CURSO TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL
CARLOS AUGUSTO SILVA
GUILHERME CUSTÓDIO AZEVEDO SOUZA
ESTACIONAMENTO VEICULAR AUTOMATIZADO
GARÇA
2018
CURSO TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL
CARLOS AUGUSTO SILVA GUILHERME CUSTÓDIO AZEVEDO SOUZA
ESTACIONAMENTO VEICULAR AUTOMATIZADO
Trabalho de Conclusão do Curso apresentado à Faculdade de Tecnologia de Garça “Dep. Júlio Julinho Marcondes de Moura”, como requisito para conclusão do curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial, examinado pela seguinte comissão de professores: Data de Aprovação: 12/12/2018.
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Prof. Pedro Augusto da Cunha
Fatec-Garça
_____________________________
Prof. Ma. Nancy A. Guanaes Bonini
Fatec-Garça
_____________________________
Prof. Laerte Edson Nunes
Fatec-Garça
GARÇA 2018
ESTACIONAMENTO VEICULAR AUTOMATIZO
Carlos Augusto Silva1 [email protected] Guilherme Custódio Azevedo Souza [email protected] Prof. Pedro Cunha2
Resumo
Devido ao aumento da frota de veículos em âmbito mundial, tratamos de atentar à necessidade de mudança na forma como acondicionamos os carros, deixando de lado os estacionamentos comuns onde a procura por uma vaga disponível, às vezes, se torna quase impossível e migrando para um modelo novo que visa aproveitamento de espaço, redução do tempo de espera e conforto para os usuários.
O trabalho consiste na viabilidade de um projeto com todas as atividades necessárias na parte de desenvolvimento da estrutura física do estacionamento e no controle de movimentação de um manipulador que será utilizado para estacionar os veículos nas vagas destinadas. Para manter o estacionamento projetado em condições ideais foram utilizados sensores e atuadores que são controlados por um microcontrolador, com uma lógica de programação específica, o microcontrolador irá comandar os atuadores e sensores e fazer o direcionamento da plataforma robótica para buscar a vaga mais próxima disponível do estacionamento com segurança e agilidade.
Palavras-chave: Estacionamento. Veículos. Automatização.
Abstract - Due to the inereasement in the fleet of vehicles worldwide, we try to take into account the need to change the way we pack the cars, leaving aside the common parking lots were searching for a vacancy sometimes becomes almost impossible and migrating to a new model which aims to use space, reduce waiting time and comfort for users. The work consists in the feasibility of a project with all the necessary activities in the development part of the physical structure of the parking lot and in the control of the handling of a manipulator that will be used to park the vehicles in the designated spaces. To keep the parking designed in ideal conditions were used sensors and actuators that are controlled by a microcontroller with a specific programming logic, the microcontroller will command the actuators and sensors and make the routing of the robotic platform to find the nearest available space of the parking with safety and agility.
Keywords: Parking. Vehicles. Automation.
1 Alunos do Curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial – Fatec-Garça. 2 Docente da Fatec-Garça.
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1. Introdução
Com o crescimento da população no mundo a utilização de veículos para
locomoção e transporte cresceu devido as possibilidades de maior acesso das
pessoas em tirar carteira de habilitação e comprar seu próprio veículo.
Atualmente, por causa do avanço da tecnologia e automação das fábricas de
automóveis em seus processos, com isso tendo melhorias na produção de automóveis
de forma mais rápidas em maior quantidade de veículos produzidos. Assim as
pessoas conseguem adquirir veículos com certa facilidade nos dias atuais.
Segundo o IBGE, (2016) através de pesquisas, divulgo que tem
aproximadamente 52 milhões de automóveis no mundo. A existência de carros
pressupõe a necessidade de espaços para guardá-los, com estacionamentos mais
agradáveis e de menor impacto ambiental.
Em 2012 foi a última vez que o Brasil registrou um número elevado em vendas
de automóveis, com mais de 3 milhões de veículos emplacados. Com a crise
financeira entrando no final 2014, a partir de 2015 houve uma queda drástica com
apenas 2.569.014 de carros comercializados, 2016 com 2.050.327 e 2017 o mercado
começou a reagir com um crescimento de 9% gerando 2.239.403 emplacamentos.
