ROBOT SEGUIDOR DE LUZ
RICHARD DANIEL PACHARI RODRIGUEZ
[email protected]
RAFAEL ARMANDO SONCO APAZA
[email protected]
MANFRED ALEJANDRO MAIDANA BURGOS
[email protected]
OMAR MARTELA YUJRA
[email protected]
JESUS REYNALDO TICONA BARRIONUEVO
4”A”
RESUMEN
[email protected]
-ElectrónicaBásica-Universidad -ElectrónicaBásica-Universidad Pública de El Alto UPEA
Básicamente el robot seguidor de luz funciona de una manera simple, cuando le acercas la luz de una linterna este la detecta siguiendo la luz. Para montar el robot seguidor de luz inicialmente lo que tenemos que instalar es el circuito detector de luz, el circuito de este robot está diseñado para 9V “para que más adelante el robot
sea autónomo con 2 baterías de 9V”.
El detector de luz funciona cuando la presencia de Luz la resistencia resistencia baja casi a cero y cuando hay oscuridad la resistencia aumenta. En el circuito cuando hay luz la fotorresistencia vale casi cero y de esta forma la base del transistor queda conectado es al negativo y no conduce. En la oscuridad la resistencia aumenta tanto que se genera una diferencia de potencial sobre ella (voltaje) esto lo ve la base del transistor y conduce permitiendo que el LED prenda Tenemos que instalar 2 detectores de luz, cada uno conectado a un motor reductor del lado inverso del detector para que cuando el robot detecte la luz del lado derecho este hará funcionar el motor del lado izquierdo haciendo que el robot se mueva mueva al lado el cual detecto la luz y lo mismo para el detector del lado izquierdo, cuando este detecte la luz del lado l ado izquierdo este hará funcionar el motor derecho, haciendo que el robot se mueva para la izquierda persiguiendo así el lado por el cual se acerca la luz.
Fig.1 Diagrama del circuito
Introducción La electrónica es la rama de la física la física y especialización de la ingeniería, la ingeniería, que que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo de los electrones los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente, una aplicación de esta ciencia es la llamada ROBÓTICA, esta estudia y hace investigaciones sobre los robots y su c orrecto uso en la sociedad como herramientas. Consiste en un robot que gracias a una fotorresistencia esta activa el motor al recibir la luz. Se puede montar de forma unidireccional o bien bien bidireccional. Para hacerlo bidireccional, bidireccional, tendremos que montar dos circuitos gemelos, lo único que tendremos en cuenta es que el circuito izquierdo tiene que activar el motor derecho y por el contrario, el circuito derecho activara el izquierdo.
FUNDAMENTO TEORICO ¿Qué es un robot? ROBOT es aquel maquinismo que actúa de manera automática una acción, para la cual está hecho. Su combinación de hardware y software se basa justo en eso, sus programaciones son su software y el “cuerpo” o maquinaria que usa para ejecutar dicha acción es su hardware.
¿Para qué realizar el robot seguidor de luz? El uso de este tipo de circuitos se ve claramente en los postes de luz situados en las esquinas, las avenidas y en puntos estratégicos estratégicos de nuestras ciudades, mencionamos a los postes de luz por que estos mismos usan este este método de detectar la luz para usarla como un swich de activación
autónoma(solo se activa cuando deja de existir luz), aunque esta vez nosotros la usamos inversamente la verdad es que no hay mucha diferencia ya que nosotros también los l os usamos como swich (solo se activa con la presencia de luz).
