desafio tecnológico - Engenharia Eletrica

SETOR DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
Disciplina TE-040 - Introdução à Engenharia Elétrica
o
ANO LETIVO DE 2004 - 1 SEMESTRE LETIVO
DESAFIO TECNOLÓGICO
1.
Descrição e Objetivos
É proposto um Desafio Tecnológico aos estudantes matriculados na Disciplina
TE-040, denominada "Introdução à Engenharia Elétrica" com o objetivo de
motiva-los para a carreira de Engenharia Elétrica e demonstrar as etapas básicas
de um projeto de Engenharia. O relatório do projeto será também utilizado para a
geração de uma das notas que serão posteriormente consideradas no cálculo da
média final individual dos alunos matriculados na citada disciplina.
O desafio é colocado na forma da proposta de construção de um pequeno veículo
impulsionado unicamente por uma hélice acionada por um motor elétrico. Propõese que os estudantes matriculados na disciplina serão organizados em equipes,
sendo que cada equipe apresentará o seu veículo projetado segundo regras
definidas. Uma competição entre as equipes apontará o projeto de melhor
desempenho. A competição, no entanto, tem como objetivo unicamente motivar os
participantes para a construção dos veículos; a nota que será atribuída a cada
equipe será baseada no Relatório de Projeto a ser entregue, e não pelo
desempenho ou velocidade alcançada pelo veículo.
2.
Equipes
Cada equipe será formada por um número mínimo de 03 (três) e um número
máximo de 06 (seis) alunos. Cada equipe deverá entregar até o dia 23 de junho
de 2004 ao professor responsável pela disciplina um requerimento de inscrição
contendo os seguintes dados:
• Nome e Número de Registro Acadêmico na UFPR de todos os
componentes da equipe;
• Nome da equipe;
• Lema da equipe, na forma de uma frase.
• Meios de contato com a equipe, tais como e-mail e/ou telefones.
Obs.: É vetada a inscrição de equipes com nomes e/ou lemas que possam ser
considerados obscenos ou ofensivos a grupos étnicos, raciais ou sexuais, bem
como que promovam o consumo de bebidas alcóolicas, fumo e drogas.
3.
Veículos
Cada equipe deverá construir por seus próprios meios um veículo de pequeno
porte, com as seguintes características obrigatórias:
• O veículo pode ter qualquer tamanho ou formato, desde que se encaixe
nas seguintes dimensões máximas: 0,50 m de comprimento; 0,20 m de
largura; 0,25 m de altura.
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4.
O veículo deve ter obrigatoriamente rodas, sendo essas em qualquer
número e diâmetro desejado.
A única fonte de energia deve ser provida por meio de pilhas ou baterias
elétricas de qualquer tipo, tensão, peso, tamanho, capacidade ou
potência.
É permitida a instalação de um único motor elétrico em cada veículo,
sendo tal motor de qualquer tipo, tensão, peso, tamanho ou potência.
Ao motor deverá estar mecanicamente acoplada uma hélice com
diâmetro máximo de 0,14 m.
O único meio de tração deve ser a pressão de ar produzida pela hélice,
não sendo permitido que o motor tenha outra função além de girar a
hélice.
A hélice pode ser de qualquer tipo ou material, com o número de pás que
se julgar apropriado, desde que respeitado o diâmetro máximo de
0,14 m.
É permitida a instalação da hélice tanto na parte dianteira como na parte
traseira do veículo; é permitida, no entanto, uma única hélice em cada
veículo.
O veículo deve ser capaz de andar em linha reta, não sendo necessária
a adoção de mecanismo para execução de trajetórias curvas.
O veículo deverá ostentar obrigatoriamente a sigla UFPR e o nome da
equipe grafado em letras de no mínimo 1 cm de altura, em ambas as
superfícies laterais.
É permitida a afixação de propaganda nos veículos, desde que essa não
promova o consumo de bebidas alcoólicas, fumo ou drogas.
Controle dos Veículos
Cada veículo deve ser dotado de um circuito eletrônico de controle, que permita a
um operador humano ligar o motor elétrico ao ser dada a largada da competição.
Tal controle deve ser feito por meio de uma lanterna elétrica à pilhas de qualquer
tamanho, sendo portanto obrigatória a adoção de um circuito eletrônico sensível à
luz. À título de sugestão, mostra-se na Figura 1 um circuito eletrônico que poderá
ser adotado para essa função.
Figura 1:
Sugestão de circuito eletrônico
para controle do veículo.
