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  • 7/25/2019 Robotica BeamParte1

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    AUTOR: MIGUEL A. VARGAS PALOMEQUE

    ROBOTS CO

    NSTRUIDOS

    ROBOTS CO

    NSTRUIDOS

    ROBOTS CO

    NSTRUIDOS

    ROBOTS CO

    NSTRUIDOS

    ROBOTS CO

    NSTRUIDOS

    CONMATER

    IALES CAS

    EROS

    CONMATE

    RIALES CA

    SEROS

    CONMATER

    IALES CAS

    EROS

    CONMATE

    RIALES CA

    SEROS

    CONMATER

    IALES CAS

    EROS

    Libro1

    COMO

    CONSTRUIR:

    ROBOT RATON

    ZYMET

    ROBOT

    FOTOTROPICO

    (PERSIGUE LA

    LUZ)

    ROBOT

    INSECTO

    CAMINANTE

    Y MUCHOS

    OTROS...

    CONTIENE ADEMAS:

    INTRODUCCION A

    LA ELECTRONICA

    BASICA

    LIBRO EN

    FORMATO

    E-BOOK - PDF

    EDITORIAL

    EON DE JUDA

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    ROBOTICA BEAMRobots con materiales caseros

    Autor: Miguel Antonio Vargas Palomeque

    No est permitida la reproduccin total o parcial de este libro, ni sutratamiento informtico, ni la transmisin de ninguna forma o por cualquiermedio, ya sea electrnico, mecnico, por fotocopia, por registro u otrosmtodos o medios, sin el permiso previo y por escrito de los titulares de losDerechos Reservados.

    Derechos Reservados 2007, Miguel Antonio Vargas Palomeque, primeraedicin en espaol formato pdf.

    La Paz, Bolivia.

    Robotica Beam - Miguel A. Vargas Pgina 2

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    A Dios nuestro Seor

    A mi esposa

    A mis hijos

    A mis padres

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    INDICE

    CAPITULO 1

    Electricidad Bsica........................................................................................................... 6

    Smbolos y Componentes.............................................................................................. 7

    Herramientas...................................................................................................................... 8

    Resistencias Variables ................................................................................................... 11

    Capacitores ........................................................................................................................12

    Transistores ........................................................................................................................13

    Circuitos de Conmutacin .............................................................................................. 16

    CAPITULO 2

    Circuitos Integrados y Sensores.................................................................................... 17

    Emisin y Recepcin de Infrarrojos .............................................................................. 23

    El NE555 ................................................................................................................................ 26

    Interruptores como Sensores .......................................................................................... 28

    CAPITULO 3

    Motores de Corriente Contnua ..................................................................................... 29

    Control de Giro .................................................................................................................. 31

    Driver para Motores CC .................................................................................................. 33

    CAPITULO 4

    Clasificacin de los Robots Beam........................................................................... 37

    CAPITULO 5

    Robots Anlogos ............................................................................................................ 48

    Construye un Robot Ratn ......................................................................................... 49

    Construye un Robot Escarabajo ............................................................................... 50

    Construye un Robot Symet Micro 1 .......................................................................... 53

    Construye un Robot Trymet ........................................................................................ 57

    Construye un Robot Mark Oz ..................................................................................... 61

    Robotica Beam - Miguel A. Vargas Pgina 4

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    Robotica Beam - Miguel A. Vargas Pgina 5

    Construye un Robot Markit-Oz .............................................................................................. 65

    Construye un Robot Rapid -O1 ............................................................................................ 69

    Construye un Robot Rapid-O2 ............................................................................................. 71

    Construye un Robot Traktor .................................................................................................. 73

    Construye un Robot Araa .................................................................................................... 75

    Construye un Robot Mark-Oz2 ............................................................................................. 76Construye un Robot Fototrpico .......................................................................................... 78

    CAPITULO 6

    Robots Insecto con Patas ..................................................................................................... 86

    Construye un Robot Walker 1 Motor .................................................................................. 87

    Construye un Robot Walker de 2 Motores ........................................................................ 98

    Como Construir el Hadware de los Robots Walker ....................................................... 104

    Construye un Robot Araknido ............................................................................................. 110

    Construye un Robot Caminan-T ......................................................................................... 112

    Construye un Robot Hexpodo .......................................................................................... 115

    APENDICE

    Diagramas y Circuitos .......................................................................................................... 121

    BIBLIOGRAFIA..................................................................................................................... 124

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    CAPITULO 1

    ELECTRONICA

    BASICA

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    Smbolos y Componentes.

