O SENSOR DE PISTA PARA CAMINHÃO

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2. DESCRIÇÃO DO PROJETO

O projeto consiste em um equipamento cuja função visa alertar o motorista em caso de perda de controle do caminhão por decorrência do sono ou distração, enquanto corrige sua direção. Para tal, o equipamento é constituído em duas partes: a mecânica e a eletroeletrônica.

A parte mecânica é formada por um sistema de engrenagens de dentes retos que auxilia em conjunto do motor elétrico na correção da direção do veículo. Na parte eletroeletrônica há uma placa de Arduino que comandará todo o sistema de sensores, posicionados nas extremidades do para-choque e dos para-lamas. O sistema deve funcionar de forma que quando algum dos sensores instalados nas extremidades da cabine do caminhão envie um sinal para a placa de Arduino detectando uma faixa lateral da pista, um sinal será emitido para o motor elétrico que está ligado a uma engrenagem acoplada ao eixo do volante, irá o rotacionar para que o caminhão se desloque para o lado contrário ao lado do caminhão que emitiu o sinal, desta forma mantendo o caminhão dentro da pista. Um sistema de alerta sonoro irá ser ativado para alertar o motorista caso ele esteja dormindo, e também um sinal será emitido pela ativação da seta para a desativação do motor elétrico para que o motorista possa realizar mudanças de faixa com segurança. A placa de Arduino e o motor elétrico irão ser alimentados pela bateria do caminhão.

Focando no dimensionamento do protótipo do projeto o modelo de caminhão selecionado para a mensuração foi um Volkswagen modelo Constellation 31-320 6x4, 3 eixos, que possui um chassi que permite ser utilizado em vários tipos de transportes, como Munck, baú, basculante, betoneira, carga seca, entre outros. O modelo analisado é uma betoneira.

A Figura 1 mostra a parte frontal do caminhão, nota-se que a altura e largura do caminhão devem ser consideradas para instalação do sensor infravermelho ideal para a identificação de faixas. Assim, foram realizadas algumas medidas e os dados de interesse estão descritos na Tabela 1.

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Figura 1 – Parte frontal do caminhão.

[pic 2]

Na Figura 2 pode-se observar a caixa que protege o eixo da direção do caminhão, onde o equipamento será acoplado, nota-se que existe uma dificuldade no desenvolvimento pois o espaço para a instalação é muito reduzido. As medidas referentes a essa figura são demonstradas na Tabela 1.

Figura 2 – Cabine do caminhão

[pic 3]

A Tabela 1 apresenta as dimensões da cabine que são importantes para o dimensionamento e instalação do equipamento.

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Tabela 1 – Dimensões mensuradas da cabine

Partes dimensionadas

Dimensões (mm)

Altura entre o para-choque e o chão

540

Altura entre o para-lama e o chão

450

Largura da cabine

2400

Comprimento da cabine

2000

Altura do eixo do volante

660

Altura do volante

130

Diâmetro do eixo do volante

30

Diâmetro do eixo da caixa de direção

50

Distância entre eixo da caixa de direção e carcaça

130

Distância entre pedais

150

2.1. Materiais Utilizados

Em paralelo ao dimensionamento da cabine, foi pré-definido uma lista de materiais necessários para a construção do equipamento que seria montado no caminhão: 4 sensores de trilha de longo alcance, 1 placa de Arduino, 1 motor elétrico, 1 par de engrenagens, fios elétricos e 1 sistema de alarme sonoro.

Devido a necessidade de demonstrar a funcionalidade do projeto, foi montado um protótipo em escala reduzida com os seguintes materiais: Carro arduino , Placa de Arduino, Fios elétricos, Sensor de trilha, Motores elétricos DC e Programação Arduino Linguagem C++.

2.2. Desenvolvimento

Para este projeto ser realizado foram necessários cálculos, dimensionamento do sistema de engrenagens e da capacidade do motor elétrico, para o desenvolvimento destes cálculos foi considerado o pior caso possível, o motorista adormeceu sobre o volante tornando o esforço necessário para a rotação muito maior. Por isso algumas considerações foram utilizadas, como o motorista encontra-se sentado, a maior parte da distribuição de seu peso está no banco, porém ao se inclinar e apoiar no volante uma parte de seu peso é distribuída, para o desenvolvimento dos cálculos consideramos um peso médio do motorista de 140 kg e uma força aplicada no volante de 40% do peso do motorista.

A placa de arduino UNO demonstrada na Figura 3 foi escolhida pois possui uma plataforma de prototipagem que permite que qualquer um possa programar, já que o arduino foi desenvolvido para ser facilmente utilizado por pessoas sem experiência nas áreas de programação. Foi utilizado o modelo UNO que contém um microcontrolador Atmega328, tensão de operação de 5V, 14 pinos de entrada/saída digital, 6 pinos de entrada/saída analógicos, 32kb de memória flash, 2kb de SRAM, 1kb de EEPROM e velocidade de clock de 16Mhz5.

Figura 3 - Arduino UNO

[pic 4]

Os sensores utilizados na detecção da faixa são sensores que funcionam com a emissão de um sinal infravermelho e com um receptor que lê a cor através da reflectância do material que foi atingido pelo sinal6, na Figura 4 podemos ver um exemplo de sensor infravermelho.