Sensor Óptico CNY70 Sensor Optico infrarojo por reflexión CNY70:
Ficha técnica: El sensor CNY70 CNY70 es es uno de los Sensores más empleados en
microbótica, dada su economía y sus variadas aplicaciones prácticas. Habitualmente se usa siempre que se desea que el robot móvil siga un camino marcado por una raya en el suelo, este enviara al microcontrolador toda la información necesaria para que sepa si ambos están sobre la raya, uno de ellos o los dos están sobre el fondo. El tratamiento de dicha información por el uC originará los comandos adecuados hacia las ruedas motrices para continuar sobre la raya que hace de guía. También pueden usarse en la detección de obstáculos, siempre que las superficies de los mismos sean muy reflectantes. Funcionamiento: En el interior de la cápsula de este Sensor existe un diodo
LED que emite rayos infrarrojos, invisibles para el ser humano. El diodo
consta de dos terminales, el ánodo (A) y el cátodo (K). Sobre la misma superficie está ubicado un fototransistor que tiene la propiedad de conducir una corriente entre el emisor (E) y el colector (C), proporcional a la cantidad de luz que incide sobre su base. Al estar dispuestos sobre la misma superficie el emisor de rayos y el receptor de los mismos es necesario que delante de ambos exista una superficie reflectante para que el fototransistor pueda recibir los rayos que genera el emisor. La superficie reflectante debe estar situada a unos pocos milímetros de la que soporta al emisor y al receptor, para que a este último le lleguen los rayos con suficiente intensidad. Para resumir, si el LED que emite lo hace sobre el fondo blanco, este reflejaría la luz hacia el fototransistor, provocando un valor positivo en la salida del sensor. Si por el contrario, el LED emitiera sobre un fondo negro, este absorbería la luz y no reflejaría nada al fototransistor, lo que obtendríamos un valor negativo a la salida del sensor CNY70.
Patillaje y polarización: El circuito de conexionado eléctrico de este sensor
con una línea de entrada del microcontrolador es muy sencillo, como se aprecia en la figura sólo requiere un par de resistencias para la polarización del emisor y del receptor, y una puerta inversora que conforme la señal al nivel TTL para el correcto comportamiento del uC. ¿lo mejor? el coste de este sensor es inferior a 1 Euro.
El integrado IC-40106 es un inversor, tiene 6 entradas/salidas, es decir podríamos conectar hasta 6 CNY70 o lo que queramos, porque podemos convinar cada inversor como nos convenga, son totalmente independientes, en este caso en concreto y tal como se ve en el esquema, sensor1 y sensor2 son dosCNY70, que iran conectados a las entradas de los inversores, las salidas de cada inversor 40106 iran directamente conectadas a la respectivas entradas del PIC, que dependiendo de la lógica de Programación podremos actuar nuestros motores segun nos convenga.
Este es un ejemplo real de uso de estos sensores, quizás el mas común en la microbótica es en los Robots rastreadores, el certamen consiste en conseguir que tu Robot llegue al otro lado, por supuesto en el menor tiempo posible, por el camino encontraras cruces, pistas sin salida... deberás programar teniendo en cuenta todas esas posibles situaciones.
Sensor Optico de rayos infrarojos directos H21A1:
Ficha técnica: Como sucedía con el Sensor de rayos infrarojos por reflexión,
éste tambien cuenta con un diodo emisor y con un recepror, en este Caso enfrentado a el. Cuando se interrupte un cuerpo entre el emisor y receptor impide que reciba rayos el fototransmisor y no conduce. Son pequeños, baratos y muy utiles para detectar el paso de un cuerpo por una determinada posicion. Vamos a hacer referencia al conocido modelo comercial H21Al que tiene un precio aproximado de 1 Euro. Funcionamiento y manejo: Este Sensor dispone internamente de un diodo
LED emisor de rayos infrarojos enfrentado a un fototransistor que actúa como receptor de dichos rayos que cuando inciden sobre su Base producen una corriente entre el Emisor y el Colector. Para conseguir una corriente apreciable Se coloca el emisor a unos 5 mm. del receptor. Cada vez que Se interpone un cuerpo entre emisor y receptor corta los rayos y el fototransistor deja de conducir. Aplicaciones y Circuitos reales: La aplicación más popular de este sensor es
la de encoder para medir la velocidad de giro de los ejes de los motores. Para llevar a cabo esta tarea se sujeta al eje del motor un disco de material opaco con ranuras repartidas simétrica y radialmente por su superficie. Conociendo el número de ranuras se sabe el número de veces que se cortará el haz de rayos infrarojos por cada vuelta y contando los impulsos en el fototransistor se averiguara las vueltas giradas en un tiempo medido. Para dar información al microcontrolador con la misión de indicar si existe un cuerpo entre el emisor y el receptor se destina una patita de entrada digital que recibirá diferente nivel lógico según los rayos del emisor incidan en el receptor o sean interceptados por un cuerpo. Para conformar las señales a los niveles TTL del microcontrolador se coloca una puerta inversora 4016 como se representa en el esquema de la figura.