    Esto para empezar, obviamente no son todos los smbolos y los componentes que existen peros los que nos interesan para poder iniciarnos en el tema. Aqu, una breve descripcin:

    ELECTRONICA BASICA

    Interruptor No necesita descripcin, de todos modos aprende autilizarlo...!.

    Transformador Otro accesorio. Slo es un bobinado de cobre, por ahora,nos quedamos con que nos permite disminuir o subir la tensin, en nuestro

    caso de 220 Volt a 5V, 12V, 24V, etc.LED(Diodo Emisor de Luz), los hay rojos, verdes, azules, amarillos,tambin infrarrojos, lser y otros. Sus terminales sonnodo(terminal largo)y ctodo(terminal corto).

    DiodoAl igual que los LEDs sus terminales son nodoy ctodo(esteltimo, identificado con una banda en uno de sus lados), a diferencia delos LEDs stos no emiten luz.

    Resistencias o ResistoresPresentan una cierta resistencia al paso dela corriente, sus valores estn dados en Ohmios, segn un Cdigo decolores.

    PotencimetrosSon resistencias variables, en su interior tienen una pistade carbn y un cursor que la recorre. Segn la posicin del cursor el valorde la resistencia de este componente cambiar.

    FotoceldaTambin llamada LDR. Una fotocelda es un resistor sensiblea la luz que incide en ella. A mayor luz menor resistencia, a menor luzmayor resistencia.

    Capacitor de cermicaEstos son componentes que pueden almacenarpequeas cargas elctricas, su valor se expresa en picofaradios onanofaradios, segn un cdigo establecido, no distingue sus

    terminales por lo que no interesa de que lado se conectan.Condensador Capacitor electrolticoEstos almacenan ms energaque los anteriores, eso s, se debe respetar la polaridad de sus terminales.El ms corto es el negativo. o bien, podrs identificarlo por el signo en elcuerpo de componente.

    Transistores Bsicamente un transistor puede controlar una corrientemuy grande a partir de una muy pequea. muy comn en los amplificadoresde audio. En general son del tipo NPN y PNP, que es eso?, sus terminales,que son; Colector, Base y Emisor.

    Robotica Beam - Miguel A. Vargas Pgina 7

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    SCR o TIC 106Son llaves electrnicas, y se activan mediante un pulsopositivo en el terminal G. muy comn en sistemas de alarma. Sus terminalesson nodo, Ctodo y Gatillo.

    Circuitos Integrados (IC)Un Circuito Integrado (IC) contiene en su inte-rior una gran variedad de componentes en miniatura. Segn el IC. de quese trate tendr distintas funciones o aplicaciones, pueden ser

    amplificadores, contadores, multiplexores, codificadores, flip-flop, etc. Susterminales se cuentan en sentido opuesto al giro de las agujas del relojtomando un punto de referencia.

    RelBsicamente es un dispositivo de potencia, dispone de un electro-imn que acta como intermediario para activar un interruptor, siendo esteltimo totalmente independiente del electro-imn.

    Herramientas fundamentales

    En realidad no necesitas demasiado, de todos modos te mostrar un par de ellas.Una de las herramienta que utilizaremos de tiempo completo ser La placa de pruebas, conocidatambin como protoboard, te permitir insertar en ella casi todos los componentes siempre ycuando los terminales no daen los orificios de la misma, de lo contrario no te ser de granayuda, pero como para todo existe una solucin, puedes soldar un alambre fino de cobre en losterminales de gran espesor, como en los SCR, los potencimetros, los interruptores, pulsadores,y otros.

    Y aqu est..., en lo posible consigue cables finos de telfono para realizar los puentes de unin,son los que ms se adaptan a los orificios de la placa, bienen en una gran variedad de colores,los puedes conseguir de 24 hilos de 10, de 8 y bueno... en las casas de electricidad te podrnasesorar.

    Esto es lo que se encuentra por dentro. las lneas horizontales son las que puedes utilizar paraidentificar las conexiones a los polos positivoy negativo, fjate en la imagen anterior que estaslneas estn marcadas, con respecto a las verticales, cualquier terminal que conectes en unalnea de estas estarn unidos entre s.Otra de las herramientas que necesitaras ser una batera(esas de 9 volt vienen bien), o con un par de pilas secas bastara, de todos modos puedesarmar tu propia fuente de alimentacin. Sera bueno que consigas un multmetro, multitester otester, como lo quieras llamar, te ser de gran utilidad para saber el estado de un componente,si ste se encuentra en condiciones o no, para verificar las fallas en tus circuitos, medir tensiones,resistencias, etc.

