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Carrinho seguidor de linha

Montagem clássica, agora com explicações e um passo a passo de como construir (ou como montar o kit da Grande Ideia Estúdio) um dispositivo autônomo, baseado na placa de controle POP2-Lite, com sensores reflexivos infravermelho. Ao final da montagem, um firmware pode ser descarregado na placa para exemplificar o controle dos motores a partir da leitura dos sensores.
Publicado por mario em 2012-10-22
Nosso carrinho, agora, precisa de um chassi preparado para receber os motores, os sensores, a placa de controle e a bateria. Além disso, também precisamos de duas rodas para os motores e um 3o. ponto de sustentação do carrinho para que o chassi fique paralelo à superfície onde ele vai andar.

No desenho abaixo, você encontra uma sugestão de chassi, com as dimensões indicadas.

Chassi em acrílico de 3mm de espessura, cortado em laser
Chassi em acrílico de 3mm de espessura, cortado em laser


Esse chassi deve ser leve e rígido. Sua estrutura não pode ser flexível, já que servirá para fixar peças importantes. O ideal é que seja de acrílico ou policarbonato com, no mínimo, 3 milímetros de espessura.

NOTA: Nos kits abaixo acompanham as peças, parafusos, etc



Kit POP2 Lite COMBO 2(external link)



Kit POP2 Charger COMBO 3(external link)



Kit POP2 Lite + EAD Combo 2(external link)



Para fixar os motores mais uma peça é necessária. Podemos fixá-lo com uma cinta de nylon ou com uma peça também de acrílico ou policarbonato (mesmo material utilizado no chassi) com as seguintes medidas:

Material: acrílico com 3 mm de espessura
Material: acrílico com 3 mm de espessura


Outra peça de extrema importância são as rodas. O servomotor de rotação vem com uma estrutura de nylon preparada para ser fixada em seu eixo. Essa peça deverá ser furada para receber parafusos que fixarão um roda de acrílico com borracha aderente simulando os pneus. O desenho abaixo apresenta uma sugestão de roda

As rodas são de acrílico transparente parafusadas em peça redonda de nylon que acompanha o servomotor. A borracha é automotiva.
As rodas são de acrílico transparente parafusadas em peça redonda de nylon que acompanha o servomotor. A borracha é automotiva.


Com duas peças iguais, podemos fixá-las com facilidade no servomotor. Assim temos uma roda com ótima aderência à superfície e um bom torque por parte do motor. Ainda teremos condições de controlar o sentido de giro do motor e sua velocidade.



Com as duas rodas encaixadas no motor e os motores fixados no chassi, ainda temos que resolver o problema do 3o ponto de sustentação, se não o carrinho se arrastará pelo chão.

As soluções possíveis são:

  • Utilizar um parafuso com cabeça chata e deixá-lo arrastar pela superfície.
  • Utilizar uma bolinha de plástico ou de ping-pong cortada ao meio e colada no chassi. A bolinha deslizará pela superfície.
  • Utilizar uma peça mecânica especial chamada Esfera Transferidora. Ela tem uma estrutura muito parecida com a antiga bolinha de mouse (Lembra quando ainda náo havia mouse óptico? Não faz tanto tempo assim...) que desliza perfeitamente pela superfície, mas não é tão simples de se encontrar no mercado brasileiro. As Esferas Transferidoras industriais são caras e pesadas.


NOTA: No kit ... acompanha uma esfera transferidora



Montando o Carrinho do Kit Robótica POP2 COMBO 2






Sensores reflexivos infravermelhos vistos pelo lado da solda
Sensores reflexivos infravermelhos vistos pelo lado da solda




Sensores reflexivos infravermelhos vistos pelo lado da solda
Sensores reflexivos infravermelhos vistos pelo lado da solda




Sensores reflexivos infravermelhos vistos pelo lado da solda
Sensores reflexivos infravermelhos vistos pelo lado da solda



Publicado por mario em 2012-10-22
A melhor forma de montar nossos 3 sensores é utilizando uma placa de circuito impresso (em alguns momentos chamarei de PCI). Assim, além de ligarmos todos os componentes eletricamente, ainda podemos utilizá-la para fixarmos no chassi do carrinho. Veja dois exemplos de placa: um utilizando o que chamamos de placa padrão e outra da forma como estamos propondo:

Sensores reflexivos infravermelhos montados em placa de fibra de vidro e placa padrão
Sensores reflexivos infravermelhos montados em placa de fibra de vidro e placa padrão


Sensores reflexivos infravermelhos vistos pelo lado da solda
Sensores reflexivos infravermelhos vistos pelo lado da solda