LDR Un fotorresistor o LDR es es un componente un componente electrónico cuya resistencia cuya resistencia varía en función de la luz. El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (puede descender hasta 50 ohms) y muy alto alt o cuando está a oscuras (varios megaohmios). Su funcionamiento se basa en el efecto el efecto fotoeléctrico. Un fotoeléctrico. Un fotorresistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia como el sulfuro el sulfuro de cadmio, CdS. cadmio, CdS. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta frecuencia, alta frecuencia, los los fotones fotones son absorbidos por las elasticidades del semiconductor dando a los electrones los electrones la suficiente energía para saltar la banda la banda de conducción. El electrón libre que resulta, y su hueco asociado, conducen la electricidad, de tal modo que disminuye la resistencia la resistencia. Los valores típicos varían entre 1 MΩ, o más, en la oscuridad y 100 Ω con luz brillante. Las células de sulfuro del cadmio se basan en la capacidad del cadmio del cadmio de variar su resistencia según la cantidad de luz que incide en la célula. Cuanta más luz incide, más baja es la resistencia. Las células son también capaces de reaccionar a una amplia gama de frecuencias, incluyendo infrarrojo incluyendo infrarrojo (IR), luz (IR), luz visible, y ultravioleta y ultravioleta (UV).
Fotocelda o fotorresistencia, cambia su valor resistivo (Ohms) conforme (Ohms) conforme a la intensidad de luz. Mayor luz, menor resistencia y viceversa. La variación del valor de la resistencia tiene cierto retardo, diferente si se pasa de oscuro a iluminado o de iluminado a oscuro. Esto limita a no usar los LDR en aplicaciones en las que la señal luminosa varía con rapidez. El tiempo de respuesta típico de un LDR está en el orden de una décima de segundo. Esta lentitud da ventaja en algunas aplicaciones, ya que se filtran variaciones rápidas de iluminación que podrían hacer inestable un sensor (ej. tubo fluorescente alimentado por corriente alterna). En otras aplicaciones (saber si es de día o es de noche) la lentitud de la detección no es importante.
Se fabrican en diversos tipos y pueden encontrarse en muchos artículos de consumo, como por ejemplo en cámaras, en cámaras, medidores medidores de luz, relojes con radio, alarmas de seguridad o sistemas de encendido y apagado del alumbrado de calles.
Fig2. Vista de un LDR
MOTORREDUCTOR Los reductores y motorreductores mecánicos de velocidad se pueden contar entre los inventos más antiguos de la humanidad y aún en estos tiempos del siglo XXI se siguen utilizando prácticamente en cada máquina que tengamos tengamos a la vista, desde el más pequeño reductor o motorreductor capaz de cambiar y combinar velocidades de giro en un reloj de pulsera, cambiar velocidades en un automóvil, hasta enormes motorreductores capaces de dar tracción en buques de carga, molinos de cemento, grandes máquinas cavadoras de túneles o bien en molinos de caña para la fabricación de azúcar. Un motorreductor tiene un motor acoplado directamente, el reductor no tiene un motor acoplado directamente. La sencillez del principio de funcionamiento y su grado de utilidad en una gran variedad de aplicaciones es lo que ha construido la trascendencia de este invento al través de los siglos. A continuación se dan los principios básicos de un reductor o motorreductor de velocidad: Supongamos que la rueda “A” de la fig.1 tiene un diámetro de 5 cm. Su perímetro será entonces
de 5 x 3.1416 = 15.71 cm. El perímetro es la longitud total del envolvente de la rueda. Una rueda “B” de 15 cm de diámetro diámetro y 47.13 cm de perímetro (15 x 3.1416) está haciendo contacto con el perímetro de la rueda “A” (fig 2)
Fig3. Manejo de engranes en un motor reductor
CONCEPTO DE RELACIÓN DE REDUCCIÓN EN UN MOTORREDUCTOR
En la fig 3, cuando gira la rueda “A” hará que a su vez gire la rueda “B” pero sucederá que por cada tres vueltas que dé “A”, la rueda “B” solamente dará una vuelta, esto es, el diámetro de “B” dividido por el diámetro de “A” (15/5 = 3). Este número 3 será la relación de reducción de
este reductor o motorreductor elemental y se indica como 3:1 Con esta simple combinación se ha logrado disminuir la velocidad de rotación de la rueda “B” a la tercera parte de la velocidad de la rueda “A”. Si a la com binación de ruedas antes descrito
encadenamos otras ruedas adicionales entonces cada vez lograremos una velocidad cada vez menor hasta donde sea necesario para la l a aplicación y puede ser 6:1, 30:1, 100:1 o aún mayor para lograr velocidades muy pequeñas que se pudieran necesitar y que, por ejemplo, la rueda “A” tuviera que girar cientos de veces para que la última rueda girara una sola vez. En este caso
tendremos un motorreductor de varios trenes de reducción, entendiendo como 1 tren de reducción a un par de ruedas. Con 6 ruedas tendríamos tres trenes de engranes. Con este sistema de reducción no solamente disminuimos la velocidad de “B” a un giro más
lento que es útil para la mayoría de las aplicaciones sino que al mismo tiempo estaremos aumentado el “par” o “torque” en la última rueda del motorreductor que generalmente se conoce como la rueda de salida a la que va ensamblada la “flecha de salida” del reductor o
motorreductor.
