ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA 309696 – Microprocesadores Microprocesadores y Microcontroladores Trabajo colaborativo No 2
DISEÑO DE UN DE UN CARRO A CONTROL REMOTO CON LA L A POSIBILIDAD DE PROGRAMACIÓN DE SECUENCIAS INDEPENDIENTES Angela Maria Plazas Hurtado e-mail:
[email protected] Mike Wilmar Piedrahita e-mail:
[email protected] Luis Carlos Sanchez e-mail:
[email protected] Billy Joe Montoya Gonzalez e-mail:
[email protected] Javier Francisco Morales e-mail: integrante2@institución
RESUMEN: Como proyecto del curso Microcontroladores y Micro-procesadores 2016 de la UNAD, se propone la construcción de un carro controlado a distancia y que permita censar variables de temperatura y humedad; en la cual se debe de incorporar un protocolo de alarma frente a picos de ésta magnitud y que garantice la integridad física del vehículo. Carro a control remoto basado en la conocida plataforma Arduino. trata de un diseño compacto, modular y programable. Este modelo se puede ampliar con accesorios, sensores y actuadores opcionales que permiten el uso de diferentes tecnologías, recepción GPS, conectividad bluetooth, etc. Incluso es posible cambiar la tarjeta controladora Arduino UNO por Arduino MEGA o equivalente. Mediante la elaboración de un algoritmo y la programación en secuencias independientes del microcontrolador de la plataforma Arduino.
INTRODUCCIÓN Este documento es una presentación de proyecto de curso Micro-controladores y micro — procesadores de la UNAD. Está escrito en formato IEEE en la cual podremos identificar todos los elementos de proyecto para la construcción de un carro meteorológico radio controlado. El carro a control remoto será implementado sobre la plataforma Arduino Uno, que es una placa electrónica basada en el microcontrolador ATmega328. Cuenta con 14 entradas/salidas digitales, de las cuales 6 se pueden utilizar como salidas PWM (Modulación por ancho de pulsos) y otras 6 son entradas analógicas. Durante el desarrollo de este trabajo se iran identificando las etapas y secuencias de la construcción del carro a control remoto.
PALABRAS CLAVE: Algoritmo, Arduino, Secuencias, Programación
ABSTRACT:
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
As a project course Microprocessors Microcontroller and UNAD 2016, the construction of a remotely controlled and allow census variables temperature and humidity carriage is proposed; in which it must incorporate an alarm protocol against this magnitude peaks and guarantee the physical integrity of the vehicle. Remote control car based on the popular Arduino platform. is a compact, modular and programmable design. This model can be extended with accessories, sensors and actuators that allow optional use of different tecnology GPS reception, Bluetooth connectivity, etc. Even is possible to change the Arduino UNO Arduino MEGA controller card or equivalent. By developing an algorithm and programming in separate sequences Arduino microcontroller platform.
KEYWORDS: Programming
Algorithm,
Arduino,
Diseño de un carro meteorológico el cual debe ser controlado a distancia (De manera inalámbrica) y debe tener un medio de visualización remota de la información proporcionada por los distintos sensores en el carro, el cual debe contar con las siguientes características: 1. Debe leer la temperatura que rodea al carro. 2. Debe leer la humedad relativa que rodea al carro. 3. El carro debe ser controlado a distancia, es decir debe contar con un
Sequence,
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ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA 309696 – Microprocesadores y Microcontroladores Trabajo colaborativo No 2 propósito de facilitar la parte electrónica en el desarrollo de diferentes proyectos. Está compuesto por una placa AVR de la familia de micro-controladores RISC de la compañía de semiconductores ATMEL, así mismo la elección de los procesadores usados en la placa está guiada por la sencillez y precio bajo, permitiendo desarrollar diferente tipos de sistemas. El IDE con el que Arduino trabaja es fácil de aprender y utilizar, así como el lenguaje de programación es sencillo. La forma en el que el sistema trabaja es mediante la recepción de datos a través de sus pines, los cuales pueden ser conectados una gran cantidad de sensores, y puede devolver el manejo de luces, motores u otros actuadores y mandos a distancia. Los entornos desarrollados en el sistema pueden ejecutarse sin la necesidad de estar conectado a una computadora, obteniendo la corriente de voltaje por tanto corriente alterna como directa.
control inalámbrico que le indique al carro por donde avanzar. 4. El sistema debe tener un medio de visualización de la información proporcionada por el carro de manera remota. 5. En caso de emergencia (Altas temperaturas o mucha humedad) el carro se debe alejar de manera automática del foco de la emergencia. 6. En caso de emergencia el carro emitirá una seña de alerta en el visualizador remoto y un sonido de emergencia.
