UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA FACULTAD DE INGENIERIAS ELECTRONICA
ELECTRONICA ANALOGICA II
TEMA: CARRO SEGUIDOR SEGUIDOR DE LINEA NEGRA
INTEGRANTES: • • • •
GUADALUPE IBAÑEZ SANTIAGO AGUILAR CRISTIAN TOAPANTA ROBERTO GUALLICHICO
2011 – 2012
OBJETIVOS:
General: •
Realizar un robot seguidor de línea por medio de compuertas lógicas.
Específicos: • •
Conocer el funcionamiento del seguidor de línea y sus características de funcionamiento. Ensamblar un carro seguidor de líneas negra y obtener un funcionamiento preciso del mismo.
INTRODUCCION: La robótica es una de las aplicaciones más apasionantes de la electrónica. Un robot seguidor de línea se clasifica en el campo de la robótica móvil un grupo de la rama de robótica. La tarea fundamental de un robot móvil es el desplazamiento en un entorno conocido o desconocido, por tanto es necesario que posea tres funciones fundamentales, la locomoción (nivel físico), la percepción (nivel sensorial) y la decisión (nivel de control). Entre las aplicaciones de robots móviles se encuentra el transporte de carga en la industria, robots desactivadores de explosivos, exploración de terrenos no aptos para el hombre entre este ultimo podemos destacar los robots Spirit y Oportunity desarrollados por la NASA. La estructura de un robot seguidor de línea puede ser elaborada de una lamina de acrílico, aluminio o madera, que se pueden conseguir fácilmente en el mercado. Esta proporciona apoyo para los motores, el circuito impreso y la rueda libre.
MATERIALES Y EQUIPO: •
REGULACIÓN DE VOLTAJE
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POR CADA SENSOR
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74LS32 (compuerta OR) 74LS14 (inversora-disparador Smith Trigger)
CONTROL MOTORES
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20 220 10K 1K 2N3904 Sensor QRD 1114 LED 5mm (indicador estado sensor)
PARA LÓGICA CUADRO NEGRO
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Bateria 9V LM7805 Capacitor electrolítico de 10µf
L293D (driver de los motores) 1N4004 (Diodo de protección de motores, 2 por cada motor)
ESTRUCTURA CARRO
Servomotores(2) Rueda loca
Llantas Chasis (imaginación del creador; acrílico, madera, aluminio tc.)
MARCO TEORIC : Dentro de los sistemas mecat ónicos más interesantes se encuentran los robots maquinas autónomas diseñadas para cu plir una tarea específica. Un carro seguidor de l ínea lo podríamos definir como la unión de vari s tecnologías como lo son mecánica, sensores y lectrónica, con la correcta implementación de cada una podemos obtener resultados sorprendent s.
MECANICA:
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CHASIS
El chasis del carro seguido de línea es la estructura destinada a brindar os la movilidad, para su constru ción se debe elegir un material resistente (ac rílico, madera, lámina metálica, etc.) que s oporte el peso de la batería, el sistema de co trol, los motores y los sensores. El iseño del chasis determina el ancho, largo y alto del carro.
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MOTORES
Los motores muestran la p tencia y la velocidad con que se va a mover el carro, se suele utilizar motores con caja re ductora que nos garanticen un buen torque, ara el carro se necesitan dos motor reduct res.
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RUEDA LOCA
La dirección del carro en l curvas y en las rectas se encuentra guiada p r una rueda loca se coloca en la parte tr asera del chasis.
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LLANTAS
Las llantas deben ser prefe iblemente de caucho, garantizando buena ad herencia a la pista.
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BATERIA
Al momento de escoger la atería es necesario saber a que voltaje y a q e amperaje se va a trabajar, los elementos que consumen consumen mayor amperaje amperaje en el carro carro on los sensores y los motores; con con mayor oltaje obtenemos mayor velocidad para los otores.
ELECTRONICA:
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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 como se tiene una batería superior a 5V se utiliza un regulador de voltaje puede ser un 7805 con 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 pin3 obtenemos 5V.
