Para além de todos os interesses relativos ao tema, o arduino parece-me atraente pela reunião de várias temáticas técnicas, cuja aprendizagem pessoal tenho em perspectiva, mas para as quais me tem faltado a motivação e o tempo certos. Ora bem, desta vez vamos juntar numa primeira experiência um bocadinho de Lego, alguns componentes eléctricos e electrónicos, fios, cabos e soldaduras, e por fim um pouco de programação em C++. E um Arduino, claro. No meu caso um Arduino UNO Rev3.
Devo dizer que este projecto não tem de ser, necessariamente muito caro. Consegue comprar-se online, em lojas portuguesas, um modelo de Arduino como este por €20,00 + IVA + portes. O diverso material eléctrico usado é barato. Encontram-se motores DC e servo em brinquedos eléctricos, leitores de CD avariados, etc. De resto, um pouco de imaginação e de reciclagem nunca fizeram mal a ninguém...
Este projecto materializou-se pelo desejo de construir um pequeno veículo de quatro rodas, controlado pelo Arduino e independente de ligações a pc ou cabos de alimentação.
Propus-me abraçar a aventura em duas fases:
Em primeiro lugar deverei construir o veículo, acoplar-lhe motores, baterias, placa de contactos, ligações eléctricas e o Arduino de forma relativamente compacta e segura. O aparelho deverá mover-se para a frente e para trás e virar, acções apoiadas por um par de motores. Estas acções deverão poder ser efectuadas de forma pré-definida, segundo uma rota estabelecida, ou comandadas via pc, o que me parece interessante mas exige, para já, ligações físicas (cabos) ao pc.
Numa segunda fase, o veículo deverá ganhar esperteza, coitado, e será capaz de mover-se livremente pela casa, evitando obstáculos, eventualmente medindo a luz ambiente e a temperatura :-) A função deste pequeno ser em processo de génese ainda é algo incerta. As possibilidades são imensas. Eventualmente este blogue existirá enquanto existirem essas possibilidades.
Fase A . Construção do modelo preliminar
Para suportar os componentes referidos, decidi-me a sacrificar o meu melhor modelo de Lego Technic, o 8048; obviamente um sacrifício não destrutivo, já que muito prezo este brinquedo. Este modelo apenas peca pela falta de rodas dentadas de dimensão algo superior; tenho receio de não ter conseguido um rácio melhor na desmultiplicação da rotação do motor, ou seja, temo ter de vir a controlar por software (se calhar até nem temo assim tanto, o desafio interessa-me) a velocidade excessiva do pequeno motor DC, chinês, que recuperei de um carro telecomandado partido.
O modelo original é este:
O modelo que construí, livre do acessório, um pouco adaptado e já com o motor de tracção instalado, é o da figura seguinte (está orientado ao contrário). Na terceira figura está mais explícita a solução possível para a transmissão, a partir do motor DC reciclado e dos Lego disponíveis. O veio está directamente ligado às duas rodas traseiras, pelo que teremos tracção nestas duas. O motor foi preso ao chassis com um strap de plástico.
Nota: devo dizer que já experimentei 'alimentá-lo', para ver o efeito. Usei uma tensão de 3,3V e o resultado foi que, depois de vencida a inércia para o arranque (uns dois ou três segundos mais devagar), atingiu uma velocidade que me pareceu um pouco excessiva. Logo se verá...
Sacrifiquei uma das rodas mais abundantes (e pequenas) que possuo, a primeira (preta) acoplada ao veio do motor (com rodas dentadas brancas), destruindo o respectivo centro para poder prendê-la a este veio. Não utilizei sequer cola (acho que tive sorte), mas em casos mais difíceis pode usar-se cola quente, um pouco de manga retráctil ou uma boa cola vulgar para se unir estas duas peças, centrais numa transmissão, já que asseguram a ligação do motor ao restante conjunto.
Encomendei online um pequeno motor servo que ainda não chegou, o HS-322HD Servo Motor da Hitec (cerca de €12,00), assim como dois pequenos transistores TIP120 - 5A/60V NPN, a usar no controle de ambos os motores, como veremos adiante.
Os motores servo não rodam continuamente, como por exemplo os DC. Em vez disso, permitem o controle de pequeníssimos ângulos de rotação, num ângulo global de apenas 180 graus. São normalmente utilizados no controle de partes móveis de modelos, como os flaps de um avião, ou as rodas de direcção de um veículo.
O nosso motor servo será usado para a direcção, que já foi igualmente construída e apenas espera a chegada do parceiro com os músculos:
O modelo possui suspensão traseira e dianteira. É independente na dianteira.