Otra de las aplicaciones muy interesantes de los sensores ópticos hace referencia a la necesidad de aislar eléctricamente al periférico generador de las señales digitales y las patitas de entrada del microcontroladores.
Hay bastantes situaciones en las que los ruidos e interferencias hacen necesario este desacoplamiento. Para tal caso y con referencia al esquema de la figura, el periférico aplicaría al ánodo del emisor, es decir, al punto A, el nivel lógico a transmitir. Cuando se recibe un nivel lógico alto el emisor genera un rayo luminoso que es recibida por el detector que origina una corriente que atraviesa la resistencia de polarización de 47 K del esquema. Dicha corriente produce una caída de potencial y produce un nivel lógico alto en el emisor E, el cual es conformado por el inversor contenido en el circuito integrado 4016 antes de aplicarse a la línea de entrada del microcontrolador. De esta forma se evita cualquier relación eléctrica entre el periférico y el microcontrolador. La transferencia de información se realiza mediante ondas luminosas. En la adaptación de los niveles eléctricos que genera el 4016 para alimentar las patitas de un PlC16F84.
PINGUBOT
Pingubot by Bastian septiembre 2, 2011 •
Desde hace bastante tiempo, estoy colaborando con el amigo Furrien el diseño de un hardware libre para la construcción de robots. Se trata de una placa microcontrolada con drivers para controlar motores de continua, conector para sensores, puerto serie (TTL), USB, dos pulsadores, dos switch, y un par de leds. Esta placa CPU está basada en el hardware de Pinguino, del que ya he hablado alguna vez en este mismo blog. Básicamente, aprovechamos la infraestructura de pinguino (su IDE multiplataforma, bootloader, programación por USB, etc…) y le añadimos lo necesario para poder controlar un robot. La idea es facilitar la construcción de robots al que se quiera iniciar en este mundo.
La idea inicial fue de Furri, que partiendo de su Tarribot 2.0, diseñó una shield de pinguino V1.1 de ARDE, para motores y sensores . Lo bautizó como Pingubot V1. Aquí su primer diseño:
Furri tenía en mente incluir en una placa la electrónica de pinguino y de la shield, y yo tenia algo parecido pero con servos. Se trata de la CPU de CurRo 2010, de la que todavía no he dicho ni pio. Lo se… soy un desastre! Pero bueno, aquí una foto de la placa en cuestión:
El siguiente paso fue el lógico… aunar esfuerzos. Mi primera aportación fue realizar con EAGLE mi propia versión de Pingubot (V1.1), que es la que montamos en l os robots que llevamos al Desafío Robot.
Desde entonces no hemos parado. Hemos hecho infinidad de cambios y pruebas. Hemos ido añadiendo cosas al diseño, desde unos puentes de soldadura para poder utilizar en la misma placa distintos drivers para los motores, hasta un diodo o un mosfet para evitar inversiones de polaridad de la alimentación. En la actualidad vamos por la versión 4 de esta placa. Pero no nos hemos dedicado solo a diseñar la CPU, si no que también hemos diseñado un par de placas de sensores para robots. Se han diseñado dos placas; una con ocho sensores CNY70 para montar robots velocistas o rastreadores, y otra multisensorial. Esta última tiene un sensor de infrarrojos (TSOP34848) para controlar el robot con un mando a distancia, dos LDR y conectores para conectar desde un servo hasta un final de carrera, pasando por sensores de ultrasonidos o medidores de distancia por infrarrojos.
Con estas tres placas, hemos montado un "kit pingubot", que hemos mandado fabricar en China. Las hemos fabricado conITEAD. Esta empresa ofrece la fabricación de tiradas cortas (10 placas) de PCB a precios realmente asequibles. Por unos 20€, y en tres semanas, tienes 10 placas (Max 10x10cm) a doble cara, con serigrafía, taladros metalizados y acabado profesional. Muy recomendable, para aquel que no pueda o no quiera fabricarse sus propios circuitos impresos. Nosotros hemos hecho unos tres pedidos (casi 90 placas) y estamos muy contentos con el resultado.
En la Campus Party 2011 ya fuimos con algunas de estas placas y participamos en la prueba de velocistas, con robots basados en este kit.
Podéis ver y descargar la información referente a este proyecto en la wiki de ARDE. Se trata de un proyecto de hardware libre, por lo que podéis descargar los archivos de EAGLE de las tres placas y utilizarlo a vuestro gusto. También podréis encontrar información sobre este proyecto en la página de Furri (XBOT) como en la página que hemos montado para el proyecto (www.pingubot.com). Por mi parte tengo la intención de contaros más cosas sobre pingubot en este blog, así que si os interesa el tema ya sabéis… Hasta pronto!
