O projeto que faremos, o carrinho seguidor de linhas, é um robô que tem a capacidade de andar sobre um caminho em uma superfície, através de sensores. Ele consegue "enxergar" a trilha desenhada no chão e assim segui-la, portanto, ao final do projeto teremos um carrinho que trilhará o caminho desejado por você.

Antes de iniciar o projeto, vale observar que esse robô não é considerado pré-programado, levando em consideração a falta do arduino.

O processo da construção do projeto será dividido entre a montagem do circuito elétrico e a construção da estrutura do carrinho, com isso já podemos iniciar.

Supplies

Os materiais utilizados para o circuito do carrinho são:

1 rolha
1 bateria
1 canudo de plástico
1 interruptor
1 imagem impressa do circuito
4 resistores (100 ohms)
2 LDRs (5mm)
2 LEDs de alto brilho
1 placa para o circuito
2 Transistores TIP 122
2 motores DC 3-6V (com caixa de redução)
1 clip de bateria

Para a montagem estrutural do carrinho precisaremos de:

Uma placa de papelão (nesse caso utilizamos de cor cinza)
Duas rodinhas
Cola
Materiais para a decoração
Tesoura ou estilete
Materiais de suporte, como barbante e enforca gato

Step 1: Funcionamento

Primeiramente, antes de aprender a fazer efetivamente o carrinho entenderemos seu funcionamento, que facilitará compreender a complexão de sua montagem. Devemos levar como regra que o funcionamento do circuito, se baseia na ligação e integração de todos os seus componentes o que fará com que os mesmos trabalhem juntamente e façam a peça mais importante (o motor) funcionar.

Todo o funcionamento do carrinho começa na própria bateria, é ela que fornece a energia, ou seja, a eletricidade e corrente elétrica para todo o circuito e funciona como fonte de alimentação. Os LEDs, segunda parte do circuito, alimentados pela bateria, emitem luz sobre a superfície, interligando ao funcionamento do LDRs, pois o sinal que esse componente passara para o transistor depende da luz emitida pelos LEDs ser refletida ou não. Logo, o transistor ( que também evita a queima de outras peças) tem como função amplificar a corrente elétrica em movimento, que será encaminhada para o funcionamento da peça mais importante do carrinho, o motor.

O funcionamento do motor como já vimos, dependerá do LDRs, a luz refletida que chega a esse componente determinará a velocidade a qual o motor seguira, quanto maior a luminosidade, maior a velocidade exercida pelo motor. O LDRs, já envolto por algum objeto que "filtre" a luz, para captar melhor o contraste entre as luzes da superfície que seguirá, determinará através da diferença da luminosidade do piso a velocidade que o motor seguirá. Assim, percebemos uma das razões pela escolha de um caminho feito de tinta preta, esse absorve a maioria das cores da luz, e guia de forma mais eficiente o carrinho.

Desse modo, o carrinho andará conforme os sinais mandados pelos sensores. Esses dois sensores, que estão posicionados na frente do carrinho um do lado esquerdo outro do direito, podem ou não receberem captações diferentes de luz, o que criará uma curva no caminho do carrinho. Exemplificando, caso o carrinho esteja posicionado em uma superfície com uma luminosidade igualmente branca, o carrinho seguirá com a velocidade constante entre os dois lados do motor (tanto direito quanto esquerdo), o que fará com que ele apenas siga reto. Já no caso de uma diferença entre as luminosidades, um dos motores terá a velocidade diminuída, fazendo com que a roda também gire mais lentamente forçando uma curva no carrinho, devido a velocidade constante do outro motor e da outra roda. Assim conclui-se, o funcionamento e compartilhamento de informações entre os componentes e o funcionamento da locomoção do carrinho.

Step 2: Estrutura Do Carrinho

A construção da parte estrutural do carrinho será feita passos a passo, para facilitar a diferenciação dos passos e para facilitar sua ordem.

Pegue o MDF e recorte 10 circunferências (com diâmetro de 6 cm e uma espessura de 0,3 cm)

2. Agora, com as 10 circunferências em mãos nós montaremos as duas rodas que servirão de base pro carrinho. Cada roda será composta de 5 das circunferências, elas deverão ser coladas utilizando um pincel e cola. Logo após terminar a colagem, é necessário fixa-las de alguma maneira (mantê-las juntas ate secar), nesse caso envolveremos elas de fita crepe e só tiraremos após 24 horas.

3. Com as rodas prontas, está na hora de selecionar qual será a estrutura de seu carrinho. Tendo o papelão cinza em mãos você deve demarcar com auxilio de um lápis ou caneta a área que deverá ser cortada.

Lembrando, a forma desejada do carrinho deve levar em consideração os materiais estruturais que serão postos nele, preferencialmente tendo a parte superior (frente do carrinho) mais afinada e triangular para ajudar na mobilidade.

Assim, utilizando um estilete ou tesoura a forma do carrinho deve ser recortada

4. Lixar as bordas do carrinho, para definir seu formato e ao acabar pinta-lo da forma que desejar.

5. Utilizando compasso e régua, demarque o centro de sua roda e utilizando furadeira, faça um pequeno buraco no centro, de modo que não atravesse a roda, onde será colocado um fio fino de metal. Depois de fazer o processo na primeira roda, o mesmo deve ser repetido para a outra.

