Robot siguelneas

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Seguidor de lneas

Descripcin: He aqu un diseo simple para montar un rastreador de lneas bsico con 2 sensores CNY70 y componentes discretos de fcil compra en cualquier comercio de electrnica.

En el esquema mostrado se puede apreciar como funciona el circuito, el led emisor del sensor CNY70 se alimenta a travs de una resistencia R1 de 680 , cuando una superficie reflectante como el color blanco de la superficie

por donde se mover el rastreador, refleja la luz del led emisor, el fototransistor contenido en el sensor CNY70 baja su resistencia interna entre Colector y Emisor con lo cual conduce la corriente que hace que tambin entre en conduccin el transistor Q1 que estaba polarizado a masa por medio de la resistencia R2 de 10 K. Q2 sirve para invertir la seal para que de este modo se desactive el motor cuando ve blanco y se ponga en marcha cuando ve negro el sensor, con lo que al activarse Q1 hace que se active Q2 cortando a Q3 con el, ya que este ultimo estaba activo porque esta polarizado por R3, con lo cual lo que a pasado es que la salida del motor se a desactivado cuando el sensor a detectado una superficie reflectante, en estado de reposo la salida estar siempre activa y Q3 conduciendo. Los 2 circuitos se pueden alimentar con 4 pilas normales de 1,5V puestas en serie con lo que se obtienen 6V, depender del consumo de los motores elegir pilas o bateras mas potentes.

Montaje: El robot se compondr de un circuito que podremos hacer fcilmente con una placa de prototipos o usando los fotolitos expuestos y este tendr dos circuitos exactamente iguales uno para cada sensor-motor e irn cruzados con lo que el sensor izquierdo actuara sobre el motor derecho y el sensor derecho sobre el motor izquierdo tal como se muestra en la ilustracin.

Los motores tienen que ser de corriente continua y habr que fabricarles una reductora si no disponen de ella para mover las ruedas, contra ms grandes sean las ruedas, mas velocidad alcanzara el robot, aunque no hay que pasarse con el dimetro de estas porque si no en las curvas se saldr de trayectoria, unos 6 cm. es lo ideal.

Los sensores irn dispuestos mirando al suelo y a unos 2 o 3 mm de separacin desde el suelo a la superficie del sensor y la separacin entre ambos sensores ser para que quede dentro de la lnea negra que vayamos a usar como trayectoria. En este montaje se han utilizado dos

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motores con reductora, con una reduccin 207:1 produciendo 42 rpm a 4,5V en el eje motriz. El trazado lo podremos hacer sobre una cartulina blanca y para trazar las lneas usar cinta aislante negra o bien preparar tramos rectos y curvos con una aplicacin de diseo grfico que se recortarn y posteriormente se pegarn a la cartulina, tener cuidado en no hacer curvas demasiado cerradas ya que si el robot es muy veloz (ruedas grandes) se saldr de la trayectoria por inercia y al sacar los 2 sensores fuera de la lnea no volver a entrar (recordemos que este sistema no es microcontrolado) por lo que haremos algunas pruebas antes de trazar el camino final. El ancho de las pistas debe ser el que formen los dos sensores en lnea.

Funcionamiento: Pondremos el robot en la superficie de fondo blanca y lo alimentaremos, como los dos sensores estn activos los motores permanecern parados, ahora empujaremos el robot hasta la lnea de trayectoria negra, al entrar uno de los sensores con la lnea negra este har que el motor del lado contrario empiece a funcionar con lo que el robot entrara por si solo en la trayectoria, cuando tenga los dos sensores viendo negro los 2 motores estarn en marcha con lo que el robot avanzara en lnea recta, ahora bien si el llega a una curva y supongamos que el sensor izquierdo sale de la lnea negra entonces provocara que el motor del lado contrario (motor derecho) se desactiva con lo cual el robot girara a derecha (como un tanque) entrando de este modo en la lnea negra otra vez... para el caso contrario pasa lo mismo pero con el otro motor y sensor.