1N400x: Diodos de silício tipo
1N4004 ou equivalentes
SCR:
Diodo
Controlado
TIC106
LDR: Resistor dependente da
luz
Potenciômetro: 1 kΩ
M: motor elétrico de corrente
contínua
BAT: baterias ou pilhas,
compatíveis com a tensão de
operação do motor
NF: Interruptor
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O circuito mostrado na Figura 1 contém um sensor foto-elétrico na forma de um
LDR (light dependent resistor), o qual apresenta baixa resistência elétrica quando é
iluminado. Tal resistor está conectado ao terminal de gate de um SCR, através de
um potenciômetro e de dois diodos tipo 1N400x ligados em série. Quando o LDR é
iluminado pela lanterna, sua resistência elétrica cai e tem-se uma corrente elétrica
injetada no terminal de gate do SCR, o qual passa então a conduzir a corrente
elétrica entre os terminais anodo e catodo, acionando dessa forma o motor
elétrico de corrente contínua M. Uma vez disparado o SCR, não é mais necessário
ao operador permanecer iluminando o LDR. Ou seja, a lanterna tem como única
função ligar o motor ao ser dada a partida à competição. Ao final da competição,
um interruptor permite desligar o motor. Para que o veículo não comece a andar
com a iluminação ambiente, o LDR deve ser instalado no interior de um tubo de
material opaco, de modo que o mesmo só receba a luz incidente num ângulo
determinado, permitindo dessa forma ligar o motor somente quando se ilumina o
LDR com a luz proveniente da lanterna. O potenciômetro permite ajustar a
sensibilidade do circuito.
(3)
gate
(2)
anodo
(1)
catodo
Figura 2: Pinagem do SCR TIC106
É permitida a adoção de outros tipos de circuitos eletrônicos, diferentes daquele
que é sugerido na Figura 1, desde que cumpram a função de ligar o motor elétrico
por meio do uso da lanterna.
5.
Competição
A título de teste do desempenho de cada veículo, será promovida uma competição
entre as equipes inscritas, a se realizar no dia 30 de junho de 2004, a partir das 14
horas, no saguão existente em frente à Biblioteca de Ciência e Tecnologia, no
Centro Politécnico da UFPR em Curitiba.
Cada equipe só poderá participar da competição com um único veículo,
apresentado ao professor responsável pela disciplina TE-040 no momento de
abertura da competição. Nesse instante serão efetuadas medições visando
determinar se forem respeitadas as dimensões máximas do veículo mencionadas
anteriormente nesse documento. Os veículos que tiverem violado qualquer
daqueles limites serão desclassificados da competição e a equipe deverá
apresentar, dentro de um prazo a ser estipulado, um novo veículo ou efetuar
modificações de modo que o mesmo seja adequado às regras aqui estabelecidas.
A competição será realizada por meio de corrida cronometrada por um percurso
fixo de aproximadamente 15 m, no qual os veículos irão se deslocar em linha reta.
Os competidores devem observar que o piso do local da competição é plano e sem
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obstáculos, porém, não é totalmente isento de pequenas imperfeições. Fitas
adesivas fixadas ao piso determinarão a linha de partida e de chegada do
percurso.
O veículo deverá descolar-se durante todo o trajeto com as rodas tocando o solo,
não sendo permitido o vôo.
A competição constará inicialmente de uma tomada de tempo individual para cada
equipe, devendo cada veículo percorrer a distância de aproximadamente 15 m a
partir de uma sinalização sonora (apito) do responsável pela competição. Antes do
toque do apito, o veículo deve estar imóvel na posição determinada para a largada.
Cada equipe nomeará um operador dentre os seus membros, o qual deverá dispor
de uma lanterna comum à pilhas, de qualquer tamanho, a qual será usada para
acionar o sensor foto-elétrico existente no veículo. Ao ser dado o sinal de largada,
cada operador deverá ligar a sua lanterna, comandando o acionamento do motor.
Durante a partida e o trajeto dos veículos o operador deverá permanecer atrás da
linha de partida. Um outro membro da equipe deve estar posicionado atrás da linha
de chegada, de modo a desligar o motor do veículo após a competição. Caso o
veículo recuse-se a andar ou, durante o seu trajeto venha a parar, será dada a
oportunidade de uma única nova tomada de tempo. Caso o veículo comece a
andar antes de ser dado o apito de largada, será dada a oportunidade de uma
única nova tomada de tempo. Durante o trajeto um auxiliar do responsável pela
competição cronometrará e anotará o tempo individual de cada equipe, que será
registrado em uma ficha contendo os nomes das equipes.
É permitido a cada equipe, após a tomada de tempo, efetuar pequenos reparos no
seu veículo e/ou efetuar a troca das pilhas ou baterias, sem no entanto alterar a
forma do veículo.