(HELDER,2018).
O Brasil já se destacou na lista dos maiores mercados automotivos do mundo.
Em 2010, 2011 e 2012 conquistamos o quarto lugar ficando atrás apenas da China,
Estados Unidos e Japão. Atualmente, caímos para a 9ª posição ficando atrás, agora,
da China, Estados Unidos, Japão, Alemanha, Índia, Grã-Bretanha, França e Itália.
(HELDER,2018).
De acordo com Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores,
a Anfavea, aposta em uma aceleração do setor agora em 2018, segundo a instituição,
7,3% é o que eles esperam de crescimento nas vendas de veículos. Lembrando que
a indústria automobilística foi a que mais sofreu com a crise. (HELDER,2018).
Segundo Jose (2009), o número de carros em circulação está crescendo
rapidamente, principalmente por causa da demanda econômica emergentes como
China e Brasil, a despeito de preocupações ambientais.
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Segundo DENATRAN (2013), no Brasil os grandes centros urbanos estão em
crescente ascensão nos dias atuais. A necessidade de se deslocar nessas grandes,
cidades, contribui para a expansão dos números de veículos.
Retratar o problema de estacionar veículos e propor uma solução através da
implantação de sistema inteligente (automatização) para controle do fluxo nos
estacionamentos.
1.2 Objetivos Gerais
O objetivo geral deste trabalho foi o de apresentar um protótipo de um
estacionamento vertical rotativo utilizando um Arduino.
Os benefícios deste tipo de estacionamento automatizado mostram melhorias
no trânsito, melhor aproveitamento dos espaços e conforto para os usuários.
1.3 Objetivos Específicos
Desenvolver a automatização em estacionamentos de uso em supermercados,
hotéis, estádios de futebol, shoppings, centros comerciais também em outros locais
com grande fluxo de veículos.
Considerando este contexto de crescente número de carros em circulação é
que surgiu ideia de desenvolver este protótipo para retratar o a dificuldade para
estacionar os veículos em estacionamentos convencionais.
Reduzir a área física dos estacionamentos fazendo uso de estruturas verticais
(carros empilhados). Reduzir o tempo de procura de vagas disponíveis.
1.4 Justificativa
As pessoas que moram ou circulam por grandes centros urbanos com carros
particulares, sabe a dificuldade que enfrentam para encontrar estacionamentos com
vagas disponíveis, com isso, acabam estacionando seus veículos em local proibido e
acarretando transtornos pela irregularidade de seus atos, descumprindo leis de
trânsito e sujeito a aplicação de multas, como exemplo em Brasília no Distrito Federal.
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Conforme dados coletados do DETRAN-DF o número de multas aplicadas por
estacionar em locais irregulares teve um aumento de 40% no ano de 2017. (CORREIO
BRAZILIENSE, 2017).
Um levantamento realizado pelo Departamento de Trânsito do Distrito Federal
(Detran-DF) apontou que, de janeiro a setembro deste ano, os agentes multaram
179.470 veículos estacionados em locais irregulares, uma média de 657 autuações
por dia. Isso representa um crescimento de 38,47% de infrações do tipo em relação
ao ano passado, que foi de 129.609 multas. (CORREIO BRAZILIENSE, 2017).
Sabendo que existe problema existem, pensou- se dar uma contribuição
através da mecatrônica e desenvolver um estacionamento vertical automatizado, onde
os carros serão estacionados conforme as vagas disponíveis na estrutura do
estacionamento diminuindo o espaço físico, e assim reduzindo o tempo de circulação
dos veículos à procura de vagas disponíveis. Isto ajudaria o trafego e o meio ambiente
devido a queima de gases lançadas na atmosfera.
2. Desenvolvimento e Referencial teórico
Os itens que seguem relacionam e descrevem os componentes e conceitos
utilizados e necessários para o desenvolvimento desde projeto.
2.1 Microcontrolador
Microcontrolador é um computador em um único chip otimizado para controlar
dispositivos externos. Suas vantagens são a auto-suficiência e baixo custo (JOSÉ, A.
