneira 016 Coluna C7 - 200mm 027 Rolete 028 Eixo 029 Fixação 0210 Base 1

Rolamento Øi = 13mm Øe = 35mm 02Lixa Rotativa 600mm 01

6

D

C

B

A

E

F

G

H

E

A

B

C

D

F

54321 7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6 7 8

G

Esteira

PESO: ESCALA:

DES. Nº

TÍTULO:

APROV.

VERIFIC.

PROJETO

9 11 1210

REV

ISÃ

O

REV

ISÃ

O 1:3

FOLHA 1 / 1

Esteira REVISÃO:

CLIENTE:

25

255

47,5

160

47,5

5,3

7

08

33

56,25

198,75

222

247

012

,5

PARA BAIXO 90° R 2.5

PARA BAIXO 90° R 2.5

165

50 508

2517

25

16511,25142,511,25

6

D

C

B

A

E

F

G

H

E

A

B

C

D

F

54321 7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6 7 8

G

PESO:Chapa de Alumínio 2,5mm

ESCALA:

DES. Nº

TÍTULO: MATERIAL:

TRATAMENTO:

APROV.

VERIFIC.

PROJETO

9 1110

REVI

SÃO

REVI

SÃO

NORMA

DIMENSÃO:

1:1N/A

QUANTIDADE:01 - Peça

FOLHA 1 / 1

Cantoneira REVISÃO:

Cantoneira

116,515,7520452015,75

200

5,3

8

05,

75

45,2

558

,25

71,2

5

110,

75

013

385063

88

113

138

163

188

PARA

CIM

A 9

0° R

1.5

PARA

CIM

A 9

0° R

1.5

PARA

CIM

A 9

0° R

1.5

PARA

CIM

A 9

0° R

1.5

50

25

18,25 200

6

D

C

B

A

E

F

G

H

E

A

B

C

D

F

54321 7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6 7 8

G

PESO:Chapa de Aço Carbono 1020

ESCALA:

DES. Nº

TÍTULO: MATERIAL:

TRATAMENTO:

APROV.

VERIFIC.

PROJETO

9 1110

REVI

SÃO

REVI

SÃO

NORMA

DIMENSÃO:

1:1Pintar Munsell N6,5

QUANTIDADE:MSG #12 02 - Peças

FOLHA 1 / 1

Coluna C7 REVISÃO:

Coluna C7 - 200mm

1/2"

M6215

AA

15

SEÇÃO A-A

6

D

C

B

A

E

F

G

H

E

A

B

C

D

F

54321 7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6 7 8

G

PESO:Nylon

ESCALA:

DES. Nº

TÍTULO: MATERIAL:

TRATAMENTO:

APROV.

VERIFIC.

PROJETO

9 1110

REVI

SÃO

REVI

SÃO

NORMA

DIMENSÃO:

2:1N/A

QUANTIDADE:02 - Peças

FOLHA 1 / 1

Distanciador REVISÃO:

Distanciador

1 X 45° 180

AA

1/2"

10

5

SEÇÃO A-A

6

D

C

B

A

E

F

G

H

E

A

B

C

D

F

54321 7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6 7 8

G

PESO:Aço SAE 1020

ESCALA:

DES. Nº

TÍTULO: MATERIAL:

TRATAMENTO:

APROV.

VERIFIC.

PROJETO

9 1110

REVI

SÃO

REVI

SÃO

NORMA

DIMENSÃO:

2:1N/A

QUANTIDADE:02 - Peças

FOLHA 1 / 1

Eixo REVISÃO:

Eixo

252 2

21

20

25

4813

6

D

C

B

A

E

F

G

H

E

A

B

C

D

F

54321 7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6 7 8

G

PESO:Alumínio

ESCALA:

DES. Nº

TÍTULO: MATERIAL:

TRATAMENTO:

APROV.

VERIFIC.

PROJETO

9 1110

REVI

SÃO

REVI

SÃO

NORMA

DIMENSÃO:

3:1N/A

QUANTIDADE:02 - Peças

FOLHA 1 / 1

Fixação REVISÃO:

Fixação

625

200

125

15

30282,5282,530

155,6

27,6

123

50 44,36610

1,8

107,

9

80°

10

98,15399,6 4,3

98,5 73,9

128,

8 24,6

10

10657,9

1317

,4

12,6

63,2

7

25

R15

6

D

C

B

A

E

F

G

H

E

A

B

C

D

F

54321 7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6 7 8

G

PESO:Chapa de Alumínio 2,5mm

ESCALA:

DES. Nº

TÍTULO: MATERIAL:

TRATAMENTO:

APROV.

VERIFIC.

