Dentre os tipos de sistemas de manipulação de materiais selecionados (conveyour do tipo trolley e guindaste) foi escolhido um sistema baseado em guindaste do tipo jib crane, por facilidade estrutural.
As Figuras 3 e 4 apresentam o modelo do primeiro projeto, desenvolvido em Solidworks, que foi confeccionado. A estrutura base era de madeira, fixada na câmara pelos ganchos já presentes. Nela era fixado um motor e a ele uma haste de alumínio. O microfone ficava posicionado no extremo da haste, com contrapeso na outra extremidade.
Figura 3 – Modelo de primeiro projeto para receptor Fonte: Autoria própria.
Figura 4 - Modelo de primeiro projeto para receptor, em câmara Fonte: Autoria própria.
Devido à inclinação das hastes de madeira, o movimento final de microfone sofreria variação de altura, o que era desejado. Após sua confecção, foi observada grande folga no eixo do servo motor utilizado, o SG90, causando deslocamento da haste de alumínio.
Assim, foi desenvolvida uma segunda estrutura na qual as hastes inclinadas foram substituídas por um único mastro central. Foi feito encadeamento de três servo motores SG90, dois para possibilidade de volta de 360° e um terceiro para variação de altura. Os acoplamentos foram confeccionados em impressora 3D e podem ser observados na Imagem 5. A impressora, de modelo Mini da marca UP, está apresentada na Imagem 6. Esperava-se que com a separação dos eixos e distribuição do peso a haste de alumínio não fosse mais deslocada. Porém, havia muito balanço do microfone após movimentação, também devido a folgas mecânicas.
Imagem 5 - Projeto 2, motores e acoplamentos Fonte: Autoria própria.
Imagem 6 - Impressora 3D Fonte: Autoria própria.
Logo, optou-se por troca do motor e reforço da estrutura. A ideia de variação de altura foi abandonada pela simples volta de 360° obtida a partir de rotação de motor de passo. O motor escolhido foi o 28BYJ-48. O acoplamento entre eixo de motor e haste de alumínio teve de ser improvisado com madeira devido à falta em estoque em lojas virtuais e ausência em lojas físicas na cidade.
Para o reforço estrutural foi adicionada uma treliça e mais um gancho de fixação na parte central, necessitando de furo adicional na câmara. A Imagem 7 apresenta as estruturas já finalizadas e montadas.
Imagem 7 - Câmara com sistema de automação Fonte: Autoria própria.
A fixação do microfone a 400mm do eixo central possibilita que até oito posições sejam atingidas, pois a distância mínima de 300mm é respeitada em rotações de 45°.
O suporte para microfone é de modelo comercial, não tendo sido desenvolvido no presente trabalho. Ele pode ser observado com mais detalhes, montado na estrutura final, na Imagem 8.
Imagem 8 - Fixação do microfone Fonte: Autoria própria.
4.2 SELEÇÃO DO SISTEMA E DESENVOLVIMENTO DA ESTRUTURA MECÂNICA PARA MOVIMENTAÇÃO DA FONTE SONORA
Dentre os sistemas de manipulação base selecionados (AGV, SGV e conveyours do tipo carro sobre trilhos e do tipo trolley), foram idealizados alguns sistemas para possível construção:
a) um misto de AGV com conveyour do tipo carro sobre trilhos – a fonte sonora é fixada em um tipo de carro que locomove-se sobre trilho fixado na base da câmara;
b) um veículo seguidor de faixa que tem suas posições de parada delimitadas pela ausência da faixa, sendo a fonte sonora fixada a ele;
c) um sistema baseado em conveyour do tipo trolley – a fonte sonora é fixada a um suporte que move-se, num trajeto delimitado por trilho na base da câmara, puxado por correias. O movimento é executado por motor, provavelmente de passo, fixo e não acoplado ao suporte.
Dentre os tipos de sistemas idealizados, sabendo que não seriam necessárias mais do que duas posições de fonte sonora, os critérios de escolha para o desenvolvimento foram:
a) desempenho acústico - a estrutura ou suas partes não devem ocupar espaço demasiadamente grande dentro da câmara, para evitar altos valores de absorção e espalhamento sonoro;
b) custo;
c) viabilidade/dificuldade técnica; d) mão de obra;
e) precisão de posicionamento – por questões estruturais, sempre esperou-se maior precisão do sistema de posicionamento de microfone. Além disso, como o número de posições de microfone é maior e ele move-se num trajeto circular de ida e volta para evitar torção de cabos, faz mais sentido movimentar o microfone para cada uma de suas posições para cada posição de fonte sonora. Assim, a fonte sonora passaria apenas uma vez por suas posições durante a medição de cada tempo de reverberação (T1, T2, T3, T4), sendo necessário apenas respeitar os limites mínimos de distância.
Assim, o sistema selecionado foi o misto de AGV com conveyour do tipo carro sobre trilhos. As Figuras 5, 6 e 7 apresentam o modelo do sistema, em Solidworks.
A extrusão piramidal na parte do superior do carro não foi o suficiente para apoiar a fonte sonora com segurança. Logo, foi utilizado arame de ferro galvanizado de 2,1mm de diâmetro, preso por parafusos no carro e na fonte, para maior estabilidade.
Figura 5 - Modelo de carro para fonte sonora, vista lateral Fonte: Autoria própria.
Figura 6 - Modelo de carro para fonte sonora, vista trimétrica Fonte: Autoria própria.
Figura 7 - Modelo de carro para fonte sonora, com fonte sonora, vista trimétrica Fonte: Autoria própria.
Na Imagem 9 é possível observar o suporte para o sensor ultrassônico, impresso em impressora 3D. Ele deve ser inclinado em relação às paredes do veículo em 10° para que o sensor fique paralelo à parede de fundo da câmara e as medições de distância possam ser efetuadas corretamente.
Imagem 9 - Suporte para sensor ultrassônico Fonte: Autoria própria.