Fase B . Acomodação de baterias, placa de contactos e Arduino
A fase seguinte prevê a colocação de uma placa de contactos para se efectuarem as necessárias ligações de componentes electrónicos, o Arduino, e dois packs de baterias. Para tal terão de construir-se algumas plataformas, uma das quais (a da placa de contactos, a colocar na zona superior) visível nas figuras. O engenho e a arte foram usados em doses massivas :-)
Embora o Arduino pudesse ser usado para alimentar os motores, é desejável separar os circuitos de alimentação destes dos dos restantes componentes, principalmente electrónicos, tanto pela necessidade de gestão de possíveis interferências, eventualmente provocadas pelos elementos electro-mecânicos nestes circuitos, como pela sobrecarga da disponibilização pelo Arduino, e respectiva bateria, da voltagem suficiente para a árdua função exigida.
Para os motores foram reservadas quatro baterias de 1,5V comuns, num total de 6V. Os motores nunca funcionarão em simultâneo, pelo que estes serão suficientes. Foram colocadas na zona central, reservando-se espaço à frente destas para o motor servo (esperemos que caiba)!
Para o Arduino, teremos uma bateria de 9V, próximos da tensão média dos limites recomendados (7 - 12V), não devendo ter de ser substituída muito regularmente (espera-se). Esta bateria foi colocada junto da roda traseira direita, nos limites do espaço disponível, por cima das rodas dentadas. Foi presa com os straps anteriormente usados para prender o motor, deixando o aperto suficiente para segurá-la, mas para poder substituir-se com facilidade.
Mais uma vez destaque-se o excelente resultado do engenho e arte aplicadíssimos e em grande momento, ao proporcionar soluções perfeitamente aceitáveis para tão pouco espaço disponível (e com peças Lego tão grandes), no que diz respeito ao acondicionar dos packs de baterias. Note que estes packs deverão ser facilmente amovíveis, para facilitar a respectiva substituição.
Por último, e antes de terminarmos esta fase, a acomodação do microcontrolador (o Arduino). Foi construída a plataforma traseira, que esconde o motor e a bateria de 9V com o mesmo, ficando espaço reservado para a evolução do modelo ao nível da electrónica, já que os shields que venham eventualmente a ser usados, por exemplo com uma plataforma de comunicações wireless poderão ser acoplados nazona superior deste. Os shields são a solução encontrada para poder efectuar-se a evolução escalonada de modelos.
Note-se ainda que foi prevista a possibilidade de corte independente dos circuitos de alimentação de cada uma das áreas funcionais (motores e electrónica de controle), com a colocação na zona traseira (entre o amortecedor e o local do Arduino) de dois micro interruptores para o efeito.
O aspecto final nesta fase é o da fotografia seguinte. Foi retirada a placa de contactos, para uma melhor visibilidade das soluções apresentadas. Espero ansiosamente pela chegada do motor servo, para poder passar de imediato à fase de testes de alimentação destes, e à respectiva programação. Até breve!
Devo dizer que este projecto não tem de ser, necessariamente muito caro. Consegue comprar-se online, em lojas portuguesas, um modelo de Arduino como este por €20,00 + IVA + portes. O diverso material eléctrico usado é barato. Encontram-se motores DC e servo em brinquedos eléctricos, leitores de CD avariados, etc. De resto, um pouco de imaginação e de reciclagem nunca fizeram mal a ninguém...
Este projecto materializou-se pelo desejo de construir um pequeno veículo de quatro rodas, controlado pelo Arduino e independente de ligações a pc ou cabos de alimentação.
Propus-me abraçar a aventura em duas fases:
Em primeiro lugar deverei construir o veículo, acoplar-lhe motores, baterias, placa de contactos, ligações eléctricas e o Arduino de forma relativamente compacta e segura. O aparelho deverá mover-se para a frente e para trás e virar, acções apoiadas por um par de motores. Estas acções deverão poder ser efectuadas de forma pré-definida, segundo uma rota estabelecida, ou comandadas via pc, o que me parece interessante mas exige, para já, ligações físicas (cabos) ao pc.
Numa segunda fase, o veículo deverá ganhar esperteza, coitado, e será capaz de mover-se livremente pela casa, evitando obstáculos, eventualmente medindo a luz ambiente e a temperatura :-) A função deste pequeno ser em processo de génese ainda é algo incerta. As possibilidades são imensas. Eventualmente este blogue existirá enquanto existirem essas possibilidades.
Fase A . Construção do modelo preliminar
Para suportar os componentes referidos, decidi-me a sacrificar o meu melhor modelo de Lego Technic, o 8048; obviamente um sacrifício não destrutivo, já que muito prezo este brinquedo. Este modelo apenas peca pela falta de rodas dentadas de dimensão algo superior; tenho receio de não ter conseguido um rácio melhor na desmultiplicação da rotação do motor, ou seja, temo ter de vir a controlar por software (se calhar até nem temo assim tanto, o desafio interessa-me) a velocidade excessiva do pequeno motor DC, chinês, que recuperei de um carro telecomandado partido.
