Na sua versão inicial, o Veículo Mecatrônico VM-1 utilizava uma hélice como elemento propulsor. A hélice, construída com um CD comum, aquecido e dobrado, proporcionava boa propulsão, mas exigia bastante habilidade na construção. Competições com esta versão foram realiza- das com sucesso, como mostram as fotos publicadas na edição da época desta revista e que também podem ser vistas no Fotolog do site do autor. A figura 1 mostra detalhes do primeiro veículo.

Na segunda versão, publicada em edição posterior, com o nome VM-2, o sistema de propulsão passou a ser por engrenagens, sendo portanto um pouco mais trabalhoso para montar, mas mesmo assim, fez grande sucesso e ainda continua fazendo. As fotos que podem ser vistas no site do autor comprovam isso. Na figura 2 temos detalhes da construção desta versão.

Nas duas versões, entretanto, o circuito eletrônico se manteve. Utilizamos para elas um acionamento por LDR num circuito bastante simples com um transistor Darlington de potência, conforme exibido na figura 3.

Com aquele circuito, o sensor (LDR) precisava se manter iluminado para que o motor se mantivesse funcionando. Assim, tínhamos duas sugestões para as competições: usar uma lanterna para acompanhar o veículo no percurso, quando o competidor deveria focalizar a sua luz no LDR ou então, cobrir o sensor, e na hora da partida descobri-lo para que a própria luz ambiente realizasse o acionamento.

Na terceira versão do Veículo Mecatrônico, fizemos modificações tanto na propulsão como no circuito eletrônico. Começamos então por tratar do circuito eletrônico.

O Circuito Eletrônico do VM-3
Nesta terceira versão do VM-3 substituímos o transistor Darlington por um SCR. Isso significa que basta um pulso de luz no sensor para que ele dispare e mantenha o motor do veículo em funcionamento por tempo indeterminado. Assim, na competição, podemos colocar os competidores a uma certa distância do carrinho (com a alimentação ligada) e no momento da partida, eles deverão “acertar” com seus Laser Pointers o sensor para obter a largada.

A vantagem disso é que, dada a largada, é por conta do carrinho atravessar o percurso combinado até a linha de chegada. Normalmente fazemos a competição com um percurso de meia ou ¾ de uma quadra de vôlei ou basquete.

Como Funciona

O LDR é um sensor de luz que deixa passar a corrente elétrica em função do grau de iluminação de sua superfície sensível. Quando o LDR é iluminado, uma corrente flui por este componente polarizando a comporta do SCR. A comporta ou gate (g) de um SCR é o seu terminal de controle. Quando o SCR é polarizado ele dispara (conduz), funcionando como uma chave que liga, alimentando o motor. Com luz no LDR o motor funciona porque o SCR dispara, mas mesmo depois que a luz desaparece, ele se mantém disparado. Para desligar é preciso cortar a alimentação por um instante. Isso pode ser feito, desligando-se as pilhas que estão no suporte (afaste uma delas e depois coloque-a de volta). Veja que a velocidade máxima do motor não depende da intensidade da luz, conforme mostra o gráfico da figura 4.

Uma vez disparado, o SCR mantém a corrente máxima no motor.

Lembre-se que os SCRs possuem uma certa resistência ao dispararem, o que faz com que uma certa perda de tensão ocorra neles. Assim, no caso do SCR que usamos esta perda foi da ordem de 1,7 V. Isso significa que alimentando-se o motor com 6 V, só chega 4,3 V ao motor, mas isso ainda é suficiente para fazê-lo rodar com boa força. O motor utilizado no nosso projeto funciona bem com tensões de 3 V a 6 V, e até mesmo com um pouco mais.

Este tipo de controle é empregado em diversos equipamentos de alta tecnologia. Os alarmes que disparam quando alguém interrompe um feixe de luz, o sistema que acende automaticamente as luzes das ruas quando escurece, e sistemas de iluminação automática que acendem lâmpadas alimentadas por baterias quando falta luz são alguns exemplos de aparelhos que funcionam segundo o mesmo princípio de controle fotoelétrico do carrinho que vamos montar.

O circuito completo desta versão é apresentado na figura 5.

O SCR é do tipo 2N5064, um SCR pequeno, mas de boa potência e extremamente sensível. Este SCR pode conduzir correntes até 800 mA quando disparado, o que é mais do que suficiente para alimentar o pequeno motor de 6 V (4 pilhas).

R1 determina a sensibilidade ao disparo. Notamos que em lugares claros, será melhor obter o ajuste trocando este componente por um trimpot de 100 kohms. A montagem do LDR deve ser feita num tubinho opaco, dada sua sensibilidade.

O C1 serve de filtro para o motor: para que o motor ao enviar uma corrente inversa não venha a travar o SCR.

O LDR é do tipo redondo comum pequeno e a alimentação vem de 4 pilhas pequenas em seu suporte. Na figura 6 temos a montagem do circuito numa ponte de terminais, que é a versão mais recomendada para alunos do ensino médio. Para alunos de cursos técnicos e de engenharia a versão em placa de circuito impresso é a melhor.

Teste de Funcionamento

• Tampe o LDR de modo que ele não receba luz.
• Coloque as pilhas no suporte
• Deixando bater luz no LDR ou iluminando-o com o Laser Poin- ter, o motor deve girar
• Para rearmar, tire e coloque uma pilha no suporte.
• Se o circuito tender a disparar sozinho, ou seja, ficar muito sensível, troque o resistor pelo de 220 kohms (vermelho, vermelho, amarelo)
• Se o motor não girar, “esfregue” as pilhas no suporte de modo a melhorar seu contato.

A Parte Mecânica

A parte mecânica pode ser a mesma do VM-1 ou do VM-2. Nas ilustrações o Prof. Flávio Bernardini mostra uma sugestão de montagem bem interessante. O material usado por ele tinha tampinhas de garrafas PETs para montar as rodas, e um chassi a base de papelão duro. Uma caixa de fósforo foi utilizada de base para o motor, que através de um simples elástico transferia para um par de tampinhas de garrafa de vidro a rotação do motor. Estas tampinhas estão presas no mesmo eixo que as rodas traseiras, este eixo é feito com espetinhos de churrasco. A parte do eixo traseiro que se conecta ao chassi, são pedaços de trilhos de cortina, que foram dobrados e furados.

O eixo dianteiro é um tubinho de caneta serrado que fica preso ao chassi por elástico, por dentro deste tubinho passa um espetinho de churrasco que prende as rodas, que também são de tampinhas de garrafa PETs.

O circuito é preso na caixa de pa- litos de fósforos ao lado do motor e o suporte de pilhas é preso ao chassi, distribuindo assim o peso de forma homogênea pelo carrinho.