JUSTIFICACIÓN Este proyecto tiene la intención de aplicar los conocimientos adquiridos de forma secuencial durante el estudio de las diferentes unidades didácticas del curso Micro-procesadores y microcontroladores de la UNAD; en la cual cada estudiante debe trabajar colaborativamente con sus pares a fin de diseñar e implementar una solución que dé respuestas al planteamiento del problema. Igualmente se pretende construir y fortalecer habilidades de análisis y trabajo en equipo que serán determinantes para la vida profesional.
MARCO TEORICO MICROCONTROLADORES: es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica ARDUINO: es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares
OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES
DHT11 es un sensor que proporciona una salida de datos digital. Entre sus ventajas podemos mencionar el bajo coste y el despliegue de datos digitales.
Diseñar y construir colaborativamente un carrito meteorológico controlado a distancia
OBJETIVOS ESPECÍFICOS METODOLOGIA
1. Definir el tipo de radio control o mando a distancia a utilizar en el vehículo 2. Definir el tipo de controladora y materiales a utilizar en la implementación 3. Realizar un cronograma de trabajo para la implementación del proyecto.
Se utilizará una metodología de trabajo colaborativa y se dividió el proyecto en partes más simples para hacer concurrente la implementación del mismo. Se construye en torno a una estructura abierta. En esas plantas se alojan los motores, sensores, tarjetas de control y pilas. Consta de: Estructura de dos niveles.
MARCO CONCEPTUAL Arduino: Arduino es un sistema digital programable con un micro-controlador con el 2
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Motores DC con sus soportes de fijación y tornillería. Se trata de un robot 4x4 (4WD) Ruedas de 67x26 mm que permiten una buena tracción. Dos detectores IR frontales modelo MSE-S135 para la detección de obstáculos sin contacto Tarjeta de control Arduino UNO programable en el lenguaje Arduino de alto nivel (similar al C). Tarjeta driver para el control de los motores motores DC modelo MSE-A100, Dispone de cuatro canales capaces de soportar hasta 1A cada uno. Porta pilas para 4 pilas o baterías tipo AA-LR6 y clavija aérea de alimentación. Accesorios de cableado y montaje.
PAUTAS DE DISEÑO MANDO A DISTANCIA Para la tecnología de mando a distancia se utilizará módulos de bluetooth, ya que se integran fácilmente a las tarjetas Arduino y toleran acoplamientos con teléfonos celulares. Para el control a distancia y visualización de la sensorica, se utilizará un celular con SO Android, en la cual se desarrollará un app para adaptar el manejo del carrito como "Arduino control car".