2009).
O desenvolvimento dos microcontroladores se deve ao grande número de
funcionalidades disponíveis em um circuito integrado. Como o seu funcionamento é
ditado por um programa, flexibilidade de projeto e de formas de trabalha com um
hardware específico são inúmeras, permitindo aplicações nas mais diversas áreas.
(LIMA 2012).
No ano de 1969, a INTEL lançou o microcontrolador digital do mercado, o i4004
de 4 bits, de 46 instruções e clock de 740 khz. Ele era o resultado da integração de
partes básicas de CPU em um chip único com mais de 2000 transistores, na época
não se imaginava a grande aplicação dos microcontroladores ou microprocessadores
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integrados em diversos objetos e coisas em nossos lares e carros, como brinquedos,
computadores, telefones, relógios e eletrodomésticos. (PEREIRA, 2002).
Os microcontroladores AVR surgiram na Noruega, onde dois estudantes de
doutorado, Alf Egil Boden e Vegar Wollar, defenderam uma tese sobre um
microcontrolador de 8 bits com memória de programa flash e arquitetura RISC avança.
Dos seus nomes surgiu a sigla AVR. Dois anos mais tarde refinaram e aperfeiçoaram
seu projeto. Foram para Califórnia para encontrar um patrocinador para a ideia, que
foi comprada pela Atmel e começou a ser comercializado em 1997. (PASSEIDIRETO,
2013).
Microcontroladores da AVR tem um bom processamento e um núcleo
compacto. (PASSEIDIRETO, 2013).
O desempenho de seu núcleo de 8 bits é superior ao da maioria das outras
tecnologias de 8 bits disponíveis atualmente no mercado. Com uma arquitetura RISC
avançada, o AVR apresenta mais de uma centena de instruções e uma estrutura
voltada à programação C, permitindo a produção de códigos compactos. Também
apresenta inúmeros periféricos que o tornam adequado para uma infinidade de
aplicações. PASSEIDIRETO, (2013).
O Atmega2560 que está a acoplado no periférico do Arduino Mega.
Figura 1 – Microcontrolador
(Fonte: Embarcados, 2014).
2.2 Arduino Mega
O arduino faz parte do conceito de hardware e software livre e está aberto para
uso e contribuição para toda sociedade, com fácil utilização e ideal para a interação
através de diversos dispositivos.
Basicamente o Arduino possui portas logicas de entradas e saídas de dados,
que podem ser utilizadas de forma analógicas ou digitas conforme sua arquitetura de
construção. (ELÉTRICA, 2012).
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O conceito Arduino surgiu na Itália em 2005 com o objetivo de criar um
dispositivo para controlar projetos/protótipos construídos de uma forma menos
dispendiosa do que outros sistemas disponíveis no mercado. Arduino é uma
plataforma de computação física (são sistemas digitais ligados a sensores e
atuadores, que permitem construir sistemas que percebam a realidade e respondem
com ações físicas), baseada em uma simples placa de Entrada/Saída micro
controlada e desenvolvida sobre uma biblioteca que simplifica a escrita da
programação em C/C++. (ELÉTRICA, 2012).
Um microcontrolador é um computador em um chip, que contém processador,
memória e periféricos de entrada/saída. É um microprocessador que pode ser
programado para funções específicas, em contraste com outros microprocessadores
de propósito geral (como os utilizados nos PCs). Eles são embarcados no interior de
algum outro dispositivo, no nosso caso o Arduino, para que possam controlar suas
funções ou ações. (ELÉTRICA, 2012).
É um kit de desenvolvimento capaz de interpretar variáveis no ambiente e
transformá-las em sinal elétrico correspondente, através de sensores ligados aos seus
terminais de entrada, e atuar no controle ou acionamento de algum outro elemento
eletroeletrônico conectado ao terminal de saída. (ELÉTRICA, 2012).
Para um melhor entendimento, abaixo na figura 2 é possível identificar os
elementos principais do circuito através de diagrama em blocos. (ELÉTRICA, 2012).
Figura 2 – Diagrama de Bloco do microcontrolador
(Fonte: Elétrica, 2012).
