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Apresentamos aqui um elevador com caixa de redução e cinco andares, similar aos elevadores de carga que vimos em nosso cotidiano. Este projeto emprega uma quantidade maior de peças do que os outros que vínhamos desenvolvendo, justamente para mostrar que é possível criar projetos maiores e mais complexos com os kits Modelix

Montando o Circuito no Protoboard


A primeira etapa do nosso projeto é a montagem e teste dos componentes na protoboard que acompanha o kit.

Neste projeto houve a necessidade de utilizarmos dois protoboards para podermos distribuir os fios de maneira mais segura e para facilitar a visualização pelo leitor, lembrando que a disposição dos componentes não é uma regra e pode ficar a critério do próprio esquema de montagem do leitor. Para facilitar ainda mais esta etapa, dividiremos o protoboard em duas sequências: primeiro as conexões do CI e depois a sequência dos componentes externos (interruptores e sensores).

Para começar, descrevemos o conceito e montagem do Circuito Integrado L293D de uma ponte H, um pequeno circuito eletrônico que permite que um motor de corrente contínua (DC) gire tanto para um sentido quanto para o outro, ou seja, o usaremos para movimentar nosso elevador para cima e para baixo sem a utilização de relés, seguindo os comandos enviados pelo controlador do Modelixino. O nome ponte H é dado pela forma que assume o circuito quando montado.

A ponte é construída com quatro “chaves” (S1-S4) que são acionadas de forma alternada (S1 e S4 ou S2 e S3). Para cada configuração das chaves o motor gira em um sentido. As chaves S1 e S2 assim como as chaves S3 e S4 não podem ser ligadas ao mesmo tempo, pois irão gerar um curto-circuito.

Para construção da ponte H pode ser empregado qualquer tipo de componente que simule uma chave liga-desliga, em todo caso usaremos interruptores de pressão.

A fim de eliminar curto-circuito, é recomendada a utilização de portas lógicas como, por exemplo, os componentes 7408 e/ou 7406. Outro melhoramento que pode ser feito à ponte H é a colocação de diodos entre as “chaves”, pois quando a corrente não tem para onde circular no caso de o motor parar, ela volta para a fonte de alimentação, o que evita desperdício de energia de uma bateria.


Diagrama elétrico básico de funcionamento da ponte H

Na figura 1, podemos observar que o motor efetuará seu sentido de rotação de acordo com a sua polarização proveniente da fonte.



Figura 2: Os terminais do motor em um primeiro momento são alimentados pelos polos positivo e ne- gativo, assim efetuando um sentido de giro;




Figura 3: Neste segundo estágio ocorre uma inversão na polarização executada pela ponte H, sendo alimentado pelos polos negativo e positivo, ou seja, revertendo o sentido de giro do motor.



Nosso elevador é composto por cinco andares e cada um deve conter um conjunto de componentes externos que compreende um interruptor de pressão e um sensor analógico LDR.

No esquema da figura 4 temos a montagem do circuito integrador, com o microcontrolador




Na figura 5, observamos o protoboard completo com todas as cone- xões instaladas: isto é somente um dos diversos exemplos que podemos montar, como mencionamos anteriormente. Não é necessário se prender a este esquema, apenas siga-o como exemplo.



Observando a figura 6, temos um zoom sobre o CI, representando suas conexões instaladas. Seguindo o layout do esboço acima, podemos efetuar estas conexões, a ponte H nos possibilita alimentarmos dois motores DC, mas como nosso projeto é composto por um motor DC, as duas saídas serão ligadas diretamente neste motor com auxílio de um componente externo chamado HUB. Veremos logo à frente este detalhe.




Com o CI já previamente conectado, passamos para outra sequência de montagem no protoboard, que será a das conexões dos componentes externos:

Para realizar as conexões dos interruptores são necessárias cinco portas digitais do microcontrolador e cinco resistores de 10 kΩ. As portas digitais a serem utilizadas serão, de acordo com o programa, (8, 9, 10, 11 e 12) para os respectivos interruptores (bot0, bot1, bot2, bot3, e bot4), mas podem ser substituídas de acordo com seu critério de montagem, lembrando que neste caso o diagrama também será alterado. Na figura 7 a entrada da Fonte de alimentação do motor (externa 6 V) na protoboard. Note que a polarização deve ser respeitada para que não ocorram falhas..



Enquanto os fios marrons são os responsáveis pelo sinal do microcontrolador, uma ponta do resistor encontra-se conectada ao sinal do interruptor e sua outra extremidade no ponto do negativo do protoboard. Para a energização utilizamos os fios cor de rosa, com carga transferida do microcontrolador de 5 V.

Para os sensores separamos em um outro protoboard com uma melhor visibilidade das conexões e identificamos os fios pretos como negativos e os rosas como positivos,como ilustra a figura 8. Neste caso, pelo fato dos componentes serem analógicos, utilizaremos cinco entradas analógicas, mas, da mesma forma que os interruptores, as portas usadas serão de acordo com o programa sendo (0, 1, 2, 3, 4) para os respectivos sensores (ldr0, ldr1, ldr2, ldr3, e ldr4), podendo haver mudanças conforme sua montagem.



Como os sensores possuem resistência própria em sua placa, não há a necessidade de complementar no protoboard. Contudo, a alimentação dos sensores é feita do micro controlador e não da fonte externa.


Na figura 9 encontram-se o as conexões completas.



Antes de começarmos a construir a parte física do elevador e programar o Arduino, precisamos testar sensores e interruptores para substituí-los, se necessário, o quanto antes e eliminar problemas futuros.


Para isso, apresentamos na figura 10 uma plataforma de testes (com os detalhes de montagem na protoboard exibidos nas figuras 11 a 14) que consiste em fazer dois outros programas sem ligação com o elevador para testar os componentes. Vamos ao programa de teste:












Primeiro testaremos os sensores, a lógica do programa será o acionamento do LED que se encontra na própria placa pela porta digital 13. Como os sensores são analógicos, ou seja, baseiam-se em alguma variação, utilizaremos a iluminação ambiente para o acionamento do LED e, com a interrupção da iluminação ambiente, o mesmo piscará.

Com este procedimento teremos certeza se todos os sensores estão funcionando. Cabe lembrar que a taxa que utilizaremos dependerá de cada ambiente e não será exata. Contudo, inicie seus testes com a mesma variação, conforme mostra a figura 15.



Após efetuar os testes com os sensores chegamos ao teste dos interruptores. Vejamos o programa de teste:

Com o mesmo propósito do teste anterior, este sketch, exibido na figura 16 terá as mesmas finalidades, somente com a mudança no valor que irá atuar no LED, pois os interruptores obtêm um sinal digital (nível alto e nível baixo), diferente dos sensores que avaliam a intensidade da iluminação do ambiente (sinal analógico).




Depois de analisar estes parâmetros, vamos ao desenvolvimento do programa original que utilizaremos para o elevador.

Ainda na plataforma de testes, acoplamos o motor em uma base para sustentá-lo juntamente com uma hélice fixada em seu eixo de movimento, tudo alimentado por uma fonte externa de 6 Volts. Observe a figura 17 para a realização dos teste antes de acrescentar os componentes no elevador e as figuras 18 a 19 para visualizar os detalhes da montagem.








Programação do Arduino

Compile para a placa e comece a efetuar os testes de cada andar, e obtendo sucesso nos testes o processo de criação da lógica estará concluído. Mas se houver algumas divergências neste procedimento, fica a dica no sentido de rever tudo o que foi apresentado até a chegada deste estágio, pois alguma passagem mal entendida poderá comprometer todo o projeto. Seja criterioso com estes processos.