Fig4. Vista real de un Motorreductor
LA BATERIA
Se le denomina batería, batería eléctrica, acumulador eléctrico o simplemente acumulador, al dispositivo que almacena energía eléctrica, usando procedimientos electroquímicos y que posteriormente la devuelve casi en su totalidad; totalidad; este ciclo puede repetirse por un determinado determinado número de veces. Se trata de un generador eléctrico secundario; es decir, un generador que no puede funcionar sin que se le haya suministrado electricidad previamente mediante lo que se denomina proceso de carga.
Fig5. BATERIA DE 9V CONECTOR ELÉCTRICO
Son dispositivos utilizados para unir circuitos eléctricos, por lo general se componen de un enchufe (macho) y una base (hembra). ALGUNOS TIPOS DE CONECTORES Enchufes: Son dispositivos formados por dos elementos, (la clavija y la toma de corriente) que se unen para hacer circular la corriente eléctrica.
Fig6. Conector eléctrico de batería
LED Un led es un componente electrónico cuya función principal es convertir la energía eléctrica en una fuente luminosa, la palabra led proviene del acrónimo ingles Light Emmiting Diode o diodo emisor de luz. Específicamente un led corresponde a un tipo especial diodo el cual transforma la energía eléctrica en luz, su principio de funcionamiento se basa en la emisión de fotones (luz) cuando los electrones portadores de la electricidad atraviesan el diodo, dicho fenómeno se conoce como electroluminiscencia. Aunque el principio de funcionamiento es el mismo, la electroluminiscencia, tenemos que diferenciar los leds de los oleds, estos últimos incorporan en su estructura compuestos orgánicos e incluso polímeros, mientras que los primeros están e stán compuestos únicamente por compuestos semiconductores inorgánicos.
Fig7. Led
RESISTENCIAS Es un componente pasivo, es decir no genera intensidad ni tensión en un circuito. Su comportamiento se rige por la ley de Ohm.
Fig8. Tipos de resistencias Su valor lo conocemos por el código de colores, también puede ir impreso en cuerpo de la resistencia directamente. Una vez fabricadas su valor es fijo.
Símbolos
Unidad 0
Fig9. Simbología de las resistecias
Características Técnicas Generales C- Resistencia nominal. Es el valor teórico esperado al acabar el proceso de fabricación. B-Tolerancia. Diferencia entre las desviaciones superior e inferior. Se da en tanto por ciento. Nos da una idea de la precisión del componente. Cuando el valor de la tolerancia es grande podemos decir que la resistencia es poco precisa, sin embargo e mbargo cuando dicho valor es bajo la resistencia es más precisa. C- Potencia nominal.
Resistencia
Fig10. Vista de una resistencia EL TRANSISTOR Dispositivo semiconductor que permite el control y la l a regulación de una corriente grande mediante una señal muy pequeña. Existe una gran variedad de transistores. En principio, se explicarán los bipolares. Los símbolos que corresponden a este tipo de transistor son los siguientes:
Fig11. Transistor NPN
Estructura de un transistor NPN
Transistor PNP
Estructura de un transistor PNP
Veremos más adelante como un circuito con un transistor NPN se puede adaptar a PNP. El nombre de estos hace referencia a su construcción como semiconductor.