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O sistema de desenvolvimento Arduino Mega utilizado mostrado na figura 2 é
constituído por: 54 de entradas e saídas, 16 entradas analógicas e 14 saídas PWM,
Interface USB. Disponibiliza saídas de tensão corrente continua de 3.3V, 5V, 7Ve 9V
e uma fonte de alimentação externa pode ser utilizada de 6V até 20 Volts.
(EMBARCADOS, 2014).
Figura 3 – Resumo de recursos do Aduíno Mega
(Fonte: Embarcados, 2014).
O Arduino será utilizado para fazer o controle e o monitoramento das vagas
disponíveis do estacionamento com uma linguagem de programação em C, na
plataforma própria do Arduino disponibilizada na internet pelos seus desenvolvedores,
as portas que estão sendo utilizada para a integração dos componentes, sensores e
os motores.
2.3 Motor de passo
Os Motores de Passo são dispositivos eletromecânicos que convertem pulsos
elétricos em movimentos mecânicos que geram variações angulares discretas. O rotor
ou eixo de um motor de passo e rotacionado em pequenos incrementos angulares,
denominados “passos”, quando pulsos elétricos são aplicados em uma determinada
sequência nos terminais deste. A rotação de tais motores e diretamente relacionada
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aos impulsos elétricos que são recebidos, bem como a sequência a qual tais pulsos
são aplicados reflete diretamente na direção a qual o motor gira. A velocidade que o
rotor gira e dada pela frequência de pulsos recebidos e o tamanho do angulo
rotacionado e diretamente relacionado com o número de pulsos aplicados. (WITTE.H,
1998).
Uma das vantagens mais significativas de um motor de passo é a sua capacidade
de ser controlado com precisão num sistema de circuito aberto. Controle de circuito
aberto significa que nenhuma informação de feedback sobre a posição é necessária,
este tipo de controle elimina a necessidade de caros sistemas de detecção, tais como
codificadores ópticos. Sua posição é conhecida simplesmente através do controle dos
impulsos de entrada. (WITTE.H, 1998).
Existem três tipos de motores de passo, sendo os de imã permanente, os de
relutância variável e os híbridos. (FEIS, 2013).
Os motores de imã permanente possuem um rotor magnetizado ou de imã
permanente. (FEIS, 2013).
Este tipo de motor tem um ímã permanente em um eixo liso, gerando uma
mecânica mais simples e barata. A vantagem desse tipo de motor é o fato dele ter um
campo magnético permanente que se soma ao campo magnético das bobinas, dando
uma potência, ou torque, maior na partida. A desvantagem desse tipo de motor é o
fato dele ter um passo maior, com menor precisão. (FEIS, 2013).
Figura 4 – Motor de imã permanente de duas fases
(Fonte: Feis, 2013).
Os motores de relutância variável (também chamado de motores de relutância
variável chaveada) possuem de 3 a 5 bobinas conectadas a um terminal comum, com
90 graus por passo. (FEIS, 2013).
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Figura 5 – Motor de Relutância Variável
(Fonte: Feis, 2013).
O eixo do motor é feito de ferro, e não contém um ímã, onde o campo magnético
é formado pela energização das bobinas para alinhar o eixo. A grande diferença desse
tipo de motor é fato de não haver um campo magnético permanente fazendo ele ter
um torque, ou força, menor na saída. (FEIS, 2013).
Motor Híbrido, este tipo de motor mistura a mecânica mais sofisticada do motor
de Relutância Variável com a potência do ímã permanente no eixo, dando um torque
maior com maior precisão nos passos, que podem variar entre 3,6° e 0,9° graus,
contra 7,5° a 15° graus para o de ímã permanente. (FEIS, 2013).
Figura 6 – Motor Híbrido
(Fonte: Feis, 2013).
A distância entre os dois suportes de parafusos é de 35 mm. O diâmetro do motor
é de 28 mm e a profundidade com 19 mm. O diâmetro do eixo é de 5mm chanfrado.
(FEIS, 2013).
