Seguidor de Linea Analogico

UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA

SEGUIDOR DE LINEA FACULTAD: ELECTRONICA MATERIA: ELECTRONICA ANALOGICA II PROFESOR: ING. LUIS ONIATE INTEGRANTES DE GRUPO: 

Geovanny Gómez Alejandro Moreno CRISTOBLA VILLAGOMEZ  EFREN ZAMBRANO  ANGEL ACHIG  EDWIN NUÑEZ

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MATERIALES A IMPLEMENTARCE POR CADA SENSOR -20R -220R -10K -1K -2N3904-LED INFRARROJO 5mm-FOTODIODO 5mm-LED 5mm (indicador estado sensor) PARA LÓGICA CUADRO NEGRO -74LS32 (compuerta OR)-40106 (inversora-disparador Smith Trigger) CONTROL MOTORES -L293B (driver de los motores)-1N4004 (Diodo de protección de motores, 2 por cada motor) ESTRUCTURA CARRO -Motores DC con caja reductora (2 motores)-Rueda loca-Llantas-Chasis (imaginación del creador; acrílico, madera, aluminio etc.)

OBJETIVOS  

Obtener un seguidor de línea mediantes componentes analógicos. Conocer las diferencias en señales y componentes analógicos.

INTRODUCCIÓN Una de las áreas interesantes en la Mecatronica, sin duda, es la robótica móvil, ya que es posible reunir diversas áreas como sistemas digitales, sistemas de control y micro controladores. Aquí se presenta un robot móvil que sigue una línea Negra en un fondo Blanco, su mecanismo dinámico lo constituyen dos motores que cuentan con cajas de engranes para proporcionar mayor potencia. En las siguientes secciones se muestra como está constituido este robot. 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 lado 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

UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA 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.

MARCO TEORICO MOTOR CC El motor eléctrico es un dispositivo electromotriz, esto quiere decir que convierte la energía eléctrica en energía motriz. Todos los motores disponen de un eje de salida para acoplar un engranaje, polea o mecanismo capaz de transmitir el movimiento creado por el motor. Es por ello su vital importancia en el diseño de nuestro seguidor de línea, ya que la movilidad del carro depende de este. El funcionamiento de un motor se basa en la acción de campos magnéticos opuestos que hacen girar el rotor (eje interno) en dirección opuesta al estator (imán externo o bobina), con lo que si sujetamos por medio de soportes o bridas la carcasa del motor el rotor con el eje de salida será lo único que gire. Para cambiar la dirección de giro en un motor de Corriente Continua tan solo tenemos que invertir la polaridad de la alimentación del motor.

SENSORES El siguiente esquema muestra el circuito utilizado para poder ajustar la sensibilidad o histerisis del nivel luz a detectar y de este modo poder dejar fuera de acción a la luz ambiente u otras posibles fuentes de luz.

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El funcionamiento de este circuito es como sigue; como ya sabemos, la LDR varia su resistencia interna en función de la luz que incide sobre ella, a mas luz menos resistencia y viceversa, si nos fijamos en el circuito anterior veremos que lo que se a hecho es un divisor de tensión simple en base a dos resistencias, una de ellas es la LDR que variara su valor en función de la luz y la otra es una resistencia fija de 10K, al variar la LDR de valor lo que también hará es variar la tensión en el punto intermedio entre las dos resistencias, con lo que ya tenemos un nivel de tensión proporcional a la luz. Seguidamente lo que se hace es comparar el nivel de tensión proporcionado por el conjunto divisor de tensión LDRResistencia con otra tensión variable esta vez obtenida de un potenciómetro, el amplificador operacional lo que hace es activar su salida o desactivarla en función de si los valores en su entrada positiva es igual o mayor al de su salida negativa, de este modo podemos ajustar el nivel de histeris del circuito es decir con que valor mínimo de luz se activara su salida. Como también podemos observar, en la salida del amplificador operacional se a dispuesto un diodo LED para tener una indicación de visual del estado de salida del circuito y de este modo poder ajustar fácilmente sin instrumento externo alguno, también se a dispuesto un jumper en el caso que no queramos que los leds luzcan una vez ajustado el circuito. El robot consta de dos circuitos idénticos como este, como cada uno maneja dos LDR en total serian 4 pero como en este caso tan solo necesitamos 3 sensores LDR podemos dejar sin montar media parte de uno de los circuitos si así lo creemos conveniente (aunque teniendo en cuenta el bajísimo precio de los componentes que lo forman no vale la pena).

UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA SENSORES INFRARROJOS El TCRT5000 tiene una construcción compacta donde la base de la luz emisora y el receptor se encuentran dispuestos en la misma dirección para detectar la presencia de un objeto mediante la reflexión, su longitud de onda de operación es de 950mm. Nivel Sensorial: Esta formado por el conjunto de sensores (Sensor óptico reflexivo CNY70) y de los sistemas básicos para su manejo. La percepción de este robot es de tipo visual, aunque no debemos pensar que el robot va a ver. Su captación visual consiste en diferenciar entre dos colores. Para este caso, la línea de color negro sobre una superficie blanca. Aprovechando la propiedad física de la reflexión, el diodo emite una luz infrarroja dirigida hacia el suelo, y el fototransistor recibe los fotones generados por la reflexión que se produce sobre el suelo. Para nuestro caso, se debe disponer dos sensores ubicados en los bordes de la línea negra. Los sensores adecuados para este tipo de aplicaciones son CNY70. Se deben realizar pruebas sobre la ubicación de los sensores para que el móvil se desplace adecuadamente, porque puede suceder que aun cuando los sensores reconozcan la línea negra y el circuito de control realice la corrección de trayectoria, el móvil se salga de curso por la velocidad y masa del mismo (cantidad de movimiento). De esta forma los casos a tener en cuenta es: distancia entre el eje de las llantas y los sensores, distancia entre los mismos sensores con respecto al ancho de la línea negra y su alineación. SERVOS

UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA Conocido generalmente como servo o servo de modelismo, es un dispositivo actuador que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación, y de mantenerse estable en dicha posición. Está formado por un motor de corriente continua, una caja reductora y un circuito de control, y su margen de funcionamiento generalmente es de menos de una vuelta completa. Los servos de modelismo se utilizan frecuentemente en sistemas de radiocontrol y en robótica, pero Los servomotores tienen 3 terminales de conexión: dos para la alimentación eléctrica del circuito, y uno para la entrada de la señal de control. El voltaje de alimentación generalmente es de alrededor de 6 voltios, pues aunque el motor soporta mayores voltajes de trabajo, el circuito de control no lo hace.3 5 El color del cable de cada terminal varía con cada fabricante, aunque el cable del terminal positivo de alimentación siempre es rojo. El cable del terminal de alimentación negativo puede ser marrón o negro, y el del terminal de entrada de señal suele ser de color blanco, naranja o amarillo. RUEDA LOCA

La dirección del carro en la curvas y en las rectas se encuentra guiada por una rueda loca se coloca en la parte trasera del chasis. CONTROL DE VOLTAJE Si se trabaja con una batería de 12V ó superior a 5V es necesario utilizar reguladores de voltaje. Los sensores y circuitos integrados que controlan el carro consumen 5V y conoce tiene una batería superior a 5V se utiliza un regulador de voltaje puede ser un 7805con su respectivo disipador. Por el pin 1 entra el voltaje de la batería, el pin 2 va a 0V de la batería y por le pin3obtenemos 5V. SENSOR ÓPTICO AUTO-REFLEX En un artículo anterior se mostro un sensor infrarrojo con un seguidor de voltaje, en este articulo vamos a trabajar con un transistor 2N3904 (NPN) en reemplazo del seguidor de voltaje.

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En el artículo de Sensor infrarrojo pueden informarse acerca del LED INFARROJO, EL FOTODIODO, LAS RESISTENCIAS; en el presente artículo veremos: ¿Por qué un transistor 2N3904?

El transistor está compuesto por una base, un emisor y un colector: Base: Se encuentra precedida por una resistencia de 1KΩ a 1/2W recomendada por el fabricante para que llegue la corriente adecuada a la base y esta pueda ser excitada. Emisor: Se conecta a 0V Colector: Se encuentra precedido por un LED INDICADOR con su respectiva resistencia y está conectada a 5V. En el momento que a la base llega corriente esta conmuta y hace unión entre el colector y la base haciendo que el LED INDICADOR encienda y se obtenga un voltaje en la señal de salida (3,8V).

UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA CONTROL DE MOTORES Veamos lo siguiente teniendo en cuenta: -0

No censa línea negra

-1

Censa línea negra

- SR Sentido manecillas del reloj - IR

Inverso sentido manecillas del reloj Sensor de línea negra Centro Centro

Motor

Dirección

Izquierdo Derecho Izquierda CI 0 0 1 1

Derecha CD 0 1 0 1

Carro MI

MD

IR SR IR SR

IR IR SR SR

Reversa Curva derecha Curva izquierda Adelante

Para esto vamos a utilizar el driver para motores L293B que maneja señales de control para nuestro caso son los sensores y a partir de esta se puede controlar hasta 2 motores y su sentido de giro a través de un puente H. Este integrado en su pin1 y pin9 maneja el Enable (habilitador), si es un 1 lógico habilita el canal para que el motor gire pero si es un 0 lógico inhabilita el canal evitando que el motor gire.

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Recordaran que hicimos un circuito para que el carro pare en el cuadro negro, la señal de salida de ese circuito se lo mandamos tanto al pin1 como al pin9 y con esto logramos que el carro seguidor de línea pare en el cuadro negro de 120mm x 120mm.

CONCLUSIONES En esta experiencia se aprendió a controlar de manera adecuada servomotores, controlando su velocidad y su giro (horario y anti horario) mediante un pulso, cuyo valor es fijado según se requiera; consiguiéndose como punto de calibración el valor (se encuentra detenido), al alejarse de este valor su velocidad se va incrementando hasta llegar a un punto máximo, a partir del cual se mantiene constante. El sentido de giro es en un sentido o en otro dependiendo si el pulso está por encima o por debajo del punto de calibración. Se noto que la ubicación de los sensores encargados de mantener el carro sobre la línea es prácticamente fundamental ya que sino nose encuentran donde deberían estar el robot no hace lo deseado así la parte electrónica y de programación estén en perfecto estado. BIBLIOGRAFIA      

http://virtual.ups.edu.ec/presencial/course/view.php?id=1900 http://www.cosasdemecatronica.com/proyectos/robotica/53 http://iesbinef.educa.aragon.es/departam/tec/siguelinea.pdf http://www.crya.com.mx/manuales/atcryabot1.pdf http://www.scribd.com/doc/17461903/Robot-Seguidor-de-Linea http://field-effect.blogspot.com/2007/01/line-following-robot-analog_23.html