FUNCIONAMIENTO FUNCIONAMIENTO BASICO Cuando el interruptor SW1 está abierto no circula intensidad por la Base del transistor por lo que la lámpara no se encenderá, ya que, toda la tensión se encuentra entre Colector y Emisor. (Figura 1).
Fig12. Funcionamiento de un transistor
Cuando se cierra el interruptor SW1, una intensidad muy pequeña circulará por la Base. Así el transistor disminuirá su resistencia entre Colector y Emisor por lo que pasará una intensidad muy grande, haciendo que se encienda la l a lámpara. (Figura 2). En general: IE < IC < IB; IE = IB + IC; VCE = VCB + VBE
POLARIZACIÓN DE UN TRANSISTOR Una polarización correcta permite el funcionamiento de este componente. No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP.
Fig13. Polarización de un transistor NPN
Fig14. Polarización de un transistor PNP
Generalmente podemos decir que la unión base - emisor se polariza directamente y la unión base - colector inversamente.
Fig15. Transistor 2222 A
Fig16. Transistores
MATERIAL Y METODOS. Los materiales empleados en el circuito son: (2) LDR o fotoresistencias (2) resistencias 100K ohmios a 1/4 de Vatio (4) resistencias 1K ohmios a 1/4 de Vatio (4) transistores 2N 2222A (2) LED (2) MOTOREDUCTORES MOTOREDUCTORES Voltaje 3 - 12 Vdc Velocidad: 200 RPM Carga: Carga: 1Kg (2) llantas que se acoplen al motoreductor (2) Batería 9 V (1) conector para batería de 9V (1) Protoboard (1) Alambres para conexiones en el Protoboard.
MONTAJE DEL CIRCUITO Primeramente hicimos emular el circuito planteado en un programa para verificar si el circuito funcionaba correctamente, luego proseguimos al armado del mismo.
RESULTADOS La primera imagen corresponde al lado derecho del robot y la segunda corresponde al copiando básicamente al lado izquierdo fijándonos bien es lo mismo para ambos lados por por eso en el diagrama anterior del circuito solo pusimos de un lado porque el segundo es e s lo mismo.
Primera Parte: Emulado y pruevas en software
Fig17. Placa con sus componentes funcionando funcionando en CircuitWizard
Fig17. Circuito emulado en CircuitWizard, funcionando perfectamente
Segunda Parte: Pruebas en protoboard
Fig18. Armado del circuito en Protoboard
Tercera Parte: montaje del Robot
Fig19. Ensamblaje de los motores
Fig19. Llantas ensamblads de la parte trasera t rasera
Fig20. Ensamblaje del contenedor y las llantas l lantas delanteras
Fig21. Montaje de los motores, la batería y el contenedor
Fig22. Incrustación del circuito
Fig23. Robot terminado
CONCLUSION Básicamente la tarea del robot es encontrar un punto de luz dentro de un Ángulo de detección de las Foto-resistencias y dirigirse di rigirse lo más rápido posible Hacia tal fuente de luz. Culminando con el informe damos de hecho que este proyecto fue elaborado para una mejor comprensión de la electrónica haciendo conocer a los lectores de este informe el proceso y elaboración de un robot seguidor de luz de una manera fácil y sencilla.
BIBLIOGRAFIA Páginas de internet:
http://www.quees.info/que-es-un-led.html
www.electronicafacil.net
http://el-profe-garcia.blogspot.com/
http://es.wikipedia.org/wiki/Robot
ANEXOS:
DIAGRAMA DEL FUNCIONAMENTO DEL ROBOT Nº
LDR 1
LDR 2
MOVIMIENTO
1
0
0
PARADO
2
0
1
IZQUIERDA
3
1
0
DERECHA
4
1
1
ADELANTE
CONTROL CON LDR