Características: Tensão de operação de 5V corrente continua, é composto por
quatro fases, ângulo do passo 5,625 graus é igual a 64 passos por volta
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(360/64=5,625), resistência em corrente continua 50 ohms, frequência 100 hertz e
com um de tração 34,3 mN.m. (ELETROGATE, 2017).
Figura 7 - Circuito interno do drive ULN2003APG
(Fonte: Eletrogate, 2017).
Informações do drive do motor: O único chip no módulo é o ULN2003. Esse chip
possui um conjunto de sete drivers de transistores Darlington que permitem o
acionamento de cargas indutivas.
Todas saídas tem o coletor aberto e diodos de supressão (Clamp). Os
transistores suportam tensões de até 50V e correntes de até 500 mA.
Todas as entradas IN1, IN2, IN3 e IN4 são compatíveis com sinais TTL e
CMOS, com limite de 5V. O pino comum tem que ser conectado na tensão de
alimentação do motor. Nesse caso é conectado no 5V. (ELETROGATE, 2017).
Figura 8 - Diagrama de blocos do circuito do modulo ULN2003APG
(Fonte: Eletrogate, 2017).
Os 4 LEDs integrados no drive são usados para indicar o acionamento de cada
fase do motor de passo, alimentação de 5 á 12 volts. (ELETROGATE, 2017).
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2.4 Sensores Industriais
Conforme Tomazimi (2005), Sensores, ou seja, o elemento sensível, podem ser
aplicados para detecção ou medição de grandezas diferentes, como, por exemplo, os
sensores ópticos podem ser utilizados para detectar presença, ou medir velocidade,
utilizando os princípios físicos.
2.4.1 Sensor Óptico Reflexivo TCRT5000
Este sensor é ótimo para identificar obstáculos em sua frente e possui várias
aplicações na robótica. (TECNOTRONICS, 2004).
O TCRT5000 tem dois componentes que são presos num suporte plástico. O
primeiro deles é um LED que emite um feixe de luz infravermelha numa frequência
não visível a olho nu. (TECNOTRONICS, 2004).
O segundo componente é uma foto transistor que tem a função de capturar o
feixe de luz emitido pelo LED infravermelho. Seu funcionamento é bem semelhante
ao de um transistor, possui um coletor, um emissor, e a base é que, no caso, é ativada
ao receber um feixe de luz infravermelha.
Assim, os dois componentes funcionam em conjunto. O LED emite um feixe de
luz infravermelha que é refletida pelo objetivo que estiver a frente do sensor e que é,
por sua vez, detectada pela foto transistor.
Existem materiais que refletem menos luz do que outros. Um exemplo disso
são os objetos de cor preta que não são bons refletores, especialmente se sua
superfície não for bem lisa. (TECNOTRONICS, 2004).
O sensor possui quatro pinos, sendo dois do LED e 2 da foto transistores.
(TECNOTRONICS, 2004). Anodo do LED (A) - Cátodo do LED (C) - Coletor da foto
transistor (C) - Emissor da foto transistor (E).
O LED é acionado ao aplicarmos uma tensão suficiente nele. Ao fazermos isto
o LED emite o feixe de luz infravermelha. (TECNOTRONICS, 2004).
A foto transistor, como já foi dito, tem sua base ativada quando ele recebe um
feixe de luz infravermelha. Assim, quando ele recebe a luz do LED refletida por algum
objeto, o transistor conduz corrente entre o coletor e o emissor e isto é o que deve ser
observado pelo seu circuito. (TECNOTRONICS, 2004).
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Figura 9 - Esquema do sensor fotoelétrico
(Fonte: Tecnotronics, 2004).
2.5 Botoeira A botoeira é uma outra forma de acionamento de motores por meio manual e
servem para energizar ou dez energizar contatores, a partir da comutação de seus
contatos NA (Normalmente Aberto) ou NF (Normalmente Fechado). (SQUIDS, 2016).
As botoeiras podem ser do tipo pulsante ou com intertravamento. As botoeiras
com intertravamento mantém a posição de NA ou NF toda vez que é acionada
(pressionada), ou seja, permanecem na nova posição até o próximo acionamento. Já
as botoeiras pulsantes permanecem na nova posição apenas durante o tempo em que
o botão está pressionado. (SQUIDS, 2016).