A PCI (Placa de Circuito Impresso) deve ser construída, preferencialmente, com placa de fibra de vidro. Assim nosso sensor pode ser reutilizado em outras montagens, sem corrermos o risco da placa quebrar. Outro material para construção de PCIs é o fenolite, muito barato mas muito frágil. Qualquer descuido que a faça cair no chão ou fixação um pouco mais forte com parafusos pode danificá-la. Na foto vemos a PCI fabricada à esquerda e a PCI padrão à direita. Com a placa padrão temos a vantagem da velocidade com que o circuito fica pronto, mas é um protótipo e isso fica bem claro quando olhamos para a parte inferior dessa placa (segunda foto à direita). Na PCI da esquerda, as conexões já estão impressas e facilita muito a montagem dos componentes. Esse circuito é desenhado em um software especial de lay-out eletrônico. O desenho abaixo é o circuito que foi impresso na placa virgem, posteriormente furada para receber os terminais dos componentes.

Layout de PCI para os 3 Sensores reflexivos infravermelhos (lado da solda)
Layout de PCI para os 3 Sensores reflexivos infravermelhos (lado da solda)


A fabricação dessa placa é um processo que pode levar algumas horas. As etapas são:

  1. Cortar a placa virgem na dimensão da placa final
  2. Transferir o desenho (layout) para o cobre através de:
    • desenho à mão livre com caneta marcadora de texto para reprojetor
    • Transferência térmica com transparência e toner de impressão laser
    • Silk Screen
    • Processo fotográfico
    • outros
  3. Corrosão química com percloreto de ferro (nome comercial, na verdade o nome correto é cloreto de ferro 3 ou ou cloreto ferroso...)
  4. Limpeza e furação dos pontos de fixação dos parafusos e terminais dos componentes eletrônicos
  5. Testes de funcionamento


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informaçãoLembrando que...
No kit POP2-Lite COMBO da Loja Virtual Grande Ideia Estúdio(external link), a placa dos sensores já vem montada e testada, pronta para o uso.

Placa com os Sensores Infravermelhos do kit POP2-Lite COMBO 2 e 3
Placa com os Sensores Infravermelhos do kit POP2-Lite COMBO 2 e 3



Publicado por mario em 2012-10-01
Depois de acendermos os leds, é hora de olharmos para o nosso sensor: o fotodiodo. É ele quem realmente vai "ver" a luz refletida do led.

Nosso fotodiodo tem o aspecto muito parecido com o led e também possui polaridade.

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dicaIdentificando os terminais do fotodiodo


Medindo intensidade de luz com o Fotodiodo
Medindo intensidade de luz com o Fotodiodo


Ele também necessita de um resistor, mas agora para transformar a corrente gerada pelo fotodiodo (e que é proporcional à quantidade de luz que incide em sua pastilha) em tensão, para possa ser lida pelo programa da POP2-Lite. O desenho fica assim:

Polarizando o Fotodiodo
Polarizando o Fotodiodo


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dicaTestando o fotodiodo
Se você tiver um multímetro à mão, coloque-o na escala de Resistência (Ohms) na faixa de 20K ou 2K. Conecte o terminal mais longo, ou o ANODO, no terminal negativo (PRETO) do multímetro e o terminal mais curto, aquele com o chanfro, ou o CATODO (K), na entrada positiva (VERMELHO) do multímetro.

Medindo intensidade de luz com o Fotodiodo
Medindo intensidade de luz com o Fotodiodo


Verifique como a resistência diminue quando mais luz incide no fotodiodo. Faça outras experiências: coloque uma lanterna acesa sobre ele, deixe-o no escuto, coloque-o no sol. Observe como os valores de resistência se alteram.


Agora já podemos montar os 3 sensores juntos. O esquema eletrônico fica assim:

Esquema elétrico completo dos 3 sensores reflexivos
Esquema elétrico completo dos 3 sensores reflexivos







Publicado por mario em 2012-09-30
Sensores de luz são componentes eletrônicos muito utilizados em dispositivos automáticos. No nosso caso, vamos utilizar uma fonte de luz (LED) e um sensor de luz (fotodiodo). Mas, como a luz visível pode confundir nosso sensor de luz, vamos usar luz infravermelho para dimnuir o efeito da luz ambiente.

A transmissão de dados digitais por luz infravermelho é usada em todos os controles atuais de TV, DVD ou qualquer equipamento que deve ser comandado à distância.

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dicaFaça você mesmo
Utilizando a câmera de seu celular, uma webcam, uma câmera digital, você poderá ver o que é invisível para nossos olhos. Pegue um controle remoto de qualquer equipamento e aponte sua câmera para a parte frontal dele. Pressione qualquer tecla e observe uma luz branca piscando. Sem o uso da câmera você não vê nada. É uma radiação infravermelho que somente dispositivos sensíveis podem "enxergar".

Detalhe: iPhone, iPad e iPod possuem um filtro de infravermelho em sua câmeras. Você não conseguirá fazer essa experiência. Use outra cãmera.