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    PRIMEROS CONTACTOS

    Antes de comenzar quiero aclarar algo... En todas estas prcticas voy a suponer que la corrienteelctrica fluye desde el polo positivo (+) hacia el negativo (-). Aunque en verdad es a la inversa,de acuerdo?

    Perfecto...!!!, ahora sigamos...Diodos LEDs.

    El primer circuito, ser para ver como encender un LED, recuerda lo de sus terminales, el maslargo (nodo) apunta al polo (+), el corto (ctodo) al negativo (-), si por alguna razn los terminalesson iguales, o lo sacaste de un circuito en desuso, puedes identificar el ctodo por un pequeocorte en la cabeza del componente. R1es una resistencia de 220 ohm que hace de proteccinpara el LED, puedes usar otras de mayor valor para ver que ocurre.

    Montado en la placa de prueba, te debera quedar algo as...

    Las resistencias tienen un cdigo de colores que identifica su valor.

    DIODOS.

    Los diodos permiten que la corriente circule en un slo sentido. Un Diodo al igual que un LED

    necesita estar correctamente polarizado. El ctodo se indica con una banda que rodea el cuerpodel componente.

    Como no todo est dems podemos utilizar el circuito anterior como un probador de diodos(as de paso vamos armando nuestras propias herramientas).

    Segn el grfico el diodo conduce correctamente y el LED se enciende, no as si inviertes eldiodo.

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    Su mayor aplicacin se encuentra en las fuentes de alimentacin.

    Por cierto el utilizado aqu, es un diodo comn deltipo 1N4004, prueba con otros, por ejemplo el1N4148.

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    RESISTENCIAS VARIABLES

    Potencimetros

    Se los encuentra en casi todo aparato electrnico, un ejemplo es el control de volumen de losequipos de audio. En este circuito lo usaremos para controlar el brillo del LED.

    Ahora bien, los extremos A y B del potencimetro son indistintos ya que la resistencia entreambos es constante y en nuestro circuito es de 100 k, mientras que la resistencia entre cualquierextremo y el cursor C depende de la posicin de este ltimo, pero su mxima resistencia ser

    100 k.

    Si utilizas los contactos A y C, al girar el eje en sentido horario, la resistencia aumentar entreestos dos puntos. Prueba utilizar B y C.

    Intenta armar un circuito con dos LEDs de tal modo que al girar el cursor del potencimetro laintensidad de luz aumente en uno, mientras disminuye en el otro.

    Fotocelda o LDR

    Muy comn en cmaras fotogrficas, lo que hacen es mediante el circuito adecuado desactivarel flash cuando hay suficiente luz.

    En este ejemplo, totalmente funcionalsi cubres parcial o totalmente la superficie de la fotoceldavers los cambios en el brillo del LED. A ms luz incidente, menor ser su resistencia, habrmayor flujo de corriente y mayor ser el brillo del LED.

    No hay distincin entre sus terminales. Para conseguirladirgete a cualquier casa de electrnica y pdela como LDR fotocelda y elige el tamao que ms te guste.

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    CAPACITORES

    Como habrs notado, no har referencia a los capacitores de cermica por ahora ya quealmacenan muy poca energa de todos modos lo veremos ms adelante.

    Condensadores o Capacitores Electrolticos.

    Estos almacenan ms energa que los anteriores, eso sdebes respetar la polaridad de susterminales. El terminal ms corto es el negativo.

    Qu pasa si lo saco de un circuito en desuso?. Fcil..., podrs identificarlo por el signo en elcuerpo de componente, como vers los fabricantes pensaron en todo.

    Montemos el siguiente circuito...

    Conectemos la fuente y veamos que ocurre..., de acuerdo, no ocurre nada, solo se enciende elLED. Te lo explicar brevemente.

    La corriente que parte de la batera fluye por R1 hacia el nodo, donde se encuentra R2 y elcapacitor C1. Aqu comienza a cargarse el Capacitor, una vez cargado, se encender el LED,te preguntars para que me sirve esto...?, desconecta la fuente y obtendrs la respuesta.

    Si todo va bien, el LED permanecer encendido por un cierto tiempo gracias a la energaalmacenada en el capacitor, a medida que sta se agote el brillo del LED disminuir.