2.6 Botão de pressão (Pushbutton) É uma chave que contém um botão que ao ser pressionado abre ou fecha os
contatos do dispositivo, abrindo ou fechando o circuito onde ele está conectado. É
comum que um pushbutton possua ação de contato momentânea, o que significa que
a conexão é aberta ou fechada apenas momentaneamente, enquanto o botão estiver
sendo pressionado.
Esse tipo de chave pode ser Normalmente Fechada / NF (Normally Closed /
NC), quando a conexão entre os contatos está estabelecida por padrão e é
interrompida ao pressionamento do botão; ou então Normalmente Aberta / NA
(Normally Open / NO), caso no qual a conexão é fechada (estabelecida) ao
pressionarmos o botão. (SQUIDS, 2016).
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Figura 10 - Chave Tactíl Push button
(Fonte: Squids, 2016).
Pushbutton normalmente aberto, é um interruptor que fecha o circuito e deixa
a corrente passar quando pressionado; ao soltar o botão, o circuito é interrompido
novamente (daí o nome "normalmente aberto").(SQUIDS, 2016).
Figura 11 - Contato normalmente aberto do Push button
(Fonte: Squids, 2016).
Pushbutton normalmente fechado, botão que possui os contatos fechados
por padrão (passa corrente), e quando pressionado interrompe o circuito, abrindo os
contatos. (SQUIDS, 2016).
Figura 12 - Contato normalmente fechado do Push button
(Fonte: Squids Arduino, 2016).
2.7 Linguagem de Programação De acordo Kris Jamsa (1999), os programas de computador, também
conhecidos como software, são formados por uma série de instruções que o
computador executa.
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Quando você cria um programa, precisa especificar as instruções que o
computador precisará executar para realizar as operações desejadas. (KRIS,1999).
O processo de definir as instruções que o computador deve executar é
conhecido como programação. Ao criar um programa, você armazena as instruções
em um arquivo ASCII cujo nome normalmente contém a extensão C para um
programa C, e CPP para um programa C++. (KRIS,1999).
Cada linguagem de programação oferece certos recursos exclusivos, e tem
seus pontos fortes e fracos. Em todos os casos, as linguagens de programação
existem para permitir que definamos as instruções que queremos que o computador
execute. (KRIS,1999).
As instruções que o computador executa são, na verdade, séries de inputs
(entradas) e outputs (saídas), também conhecidas como 1s e 0s, (dígitos binários) que
representam os sinais eletrônicos que ocorrem dentro do computador. (KRIS,1999).
Para programar os primeiros computadores (nos anos 40 e 50), os
programadores tinham que compreender como o computador interpretava diferentes
combinações de inputs e outputs pois os programadores escreviam seus programas
usando dígitos binários. (KRIS,1999).
Os pesquisadores criaram as linguagens de programação, que permitem que
as pessoas expressem as instruções do computador de uma forma mais clara para os
humanos. (KRIS,1999).
Após os programadores colocarem suas instruções em um arquivo (chamado
arquivo-fontê), um segundo programa (chamado compilador) converte as instruções
da linguagem de programação em 1s e 0s (conhecidas como linguagem de máquina)
que o computador compreende. (KRIS,1999).
Os arquivos no seu disco com as extensões EXE e COM contêm o código de
máquina (1 e 0) que o computador executará. (KRIS, 1999).
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Figura 13 – Compilação e conversão instruções do código fonte para código de
máquina.
(Fonte: Kris 1999).
2.8 Material de MDF
O MDF é um material que tem sido bastante utilizado pela indústria de
móveis por ser maleável e bastante versátil em termos de acabamento e
revestimento. É um material bastante utilizado na fabricação de cadeiras,
armários, estantes e mesas. (GOOGLE, 2018).
A sigla MDF significa “Medium Density Fiberboard” e consiste em uma
chapa de madeira de fibra de média densidade produzida a partir de um
processo de aglutinação com a ajuda de resinas sintéticas e aditivos. As chapas
são posteriormente coladas umas sobre as outras com resina e depois fixadas
através de pressão. O resultado final é uma chapa ou painel de madeira de
aspecto homogêneo e textura suave. (GOOGLE, 2018).