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Descripcin del montaje MECNICA Motor Reductor:

Moto reductor montado 1,5 - 12 V, reduccin 207:1 con doble eje de 2,4 x 6 mm, eje 42 rpm / 4,5 V

Ruedas Transmisin:

Perforacin 2,6 mm Rueda pequea con llanta 30 mm Ancho 8 mm Perforacin 3 mm

Interruptor:

Micro interruptor de corredera de dos posiciones 3 contactos (5,5 x 19 x 6 mm)

Portapilas:

Porta pilas para pilas redondas R06 Para 4 pilas

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COMPONENTES ELECTRNICOS Transistores:

Encapsulado para BC 547 y BC 557 Encapsulado para BD 140

Sensor Infrarrojos:

NOTA: El fototransistor se distingue por ser el punto mas oscuro.

Chasis:

En el documento chasis.pdf se encuentra la plantilla para realizar la base del robot. Pasos: Imprimir (est a escala 1:1). Pegar con pegamento en barra a una base

de contrachapado de 3mm. Recortar el contorno y zonas sombreadas

(alojamiento interruptor y sesores infrarrojos).

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Aspecto del montaje:

Sensores de infrarrojos CNY70. Deben estar separados del suelo unos 3 o 4 m.m. como mximo. Deben estar separados formando entre los dos la misma anchura que la lnea negra a seguir.

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Montaje Placa circuito impreso

Esquema:

Circuito impreso:

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Situacin taladros:

Vista total del montaje :

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Lista de materiales para Robot siguelneas: MECNICA Motor Reductor:

Moto reductor montado 1,5 - 12 V, reduccin 207:1 con doble eje de 2,4 x 6 mm, eje 42 rpm / 4,5 V Ref: 33111 Precio: 5,02

Ruedas Transmisin:

Perforacin 2,6 mm Rueda pequea con llanta 30 mm Ancho 8 mm Perforacin 3 mm Ref: 34616 Precio: 2,66 (bolsa de 10 unidades)

Este material se debe pedir a traditecno. Componentes electrnicos:

CANTIDAD DESCRIPCIN PRECIO UNID. TOTAL

2 Optoacopladores CNY70 0,88 1,76 2 BC547 0,04 0,08 2 BC557 0,04 0,08 2 BD140 0,21 0,42 3 Regleta C.I. 2 pin 5 mm KREESS.2 0,16 0,32 2 Resistencias 680 carbn 0,02 0,04 2 Resistencias 10K carbn 0,02 0,04 2 Resistencias 2K2 carbn 0,02 0,04 1 Portapilas p/4 Pilas R6 0,44 0,44 1 Pack pilas R6 4 unidades 1,06 1,06 1 Comutador deslizante 2P/1C 0,47 0,47 4 Separadores hexagonales M3 5 mm 0,07 0,28

Total del montaje 5,03

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Instrucciones de montaje Diseo mecnico

Una vez que hemos decidido como realizar el proyecto (motor, ruedas, sensores, circuito de control e interruptor) diseamos el chasis que reunir los distintos componentes.

Secuenciacin:

1. Sobre un papel cuadriculado o milimetrado se dibuja la silueta y la disposicin de cada uno de los elementos encima del chasis que los alojar (escala 1:1). Se recomienda la utilizacin de una aplicacin CAD para su diseo.

2. Disear el permetro del chasis dndole la forma que deseamos para el robot. 3. Hacer una plantilla de papel donde deben aparecer el permetro y los diferentes

huecos que se deben efectuar (sensores infrarrojos e interruptor). 4. Transportar la plantilla al material con el que se va montar el chasis (madera,

metacrilato, etc.). 5. Recortar el chasis con la herramienta adecuada. 6. Retocar los bordes por donde se cort para darle un mejor acabado y hacer los

huecos rectangulares que se necesitan. 7. En el caso de que las ruedas sean de un tamao grande es preciso suplementar el

fondo del chasis en el lugar donde se situarn los sensores de forma que como mucho queden separados unos 3 o 4 m.m. como mximo. Si los motores son de la referencia descrita en el apartado de materiales, no es necesario el suplemento. Basta con colocar el circuito impreso separado del chasis por separadores de 5 m.m. de altura.

