O projeto Baja SAE é um desafio lançado aos estudantes de engenharia que oferece a chance de aplicar na prática os conhecimentos adquiridos em sala

Transcrição

1 O projeto Baja SAE é um desafio lançado aos estudantes de engenharia que oferece a chance de aplicar na prática os conhecimentos adquiridos em sala de aula, visando incrementar sua preparação para o mercado de trabalho. Ao participar do projeto Baja SAE, o aluno se envolve comum caso real de desenvolvimento de projeto, desde sua a concepção, projeto detalhado e construção.

2 Problemas Em Desenvolvimento Rotação Combustível Controle do afogador Distribuição de Frenagem

3 Não Iniciados Telemetria de Dados Gravação de Dados Velocidade GPS Analise das Vibrações do Carro Análise de Esforços na Estrutura do Carro Sensores de temperatura (pastilha de freio, cvt e óleo do motor) Acelerômetro Triaxial Pressão do Fluido de Freio Análise da Atuação da Suspensão Ventoinha na proteção de CVT Deformação da Pinça

4 Problema 1 Medição da rotação do motor É utilizado no projeto um motor Briggs&Stratton, 4 tempos, monocilíndrico, com potência de 10HP série 20 código (205432, ou ), refrigerado a ar.

5 Deseja-se realizar a medição da rotação do motor, através de algum tipo de sensor, para disponibilização em um painel para o piloto e armazenamento desde dado, interessante para análise dos setup s do protótipo. Para utilização na competição

6 Soluções mais prováveis 1. Utilização de um sensor indutivo na saída do motor, utilizando algum ponto do eixo como marcador para a contagem dos pulsos 2. Medição da indução eletromagnética da corrente gerada pela bobina da vela, através de um sensor de corrente (outra bobina, por exemplo)

7 A solução atualmente utilizada pela equipe é a opção 2. Como sensor de corrente, é enrolado um fio de cobre de 0.5mm (loose end) em parte do cabo da vela, assim como mostrado na imagem:

8 Comparando o sinal obtido no osciloscópio com o esperado: Obtido Esperado Este sinal é levado ao módulo eletrônico central, onde é tratado pelo seguinte circuito:

9 O circuito, composto por um filtro passa-alta, um comparador, um filtro passa-baixa e outro comparador, tem como função transformar o sinal vindo da bobina em pulsos retangulares, com 5V de pico, que podem ser lidos no microcontrolador PIC16F877A através da utilização da interrupção do Timer 0;

10 Dificuldades Encontradas O sinal obtido com o osciloscópio não é reproduzível de maneira satisfatória. A provável causa é a forma com que é enrolado fio de cobre sobre o cabo da vela, que é fixado com tie-wrap s, além de mal contatos da placa impressa utilizada no módulo central. Regulação correta dos potenciômetros do filtro passabaixa e comparadores presentes no circuito

11 Problema 2 Medição do Nível de Combustível Utiliza-se um tanque feito de um PET Não é permitido a perfuração do tanque, logo: 1. Não é possível inserir nenhuma espécie de sensor, uma vez que são necessários fios para transmissão de dados e alimentação

12 Deseja-se realizar a medição do nível de combustível do tanque, através de algum tipo de sensor, para disponibilização em um painel para o piloto e armazenamento desde dado, interessante para análise do gasto do motor e definir a estratégia da equipe durante provas. Para utilização na competição

13 Soluções mais Prováveis 1. Utilização de sensores colados ao tanque que detectam a presença do combustível. 2. Utilização de uma boia com um ímã guiada por um eixo preso dentro do tanque. E um sensor que responda ao campo do ímã. Ex: Reed Switch

14 A solução atualmente utilizada pela equipe é a opção 1. O sensor se encontra inclinado para que o mesmo detecte a presença ou não de combustível mas não a parede do tanque.

15 Para melhor medição do nível, o piloto aciona por meio de um botão localizado no volante a medição do combustível, uma vez que a trepidação causada pela pista dificulta uma análise fiel. Os sensores só são alimentados quando a medição é acionada para economizar o gasto de energia.

16 Dificuldades Encontradas Como o sinal de cada sensor é digital, as medições de níveis de combustível são discretas e limitadas ao número de sensores. O número de sensores é limitado pelo espaço do tanque.

17 Deseja-se migrar para um método que seja possível a leitura de mais níveis de combustível. Ex: Reed Switch

18 Problema 3 Acionamento do Choke Permitir o acionamento da alavanca do motor pelo próprio piloto.

19 Deseja-se fazer um acionamento por parte do piloto para mudar a posição do afogador para auxiliar em desligamentos inesperados do carro durante a competição. Para utilização em testes.

20 Soluções mais Prováveis 1. Utilização de um motor DC ou um servo motor para a mudança da posição do afogador através de uma chave ao alcance do piloto.

21 Dificuldades Encontradas Dificuldade em se fixar o motor dentro da caixa do governador, e ao mesmo tempo engrená-lo com a válvula do afogador. Sensibilidade do motor requer robustez do mesmo contra poeira e lama, ao mesmo tempo em que deve ser de fácil manutenção e troca em caso de defeitos.

22 Problema 4 Distribuição de frenagem Deseja-se implementar um sistema para que o piloto altere a distribuição de frenagem em movimento de acordo com sua necessidade.

23 Deseja-se mudar a posição do BIAS para distribuir a quantidade de pressão que a linha de freio impõe ao sistema de frenagem dianteiro e traseiro.

24 Soluções possíveis 1. Utilização de um motor DC ou um servo motor para a mudança da posição do BIAS através de um potenciômetro ao alcance do piloto.

