ETEC JORGE STREET. APAGAZYZZ Apagador de lousa automatizado

Transcrição

1 1 ETEC JORGE STREET APAGAZYZZ Apagador de lousa automatizado Cesar Beloni João Pedro Karalkovas Paulo Rogério Moraes Junior Pedro Lucas de Oliveira Cruz Rodrigo Sachini Canno Wesley Silvestrim Alves

2 2 São Caetano do Sul - SP 2013 ETEC JORGE STREET APAGAZYZZ Apagador de lousa automatizado Cesar Beloni João Pedro Karalkovas Paulo Rogério Moraes Junior Pedro Lucas de Oliveira Cruz Rodrigo Sachini Canno Wesley Silvestrim Alves

3 3 Monografia apresentada à Escola Técnica Estadual Jorge Street, como requisito parcial para obtenção do Certificado de Conclusão de Curso, sob orientação do professor Eduardo.

4 4 São Caetano do Sul - SP 2013 Cesar Beloni João Pedro Karalkovas Paulo Rogério Moraes Junior Pedro Lucas de Oliveira Cruz Rodrigo Sachini Canno Wesley Silvestrim Alves

5 5 APAGAZYZZ Apagador de lousa automatizado

6 6 Nós dedicamos esse trabalho aos nossos professores, aos funcionários da escola, a Deus e também ao Sr. José, ao Edson e ao Luís

7 7 AGRADECIMENTOS Às nossas famílias que demonstraram apoio e paciência durante a elaboração desse trabalho. Ao nosso patrocinador Serralheria Jovem, por tornar possível esse projeto. Aos meus colegas de curso, com os quais troquei experiências e compartilhei momentos de aprendizado e discussões sobre os mais variados assuntos. Ao professor Eduardo, pelo apoio e auxílio com o projeto.

8 8 "Não importa o quão forte você pode bater, mas sim, o quanto você pode apanhar da vida e continuar indo em frente" Rocky Balboa

9 9 RESUMO O apagazyzz como um sistema robótico cartesiano se adéqua a apagar uma lousa de forma simples e eficiente, seus parafusos de movimento deixam o trabalho de um professor muito mais consistente e o ajuda a deixar sua aula mais dinâmica, com sua programação em C na plataforma arduino deixa sua manipulação e adequação a diversos tamanhos de lousa mais rápida e precisa. PALAVRAS-CHAVE: Simplicidade, robô, lousa, eficiência, mecatrônica.

10 10 Sumário 1 INTRODUÇÃO PROJETO PESQUISAS DE CAMPO DIMENSIONAMENTO CRONOGRAMA MONTAGEM MECÂNICA ESTRUTURA FUSOS PEÇA CENTRAL MONTAGEM ELETRONICA ARDUINO UNO MOTORES DE PASSO INTERFACES DE POTÊNCIA BOTOEIRA PROGRAMAÇÃO LOGICA CÓDIGO FONTE PROBLEMAS CONTROLE REMOTO ZONA DE ESCAPE ALINHAMENTO DOS FUSOS CONSIDERAÇÕES FINAIS ANEXOS... 19

11 11 1 INTRODUÇÃO Para o trabalho de conclusão de curso de mecatrônica, nós (grupo formado pelos alunos onde os nomes se encontram na contra capa da monografia), decidimos fazer um apagador de lousa automatizado para simplificar o esforço de nossos professores, e só com o conhecimento adquirido neste curso, foi possível realizá-lo. Sabemos que as automações facilitam e agilizam os processos, sejam quais forem, sendo assim um apagador automatizado ajuda na desenvoltura do professor em sala de aula, permitindo que a aula seja mais dinâmica e produtiva. A seguir veremos o processo de construção do projeto, suas características e componentes.

12 12 2 PROJETO Com a ajuda do nosso professor Eduardo, tivemos um encaminhamento para o brain storm e concluímos que a realização deste trabalho seria possível, sendo assim nosso professor nos auxiliou no desenvolvimento do projeto Pesquisas de campo Foi questionado a vinte professores sobre a idéia de um apagador automatizado, e somente um rejeitou o projeto, alegando gostar de apagar a lousa. Com isso percebemos que o projeto teria um motivo para ser feito e no gráfico a seguir (Figura 1) percebemos que os professores adoraram a ideia 2.2. Dimensionamento Para dimensionar o nosso mecanismo pensamos em criar algo que une a eletrônica e a mecânica, por isso decidimos usar um fuso para a movimentação do apagador e imãs que sustente o próprio, para a lousa decidimos que não era necessário fazer essa muito grande por isso a medida de 700x500mm é de bom tamanho para a demonstração, o arduino foi escolhido por possuir uma programação mais simples e por conter uma compatibilidade com motores de passo maior, os motores de passo são mais precisos e por isso foram de bom agrado para nosso trabalho com isso decidimos que o ApagaZyzz quando pronto ficaria assim (Figura 2) 2.3 Cronograma Antes de começarmos a fazer o projeto em si o professor Eduardo nos aconselhou a fazer um cronograma para agilizar os passos de nosso trabalho, segue em então o cronograma com seus devidos atrasos e adiantamentos: (figura 3)

13 13 3 MONTAGEM MECÂNICA Nesta etapa, houveram algumas dificuldades, pois na prática foram necessárias várias alterações não planejadas no projeto inicial Estrutura Inicialmente soldamos (figura 4) as barras de aço 1020 com a solda MIG, criando a forma de um retângulo, que foi utilizado para a sustentação do quadro, a seguir soldamos quatro barras do mesmo material, na estrutura de sustentação, para apoiar o mecanismo que apagará a lousa Fusos Nos suportes colocados na estrutura, fixamos fusos de aço temperado utilizando pinos de latão de 6mm de diâmetro, para permitir que os fusos possam girar em um eixo central e movimentar barras de alumínio e uma peça central móvel onde será apoiado o apagador da lousa Peça Central Uma peça de alumínio com base de aço foi dimensionada para ser posicionada no ponto de encontro de duas barras de alumínio, que são movimentadas pelos fusos, para apoiar os imãs que seguram o apagador, e poder move-lo para qualquer ponto na lousa. 4 MONTAGEM ELETRONICA A parte eletrônica do projeto foi feita com a utilização de um Arduino UNO R3, dois motores de passo, duas interfaces de potência, e três botões. Nesta etapa não houveram muitas complicações.