8. Colocar los motores en el chasis, pegados con silicaza caliente o pegamento rpido.

9. Colocar las ruedas, si en dimetro del eje es menor que el de las ruedas suplementar el eje del motor con funda termoretrctil (disminuye su dimetro hasta un 50% del original).

Diseo electrnico

Secuenciacin:

1. Diseo de las pistas de circuito impreso:

1.1 Manualmente

Se dibuja el contorno de cada uno de los componentes en un papel y luego se trazan las pistas segn indique el esquema elctrico.

1.2 Con software especial para diseo de PCB:

En el mercado existen muchos programas de CAD electrnico que permiten, entre otras cosas, disear las pistas del circuito impreso llamados PCB. Primero se dibuja el esquema elctrico del circuito para posteriormente a travs de la opcin PCB LAYOUT disear las pistas. Luego se imprime el fotolito

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correspondiente en papel vegetal para su posterior elaboracin mediante tcnicas de fotografa (insolacin, revelado y atacado).

2. Dibujo de las pistas en la placa de circuito impreso:

2.1 Manualmente

Limpiar bien la placa de circuito impreso por el lado del cobre con una esponja metlica. Posteriormente pasar el dibujo de las pistas a la placa de circuito impreso, por el lado del cobre, con un rotulador indeleble para que la tinta resista el cido.

2.2 Por insolacin

Utilizando una insoladora, colocamos el fotolito sobre el cristal con la cara de las pistas para abajo. Encima del fotolito se sita la placa fotosensibilizada positivamente con la luz con la cara del cobre hacia abajo. Insolar un tiempo que depender de la insoladora pero que suele ser de 3 o 4 minutos. Posteriormente realizar el proceso de revelado. Consiste en meter la placa en una disolucin de agua + sosa custica (12 gr. de sosa por cada litro de agua), hasta que quede perfectamente visible el dibujo de las pistas. Cuando esto ocurra quitar la placa de la disolucin y pasar por agua.

3. Atacado:

En una cubeta verter una disolucin corrosiva formada por cualquiera de los siguientes compuestos:

Percloruro frrico Agua fuerte + agua oxigenada concentrada (110 volmenes) Salfuman + agua oxigenada concentrada (110 volmenes) cido clorhdrico + agua oxigenada concentrada (110 volmenes)

Introducir la placa que tiene las pistas dibujadas en cualquiera de las disoluciones citadas anteriormente. Cuando el cobre que no est protegido por la tinta del rotulador o capa fotosensibilizada endurecida desapareci por completo, retirar la placa de la cubeta y lavarla con agua limpia para quitarle los restos de cido.

Secar la placa y limpiar con acetona para quitar los restos del barniz protector o rotulador y taladrar con las brocas adecuadas para posteriormente insertar los componentes del circuito.

Insertar los componentes del circuito por el lado que no tiene cobre y se soldarn por la cara del cobre. Los sensores, en este caso, se sueldan directamente sobre la cara de cobre de forma que cuando se sujete

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la placa de circuito impreso en el chasis stos queden en la parte inferior (ver fotografia).

Montaje del robot

Una vez realizada la placa de circuito impreso esta se colocar sobre el chasis a travs de 4 separadores de una altura de 5 m.m.

Realizar las conexiones de la pila, interruptor y motores. Tener en cuenta que las conexiones de cada motor debern realizarse en el circuito de control del lado opuesto, es decir, el sensor del lado derecho deber controlar el motor del lado izquierdo y viceversa.

Prueba de funcionamiento

Tapar con un objeto negro los sensores y los motores deben girar.

Tapar con un objeto blanco los sensores y los motores deben parar de girar.

Montar el circuito en una cartulina formado A1 y probar su funcionamiento real. Se debe tener cuidado de no realizar curvas muy cerradas.