Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerias - CEFET-MG
Curso: Engenharia Mecânica
Disciplina: LACTEA – Introdução à Prática Experimental
Professor: Ronaldo Marchezini
Breno Veloso Leite Damasceno
Bruna Nunes Nogueira
Gabriel Viana
João Víctor Penêdo Sena
Plataforma Retrátil do Metrô – Relatório Final
Belo Horizonte – MG
30 de Novembro de 2015
1. Introdução
O metrô é um transporte público utilizado em larga escala no Brasil, e suas
estações nem sempre oferecem segurança aos usuários. Pensando nos diversos
acidentes causados pelo espaço entre o trem e a plataforma, onde, em situações de
superlotação, aumenta-se o risco de lesões, foi planejado um protótipo de uma
rampa deslizante, acionado por um motor de passo, que proporcionaria a entrada e
saída segura do trem, através do preenchimento do vão existente.
Foram utilizados os seguintes materiais na construção do protótipo: motor de
passo, Arduíno ,cremalheira, corrediça, botão, chapa para representar a plataforma
e madeira.
As ações do trabalho foram planejadas conforme o cronograma abaixo:
1ª semana: busca por peças e materiais; 2ª semana: medição do vão entre a plataforma e o metrô; 3ª e 4ª semanas: fixação da cremalheira na plataforma, da corrediça
no metrô e do motor; 5ª semana: instalação da parte elétrica; 6ª semana: teste de funcionamento; 7ª semana: correção de erros na execução do projeto; 8ª semana: entrega do relatório final e apresentação.
Foram previstas dificuldades na instalação dos circuitos elétricos, onde erros
poderiam resultar em perdas e danificações dos componentes elétricos, e no
funcionamento correto das corrediças, sendo necessária lubrificação e completa
fixação na plataforma. Por isso, estabeleceu-se um plano de monitoramento e
avaliação a partir da 3ª semana, a fim de corrigir imperfeições em tempo hábil para
entrega do projeto.
2. Objetivo
O projeto tem como objetivo evitar o maior número possível de acidentes no
fluxo de pessoas do metrô, atendendo, assim, a qualquer usuário em estações como
as descritas anteriormente.
Figura 1 - Esboço inicial do projeto
3. Procedimentos
Para realização do projeto foi elaborado um escopo contendo os materiais
necessários, as ações a serem efetuadas semanalmente e as possíveis dificuldades
encontradas durante a evolução do projeto.
A prática iniciou-se com a busca pelos materiais na internet, pesquisando-se
os melhores preços e qual tipo de motor atenderia melhor ao projeto. Realizou-se a
medição do vão entre a plataforma e o metrô, na estação Vila Oeste, onde foi
encontrado um valor aproximado de 20 cm. Ficou decidido pelo uso de um motor de
passo controlado por Arduíno, e, após aquisição desses itens, juntamente com a
cremalheira e engrenagem, iniciou-se um estudo da programação do motor,
culminando no funcionamento do mesmo.
Figura 2 - Esquematização da parte eletrônica
Foi feito um desenho da possível acoplagem do eixo do motor ao eixo da
engrenagem, que, após avaliação do professor, tornou-se a prioridade do grupo.
Figura 3 – Desenho da peça planejada
Conseguiu-se o material necessário para torneamento da peça e o
encaminhamento para realização do serviço pelos funcionários do Cefet, mas,
devido à demora na entrega, foi usada uma peça torneada por um dos alunos da
classe, fornecida ao grupo.
Figuras 4 e 5 - Acoplamento dos eixos
A chapa utilizada como plataforma foi colada na corrediça, e a cremalheira,
colada na plataforma, utilizando cola de contato. Construiu-se um suporte de
madeira para apoio da corrediça e fixação do motor, de modo que a engrenagem
encaixasse e deslizasse perfeitamente sobre a cremalheira. Por fim, foi realizado um
teste de funcionamento, e, com alguns ajustes na posição da corrediça, o projeto foi
finalizado.
Figura 6 – Montagem final
3.1. Código de programação da placa Arduino:
#include <Stepper.h> // Inclui a biblioteca do Arduino para o motor de passo.
const int stepsPerRevolution = 500;
Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 8,9,10,11); // Declara as portas digitais 8,9,10,11 como saída para o motor.
void setup()
{
pinMode(4, INPUT); // Declara a porta digital 4 como entrada (para o botão que controla o sentido de rotação do motor)
pinMode(3, INPUT); // Declara a porta digital 3 como entrada (para a chave geral que liga ou desliga o sistema)
myStepper.setSpeed(50); // Declara a velocidade do motor
}
void loop()
{
if(digitalRead(3) == HIGH) // Se a chave geral estiver ligada
{
while(digitalRead(4) == HIGH) // Enquanto o botão estiver ativado
{
if(digitalRead(3)== HIGH) //Se a chave geral se mantiver ligada
{
myStepper.step(1024); // O eixo do motor gira uma volta completa nosentido horário.
if (digitalRead(3) == LOW) myStepper.step(0) ; // Se a chave geral for desligada, o motor para.
}
}
while(digitalRead(4) == LOW) // Enquanto o botão estiver desativado
{
if(digitalRead(3)== HIGH) //Se a chave geral se mantiver ligada
{
myStepper.step(-1024); // O eixo do motor gira uma volta completa no sentido anti-horário.
if(digitalRead(3)== LOW) myStepper.step(0); // Se a chave geral fordesligada, o motor para.
