Os três subgrupos deste módulo, submódulo dos servos das barbatanas la- terais, submódulo dos servos da cauda e o submódulo BCU, deverão ser controlados por uma placa de desenvolvimento composta por um microcontrolador por uma questão de simplicidade porque senão seria necessário desenvolver mais hardware e boards próprias, o que complicaria o desenvolvimento. A placa Arduino escolhida, que receberá comandos do micro PC, foi o Mega 2560, figura 4.12, uma vez que possui 54 pinos de entradas e saídas digitais onde 15 destes podem ser utilizados como saídas Pulse-Width Modulation (PWM). Possui ainda 16 entradas analógicas e 4 portas de comunicação série (https://store.arduino.cc/arduino-mega-2560-rev3). Para além das características de pinos, não utiliza o processador AT MEGA 328, que, segundo vários fóruns de desenvolvimento32, apresenta problemas de compatibi- lidade com interface serial entre o ROS (middleware que será apresentado no capítulo seguinte) e os microcontoladores Arduino. Na tabela 4.11 pode comparar-se todos os microcontroladores analisados.
4.6. Módulo de locomoção
Tabela 4.11: Comparação entre as diversas placas de desenvolvi- mento Arduino.
UNO Mega
2560 Leonardo Due
Mega
ADK Nano Pro mini Esplora
Processa- dor AT MEGA 328 AT MEGA 2560 AT MEGA 32u4 AT 91SAM 3X8E AT MEGA 2560 AT MEGA 328 AT MEGA 168 AT MEGA 32u4 Portas digitais 14 54 20 54 54 14 14 N/D Portas PWM 6 15 7 12 15 6 6 N/D Portas analógi- cas 6 16 12 12 16 8 8 N/D Clock 16M hz 16M hz 16M hz 84M hz 16M hz 16M hz 8M hz 16M hz Memória [Kbytes] 32 256 32 512 256 32 16 32 Tensão de ali- mentação [V ] 5 5 5 3.3 5 5 3.3 5
Conexões USB USB Micro USB Micro USB USB USB
Mini-B Série Micro USB
Figura 4.12: Arduino Mega 2560. Fonte: obtido do website Arduino Mega33.
4.6.1
Servos das barbatanas laterais e cauda
O ASPOF EN-MEC Dias de Paiva, no âmbito da sua dissertação de mes- trado, através de estudos estruturais, obteve a potência necessária para o veículo se deslocar e selecionou o tipo e modelo de servos ideais para o projeto. Por uma questão de compatibilidade optou por utilizar o mesmo tipo de servos para a cauda
e para as barbatanas laterais. O servo escolhido foi o JX BLS-12V7146, figura 4.13, distribuído pela Banggood com um preço unitário dee60.13. As especificações técnicas podem ser consultadas na tabela4.12.
Figura 4.13: Servo JX BLS-12V7146. Fonte: obtido do website JX Servo34.
Tabela 4.12: Características do servo JX BLS-12V7146.
Especificações técnicas
Tipo de motor Brushless
Frequência de trabalho 1520µs/330Hz Binário (11.1V ) 38 kg cm−1 Binário (14V ) 47 kg cm−1 Velocidade de operação (11.1V ) 0.12s/60° Velocidade de operação (14V ) 0.10s/60° Outras especificações Tensão de alimentação 11.1 − 15V Conexão JR 265mm Dimensões (C x L x H) [mm] 40 x 20 x 37 Peso 71g
Neste sentido foram adquiridos quatro servos: dois para a cauda e dois para as barbatanas laterais, um para cada bordo.
Quando os servos estão inativos, isto é, quando não executam nenhum mo- vimento, consumem uma corrente residual. Por forma a evitar que haja consumo de energia desnecessário, nesta situação, foi adquirido e implementado um módulo Relé 5V 4 Canais (SRD-05VDC-SL-C ), figura 4.14. Este equipamento permite o controlo da ligação elétrica entre a fonte de alimentação (reguladores de tensão) e
4.6. Módulo de locomoção
os servos. O controlo será efetuado a partir do arduino. A tabela 4.13 descreve as características do módulo.
Figura 4.14: Módulo Relé 5V 4 Canais Fonte: obtido do website FILIPEFLOP35.
Tabela 4.13: Características do Módulo Relé 5V 4 Canais.
Especificações técnicas
Tempo de resposta 5 ∼ 10 ms
Tensão de entrada máxima 220V AC e 30V DC
Corrente de saída máxima 10A
Outras especificações
Tensão de alimentação 5V
Corrente típica de operação 15 ∼ 20 mA
Conexão 4 pinos digitais
Dimensões (C x L x H) [mm] 80 x 60 x 20
Peso 100g
4.6.2
Buoyancy Control Unit (BCU)
Ainda no âmbito da dissertação do ASPOF EN-MEC Dias de Paiva, pretende- se desenvolver um sistema de controlo de flutuabilidade baseada na utilização de bexigas artificiais. Através da entrada e saída de água de uma seringa, o veículo au- menta e diminui de peso, o que por sua vez fará com que o veículo imirja ou emirja. Estas duas bexigas serão colocados no centro do veículo, uma em cada bordo.
O desenvolvimento do módulo BCU foi dividido em duas partes distintas: o projeto do módulo e o projeto do hardware. No projeto do módulo, o ASPOF EN- MEC Dias de Paiva, relatado na sua dissertação, calculou a potência necessária que deveria ser fornecida para expulsar uma determinada quantidade de água a uma pressão máxima (pressão sentida à profundidade máxima do veículo), criou toda a estrutura mecânica e escolheu o motor passo a passo (stepper motor ) que mais se adequava ao estudo elaborado. No projeto do hardware, relatado na presente dissertação de mestrado, foi idealizado o hardware necessária para integração dos motores passo a passo no veículo, por forma a ser possível o controlo da flutuabilidade pelo Micro PC.
O motor passo a passo selecionado foi o LA421S14-B-TJCA da Nanotec, figura4.15 que requer uma corrente de 1.4A por fase.
Figura 4.15: Motor passo a passo LA421S14-B-TJCA. Fonte: obtido do website Nanotec36.
Por forma a ser possível a implementação do motor sem fim, foi necessária a aquisição de um driver para o motor passo a passo (em inglês, stepper motor driver ). O driver escolhido foi o MP6500 com controlo de corrente por um potenciómetro da Pololu, figura 4.16. A distribuidora oficial da marca em Portugal é a PT Robotics. As características deste driver podem ser consultadas na tabela 4.14.
Figura 4.16: Driver do motor passo a passo MP6500. Fonte: obtido do websitePololu37.