14 Arduino UNO O Arduino UNO, é um hardware italiano, que consiste em um micro controlador ATMEGA328P-RU, que possui ports digitais e analógicos, que funcionam tanto como entrada de dados como saída, permitindo assim uma fácil comunicação com o chip Motores de passo Os motores de passo foram escolhidos por possuírem mais precisão que motores elétricos convencionais. Com a força de 1 kgf.cm, consegue rodar sua engrenagem para a movimentação do fuso. Como sua programação é simples e rápida utilizando o Arduino, com as simples medidas da lousa e do apagador, conseguimos tem uma movimentação precisa Interfaces de Potência A interface de potência foi utilizada para elevar a tensão e a corrente nos motores de passo, funcionando como uma ponte H, os pulsos sequencias de baixa tensão para os motores são automaticamente introduzidos ao motor com uma tensão ideal. 4.4.Botoeira Inicialmente os botões seriam colocados em um controle remoto, porém por dificuldades com os transmissores e receptores, decidimos fazer uma interface de usuário para o controle do apagador. 5 PROGRAMAÇÃO A programação foi simples, utilizamos a linguagem C, no programa Arduino que a própria empresa Arduino oferece gratuitamente. Por ser uma plataforma de código aberto, conseguimos obter auxilio do fórum da própria Arduino que nos ensinou como esta adorável placa funciona.

15 Logica Quando uma pessoa pressiona um botão, os motores giram os fusos, e movimentam a peça central, permitindo que o apagador se mova para qualquer ponto na lousa Código Fonte #include <Stepper.h> const int steps=100; int buttonstate=0; int buttonstate1=0; int buttonstate2=0; Stepper motorx(steps,1,2,3,4); Stepper motory(steps,5,6,7,8); int tamx=694; int tamy=595; int passox=0; int passoy=0; int apagador=100; void setup() { motorx.setspeed(180); motory.setspeed(180); Serial.begin(9600); pinmode(a1,input); pinmode(a2,input); pinmode(a3,input); passox=((tamx-apagador)/60.15)*steps; passoy=(((tamy-apagador)/60.15)*steps)/4; } void loop() { buttonstate=analogread(a1); buttonstate1=analogread(a2); buttonstate2=analogread(a3);

16 16 if(buttonstate==1023){ Serial.println("botao"); motorx.step(passox); motorx.step(-passox); motorx.step(passox); motorx.step(-passox); motory.step(-passoy*4); } else if(buttonstate1==1023) { Serial.println("botao 1"); motorx.step(passox/2); motorx.step(-passox/2); motorx.step(passox/2); motorx.step(-passox/2); motory.step(-passoy*4); } else if(buttonstate2==1023) { Serial.println("Botao 2"); motorx.step(passox/2); motorx.step(passox/2); motorx.step(-passox/2); motorx.step(passox/2); motorx.step(-passox/2); motory.step(-passoy*4);

17 17 motorx.step(-passox/2); } else { motorx.step(0); motory.step(0); } } 6 PROBLEMAS Os seguintes fatos foram os problemas encontrados durante o projeto, mas nem todos puderam ser corrigidos e foram abandonados Controle Remoto O problema no controle remoto foi a comunicação do transmissor e do receptor, porem por questão do tempo gasto nas tentativas de corrigir o problema, decidimos abandona-lo Zona de Escape Outro problema foi o movimento do apagador, pois inicialmente, o apagador teria que passar pelo meio da primeira parte, assim apagando o que estivesse escrito naquela área, então foi necessário criar uma área livre para que o apagador possa se mover livremente sem apagar nada de forma errônea Alinhamento dos Fusos Um problema bem grave que descobrimos a pouco tempo da banca foi o alinhamento dos fusos que tinham que ser precisamente alinhados para que os motores conseguissem rodar e assim fazer todo o mecanismo funcionar.

18 18 7 CONSIDERAÇÕES FINAIS O projeto foi um grande desafio para nós, nunca pensamos que uma ideia poderia ser tão difícil de ser realizada, mas valeu a pena, não a nada como ver algo sair da sua mente para o mundo físico, para o mundo real, acreditamos também que esse projeto nos deu um choque de realidade tremendo, uma coisa não é só aquilo que é vendida nas lojas e vitrines, cada pedacinho de tecnologia um dia teve que ser estudada e muito, mas muito aperfeiçoada para chegar no que somos hoje, ficamos imaginando como coisas tão gigantescas e coisas tão minúsculas podem ser feitas e como foi difícil fazer aquilo, sim esse trabalho de conclusão de curso vai ficar em nossas memorias como a primeira coisa que tiramos da nossa cabeça para a realidade, muito obrigado etec por nos proporcionar isto.

19 19 8 ANEXOS Figura 1 Figura 2

20 20 Figura 3 Verde: Planejado Azul: Cumprido Rosa: Adiantado Laranja: Atrasado Figura 4