SETOR DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
Disciplina TE-040 - Introdução à Engenharia Elétrica ANO LETIVO DE 2004 - 2o 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 motivá-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. Propõe-se que os estudantes matriculados na disciplina Propõe-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 27 de setembro 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.
• 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.
4. 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
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. (2) anodo (3) gate (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 24 de novembro de 2004, a partir das 16:00 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. O(s) veículo(s) que tiver(em) violado qualquer daqueles limites será(ao) desclassificado(s) da competição e a(s) equipe(s) deverá(ao) apresentar, dentro de um prazo a ser estipulado, novo(s) veículo(s) ou efetuar(em) modificações de modo que o(s) mesmo(s) seja(m) adequado(s) às regras aqui estabelecidas.
A competição será realizada por meio de corrida cronometrada por um percurso 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 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 série de disputas semifinais, que terá como objetivo classificar três veículos para a competição final. Essa competição semifinal 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 a seguir:
Primeiro x Sexto
Segundo x Quinto
Terceiro x Quarto
Os três veículos classificados na semifinal disputarão então uma competição final, visando determinar o Primeiro, o Segundo e o Terceiro Lugar na competição.
Nas competições semifinal 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
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 03 de dezembro de 2004, às 12:00 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 no dia da competição, 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 podem-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).
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, 20 de setembro de 2002.
Ewaldo Luiz de Mattos Mehl
Chefe do Departamento de Engenharia Elétrica Universidade Federal do Paraná