ALGORITMO
ANALISIS El proyecto fue diseñado bajo un enfoque modular que permite dividir la implementación en partes más simples, enfocando cada módulo hacía una tecnología ya existente y comercial a fin de integrar de forma flexible los diferentes componentes del carrito. En la figura 1 se contempla un bosquejo pictórico del carrito. También se dividió el carrito en dos grandes bloques funcionales a fin de hacer específica cada solución. PAUTAS DE DISEÑO CARRITO Como módulo de control, se utilizará una tarjeta integrada Arduino UNO, ya que integra todo el hardware necesario para manejo de puertos de comunicación y periféricos de entrada salida. Para la construcción el chasis del carro se construirá en polímero utilizando una impresora 3D, permitiendo crear un diseño único y que permita una mejor distribución de los componentes. Para realizar la medición de la temperatura y la humedad; se utilizará un sensor DHT11 compatible con Arduino y que permite realizar mediciones de humedad y temperatura al mismo tiempo Para que el vehículo se aleje de manera automática de un foco de emergencia se debe programar que cuando esto ocurra por medio de almacenamiento de movimiento con sensores de distancia o por medio de GPS el vehículo cambie de dirección hasta que las condiciones mejoren Para que el vehículo avance se utilizarán servomotores y llantas que también se venden como kit para Arduino
Secuencia 1. Algoritmo del programa principal
Secuencia 2. Algoritmo programa censado
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Secuencia 3. Algoritmo programa huida Figura 1. Esquema segunda planta
ESQUEMA GENERAL El carro emplea una estructura de dos plantas, en la planta baja se alojará los cuatro motores, el circuito de potencia, los sensores de infrarrojo y el portapilas de alimentación. En la segunda plata estará ubicada la tarjeta Arduino, el sensor de temperatura, el puente H y módulo de Bluetooth
ANALISIS DE RESULTADOS Figura 2. Esquema primera planta
La utilización de un Puente H permitió reducir la cantidad de puertos a utilizar de la tarjeta Arduino, así como el uso apropiado de niveles de potencia En el algoritmo se identifica el comportamiento lógico del carrito, en el que se implementan rutinas de seguridad para proteger la integridad del carrito. La utilización de dos plantas permitió acoplar mucho mejor los diferentes periféricos y dispositivos del carrito, haciéndolo más pequeño y compacto. En los esquemas del proyecto se utilizaron módulos comerciales ya probados y de alta calidad, lo que garantiza el correcto funcionamiento del carrito.
Figura 3. Esquema tarjeta arduino
RECURSOS DISPONIBLES Para el diseño e implementación del carrito se cuentan con los siguientes recursos: 1. 2 meses a partir de la fecha de entrega de éste informe 4
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5 estudiantes de ingeniería de las disciplinas de sistemas y electrónica Documentación variada en la web como soporte técnico en la implementación y acople de los módulos Equipos de TI para el desarrollo de la App y código para la tarjeta Arduino. Teléfonos celulares con SO Android 100000 COP de presupuesto para la compra de piezas para el carrito.
REFERENCIAS ArduBot V2, tomado de, [1] Robot http://www.msebilbao.com/tienda/product_info.p hp?cPath=53_133&products_id=845
[2] Videos tutoriales de cahsis para carrito, Recuperados el 27 de Febrero de 2016. Disponibles en https://youtu.be/31Kr5QSH6Yg y https://youtu.be/mTw6DAnpZ9k [3] Video tutorial implementación de robot controlado por app Android. Recuperado el 4 de Marzo de 2016. Disponible en el link https://www.youtube.com/watch?v=1gCbtCZkIQ 4
CRONOGRAMA DE TRABAJO En la imagen 2 se puede observar las fechas que conforman los diferentes entregables del proyecto. También se puede descargar en el siguiente link https://www.dropbox.com/s/p56p4oss1ljhrtl/Cronog rama.xlsx?dl=0
Arduino Uno, tomado de, [4] Placa http://www.menosmedia.org/spip.php?article43
[5] Explicación de documento y normas IEEE para informes de laboratorio. Recuperado el 10 de Marzo de 2016. Disponible en el link http://normasieee.com/descargar-plantilla-enword-de-normas-ieee/
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES En el análisis del proyecto identificamos que un enfoque modular hacía fácil de implementar el carrito; la cual se verifica al contemplar la cantidad de elementos mínimos de este proyecto. En la elaboración de este segundo trabajo se ha ido avanzado más en el enfoque del desarrollo del trabajo del proyecto del carro al igual que los conceptos de microprocesador y micro controladores los cuales hacen parte de la elaboración de nuestro producto final. Gracias al desarrollo de plataformas integradas como Arduino, la implementación de proyectos complejos de automatización, robotica y control se ha facilitado enormemente, acercándolo a personas con conocimientos mínimos en electrónica y programación. Como máxima de diseño se ha empleado utilizar bloques funcionales ya existentes y de alta calidad, reduciendo la necesidad de desarrollar el mismo producto nuevamente.
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