}
}
}
else // Se a chave geral estiver desligada
{
myStepper.step(0); // Não acontece nada.(Motor se mantém desligado)
}
}
3.2. Esquema de ligação da parte eletrônica do projeto:
Figura 7 - Esquematização da parte eletrônica
O motor que aciona a plataforma é controlado por meio de uma placa micro
controlador que, por sua vez, é controlada por meio de uma chave (I/0) e um botão.
Duas portas digitais da placa micro controladora foram selecionadas para
funcionar como entradas digitais. Estas entradas são as responsáveis por receber os
sinais digitais enviados pela chave e pelo botão.
A chave é utilizada no sistema como uma chave geral, que permite ligar ou
desligar o circuito com apenas um toque. Esta chave pode ser utilizada como chave
de emergência, em caso de algum tipo de acidente durante o funcionamento do
sistema, desligando-o.
O botão controla o sentido de rotação do eixo do motor, fazendo a
plataforma avançar em direção à estação ou retrair, voltando a sua posição original
(dentro do vagão).
O sistema funciona em loop infinito, podendo assim, repetir quantas vezes
for necessária a operação de avanço e retração da plataforma.
4. Produtos e resultados
Foi produzida uma plataforma para ser acoplada no trem do metrô,
diminuindo os riscos de acidentes durante o embarque e desembarque nos vagões.
A plataforma sairia de dentro do vagão, à medida que a porta se abrisse, em direção
à estação, cobrindo o vão ali existente.
Foi utilizado um motor de passo para movimentar uma corrediça com uma
chapa metálica acoplada, de modo a representar o funcionamento da plataforma
pensada para o metrô. Demonstrou-se, assim, a possibilidade de sanar o problema
gerado pelo vão existente entre o trem e a estação, que é causa de acidentes
diários.
Figuras 9,10 e 11 - Desenho final do projeto
4.1.0. Custos do projeto
Para a realização do projeto “Plataforma Retrátil do Metrô” foi construído um
protótipo em pequena escala da situação problema real (correspondente a uma
escala aproximada de 1:6), na qual a execução da plataforma retrátil demonstra
efetivamente como seria sua real utilização. Para tanto, foram feitas compras de
materiais e obtenção de outros, listados a seguir:
Materiais utilizados para construção do Protótipo:
Motor de Passo + Drive ULN2003..........................................R$ 24,90 Arduino Uno R3......................................................................R$109,90 Cabo USB 2.0.............................................................................R$6,90 Engrenagem Plástica (2 mm)......................................................R$2,50 Cremalheira Plástica (15 mm).....................................................R$5,00 Corrediça...................................................................................R$18,00 Jumpers.....................................................................................R$10,00 Madeiras......................................................................................R$9,00
Totalizando um custo de: R$186,20
4.1.1.Custo do projeto real:
Observando-se que o principal cliente para a compra do projeto seria aCompanhia Brasileira de Trens Urbanos (CBTU) o projeto deve sofrer adaptaçõespara a utilização em escala real. Porém, observando que seria mais proveitoso paraa Companhia utilizar o próprio sistema pneumático das portas do Metrô para poderfazer o acionamento da plataforma. Como descrito abaixo:
Figura 12 - Sistema Pneumático
Sendo:
P1 – Entrada do fluxo de ar comprimido;
OZ1 – Filtro de ar, lubrificador e regulador de pressão;
S1 – Válvula direcional acionada por botão (botão que acionará as portas);
1A – Atuador que será responsável por empurrar e puxar a plataforma;
O filtro de ar/lubrificador e regulador de pressão já são utilizados no metrô, assim
como a válvula acionada por botão. Os materiais necessários para a utilização real do
projeto em UMA PORTA do metrô serão:
Atuador Pneumático compacto 20mm de eixo.................. R$130,00
Mangueiras pneumáticas.....................................................R$9,00
Chapa de Alumínio galvanizado 2m x 1m..........................R$90,00
Totalizando um custo de: R$ 229,00 por porta do metrô
5. Conclusão
O projeto possibilitou solucionar o problema apresentado na situação
geradora, pois ilustra o funcionamento da plataforma capaz de cobrir o vão existente
entre o trem e a estação. Entretanto, como no metrô o acionamento das portas é
pneumático, o sistema montado pelo grupo utilizando motor e acionamento manual
não seria viável, servindo apenas como uma representação.
Durante a execução do projeto, a principal dificuldade encontrada pelo grupo
foi a de conseguir realizar a montagem de toda a estrutura da plataforma com os
conhecimentos próprios, sendo muitas vezes necessário buscar informações com
professores e outros alunos. Além disso, houve dificuldade em colocar todos os
membros do grupo em comum acordo com o projeto e com os meios para solucionar
os problemas encontrados. Apesar disso, o projeto foi concluído e atingiu o objetivo
esperado pelo grupo.
Figura 13 – Montagem final do projeto
6. Referências bibliográficas
MELCONIAN, Sarkis. ELEMENTOS DE MÁQUINAS. 9ª edição.
<http://blog.filipeflop.com/motores-e-servos/controlando-um-motor-de-passo-5v-com-
arduino.html> Acesso em Outubro de 2015.
Top Related