Após as tomadas de tempo, as equipes que apresentarem os 6 (seis) menores
tempos para o percurso na etapa de classificação disputarão uma corrida semifinal, que terá como objetivo classificar três veículos para a competição final. Essa
competição semi-final será realizada com os 6 (seis) finalistas disputando uma
corrida de aproximadamente 15 m em linha reta, em baterias de dois a dois
veículos por vez, com caráter eliminatório, conforme a relação à seguir:
Primeiro x Sexto
Segundo x Quinto
Terceiro x Quarto
Os três veículos classificados na semi-final disputarão então uma competição final,
visando determinar o Primeiro, o Segundo e o Terceiro Lugar na competição.
Nas competições semi-final e final os veículos deverão permanecer imóveis na
posição determinada para a largada e começarem a andar ao toque do apito. Caso
um ou mais veículos comece a andar antes de ser dado o sinal sonoro de largada,
será dada a oportunidade de uma única nova largada. Se o mesmo veículo que
tiver "queimado" a primeira largada voltar a andar antes do sinal sonoro, será dada
uma nova largada mas o veículo ou veículos causadores da falta será(ão)
desclassificado(s) da competição. Se, durante o trajeto, um ou mais veículos não
se deslocar em linha reta e vier a atrapalhar o rumo de um outro veículo, será dada
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nova largada. Se a infração vier a se repetir com a mesma equipe, será feita nova
largada mas a equipe que cometeu a falha será desclassificada da competição.
6.
Prêmios
A Chefia do Departamento de Engenharia Elétrica está envidando esforços no
sentido de obter prêmios a serem distribuídos aos participantes da competição, em
ordem de desempenho. Não há, no entanto, garantia de que se venha a obter tais
prêmios; a competição será realizada mesmo com a ausência de prêmios.
7.
Relatório Técnico
Após a competição, até o dia 02 de julho de 2002, às 14 horas, cada equipe
deverá entregar ao professor responsável pela disciplina TE-040 um Relatório
Técnico do projeto executado, contendo os seguintes itens:
• Caracterização da equipe: nomes e número de Registro Acadêmico na UFPR
dos participantes, nome da equipe e lema da equipe.
• Descrição técnica do veículo, contendo dados tais como dimensões, material
utilizado, características do motor e do sistema de alimentação, circuito
eletrônico de comando utilizado, descrição do funcionamento do circuito
eletrônico, relação de peças e componentes utilizados.
• Considerações gerais sobre o desenvolvimento do projeto, desde sua
concepção inicial até a construção da versão final do veículo, enfatizando as
alternativas estudadas e os testes realizados.
• Custo total do projeto, computando todos os materiais, peças e componentes
adquiridos, mesmo que não tenham sido incluídos na versão final do veículo.
• Custo do veículo, computando somente os materiais, peças e componentes
aplicados na fabricação do veículo em sua versão final.
• Resultado de tomadas de tempo realizadas pela equipe com o veículo
finalizado e eventuais versões intermediárias, para um percurso aproximado de
15 m.
• Atas simplificadas de todas as reuniões realizadas pela equipe, contendo: data,
local, horário, nomes dos participantes, temas discutidos e decisões tomadas.
• Descrição dos resultados obtidos na competição do dia 30 de junho de 2004,
comentando eventuais dificuldades técnicas enfrentadas e propostas de
solução, caso existisse uma nova competição posterior.
• Conclusões.
• Referências bibliográficas eventualmente consultadas pela equipe durante o
projeto, incluindo livros, revistas, catálogos e documentos online.
Para a redação do relatório, deve-se utilizar como referência a obra: "Normas para
apresentação de documentos científicos. Teses, dissertações, e trabalhos
acadêmicos", da Editora da UFPR.
Opcionalmente pode-se incluir no Relatório Técnico desenhos e/ou fotografias do
veículo construído e de suas partes.
8.
Considerações Finais
Este documento poderá sofrer alterações em sua redação até a data da
competição, em função de erros ou omissões não verificados. Qualquer alteração
será comunicada às equipes pelos meios disponíveis (e-mail e/ou telefone).
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Todas as decisões sobre eventuais omissões nas presentes regras serão decididas
pelo professor responsável pela disciplina TE040, cabendo recurso ao Colegiado
do Curso de Engenharia Elétrica.
Curitiba, 02 de junho de 2002.
Ewaldo Luiz de Mattos Mehl
Chefe do Departamento de Engenharia Elétrica
Universidade Federal do Paraná
[email protected]
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