6. Com os furos já feitos, utilizaremos como auxílio cola e fita crepe para fixar o fio de metal. Novamente replicando o processo nas duas rodas.

7. Carrinho seco, partiremos para a projeção dos componentes estruturais. Primeiro, demarcaremos na parte de baixo do carrinho a posição na qual os motores vão ficar. (caso as rodas não sejam para fora da estrutura do carrinho, também é necessário recortar dois retângulos para aonde elas vão ser colocadas)

8. Hora de furar o carrinho:

Na parte frontal, tanto do lado esquerdo, quanto do direito do carrinho, fazer 2 furos (com auxilio da furadeira) para a passagem dos LEDs e LDRs.
Fazer um furo na parte central do carrinho para a passagem dos dois tipos de fios dos motores ligados a placa.
Fazer 4 furos para prender os motores utilizando os enforca-gato, esse processo deve ser feito com os dois motores.
Por último, fazer mais dois furos na abertura da estrutura.

9. Para finalizar a parte estrutural, faça um furo no meio da rolha e passe um arame por dentro. Esse arame deverá ser preso, junto a rolha, nos furos feitos na parte superior/abertura do carrinho.

Step 3: Circuito Do Carrinho

Com a parte estrutural completa, podemos iniciar a construção do circuito do carrinho. é importante ressaltar, que nessa montagem utilizaremos muito da solda para fazer as ligações entre os componentes, portanto, todas as ligações são feitas através da soldagem e é importante verificar a solda antes de iniciar o processo. Destacamos também a necessidade da atenção completa volta a cada um desses passos, pois o não cumprimento deles ocasionará em falhas futuras no carrinho.

1. Os transistores devem ser posicionados (com a abertura das pernas a critério próprio) e soldados na placa.

2. Utilizando como referencia os dois transistores já colocados, posicionar dois resistores á frente deles (dois resistores na frente de cada transistor) e solda-los na placa.

3. Criaremos dois pares de resistores, soldando os dois resistores a frente de cada transistor.

Lembrando, serão duas duplas formadas, levando como base os quatro resistores postos na placa.

4. Formar uma ligação entre as duplas de resistores e seus supostos transistores. (através da solda)

Observação: Serão duas ligações feitas, uma para cada transistor com a dupla de resistores em sua frente.

5. Soldar a ponta direita de cada um dos transistores com uma das pontas de cada LDR.

6. Ligar a perna restante de um resistor da dupla à ponta restante do LDR e soldar a perna restante do outro resistor da mesma dupla à ponta positiva do LED.

Observação: Levando em consideração as duas duplas de resistores, esse processo deve ser aplicado para cada uma delas.

7. Utilizando um novo componente agora, o Jumper, uma ligação deve ser feita entre a ponta central dos transistores e o lado negativo da placa.

Observação: O Jumper, é um fio condutor, que é utilizado para fazer ligações no circuito e organiza-lo, conectando dois diferentes pontos.

8. Com o lado negativo já conectado, ligaremos a perna esquerda do transistor ao lado positivo do motor

Observação: O processo deverá ser feito duas vezes, uma para cada transistor. Para definir o lado positivo do motor é necessário usar a bateria e o clip, considerando as diferentes escolhas dos construtores para qual a roda racionara.

9. Já decidido o lado positivo do motor, é necessário soldar a perna negativa do LED ao lado negativo do motor (esse processo deverá ser executado duas vezes, considerando os dois LEDs e motores)

10. Para viabilizar a negatividade da ligação do passo 9, é necessário conectar tudo ao lado definido como negativo da placa. (esse processo também devera ser feito duas vezes, considerando a quantidade dos LEDs e motores)

11. Soldar o fio negativo no interruptor e o fio positivo do clip na parte positiva da placa.

12. Por último, deve ser soldado o fio negativo do interruptor na parte negativa da placa.

Parabéns, seu circuito elétrico está pronto :)

Step 4: Montagem Do Carrinho: Juntando Estrutura E Circuito

Finalizaremos o carrinho, juntando as duas partes já montadas, o sistema de circuito, junto a estrutura.

1. Utilizaremos um dos furos da frente do carrinho para passa um dos LDR e no outro furo um LED.

Observação: Esse processo deverá ocorrer duas vezes, levando em consideração os dois LEDs e os dois LDRs. Os LDR terão de ser envolvidos com fita isolante e um pedaço de canudo.

2. Os motores devem ser prendidos na parte inferior do carrinho (utilizando os enforca-gato),

3. Pelo buraco central feito na estrutura, passa os fios tanto negativos quanto positivos da placa.

4. Após a passagem dos fios, soldar os fio positivo em seu respectivo lado e o negativo no lado negativo. (processo devera ser feito duas vezes, um em cada motor)

5. Prenda o clip na bateria.

6. Utilizando cola quente, ou outro objeto de sua escolha, prenda a bateria na parte traseira do carrinho.

7. Por último cole o interruptor no carrinho em um lugar de sua preferência.

Ao liga-lo seu carrinho finalmente estará funcionando!!