Fase 1-2 y 3 Proyecto Final Circuitos Digitales (Octubre 2016

Fase 1-2 y 3 Proyecto Final Circuitos Digitales
(Octubre 2016)
Luigi A. Fitata, Carlos A. Guerrero
Introducción
Nuestro proyecto consiste en la construcción de un robot capaz de seguir una
Líneas y detector de obstáculos, con ciclo cerrado (pista-circuito), en cualquier tipo de forma o trayectoria.
Los componentes empleados para la construcción de este prototipo son
Componentes electrónicos básicos.
Es importante aclarar que en cuanto a nuestro prototipo (robot) se le dio más
Importancia la parte de la operatividad y funcionalidad, muy por encima del
Diseño, carcasas y molde.
El primer paso fue conocer el funcionamiento de cada componente que
Constituye al robot, así como crear el circuito eléctrico que rige la lógica del
Robot, con ayuda de la investigación y documentación.
Se creó el diseño en base al circuito eléctrico y se
Insertaron y soldaron los componentes electrónicos (resistencias, transistores,
Sensores, etc.).
Es importante mencionar que el cerebro de nuestro robot es el
Circuito integrado LM393 ya que es el encargado de decidir que motor se activa
O se apaga en base a la orden de los sensores.
El diseño de la pista se ve que es sencillo solo se buscó un contraste entre las
Líneas que el robot seguirá y el fondo, ya que el obstáculo se le coloca en cualquier lugar donde este se esté desplazando.
Es importante mencionar que nosotros en este proyecto
Tenemos conocimientos limitados de robótica y electrónica, la idea del proyecto
Nos sirve para tener una profundización en estas áreas.

OBJETIVOS.
Construir un robot seguidor de 3 líneas o colores diferentes, también debe evitar el choque con algún obstáculo, todo esto mediante sensores.
Usando componentes básicos de electrónica.

Profundizar en el estudio y desarrollo tecnológico, despertando la
Creatividad e imaginación.

Conocer más acerca de la robótica, así como analizar las ventajas y
Desventajas de los robots.

