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APS UNIP Carro eletrico escritEngenharia Elétrica Faculdade SENAI de Tecnologia Ambiental (SENAI) 9 pag.Document shared on docsityÍNDICEI. INTRODUÇÃO...............................................................................................II. OBJETIVO...............................................

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APS UNIP Carro eletrico escrit Engenharia Elétrica Faculdade SENAI de Tecnologia Ambiental (SENAI) 9 pag.

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ÍNDICE

I. INTRODUÇÃO...............................................................................................3 II. OBJETIVO....................................................................................................4 III. METODOLOGIA..........................................................................................5 IV. DESENVOLVIMENTO TEORICO.............................................................. 6 V. ETAPAS DE CONSTRUÇÃO......................................................................8 VI. CALCULO..................................................................................................12 VII. PLANILHA DE CUSTOS...........................................................................16 VIII. CONCLUSÃO..........................................................................................17 IX. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.........................................................18

I. INTRODUÇÃO

A engenharia desde seus primórdios emprega conhecimentos científicos, técnicos e matemáticos com a finalidade da realização de processos e solução de problemas, seja no âmbito acadêmicocientífico ou no cotidiano das populações. Além de meramente a imposição ou emprego de conhecimento matemático avançado, a engenharia pode ser vista como uma arte. A engenharia mecânica representa uma parte desse conjunto relacionado com os elementos físicos naturais ou artificiais que em seu conjunto formamos sistemas mecânicos. Esses sistemas mecânicos se relacionam com as leis de Newton e suas variantes estáticas e dinâmicas. Historicamente a engenharia mecânica desempenhou um importante papel no desenvolvimento das sociedades, proporcionando saltos qualitativos em processos produtivos e de transporte. A engenharia eletrônica, esta que é considerada um ramo da engenharia elétrica, também teve sua colaboração no desenvolvimento da sociedade moderna. Com o advento e uso de estruturas solidas minúsculas; resistores, capacitores e indutores, proporcionaram um grande avanço no que se diz respeito a manipulações de correntes elétricas, campos magnéticos, assim como o trabalho e uso de suas ondas. Nos dias atuais a engenharia eletrônica se encontra desde os

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sistemas mais pequenos, aos mais colossais do nosso cotidiano. Nas telecomunicações que hoje regem o mundo encurtando distâncias, a eletrônica se faz presente e essencial. Da união das duas áreas de conhecimento supracitadas surge a engenharia mecatrônica, ramo novo da engenharia, mas com importância primordial em uma infinidade de processos e produtos. O emprego da eletrônica para gerenciar e controlas processos mecânicos é a base de dito trabalho acadêmico. Nele serão usados conceitos de eletrônica, bem seja com o emprego de circuitos e sistemas integrados, assim como o uso do eletromagnetismo e suas ondas para o controle de um dispositivo mecânico dinâmico com um objetivo preestabelecido pela instituição de ensino. A seguir serão apresentados os componentes e etapas do processo que possibilitou osucesso do projeto.

II. OBJETIVOS

O objetivo desse trabalho será projetar um carrinho movido à energia elétrica, que enviará sinais para um receptor localizado dentro do carro, tornando possível movimento para frente e para trás. A distância mínima que ele deverá percorrer na pista será de 1 m de largura, com 20 m de comprimento em um circuito com retas e curvas. Esse trabalho tem como foco a elaboração de um material de revisão acadêmico para introduzir no estudante os conceitos acadêmicos necessários para futuros projetos técnico-científicos.

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III. METODOLOGIA A metodologia aplicada foi baseada em trabalhos similares. Primeiro, a busca por vídeos e tutoriais de montagem do carrinho, e depois a procura por materiais adequados. Após a escolha dos materiais, que são resistentes e leves, mensuramos e cortamos para se adequar ao tamanho solicitado. Depois foi esquematizado o circuito elétrico que gera energia para que o carrinho ande, e feito as conexões para o uso do controle remoto. Então fizemos a pintura do chassi, e as regulações dos eixos das rodas para que o carrinho tenha a flexibilidade para fazer curvas. Testamos então se as baterias seriam suficientes para ligar e movimentar o carrinho, e se os eixos estavam regulados e estáveis.

IV. DESENVOLVIMENTO TÉORICO

A Evolução do Carro Elétrico

O carro elétrico nos séculos passados parecia ser a revolução do futuro, sendo alimentado por baterias recarregáveis.