Figura 14 – Material de MDF
Fonte (Google, 2018).
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3. Metodologia
O projeto tem uma estrutura circular de MDF, sustentada com três barras de
ferro totalizando nove vagas para estacionar os carros, no centro do estacionamento
fixamos um suporte com uma haste acoplada a uma peça de movimentação rotativa
e na prancha de avanço e recuo que arranjará o veículo até o local de sustentação
do carro, também utilizamos os objetos mencionados acima, para mover o suporte e
a prancha colocamos motores de passo composto por engrenagens, polias e correias.
Construção do projeto O material usado como base dos andares do estacionamento é o MDF cortado
em quatro pedaços em forma circular.
Figura 15 - Base do estacionamento
(Fonte: Autores, 2018).
Na sustentação da base, fixamos três hastes de ferro com porcas e arruelas,
nos pontos específicos da estrutura podendo ser visualizada na figura abaixo, e na
fixação das hastes colocamos uma barra de acrílico cortado em forma triangular que
proporciona uma melhor amarração da estrutura.
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Figura 16 - Estrutura do estacionamento
(Fonte: Autores, 2018).
No centro do estacionamento iremos instalar a torre de elevação, retirada de
uma impressora convencional para fazer movimentação rotativa dentro do
estacionamento.
Figura 17 - Torre de elevação
(Fonte: Autores, 2018).
Nesse suporte de elevação acoplamos uma prancha com adaptação
necessária para a sustentação do automóvel que vai fazer movimentação de avanço
e recuo requerido no funcionamento do projeto.
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Figura 18 - Prancha de sustentação para o veiculo
(Fonte: Autores, 2018).
Cortamos pedaços de acrílicos e colamos no material de MDF que serão a
posição das vagas do estacionamento, e também três apoios circulares para equilibrar
e sustentar o protótipo.
Figura 19 Estrutura do estacionamento
(Fonte: Autores, 2018).
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Construção do circuito de controle do estacionamento. Comandos e sinalização dos motores de passo do manipulador, que montamos
no protoboard com vários componentes eletrônicos desde LEDs, resistores, botões
de pulso, resistores, cabos e o microcontrolado Arduino.
Figura 20 - Circuito de controle de acionamento
(Fonte: Autores, 2018).
Para a fundamentação teórica do projeto, utilizou-se a revisão bibliográfica por
meio de literaturas em fontes atuais e qualitativas pertinentes ao tema como revistas,
sites de internet, livros e artigos científicos. A metodologia utilizada foi o
desenvolvimento de um protótipo mecatrônico, um experimento prático para constatar
a teoria que o fundamentou.
A programação desenvolvida para o controle do estacionamento utilizamos a
própria plataforma dos desenvolvedores do Arduino, para buscar o veículo no solo e
estacionar na vaga desejada, através de acionamento de botões em um circuito
montado no protoboard com LEDs e resistores para sinalização das vagas que estão
numeradas totalizando 9 vagas.
No projeto estamos utilizando, sensores foto- elétricos para a detecção de
vagas o ocupadas ou livres, transmitindo informações para o microcontrolador do
Arduino.
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Além de utilizados LEDs (Light Emission Diode), sensores fotoelétricos,
atuadores, motores de passo, e outras tecnologias e ferramentas pertinentes ao
assunto, desde disciplinas ministradas durante o curso de Tecnologia Mecatrônica,
tais como: Acionamentos elétricos, Linguagem de Programação, Sistemas
Microcontrolados, Resistencia dos Materiais, Instalações Elétricas e Eletrônica
Industrial.
Em especifico o nosso e o de imã permanente, modelo motor 28BYJ-48.
Figura 21 - Motor de passo
(Fonte: Eletrogate, 2017).
Motor é unipolar pois possui 4 enrolamentos que chamamos de fases. Em uma
das pontas das fases, todas estão conectadas juntas. Portanto, esse motor não pode
ser usado em Drivers para motores Bipolares (com duas fases somente).
