Proyecto Unidad 1

Seguidor de líneasSeguidor de líneas Descripción: He aquí un diseño súper

simple para montar un rastreador de líneas básico con 2 sensores CNY70 y componentes discretos de fácil compra en cualquier comercio de electrónica.

En el esquema mostrado se puede apreciar como funciona el circuito, el led emisor del sensor CNY70 se alimenta a través de una resistencia R1 de 680 Ω, cuando una superficie reflectante como el color blanco de la superficie por donde se moverá el rastreador, refleja la luz del led emisor, el fototransistor contenido en el sensor CNY70baja su resistencia interna entre Colector y Emisor con lo cual conduce la corriente que hace que también entre en conducción el transistor Q1 que estaba polarizado a masa por medio de la resistencia R2 de 10 KΩ. Q2 sirve para invertir la señal para que de este modo se desactive el motor cuando ve blanco y se ponga en marcha cuando ve negro el sensor, con lo que al activarse Q1 hace que se active Q2 cortando a Q3 con el, ya que este ultimo estaba activo porque esta polarizado por R3, con lo cual lo que a pasado es que la salida del motor se a desactivado cuando el sensor a detectado una superficie reflectante, en estado de reposo la salida estará siempre activa y Q3 conduciendo. Los 2 circuitos se pueden alimentar con 4 pilas normales de 1,5V puestas en serie con lo que se obtienen 6V, dependerá del consumo de los motores elegir pilas o baterías mas potentes.

Montaje: El robot se compondrá de un circuito que podremos hacer fácilmente con una placa de topos o de prototipos o usando los fotolitos expuestos y este tendrá dos circuitos exactamente iguales uno para cada sensor-motor e irán cruzados con lo que el sensor izquierdo actuara sobre el motor derecho y el sensor derecho sobre el motor izquierdo tal como se muestra en la ilustración.

Los motores tienen que ser de corriente continua y habrá que fabricarles una reductora si no disponen de ella para mover las ruedas, contra mas grandes sean las ruedas, mas velocidad alcanzara el robot, aunque no hay que pasarse con el diámetro de estas porque si no en las curvas

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se saldrá de trayectoria, unos 6 cm. es lo ideal.

Los sensores irán dispuestos mirando al suelo y a unos 2 o 3 mm de separación desde el suelo a la superficie del sensor y la separación entre ambos sensores será para que quede dentro de la línea negra que vayamos a usar como trayectoria. En mi montaje he utilizado dos servos trucados de manera que queden solo los motores CC con la reductora o sea sin circuito de control pero se puede usar cualquier motor de CC de unos 5 o 6 voltios y que no consuma demasiado para no agotar las pilas o baterías demasiado deprisa. El trazado lo podremos hacer sobre una cartulina blanca y para trazar las líneas usar cinta aislante negra, tener cuidado en no hacer curvas demasiado cerradas ya que si el robot es muy veloz (ruedas grandes) se saldrá de la trayectoria por inercia y al sacar los 2 sensores fuera de la línea no volverá a entrar (recordemos que este sistema no es microcontrolado) por lo que haremos algunas pruebas antes de trazar el camino final.

Funcionamiento: Pondremos el robot en la superficie de fondo blanca y lo alimentaremos, como los dos sensores están activos los motores permanecerán parados, ahora empujaremos el robot hasta la línea de trayectoria negra, al entrar uno de los sensores con la línea negra este hará que el motor del lago contrario empiece a funcionar con lo que el robot entrara por si solo en la trayectoria, cuando tenga los dos sensores viendo negro los 2 motores estarán en marcha con lo que el robot avanzara en línea recta, ahora bien si el llega a una curva y supongamos que el sensor izquierdo sale de la línea negra entonces provocara que el motor del lado contrario (motor derecho) se desactiva con lo cual el robot girara a derecha (como un tanque) entrando de este modo en la línea negra otra vez... para el caso contrario pasa lo mismo pero con el otro motor y sensor.

Espero disfrutéis de este sencillo diseño.. creo que es uno de los más sencillos que hay ahora mismo por internet por no decir el más sencillo :)

 

En este otro pequeño aporte se construirá un robot seguidor de líneas, sencillo pero con buenos resultados. Como se sabe este tipo de robots tiene como objetivo seguir una línea de un color diferente a la plataforma (Cuando la línea a seguir es blanca la mesa o plataforma es negra y viceversa).