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No início doséculo XX os carros elétricos, a vapor e a gasolina, competiam quase que em condições de igualdade. No ano de 1900 em Nova Iorque cerca de vinte e oito por cento dos carros fabricados eram elétricos. Um dos seus inventores mais prestigiados era Thomas Edison, aonde promovia e tomava parte de seu desenvolvimento. E as primeiras indústrias a produzir carros em série estavam manufaturando carros elétricos. Na virada do ano de 1900 foram produzidos 1575 carros elétricos contra apenas 936 carros a gasolina. Um dos fabricantes mais prestigiados daquela época dizia que “a eletricidade preenche melhor os requisitos de um sistema de tração do que as máquinas a vapor ou mesmo os motores a combustão”. A própria revista Scientific American 1899 dizia que: “a eletricidade é ideal para veículos pois elimina os dispositivos aplicados associados aos motores movidos a gasolina, vapor e ar comprimido, evitando o ruído, vibração e calor associados”. Naquela época muitas mulheres preferiram carros elétricos, pois não precisariam utilizar a manivela de arranque e nem manipular o sistema de marchas. Por volta de 1909 a produção de carros elétricos comparado com os movidos a combustão caiu cerca de 4,4% em relação aos anos anteriores. Em 1913 a Ford começou a produzir carros movido a gasolina em série aonde se tornaram mais atraentes e baratos. Em meados de 1912 ressurgiu o entusiasmo pelo carro elétrico que por sua vez Thomas Edison havia aperfeiçoado suas baterias de níquel e ferro, que tiveram 35% na capacidade de armazenamento entre 1910 e 1925. O advento da Primeira Guerra Mundial em 1914provocou o aumento nos preços do petróleo e aumentou ainda mais o otimismo nos carros elétricos. Por volta de 1960, a poluição produzida pelos automóveis em áreas urbanas tornou-se uma preocupação frequente e, em 1967 o governo da USA publicou novos regulamentos sobre a poluição. Os carros elétricos que surgiram no final da década de 60 utilizavam certas técnicas de conservação na tentativa de aumentar sua autonomia e velocidade máxima. Era necessário que os carros elétricos pudessem alcançar o patamar de desempenho oferecido pelos carros a gasolina, cujo desenvolvimento tinha sido significativo durante todo o século. Tanto a Ford como a GM tinham produzido protótipos de carros elétricos. O modelo da Ford Comuta surgiu em 1967 e o GM 512 surgiu em 1968. Ambos eram carros de passageiros com dois assentos pesando cerca de 550kg sendo carros totalmente elétricos. O GM 512 tinha melhor desempenho, mas estava longe de alcançar velocidades típicas de uma auto-estrada. A autonomia do carro da Ford era apenas 38km em trajetos urbanos. O carro da GM conseguia andar 60km em um trajeto urbano e 91km em estrada com velocidade constante. Na Europa a Renault produziu um protótipo pesando 1860kg,que apesar da baixa aceleração, tinha uma autonomia de 107km. As tentativas na década de 60 em promover os carros elétricos falharam. A redução de poluição nas cidades não era uma motivação suficientemente forte para o ressurgimento de uma nova tecnologia arcaica e inferior. A crise do petróleo associada ao embargo imposto pela OPEP trouxe novas esperanças para os carros elétricos, pois os motivos eram essencialmente políticos. Os EUA dependiam significativamente do petróleo dos países árabes e o congresso americano estava determinado a reduzir essa dependência. As questões ambientais não eram efetivamente críticas pois não se considerava que apenas o uso dos carros elétricos fosse melhorar a qualidade do ar. Em 1976 o departamento de energia dos EUA estabeleceu um programa para o desenvolvimento de carros elétricos e híbridos o propósito desse programa era promover pesquisa sobre veículos elétricos e demonstrar a viabilidade desta tecnologia de modo a conquistar a aceitação do publico. Em princípio, um motor elétrico é a unidade de propulsão ideal. É pequeno, silencioso, altamente eficiente tem excelente características de torquexvelocidade e não é poluidor. Infelizmente, no contexto do carro, todos esses aspectos positivos são prejudicados pelas

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limitações fundamentais das baterias como fonte de energia.