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ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL
La finalidad de este proyecto es la de un carro seguidor de línea negra en fondo blanco si evaluamos la tabla que nos entrega los sensores, estos censan cuando están en color blanco, la mayoría de la pista es de color blanco, sería mejor acondicionar la señal para que los sensores censen en color negro para esto debemos invertir la señal de los sensores con una compuerta veamos: Utilizamos el integrado 40106 que además de ser inversora es un disparador Smith Trigger que mediante la entrada de un voltaje entre el rango de 0V a 5 V este nos convierte esta señal en una señal digital pura.
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PARAR EN CUADRO NEGRO DE 120mm x 120mm
Para esto necesitamos la señal de salida de los cuatro sensores sin invertir sus salidas de señal, vamos a utilizar una tabla de verdad y mapas de karnaugh para hallar el circuito lógico: El carro debe parar en el cuadro negro cuando los cuatro sensores estén en estado No censa (0 lógico) y con esto los motores deben estar con 0V Sensores línea Sensores cuadro
Motor
negra Centro Centro
Inferior
Inferior Izquierda Derecha
izquierda Derecha Izquierda Derecha
MI
MD
CI CD
II
ID
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
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0
1
1
1
1
1
1
1
1
MI =ID + II + CI + CD
Nota: La ecuación que se utiliza para el motor izquierdo (MI) es la misma que se utiliza para el motor derecho (MD) Para este circuito utilizamos una compuerta OR de tecnología TTL, como la l a 74LS32. Aquí está la configuración de pines
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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
Motor
Dirección
Centro Izquierdo Derecho
Izquierda
Derecha
Carro MI
MD
CI
CD
0
0
IR
IR
Reversa
0
1
SR
IR
Curva derecha
1
0
IR
SR
1
1
SR
SR
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.
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.
SENSORES:
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Sensores QRD 1114 (Etapa de percepción)
Usamos 4 sensores QRD1114, utilizamos dos sensores que van en el centro del chasis, estos sensores sirven de guía para el seguidor. Estos sensores censan el color negro de la pista, cuando reconoce este color los motores van hacia adelante. Los otros dos sensores que se encuentran más hacia los extremos nos permiten censar de mejor manera las l as de línea de la pista.
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Transistor 2N3904
El transistor está compuesto por una base, un emisor y un colector:
Base: Se encuentra precedida por una resistencia de 1K 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).
SIMULACION: •
MOTOROES Y LOGICA CUADRO NEGRO
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SENSORES
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DESARRROLLO DE LA PLACA EN ARES:
ENSAMBLAJE:
SENSORES QRD
FUNCIONAMIEN O: Para poder ver el funciona iento del carro seguidor de línea ingresar al siguiente link: •
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http://www.youtube.com/watch?v=cYp6V3Vugt0&context=C 097cc3ADOEgs ToPDskLBhagr dS_3sCApC56MNjF http://youtu.be/cYp6V3Vugt0
CONCLUSIONES: •
Se logro el objetivo principal el cual fue la l a realización del proyecto en este caso un robot seguidor de línea, gracias a los conocimientos adquiridos en la asignatura y la colaboración en equipo. Se noto que la ubicación de los Sensores encargados de mantener el carro sobre la línea es prácticamente fundamental ya que si no se encuentran en el lugar adecuado el robot no hace lo deseado así la parte electrónica y de programación estén en perfecto estado.
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Como pudimos observar y comprobar dentro de los lo s sistemas mecatrónicos más interesantes se encuentran los robots, maquinas autónomas diseñadas para cumplir una tarea específica.
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Un carro seguidor de línea lo pudimos definir como la unión de varias tecnologías como lo son mecánica, sensores y electrónica, con la correcta implementación de cada una podemos obtener resultados satisfactorios.
BIBLIOGRAFIA:
http://www.cosasdemecatronica.com/proyectos/robotica/53 (Fecha de Consulta 8 de Enero del 2012)
http://www.datasheetcatalog.net/es/datashe http://www.datasheetcatalog.net/es/datasheets_pdf/Q/R/D/1/QRD1114.sht ets_pdf/Q/R/D/1/QRD1114.shtml ml (Fecha de Consulta 8 de Enero del 2012)
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view http://pdf1.alldatasheet.co m/datasheet-pdf/view/27189/TI/L293D.html /27189/TI/L293D.html (Fecha de Consulta 8 de Enero del 2012)
http://www.x-robotics.com/robots_simples.htm (Fecha de Consulta 8 de Enero del 2012)