MARCO TEORICO
LA ELECTRONICA
Es el campo de la ingeniería y de la física aplicada relativo al diseño y aplicación de
Dispositivos, por lo general circuitos electrónicos, cuyo funcionamiento depende del
Flujo de electrones para la generación, transmisión, recepción, almacenamiento de
Información, entre otros, si es requerido.
ROBOTICA.
La robótica es la ciencia y la tecnología de los robots. Se ocupa del diseño,
Manufactura y aplicaciones de los robots. La robótica combina diversas disciplinas
Como son: la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia artificial y la
Ingeniería de control.
COMPONENTES BASICOS DE UN ROBOT
Los robots seguidores de línea (o robots rastreadores) cumplen una única misión:
Seguir una línea marcada en el suelo (normalmente una líneas negra, azul y roja sobre un fondo
Blanco).
Estos robots pueden variar desde los más básicos (van tras una línea única) hasta los
Robots que recorren laberintos. Todos ellos, sin embargo, poseen (por lo general)
Ciertas partes básicas comunes entre todos:
Sensores
Un rastreador detecta la línea a seguir por medio de sensores. Hay muchos tipos de
Sensores que se pueden usar para este fin; sin embargo, por razones de costos y
Practicidad los más comunes son los sensores infrarrojos (CNY70), que normalmente
Constan de un LED infrarrojo y un fototransistor.
Receptor infrarrojo. Este tipo de receptores son la contraparte de los emisores,
Encargados de recibir la luz infrarroja y convertirla en un voltaje análogo, estos
Cuentan con un filtro de luz de día, por eso es su color aparentemente negro, lo cual
Indica que reciben menos interferencia de cualquier fuente de luz externa.
LED Emisor infrarrojo. Este tipo de emisores genera luz en el espacio infrarrojo, por lo
Cual no lo podemos ver a simple vista, en la actualidad se utilizan en la mayoría de
Aplicaciones de control remoto, porque son baratos y no le causan daño al usuario, su
Desventaja es que está restringido a distancias cortas de trabajo y ángulos
Predeterminados.
Transistor BC547.
Este elemento consta de tres terminales, es un transistor de uso general el cual esta
Hecho de silicio y actúa en el robot como interfaz de potencia, es decir, cuando hay
Una señal proveniente del amplificador esta dispara a la base de este transistor y toda
La energía de la fuente pasa vía colector emisor hacia los motores y dependiendo cual
Es el que tenga señal será el que se active.
Resistencias.
Las resistencias en cualquier circuito electrónico son de gran utilidad ya que como se
Nombre lo indica estas son las encargadas de limitar la corriente que fluye de la fuente
Hacia los elementos y así evitar un corto, estas son de un valor fijo, dependiendo los
Colores de las franjas que tienen.
Moto reductores.
Son los encargados del trabajo mecánico del robot, estos motores son de bajo
Consumo y encienden con un voltaje de 3.4Volts, están enganchados mediante el
Termo fijo a la lámina que se adhiere a la placa del robot, mediante estos se le dan
Orientación y nivelación correcta al robot para que este tenga un óptimo desempeño.
Potenciómetro de 100 kΩ.
Estos dispositivos en realidad son resistencias variables, de los cuales puede haber
Distintos tipos y valores, dependiendo la aplicación para la que van a ser usados, en el
Caso del robot, este elemento marca un voltaje de referencia el cual es introducido en
La entrada no inversor del comparador LM393, y por lo cual se determina la
Sensibilidad de nuestro robot.
Circuito Integrado (CI) LM393.
El circuito integrado LM393 es un amplificador operacional doble, el cual esta
Específicamente diseñado para funcionar como un comparador de alta precisión,
Rápida respuesta y bajo consumo, este circuito es el encargado de decidir, cual de los
Motores activar, en base a los estímulos recibidos vía los receptores infrarrojos, en
Otras palabras, cambia una señal análoga en una señal de tipo digital, para el
Encendido o apagado de los motores.
LM 7805.
El 7805 es un regulador de voltaje positivo fijo, el cual es capaz de entregar 5Volts a la
Salida con una corriente máxima de primera, normalmente se utiliza para mantener un
Voltaje constante independiente del voltaje de entrada, ideal para aplicaciones dentro
De circuitos de lógica combinacional o microcontroladores.
Capacitores.
Estos capacitores son del tipo electrolítico, por lo que tienen polaridad, es decir, un
Lado positivo y otro negativo, las principales aplicaciones de estos se dan como filtros
De señales, ya sea de audio o para fuentes de alimentación, para el caso de nuestro
Robot, estos sirven para limpiar la señal del 7805, además de almacenar voltaje, para
Que los dispositivos puedan tomarlo en los picos que se dan al encender algún motor.
APLICACIONES Y FUNCIONAMIENTO
APLICACIONES
Entre las aplicaciones de los robots móviles se encuentra el trasporte de la carga en la
Industria, robots desactivadores de explosivos, exploración de terrenos no aptos para
El hombre; entre otras dependiendo (del tamaño de estos).
FUNCIONAMIENTO
Todos los rastreadores basan su funcionamiento en los sensores. Sin embargo,
Dependiendo de la complejidad del recorrido, el robot debe ser más o menos complejo
Los rastreadores más simples utilizan 3 sensores, ubicados en la parte inferior de la
Estructura, uno junto al otro. Cuando uno de los 3 sensores detecta el color blanco,
Significa que el robot está saliendo de la línea negra por ese lado. En ese momento, el
Robot gira hacia el lado contrario hasta que vuelve a estar sobre la línea. Esto en el
Caso de los seguidores de línea negra, ya que también hay seguidores de línea
Blanca.
En esta primera fase, mostraremos los indicativos, las posibles configuraciones y los materiales que podemos poner en práctica y usar, para así poder tener un buen resultado a medida que va pasando el semestre, adquiriendo mayor conocimiento de los materiales y de los tipos de configuraciones en forma digital y lógica, que se requiere para este proyecto, teniendo una implementación general, para nuestro proyecto final.
TABLA No 1.
Soluciones

Descripción
imagen
Dispositivos Electrónicos
Costos
Bibliografía





So1



Sensor De Color RGB Tcs3200/ Tcs230

Sensor de color TCS3200 es un detector de color completa, incluyendo un chip sensor TAOS TCS3200 RGB y 4 LEDs blancos. El TCS3200 tiene una matriz de fotodetectores, cada uno, ya sea con un filtro rojo, verde o azul, o ningún filtro.