La construcción del robot se dividirá en dos partes: La primera será la estructura (cuerpo del robot) y la segunda será el control (circuito electrónico).

CUERPO DEL ROBOT

En esta parte se debe de tomar en cuenta varios aspectos como son los siguientes:

Chasis, Motores, Llantas, Rueda loca, Alimentación (Baterías)

Chasis: El chasis del seguidor de línea es la estructura destina a brindar la movilidad, para su construcción se debe elegir un material resistente (acrílico, aluminio, madera, etc.) esto debido a que es el encargado de soportar aditamentos del robot como lo son: La batería, el circuito de control, los motores, etc. El diseño que se le dé al chasis va a determinar el tamaño del prototipo por lo regular no debe ser exageradamente grande Se puede ver una imagen de nuestro chasis en la Figura 1.

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Figura 1. Imagen del chasis realizado de aluminio, doblado y pintado a nuestro gusto.

Motores: Los motores muestran la potencia y la velocidad con el que se va a mover el robot, por lo regular se suele utilizar motores con caja reductora que nos garanticen un buen torque, para el robot se necesitan dos motorreductores y se pueden ver una imagen de los que se utilizan en la Figura 2.

Figura 2. Motorreductor utilizado en esta aplicación

Para nuestra aplicación en específico y para que sea compatible con el chasis los

motores se acomodaron como se muestra en la Figura 3.

Figura 3. Arreglo de motores.Se ocupo silicón para pegarlo, no es necesario utilizar estor motores se pueden obtener unos diferentes e incluso utilizar reciclados etc.

Llantas: Las llantas deben ser de un material que garantice una buena adherencia a la pista, en nuestro caso se adquirieron unas y se muestran en la Figura 4, recordar que se utilizan dos.

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Figura 4. Llantas de plástico de 7.5cm de diámetro

Rueda loca: Una tercer llanta pero con otro nombre se utiliza para la dirección del carro en las curvas y en las rectas por lo regular se coloca en la parte trasera del chasis.

Figura 5. Rueda loca terminada.Alimentación: Al momento de escoger la batería es necesario saber a qué voltaje y a que amperaje se va a trabajar, por lo regular los elementos con mayor consumo de corriente son los motores, cabe mencionar que a mayor voltaje obtenemos mayor velocidad en los motores. En nuestro caso de utilizaran 2 baterias de Litio-

Ion (Li-Ion) y son reciclas de celulares viejos, se adecuaron unos cables y listo.

CIRCUITO ELECTRÓNICO

Bueno para esto vamos a realizar un circuito sencillo pero que es capaz de trabajar de las dos formas antes mencionadas, bastara con cambiar un jumper y listo tendrás un robot para líneas negras o blancas.

Se utiliza principalmente los sensores QRD1114 o CNY70 cualquiera de los dos son útiles (Ver más de estos sensores en el blog) y un inversor Schmitt-trigger y es el SN74HC14N (Debe de ser la misma matricula ya que he intentando con otros y no he tenido buenos resultados).

Ahora lo que se va a explicar es como trabaja el circuito, para ello se ocupa el siguiente diagrama.

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Se cuenta con un borne de alimentación y un interruptor de encendido y aparado, seguido de un LED de estado y este se encontrara encendido todo el tiempo, bueno mientras el robot este activo.

Después de tiene un regulador 7805 con debidos condensadores esto para tener un voltaje constante de 5V para alimentar principalmente los sensores y el inversor.

Bueno para entender a la parte de los sensores recomiendo leer la información de estos que puedes encontrar en el blog. Como se menciono anteriormente se utiliza el integrado SN74HC14N para poder activar y desactivar un transistor que es el encargado de activar los motores, además cuenta con 2 jumpers (J1 y J2) para poder seleccionar el modo del robot ya sea para línea blanco o línea negra.

A la salida de cada etapa de compuertas se tiene un LED, esto para saber que transistor está trabajando y ayude visualmente a distinguir entre un motor y el otro.

Los motores trabajan al mismo voltaje al que se alimenta el circuito, es decir si alimentas el circuito con una batería de 9 volts los motores trabajaran a ese voltaje, por supuesto la velocidad de los motores en parte dependerán de este voltaje, para activarse se tiene a Q1 y Q2 que son activados con los inversores.