Os leds são encontrados nas loja de componentes eltrônicos. Normalmente temos leds com e se terminais, várias cores e de tamanhos 3mm, 5mm e muito pequenos, que são os SMDs. Os leds são componentes semicondutores com polaridade, ou seja, o positivo e o negativo devem ser corretamente ligados. Além disso, devemos ter cuidado com a corrente que usamos para acendê-lo. Se uma corrente maior fluir pelo led, ele poderá queimar.

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dicaFaça você mesmo
Ligando um led em uma bateria de 3 volts do tipo botão.

Você precisa estar logado para visualizar as imagens


  • Thanks Brad an Kathy for the images. Esse é o site deles LucidScience.com(external link) (Todo em inglês)

Nosso sensor usará um led infravermelho de 3mm. Ele produz uma luz invisível aos nossos olhos. Para acendê-lo devemos calcular para que passe por ele uma corrente de 30mA (30 miliamperes ou 0,03 Amperes). Dessa forma ele acende com uma boa luminosidade e não corre o risco de se queimar.

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dicaFaça você mesmo
Na POP2-Lite utilizaremos o conector de entrada analógica para também acender o led infravermelho. Ao conectarmos o conjunto de leds e fotodiodos que acompanham o Kit, os leds infravermelho serão acionados pela fonte de 5 volts da próprio POP2-Lite.

O fio vermelho leva a tensão de 5 volts ao conjunto de sensores.


Como utilizaremos a POP2-Lite para acender o led, sabemos que a tensão que essa placa fornece é de 5 volts. Nosso circuito elétrico fica assim:




Publicado por mario em 2012-09-30
Nosso carrinho será controlado pela placa POP2-Lite(external link). Ela tem um microcontrolador Microchip(external link) que pode ser programado pela porta USB. O circuito eletrônico em blocos fica assim:

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O programa que será instalado no microcontrolador deverá ler os 3 sensores, verificar se o carrinho está dentro da trilha e agir nos motores. Se estiver dentro da trilha, comndar os motores para fazer o carrinho seguir em frente. Se estiver fora da trilha, também comandar os motores, só que agora para corrigir o curso do carrinho e fazê-lo voltar à trilha.

Além da eletrônica e da programção, a parte mecânica do carrinho é muito importante. Um motor com um bom torque, um chassi resistente, todo o conjunto eletrônico corretamente fixado (placa de controle, sensores e bateria) e os motores alinhados, tudo isso é muito importante para que o carrinho reaja da maneira como foi programado: se o programa envia comandos para o carrinho seguir em frente com velocidade máxima, o conjunto mecânico deve reagir dessa forma. Se os motores não estiverem firmemente fixados, nosso carrinho pode não andar em linha reta, o que vai comprometer seu funcionamento.

A bateria escolhida foi a de 9 volts recarregável. Dessa forma, podemos utilizar o carrinho durante um tempo e recarregar a bateria. Esse processo poderá se repetir por quase 1000 vezes (dados do fabricante da bateria).




Publicado por mario em 2012-09-26
Um carro seguidor de linha tem, hoje, aplicações na indústria. Ele é utilizado para transportar peças dos mais variados tamanhos na indústria automobilística. Outras indústrias também utilizam o mesmo princípio: a partir de um caminho desenhado no chão com uma cor contrastante, sensores identificam essa trilha e uma eletrônica de controle faz com que os motores direcionem o carro para seguir esse caminho.



Estagiários desenvolvem veículos para o transporte de peças(external link)



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Muitas competições nacionais e internacionais criam modalidades com regras que se baseiam na ideia de um dispositivo autônomo seguir uma trilha. Assim é a OBR (Olimpíada Brasileira de Robótica(external link)). Na modalidade prática o grupo deve construir um carrinho para executar várias ações. A principal é seguir um caminho definido por uma linha preta sobre uma superfície branca. Vários vídeos e artigos ensinam como fazer um carrinho desse tipo.. Vejam alguns links:






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Usando o LEGO NXT(external link)

Seguidor de Linha do INSTRUCTABLES(external link)

Outro exemplo(external link)

Regras de uma Competição nos EUA(external link)



O controle desse carrinho pode ser construído de duas formas: controle analógico e controle digital. Com o controle analógico, não há um dispositivo inteligente. Ele somente seguirá a linha preta. Portanto, se o carrinho encontrar interrupções de trilho, obstáculos, identificação de vítimas e curvas, essas são variantes que somente um circuito programável poderá executar. Portanto, se ele precisar continuar em linha reta para reencontrar a trilha para o caso de uma interrupção de linha ("gap"), se ele tiver que desviar de um obstáculo e retornar à linha, se o objetivo é fazer o caminho o mais rápido possível, tudo isso ele somente terá condições de executar se possuir um dispositivo programável(external link)

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