25 Dificuldades encontradas O motor tem de ser robusto, resistir a lama e poeira e ser forte o suficiente para mover o baias mesmo após horas de competição, ao mesmo tempo em que deve ser de fácil manutenção e troca em caso de defeitos. Dificuldade na fixação do servo e do sistema de engrenagens que transmite o movimento do mesmo para o baias

26 Problema 5 Telemetria de Dados Permitir a transmissão de dados adquiridos para o box em tempo real

27 Deseja-se transmitir em tempo real as informações geradas pelos outros módulos do carro e gerar informações a partir disso. Para utilização na competição

28 Possíveis Soluções 1. Via Rádio-frequência 2. Via Bluetooth 3. Via Microondas 4. Via Internet 5. Via Infra-Vermelho

29 Os sinais micro-ondas são ruins para objetos em muito movimento. Como é difícil o acesso da internet nos locais em que o carro irá andar esse método também é inviável. As vias bluetooth e infravermelho são ruins para distâncias maiores.

30 A transmissão via rádio-frequência é a mais utilizada para esse tipo de aplicação, a equipe possui alguns módulos que utilizam essa frequência.

31 Problema 6 Gravação de Dados Permitir a gravação de dados para acompanhar a resposta dos sensores à certos testes realizados no carro durante um certo tempo.

32 Deseja-se gravar os dados para que seja possível gerar dados após o desligamento do carro. Ex: Acompanhar o nível de combustível ao longo da prova Para utilização na competição

33 Soluções mais Prováveis 1. EEPROM 2. Flash 3. Cartão SD

34 As memórias EEPROM e Flash são muito limitadas por possuírem um espaço de armazenamento pequeno. O cartão SD é o mais comum nesse tipo de aplicação, sendo simples encontrar outros trabalhos nessa área.

35 Problema 7 - Velocidade Deseja-se medir a velocidade do veículo para analisar o desempenho do mesmo em certas situações. Para utilização na competição

36 Soluções mais Prováveis 1. Utilização de um sensor indutivo no disco de freio de uma das rodas. 2. Utilização de um sensor indutivo na saída da caixa de transmissão.

37 1. O sensor no disco de freio: Apresenta maior precisão em relação à derrapagem do carro, sendo corrigida totalmente com a utilização de um sensor em cada roda dianteira. Tem o problema de menor robustez pois expõe mais o sensor.

38 2. O sensor na caixa de transmissão: Tem menor precisão em caso de derrapagem do carro É mais robusto pois a caixa de transmissão é mais protegida

39 Problema 8 - GPS Deseja-se instalar um GPS para poder analisar a velocidade do carro e o desempenho do mesmo em cada trecho da pista. Para utilização na competição

40 Problema 9 Analise das Vibrações do Carro Deseja-se implementar um meio de medir as vibrações a que o piloto é submetido, tanto estaticamente (motor) quanto relacionado a dinâmica do carro em diferentes terrenos e obstáculos.

41 Consiste em adquirir os dados das frequências das vibrações que o piloto está submetido, influenciando o conforto do mesmo. É dividida em duas partes: Análise estática do carro, onde a principal fonte de vibração é a do motor Análise dinâmica do carro, onde as fontes de vibrações são provenientes da pista, levando em conta as respostas da suspensão.

42 Problema 10 Análise dos Esforços na Estrutura do Carro Deseja-se analisar as deformações dos tubos do carro para validar os modelos projetados pela equipe por meio de extensômeros. Para utilização em testes

43 Problema 11 Protocolo de Comunicação Deseja-se implementar um protocolo de comunicação serial entre os sensores para utilizar um numero menor de portas do microcontrolador

44 Possíveis Soluções 1. Barramento CAN 2. Ethernet 3. RS ATA / SATA 5. SPI

45 Problema 12 Sensor de Temperatura do Óleo do Motor Deseja-se implementar um sensor de temperatura do óleo do motor para monitorar a temperatura do mesmo.

46 Problema 13 Sensor de Temperatura da CVT Deseja-se implementar um sensor de temperatura da CVT para monitorar a temperatura da mesma. Utilização em teste

47 A análise da temperatura da CVT é importante pois a equipe já teve problemas com as altas temperaturas que desgastam a correia ao longo do tempo como na imagem abaixo

48 Problema 14 Sensor de Temperatura da Pastilha de Freio Deseja-se monitorar a temperatura na pastilha de freio pois a mesma possui uma faixa de temperatura de funcionamento. Utilização em testes.

49 Problema 15 Deseja-se utilizar um acelerômetro triaxial para a análise das várias acelerações que o carro sofre. Ex: Análise da atuação da suspensão Utilização em testes

50 Problema 16 Análise da Pressão do Fluido de Freio Deseja-se utilizar um sensor de pressão para monitorar a pressão da linha de freio.

51 Problema 17 Análise da Atuação da Suspensão Deseja-se implementar uma maneira de acompanhar a atuação da suspensão em testes.

52 Possíveis Soluções 1. Utilização de acelerômetros para ver a diferença entre a aceleração da massa suspensa e da não-suspensa.

53 Problema 18 Resfriamento da Proteção da CVT Deseja-se implementar um sistema de resfriamento da Proteção da CVT, uma vez que a equipe já teve problemas com superaquecimento.

54 A proteção da CVT é um item necessário para segurança, uma vez que ela isola as partes rotativas do carro O superaquecimento é proveniente de várias fontes: atrito da correia da CVT, componentes internos da CVT, calor do motor, etc. Para regular a temperatura melhor, busca-se implementar um sistema de resfriamento para que a proteção não chegue a uma temperatura prejudicial para os outros sistemas

55 A solução mais provável é um cooler