SENSORES INFRARROJOS QRD1114 Y CNY70

Son sensores infrarrojos de corto alcance basado en un emisor de luz y un receptor, ambos apuntando en la misma dirección, y cuyo funcionamiento se basa en la capacidad de reflexión del objeto, y la detección del rayo reflectado por el receptor. El detector consiste en un fototransistor, a continuación unas imágenes.

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Imagen de sensor CNY70 en el cual se muestra su configuración interna y vista físicamente.

Imagen de sensor QRD1114 en el cual se muestra su configuración interna y vista físicamente. Cabe mencionar que para identificar el patillaje físicamente el sensor trae un pinto que indica el pin numero 1.

Tiene cuatro pines de conexión. Dos de ellos se corresponden al ánodo y cátodo del emisor (diodo emisor infrarrojo), y las otras dos se corresponde al colector y el emisor del receptor (fototransistor). Los valores de las resistencias son típicamente RT=10KΩ para el receptor y RD=220Ω (pero este valor puede variar según sean los resultados obtenidos) para el emisor hablando de los dos sensores, VCC= 5 Volts.A continuación mostramos el esquemático para una buena conexión, estos diagramas aplican para ambos casos (QRD1114 y CNY70).

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Los sensores devuelven por la pata de salida correspondiente, según el montaje, un voltaje relacionado con la cantidad de rayo reflectado por el objeto. Para el montaje a), se leerá del emisor un ’1′ cuando se refleje luz y un ’0′ cuando no se refleje. Para el montaje b) los valores se leen del colector, y son los contrarios al montaje a).

Yo recomiendo utilizar el QRD1114, pero la elección del sensor depende del lector y de su necesidad.

Algunas comparaciones que podemos hacer es que el QRD puede censar a mayor distancia en comparación con el CNY, además que es más pequeño sus pines están más.

Fuente de la información: http://robotiica.blogspot.com/2007/10/historia-de-la-robtica.html

http://www.x-robotics.com/robots_simples.htm

http://www.youtube.com/watch?v=8vmgRAYtYs0&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=XDQgPbeVCSA&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=rZKvKEck_4k&feature=related

http://electronicayrobotica.wordpress.com/eagle/

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UNIDAD I SEMANA2 DESARROLLO DE LAS ACTIVIDADES

Competencia a desarrollar.- 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.Atributo.- Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

En la red podemos encontrar una gran cantidad de información sobre robot seguidores de líneas, pero sin duda, lo mejor es empezar a experimentar e ir anotando y corrigiendo los posibles errores y mejoras de alguno de ellos.

Actividades del alumno:

- Realizar la lectura del presente archivo, con el cual escribirá su introducción, primero en hojas las cuales mostrara al profesor y posteriormente las transcribirá a su reporte (1 hoja)

-Para su desarrollo, complementara el andamio propuesto, donde conocerán e ilustraran los componentes que conformaran su robot seguidor de líneas , anotando imágenes como evidencia y realizara pruebas por separado a los sensores de luz.

-Enriquecer la información insertando los datasheet de los semiconductores.

Describirá lo que aprendió en el transcurso de las actividades

Enviar al profesor al correo, cbtis50.prof.martin@cbtis50.edu.mx Unidad I, Semana 2, fecha de entrega.- 28 de febrero de 2015 Heteroevaluación, será acorde a la siguiente lista de cotejo:

Lista de cotejo si no

Portada con Datos completos

Su introducción en Word, Arial 12 y Justificado (1 hoja)

Realiza pruebas independientes a los sensores IRLED

El andamio esta completo con los componentes a utilizar

Describe la lista completa del material a usar en el circuito

Enriquece la información anotando los datasheet

Su conclusión personal "lo que aprendí", es acorde a los temas

Inserta diagrama en su reporte en LiveWire y PCB del circuito

Inserta imágenes de la prueba de su circuito en protoboard

Describe lo que observa en la simulación y practica real Valor total de la calificación =2.0 Puntos del primer parcial

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Andamios Componentes semana 2 Lista de componentes

Nombre del Componente

Diagrama Imagen Descripción

Sensor QRD1114

Sensor opto reflexivo, fotodiodo IRLED, encapsulado y alimentación de 5V

Sistema motriz

Cables de conexión

Multimetro Digital

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Diagrama antes de la simulación Virtual

Diagrama de la simulación Virtual PCB

Imagen del Circuito Montado en ProtoBoard

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