O modelo original é este:
O modelo que construí, livre do acessório, um pouco adaptado e já com o motor de tracção instalado, é o da figura seguinte (está orientado ao contrário). Na terceira figura está mais explícita a solução possível para a transmissão, a partir do motor DC reciclado e dos Lego disponíveis. O veio está directamente ligado às duas rodas traseiras, pelo que teremos tracção nestas duas. O motor foi preso ao chassis com um strap de plástico.
Nota: devo dizer que já experimentei 'alimentá-lo', para ver o efeito. Usei uma tensão de 3,3V e o resultado foi que, depois de vencida a inércia para o arranque (uns dois ou três segundos mais devagar), atingiu uma velocidade que me pareceu um pouco excessiva. Logo se verá...
Sacrifiquei uma das rodas mais abundantes (e pequenas) que possuo, a primeira (preta) acoplada ao veio do motor (com rodas dentadas brancas), destruindo o respectivo centro para poder prendê-la a este veio. Não utilizei sequer cola (acho que tive sorte), mas em casos mais difíceis pode usar-se cola quente, um pouco de manga retráctil ou uma boa cola vulgar para se unir estas duas peças, centrais numa transmissão, já que asseguram a ligação do motor ao restante conjunto.
Encomendei online um pequeno motor servo que ainda não chegou, o HS-322HD Servo Motor da Hitec (cerca de €12,00), assim como dois pequenos transistores TIP120 - 5A/60V NPN, a usar no controle de ambos os motores, como veremos adiante.
Os motores servo não rodam continuamente, como por exemplo os DC. Em vez disso, permitem o controle de pequeníssimos ângulos de rotação, num ângulo global de apenas 180 graus. São normalmente utilizados no controle de partes móveis de modelos, como os flaps de um avião, ou as rodas de direcção de um veículo.
O nosso motor servo será usado para a direcção, que já foi igualmente construída e apenas espera a chegada do parceiro com os músculos:
O modelo possui suspensão traseira e dianteira. É independente na dianteira.
Fase B . Acomodação de baterias, placa de contactos e Arduino
A fase seguinte prevê a colocação de uma placa de contactos para se efectuarem as necessárias ligações de componentes electrónicos, o Arduino, e dois packs de baterias. Para tal terão de construir-se algumas plataformas, uma das quais (a da placa de contactos, a colocar na zona superior) visível nas figuras. O engenho e a arte foram usados em doses massivas :-)
Embora o Arduino pudesse ser usado para alimentar os motores, é desejável separar os circuitos de alimentação destes dos dos restantes componentes, principalmente electrónicos, tanto pela necessidade de gestão de possíveis interferências, eventualmente provocadas pelos elementos electro-mecânicos nestes circuitos, como pela sobrecarga da disponibilização pelo Arduino, e respectiva bateria, da voltagem suficiente para a árdua função exigida.
Para os motores foram reservadas quatro baterias de 1,5V comuns, num total de 6V. Os motores nunca funcionarão em simultâneo, pelo que estes serão suficientes. Foram colocadas na zona central, reservando-se espaço à frente destas para o motor servo (esperemos que caiba)!
Para o Arduino, teremos uma bateria de 9V, próximos da tensão média dos limites recomendados (7 - 12V), não devendo ter de ser substituída muito regularmente (espera-se). Esta bateria foi colocada junto da roda traseira direita, nos limites do espaço disponível, por cima das rodas dentadas. Foi presa com os straps anteriormente usados para prender o motor, deixando o aperto suficiente para segurá-la, mas para poder substituir-se com facilidade.
Mais uma vez destaque-se o excelente resultado do engenho e arte aplicadíssimos e em grande momento, ao proporcionar soluções perfeitamente aceitáveis para tão pouco espaço disponível (e com peças Lego tão grandes), no que diz respeito ao acondicionar dos packs de baterias. Note que estes packs deverão ser facilmente amovíveis, para facilitar a respectiva substituição.
Por último, e antes de terminarmos esta fase, a acomodação do microcontrolador (o Arduino). Foi construída a plataforma traseira, que esconde o motor e a bateria de 9V com o mesmo, ficando espaço reservado para a evolução do modelo ao nível da electrónica, já que os shields que venham eventualmente a ser usados, por exemplo com uma plataforma de comunicações wireless poderão ser acoplados nazona superior deste. Os shields são a solução encontrada para poder efectuar-se a evolução escalonada de modelos.
Note-se ainda que foi prevista a possibilidade de corte independente dos circuitos de alimentação de cada uma das áreas funcionais (motores e electrónica de controle), com a colocação na zona traseira (entre o amortecedor e o local do Arduino) de dois micro interruptores para o efeito.
O aspecto final nesta fase é o da fotografia seguinte. Foi retirada a placa de contactos, para uma melhor visibilidade das soluções apresentadas. Espero ansiosamente pela chegada do motor servo, para poder passar de imediato à fase de testes de alimentação destes, e à respectiva programação. Até breve!
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