Descrição dos materiais e dispositivos eletrônicos e mecânicos utilizados na
confecção do protótipo. MDF; Hastes de ferro; Porcas; Acrílico; Motores de passo com
driver; Microcontrolador Arduino Mega; Sensores fotoelétricos; Resistores; LEDs da
cor verde e vermelha; Botões pulsante NA; Protoboard; Correias e engrenagens e
Chapas metálicas;
Para o funcionamento do projeto montamos um circuito em uma placa
protoboard com LEDs, resistores e botões de pulso para comando dos três motores
de passo através do módulo Arduino Mega.
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Na estrutura do estacionamento, cada vaga contém um sensor fotoelétrico para
sinalizar vaga ocupada ou livre, se a vaga estiver ocupada acenderá um LED vermelho
no circuito montado no protoboard e, se a vaga estiver livre, o LED se mantém
apagado.
Para guardar o carro no estacionamento, acionamos o botão “Levar” e o botão
da vaga disponível, o manipulador irá pegar o carro na plataforma inicial e o levará até
à vaga selecionada. Para retirar o carro acionamos o botão “Buscar” e o botão da vaga
correspondente, o manipulador irá pegar o carro na vaga e o levará até à plataforma
inicial.
Um edifício-garagem robotizado começou a funcionar no Centro de Florianópolis,
com 256 vagas operadas por 19 robôs e quatro elevadores inteligentes que recebem,
armazenam e entregam os veículos, a novidade promete guardar o carro em menos de
quatro minutos. (GLOBO, 2018).
A I-Park acabou vendendo o projeto por R$ 10 milhões para outra empresa do ramo,
a Estapar, que concluiu a obra. (GLOBO, 2018).
Figura 22 - Estacionamento Vertical Automatizado
(Fonte: Globo, 2018)
Através da pesquisa de um estacionamento vertical automatizado construído, tem
o valor muito expressivo comparado ao nosso projeto com estimativa de 200 mil reais.
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4. Relações de custos do Protótipo.
Para a aquisição e realização do projeto serão apresentados os custos.
Tabela 1 – Custos do projeto
1 Arduino Mega + Case R$ 68,00
2 Motores de passo + Drivers R$ 59,60
3 Cabos e jumper R$ 30,00
4 LEDs R$ 11,00
5 Resistores R$ 10,00
6 Push Buttons R$ 11,00
7 Protoboard R$ 52,00
8 Fontes 5 Volts R$ 15,00
9 Placas de MDF R$ 20,00
10 Barras Roscadas R$ 20,00
11 Parafusos e Porcas R$ 10,00
12 Rolamento R$ 5,00
13 Peças de impressora R$ 20,00
14 Acrílicos R$ 20,00
15 Cola instantânea R$ 10,00
16 Total R$ 361,60
Fontes (Autores, 2018).
5. Resultados
Através do projeto em questão, que através do uso das tecnologias existentes,
a tarefa de estacionar um veículo nos grandes centros seja facilitada, trazendo
conforto, praticidade e segurança aos usuários. E que haja um melhor aproveitamento
das áreas dedicadas para tal fim.
Com isso foi desenvolvido um protótipo de um estacionamento vertical
automatizado, controlado por um microcontrolador que utiliza uma lógica de
programação para controlar os motores de passo acoplados na estrutura rotativa e no
avanço da plataforma, movimentando na posição da vaga desejada.
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Os resultados obtidos com o protótipo foram satisfatórios atendendo os
objetivos iniciais, definidos no início deste projeto.
6. Considerações Finais
O projeto foi desenvolvido com o intuito de melhorar a qualidade de vida dos
condutores de veículos, quanto ao tempo à procura de vagas. Para isto, foi
desenvolvido um protótipo em escala reduzida de um estacionamento automatizado
utilizando um microcontrolador.
Com os conhecimentos e pesquisas adquiridos no curso de Mecatrônica,
podemos consolidar o protótipo, com a ajuda do Orientador e os professores, que nos
ajudaram e auxiliaram em todas as dúvidas referente ao projeto e agregando valores
e conhecimentos.
7. Referências
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