PROJETO

9 1110

REVI

SÃO

REVI

SÃO

NORMA

DIMENSÃO:

1:2N/A

QUANTIDADE:02 - Peças

FOLHA 1 / 1

Lateral da Esteira REVISÃO:

Lateral

118

AA

67,5

35 13

10

SEÇÃO A-A

6

D

C

B

A

E

F

G

H

E

A

B

C

D

F

54321 7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6 7 8

G

PESO:Alumínio

ESCALA:

DES. Nº

TÍTULO: MATERIAL:

TRATAMENTO:

APROV.

VERIFIC.

PROJETO

9 1110

REVI

SÃO

REVI

SÃO

NORMA

DIMENSÃO:

1:1N/A

QUANTIDADE:02- Peças

FOLHA 1 / 1

Rolete REVISÃO:

Rolete

265

27,5

210

27,5

25

9

7

012,5

102,5

167,5

252,5

012

,5

PARA BAIXO 90° R 2.5

PARA BAIXO 90° R 2.5 21

572

,565

77,5

3012

,5

25

30

215

6

D

C

B

A

E

F

G

H

E

A

B

C

D

F

54321 7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6 7 8

G

PESO:Chapa de Alumínio 2,5mm

ESCALA:

DES. Nº

TÍTULO: MATERIAL:

TRATAMENTO:

APROV.

VERIFIC.

PROJETO

9 1110

REVI

SÃO

REVI

SÃO

NORMA

DIMENSÃO:

1:1N/A

QUANTIDADE:02 - Peças

FOLHA 1 / 1

Tira REVISÃO:

Tira

215

625

25

10

3028

2,5

282,

530

215

25

25522,521022,5

625

7

030

312,5

595

0 10 245

PARA

CIM

A 9

0° R

2.5

PARA

CIM

A 9

0° R

2.5

6

D

C

B

A

E

F

G

H

E

A

B

C

D

F

54321 7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6 7 8

G

PESO:Chapa de Alumínio 2,5mm

ESCALA:

DES. Nº

TÍTULO: MATERIAL:

TRATAMENTO:

APROV.

VERIFIC.

PROJETO

9 1110

REVI

SÃO

REVI

SÃO

NORMA

DIMENSÃO:

1:3N/A

QUANTIDADE:01 - Peça

FOLHA 1 / 1

Base Suportação REVISÃO:

Base Suportação

39

ANEXO III – PROJETO ELÉTRICO

44

ANEXO IV – PROGRAMAÇÃO C

#include "16f877a.h"

#device ADC=10

#use delay (clock=20000000)

#fuses nowdt,nowrt,nocpd,nolvp,put,hs,brownout,noprotect

#include <LCD.C>

#byte porta = 0x05

#byte portb = 0x06

#bit BD = porta.0

#bit BL = porta.1

#priority timer1,timer0

Void Contador();

Void Contador1();

long int rpmC=222,duty=0,rpm=0;

int c=0,v=1,y=0,t=0,conta=0,z=0;

#int_TIMER1

void Contador(void)

{

c++;

If(c==5)

{

z=conta;

conta=0;

y=1;

c=0;

}

set_timer1(3036);

}

#int_TIMER0

Void Contador1(void)

{

conta++;

}

Void Main ()

{

setup_timer_0(RTCC_EXT_L_TO_H|RTCC_DIV_1);

45

setup_timer_1(T1_INTERNAL|T1_DIV_BY_8);

setup_timer_2(T2_DIV_BY_1,255,1);

setup_ccp1(ccp_pwm);

set_pwm1_duty(duty);

lcd_init();

lcd_gotoxy(1,2);

printf(lcd_putc,"RPM: %04lu",rpm);

lcd_gotoxy(1,1);

printf(lcd_putc,"Projeto APS");

While (TRUE)

{

If(BL == 0)

{

delay_ms(10);

If(BL == 0)

{

t=1;

duty=275;

v=1;

set_timer1(3036);

enable_interrupts(GLOBAL);

enable_interrupts(INT_TIMER1);

enable_interrupts(INT_TIMER0);

}

}

If(BD == 0)

{

delay_ms(10);

If(BD == 0)

{

t=0;

}

}

If(t==1)

{

If(y==1)

{

rpm=(z*60)/8;

y=0;

If(rpm>rpmC)

{

duty--;

}

If(rpm<rpmC)

46

{

duty++;

}

}

set_pwm1_duty(duty);

delay_us(5);

lcd_gotoxy(1,2);

printf(lcd_putc,"RPM: %04lu",rpm);

lcd_gotoxy(1,1);

printf(lcd_putc,"Projeto APS");

}

If(t==0)

{

disable_interrupts(GLOBAL);

disable_interrupts(INT_TIMER1);

disable_interrupts(INT_TIMER0);

t=0;

c=0;

conta=0;

rpm=0;

set_pwm1_duty(0);

lcd_gotoxy(1,2);

printf(lcd_putc,"RPM: %04lu",rpm);

lcd_gotoxy(1,1);

printf(lcd_putc,"Projeto APS");

}

}

}

47

ANEXO V – REGISTROS FOTOGRÁFICOS

48

49

50