Circuito Elétrico Para O Controlo De Tração E De Direção De Um Carro Miniatura

Neste projeto teve-se como objetivo a realização de um circuito para o controlo de tração e direção de um carro miniatura a partir da plataforma Tinkercad. De forma a controlar a direção do carro e a rotação fornecida ao motor a partir de um módulo de controlo.

Para a realização deste projeto é necessária alguma experiência básica na montagem de circuitos pois caso o circuito não esteja a funcionar conforme o esperado ou caso seja necessária alguma alteração de componentes, algum entendimento no assunto é necessário para resolver o problema.

Os componentes necessários para a realização do circuito são:

• 1x - Ponte H L293D;
• 1x - Fonte de alimentação 5V;
• 1x - LED Vermelho;
• 1x - LED Verde;
• 2x - 305 Ω Resistência;
• 2x - 100 ms Osciloscópio;
• 1x - Motor de engrenagem;
• 2x - NE555 temporizador;
• 1x - 15 kΩ Resistência;
• 1x - 22 nF Condensador;
• 1x - 1 MΩ Resistência;
• 3x - Díodo;
• 1x - Micro servo;
• 1x - Osciloscópio;
• 1x - 10 kΩ Potenciómetro;
• 1x - 100 kΩ Potenciómetro;
• 1x - Interruptor deslizante;
• 1x - 1 kΩ Resistência;
• 1x - 1 μF, 16 V Condensador polarizado.

O L293D é um componente que permite o controlo do movimento dos motores. O L293D permite o controlo bidirecional e a capacidade de variar a velocidade do motor por meio da modulação por largura de pulso, o PWM fornecido pelo NE555 que veremos no próximo passo.

A ponte H não só fornece aos motores a corrente necessária como pode inverter o sentido da rotação do motor também, o que é demonstrado pelos LEDs Vermelho e Amarelo nas imagens acima anexadas.

Criámos o circuito da ponte H substituindo o motor por dois LEDs, um para cada direção de rotação, em que considerámos uma fonte de alimentação de 5V para todo o circuito, determinámos as resistências de proteção para os LEDs a utilizar e o pino EN foi ligado a +5V.

O NE555 é um componente utilizado como oscilador ou temporizador, ambos de precisão. Este componente possui três modos de operação: monoestável, astável e biestável, mas neste projeto usámo-lo apenas como astável. No modo astável atua como oscilador, gerando um sinal oscilante para atuar no enable do L293D. (Nota: É importante retirar a alimentação do pino 1 (EN) ao ligar o sinal do NE555).

O NE555 funciona como PWM, que significa Pulse Width Modulation ou em português, Modulação por Largura de Pulso, para enviar sinais para o L293D de forma a controlar a velocidade de rotação do motor, tanto a andar para a frente como para trás. Para a possibilidade de controlo manual usámos um potenciómetro de 10 kΩ.

Calculámos o condensador polarizado a partir da formula da frequência retirada do datasheet do NE555 (pág.10 - (4)), com os seguintes valores dados de: f = 1443 Hz (com RA = 1 kΩ e RB = 4,5 kΩ) como é possível observar na imagem. O valor determinado foi 1 μF.

Nós controlamos o Servomotor a partir de outro NE555 com o mesmo modo astável e PWM. O PWM é apenas uma série de pulsos, o pulso positivo (1) e o pulso negativo (0). A posição do servomotor varia dependendo da duração do pulso positivo (1) ao longo do tempo. Mantendo assim o motor alimentado durante pulso positivo com a tensão máxima, o que é benéfico em todos os tipos de motores, pois não existe perca de força.

Mais uma vez é necessário calcular o valor do condensador a partir da fórmula da frequência (pág.10 - (4)) do datasheet do NE555, com os valores dados de f = 49,78 Hz (com RA = 115 kΩ e RB = 600 kΩ o que é equivalente a 22 nF.

Este circuito ajuda-nos a modular o pulso necessário e, portanto, controlar a posição do servomotor. Esta posição altera-se manualmente através de um potenciómetro de 100 kΩ.

De forma a simplificar os controlos da tração e de direção adicionámos um novo módulo que não depende de eletrónica programada e que contém os dois potenciómetros, um do motor DC (10 kΩ) e outro do Servomotor (100 kΩ), e também um botão deslizante para andar em frente quando acionado para a direita, e para inverter a marcha quando acionado para a esquerda.

Por fim, ligamos todos os circuitos à mesma fonte de alimentação 5V, o que deverá ser suficiente para alimentar tudo, e temos então o nosso circuito final com a possibilidade de controlo de velocidade e de tração e controlo de direção.

• Datasheet L293D: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/l293.pdf
• Datasheet NE555: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ne555.pdf
• PDW com NE555: https://everycircuit.com/circuit/5065428000571392/555---controlador-pwm-
• Controlo de Servomotor com o Integrado NE555: https://www.hackster.io/WolfxPac/control-servo-using-555-timer-ic-0cc873