*2.7v – 5.5v
*Función de apagado
*Comunicación directa con microcontroladores.




19.000
http://electronilab.co/tienda/sensor-de-color-tcs230/





So2



Sensor Cny70
Escáner optoelectrónico y detector de movimiento de objetos es decir, sensor de índice, lectura de discos codificados etc., (codificador optoelectrónico montado como sensor de cambio de marcha)


*5 V
*CD 50 mA
*CD Sobretensión 3A





1.800
http://www.todopic.com.ar/utiles/cny70%20web.pdf






So3
Sensor De Distancia Hc-Sr04 Ultrasonido Arduino Pic
El sensor de distancia ultrasónico HC–SR04 tiene la capacidad de censar la distancia por medio de la diferencia en tiempo entre la transmisión y recepción de una serie de pulsos que el modulo envía y captura. Este sensor es capaz de censar fielmente distancias de entre 2cm y 400cm de manera no invasiva o sin contacto.



*Fuente de alimentación :5V DC
* Distancia efectiva de medición : 2cm – 500 cm
* Resolución : 0.3 cm





6.000
http://hetpro-store.com/TUTORIALES/sensor-de-distancia-ultrasonico_hc-sr04/





So4

QTR-1RC Sensor de lineaQTR-1A Sensor de l
diseñado para aplicaciones de detección de contraste y seguimiento de línea, Salida digital tipo digital controlada por el usuario lo que permite hacer un ahorro de potencia y un mejor control de lectura Conectando el sensor




*Medidas: 0.3" x 0.5" x 0.1" 
*V: 5.0 V
*I: 25 mA
*Salida: Digital
*Distancia máxima de sensado: 0.375" (6 mm)



8.000
https://www.pololu.com/product/2459




So5




Compuertas lógicas.



*Las puertas lógicas son circuitos electrónicos capaces de realizar operaciones lógicas básicas. Por ejemplo, para realizar la operación producto utilizamos un circuito integrado a partir del cual se obtiene el resultado.








*V: 5 a 15 V
*SSI (pequeña escala ): menor de 10 puertas.
*MSI (media escala): entre 10 y 100 puertas.
*LSI (alta escala): entre 100 y 10.000 puertas.
*VLSI (muy alta escala): a partir de 10.000 puertas.




2.000
http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esotecnologia/quincena6/pdf/quincena6.pdf


TABLA No 2.
C1
C2
C3
R1
R2
R3
R4
E1
E2
E3
E4
E5
E6
Pro

So1
4
5
5
3
5
4
5
5
2
3
5
2
5
4.0
So2
4
5
5
4
5
4
5
5
4
5
5
3
5
4.5
So3
4
5
5
4
5
4
5
5
2
4
5
2
5
4.2
So4
4
5
5
5
5
4
5
5
5
5
5
4
5
4.6
So5
4
5
5
4
5
4
5
5
4
5
5
4
5
4.6

Conclusiones: Tuvimos en cuenta los valores promediados, según nuestro conocimiento y probabilidades, de poder concluir este proyecto lo mejor estructurado y diseñado posible en forma digital, creemos que los de mayor promedio nos pueden servir.
Tenemos ciertas dudas con los sensores detectores de dichos colores recomendados, (Azul, rojo y negro), ya que no, se nos hacen fáciles las configuraciones del diseño digital, y además son sensores no muy comerciales y sus configuraciones son un poco complejas, creemos con las tablas de verdad que nos muestra cada compuerta, podemos tener éxito en el proyecto.