V. ETAPAS DE CONSTRUÇÃO CHASSI Um dos grandes desafios dos veículos elétricos esta na sua autonomia, pois mesmo com tecnologias avançadas para a fabricação de baterias e motores cada vez mais eficientes, uma grande capacidade de deslocamento com apenas uma carga no sistema de armazenamento eleva o seu custo demasiadamente, tornando inviável a sua construção. Como a energia necessária para a locomoção de um veículo é diretamente proporcional ao seu peso, à utilização de materiais com baixa massa específica em sua construção pode reduzir drasticamente o seu peso total, consequentemente elevando sua autonomia a valores consideráveis, além de aumentar a sua eficiência energética, pois para um mesmo deslocamento uma quantidade de energia bem menor é utilizada. Por regra as dimensões máximas do carrinho são C 300 mm X L 200 mm X h mm Não há restrição de massa, mas procuramos obter a melhor relação de resistência mecânica, massa total, facilidade de moldar e juntar as partes e custo, sendo que a melhor opção foi construir os chassis em madeira. Dentre os tipos de madeira, escolhemos um compensado especial que tem uma densidade menor e resistência mecânica maior do que os comuns. Uma boa opção seria tubo quadrado ou retangular de alumínio, mas em nosso grupo não há profissional qualificado para executar as soldas, esse foi mais um motivo que nos levou a optar pela madeira. As cargas foram calculadas e verificamos que distribuídas não causavam deformação nos chassis.

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RODAS DE ROLAMENTO Não nos preocupamos com a questão do escorregamento, visto que não há tração positiva nas rodas. A lubrificação, por se tratar de pequena rotação, foi substituída por um óleo fino, em spray, a ser reaplicado no dia da competição. O procedimento teve finalidade de eliminar atrito na peça, e com isso obter maior deslocamento.

CONTROLE DE DIREÇÃO O método utilizado para o controle de direção do veículo baseia-se na diferença de velocidade entre os motores. Assim, durante a aceleração do veículo, caso a velocidade de ambos os motores seja a mesma o veículo tenderá a se movimentar em linha reta. Porém, no caso um dos motores ter a sua velocidade reduzida o veículo tenderá a se movimentar em direção ao lado que possuir a menor aceleração, pois a roda traseira se movimenta livremente para os lados seguindo o movimento arbitrado pelas rodas dianteiras.

PREPARAÇÃO DOS CABOS O cabo foi preparado cortando-se aproximadamente 7 cm da capa que cobria as duas extremidades, as pontas dos fios internos descascadas ficaram com 0,5 cm para soldagem. O cabo foi preso junto à parte móvel para evitar que elas forçassem os terminas do motor no caso de fortes impactos. O próximo passo, foi a soldagem dos fios do cabo às chaves ,caso houvesse troca dos fios o protótipo não funcionaria.

PARTE ELÉTRICA Para a parte elétrica será utilizado um circuito simples, onde usando chaves reversíveis de 3 posições. A chave controla o motor que fica montado no veículo. A chave é fixada numa caixa, juntamente com as quatro pilhas pequenas que propulsionam o veículo.

VI. CÁLCULO Definidas as possíveis trajetórias para alcançar um ponto de destino é preciso agora ordenar essas trajetórias, sob algum critério, possibilitando a escolha da melhor trajetória e finalizando, assim, a etapa de planejamento. Seja XP o espaço de estados do autômato P, L(Pi) a linguagem gerada pelo autômato P a partir do estado i, ou seja: em que sj é a j-ésima possível trajetória que leva o robô do estado atual i ao seu destino, Lj é a linguagem definida pelo fecho do prefixo da trajetória sj e t é o número de possíveis trajetórias encontradas. Assim sendo, as linguagens Lj respeitam a seguinte relação de inclusão:

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ou seja, as linguagens Lj são sublinguagens de L(Pi). Analisando sob essa perspectiva, é possível transformar um conjunto não ordenado, ou parcialmente ordenado, de sub linguagens de L(Pi), em um conjunto de sub linguagens totalmente ordenado, utilizando o parâmetro de avaliação de desempenho de controladores, ou sub linguagens, μ. Para tanto, é preciso definir dois parâmetros do autômato P. O vetor característico do autômato P, X, e a matriz de probabilidades de ocorrência de eventos, f_. A partir da matriz f_, é construída a matriz de transição de estados, para cada sub linguagem Lj, possibilitando assim o cálculo direto do vetor μ através da fórmula apresentada abaixo: Vetor característico (X) A partir do desenvolvimento do autômato de planejamento P é possível notar que todos os estado definidos foram marcados. Essa marcação foi feita pois cada um dos estados indica a realização de uma ação de movimento pelo carro. Assim sendo, considerando a lei de formação do vetor característico X, deve ser associado um valor Xi, diferente de zero, a cada estado i do autômato P, de acordo com o impacto desse estado no sistema modelado. No caso do autômato de planejamento desenvolvido, a construção do vetor característico. Tabela 2 – Sequência de eventos que definem as possíveis trajetórias para alcançar o destino. X segue a seguinte lei de formação: em que xré o estado do carro no autômato P no momento da solicitação do planejamento, xfé o estado do autômato P que corresponde ao destino especificado para o carro e é um valor negativo, para indicar os estados marcados indesejáveis. Para o sistema de planejamento proposto adota-se τ= −1.10−4. 5.2 Cálculo matricial de μ para St/G Um supervisor St qualquer define uma linguagem admissível L(St/G) para o sistema, sendo esta linguagem um subconjunto de L(G). Diferentes supervisores, St:t = 1, 2, . . . ,m, podem ser projetados para se atingir um determinado objetivo de diferentes formas, gerando assim um conjunto parcialmente ordenado de sub linguagens de L(G), Lt = {L(St/G) : t = 1, 2, . . ,m}. Utilizando o procedimento para obter o valor de μ0 para cada linguagem controlada L (St/G), dado que L(St/G) ʗ L(G), possibilitando assim a escolha do supervisor que apresenta o melhor desempenho, ou seja, o maior valor de μ0. Seja π a representação matricial de todas as probabilidades de ocorrência de eventos existentes em G, ˜_ij, para qualquer ej 2 E, com j = 1, 2, . . . , l, e qualquer xi 2 X, com i = 0, 1, . . . , n − 1. Dessa forma a matriz π pode ser definida como: A matriz π define as probabilidades de ocorrência de cada evento em um dado estado de G, independentemente da linguagem a ser executada pelo sistema controlado. Dado um autômato Gt, cuja linguagem seja definida como: é possível construir, a partir de π, uma matriz cujos elementos representam somente as transições de estado permitidas em L(St/G). Essa matriz recebe o nome de matriz de transição de estados, sendo definida da seguinte forma:

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em que o elemento πij da matriz representa a probabilidade de ocorrência de uma transição do estado xi para o estado xj. O valor de cada elemento πij pode ser obtido, para quaisquer {xi, xj} Є X e qualquer e Є E, a partirdos valores de probabilidade de ocorrência de um evento π, sendo π:X × X (0, 1). Assim, o elemento πij é definido da seguinte forma:

VII. PLANILHA DE CUSTOS

ITENS

Qtde.

Preço total

Madeira – Compensado 1 R$ 19,90 Bateria 1 R$ 35,30 Tinta Spray 1 R$ 10,44 Rodas 4 R$ 65,00 Placa de fenolite cobreada 2 R$ 25,00 Circuito elétrico emissor 1 R$ 56,00 Circuito receptor 1 R$ 12,00 Estanho para solda 1 R$ 8,00 Cabos 10 R$ 15,00 Demais componentes eletrônicos * R$ 47,00 Custo Total R$ 293,64

VALOR TOTAL DO ORÇAMENTO: Estimado R$ 150,00 Gasto Prático R$ 293,64

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VIII. CONCLUSÃO A proposta oferecida aos alunos de engenharia foi positiva pelo fato de proporcionar o envolvimento de todos no contexto acadêmico, bem como na execução funcional, uma vez que todo trabalho em grupo leva a dedicação e empenho de todos para alcançar o melhor trabalho possível. O grupo conclui que para construção de um carro elétrico é necessário conhecimentos em diversas áreas como: conhecer a resistência do material, o planejamento de como será feito o processo, e de testes que podem ser feitos neste caso. Entendemos que o conceito da Mecânica dos Fluidos são primordiais para realização deste projeto. Além da parte técnica aprendemos a trabalhar em equipe, o que será necessário no dia a dia da vida profissional. Trabalhos como este trazem grande relevância na formação do futuro engenheiro e contribuem na proposta. Também foi possível verificar na prática que a montagem dos eixos é a parte crucial para o robô. Uma vez que o autômato necessitava ter liberdade de movimentos total. Outro fato importante é a escolha dos motores de acionamento, uma vez que motores de baixo impacto tende a ter menor força de tração e dificilmente podem movimentar livremente o robô sem ocorrer a derrapagem nas rodas traseiras.

IX. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Referencias bibliográficas NAVY, Bureau of naval personnel, basic eletricity, Hemus livraria editora Ltda. Washington, D.C, 1998. NISKIER, Julio, Manual de instalações elétricas. LTC Editora. Rio de janeiro, RJ. 1929. - os condutores e equipamentos que fazem parte de um circuito elétrico devem ser protegidos contra curto circuitos e contra sobrecargas.

http://www.abve.org.br/downloads/Veiculos_eletricos_perspectivas_Brasil_BNDES.pdf

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