    Veamos esto un poco ms en detalle

    La carga del capacitor depende de su capacidad de almacenamiento, (dado en microfaradios),por otro lado... esa carga se agota a travs de R2 o sea que el tiempo de descarga tambindepende de R2. As es como llegamos a los conocidos circuitos de tiempo RC (resistencia-capacitor)

    Conclusin;la energa almacenada depende del valor de C1, el tiempo en que ste se cargade R1 y el tiempo en que esta energa se agote del producto C.R2. Para interpretarlo mejor,cambia los valores de R1, R2, C1 y luego observa los cambios.

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    TRANSISTORESLos transistores tienen aplicacin en muchsimos circuitos, por lo general son utilizados enprocesos de amplificacin de seales (las que veremos ahora) y tambin en circuitos deconmutacin a ellos le dedicaremos un lugar especial.

    Estos componentes vienen en dos tipos, los NPN y los PNP, no entrar en detalle respecto alnombre ya que podrs notar las diferencias en los circuitos de aplicacin, pero s quiero aclararalgo... Sus terminales...!!! Cada transistor tiene una disposicin distinta, segn el tipo de que setrate y las ocurrencias de su fabricante, por lo que necesitars un manual para identificarlos.

    Continuemos... veamos ahora estos dos transistores en modo amplificador...

    Transistores NPN

    En este ejercicio puedes utilizar uno de los dos transistores que se indican en la siguiente tabla,los dos son del tipo NPN con su respectiva disposicin de terminales.

    El circuito que analizaremos ser el siguiente...

    Cuando acciones S1llegar una cierta cantidad de corrientea la base del transistor, estacontrolar la cantidad de corrienteque pasa del Colector al Emisor, lo cual puedes notar en elbrillo de los LEDs.

    Este es el famoso proceso de AMPLIFICACIN.

    Como puedes imaginar, a mayor corriente de base mayor corriente de colector. Prueba cambiarR2.

    Transistores PNP

    Aqu utilizaremos uno de los dos transistores que se encuentran en el siguiente cuadro.

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    En estos transistores, para obtener el mismo efecto que el anterior, su base deber serligeramente negativa. Observa que en este esquema tanto los LEDs como la fuente fueroninvertidos.

    Nuevamente la corriente de base controla la corriente de colector para producir el efecto deAMPLIFICACIN.

    Estars pensando para qu lo necesito si con el anteriorme basta...?, No es tan as. En muchos casos necesitarshacer una amplificacin y slo tendrs una pequea sealnegativa. Para entonces, aqu est la solucin.

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    SCR o TIC 106

    Son dispositivos slidos de conmutacin (es decir, no son mecnicos) y sus terminales son

    Ctodo nodo y Gatillo, distribuidos segn el siguiente cuadro.

    El SCR es una llave electrnica, que se activa cuando se aplica un pequeo voltaje positivo a sucompuerta G(gatillo). No creas tan fielmente en todo lo que yo digo, monta el circuito y prubalo.

    Lo interesante aqu es que una vez disparado el SCR, ste conducir de forma permanente (sila corriente que ingresa por el nodo es continua), para desactivarlo slo quita la fuente dealimentacin, conctalo de nuevo y estar listo para un nuevo disparo.

    Cambia el valor de R2 para conocer los lmites de sensibilidad del SCR..

    El Rel

    CIRCUITOS DE CONMUTACION

    Te dir algo... Todo circuito que construyas y te permita encenderun LED tambin te permitir encender cualquier aparato elctricode casa, como una lmpara por ejemplo, y eso es justamente loque haremos ahora, en el siguiente grfico tienes un rel de 5terminales...

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    B1y B2son los terminales de alimentacin de la bobina, cuando circule corriente por ellos elrel se activar cambiando de posicin su interruptor interno y el terminal Cse conectar con elterminal NA.

    Veamos ahora un circuito de aplicacin...

    La seal que le des en la entrada por el extremo (+)pasara por R1a la base de Q1que es untransistor NPN y este pasar a conducir accionando el rel, D1esta para compensar la induccinde la bobina, R2mantiene el transistor en corte cuando no existe seal alguna por la entrada, suvalor es igual al de R1 de 2,7k o puede ser de 2k2 si Q1 es del tipo BC548 o BC337, el relutilizado debe ser acorde a la alimentacin del circuito, en este caso de 12V, puedes utilizar unode 6V y entonces alimentar al circuito con 6V.

    Para conectar la lmpara al circuito hazlo del siguiente modo...

    Ahora vamos a combinar los circuitos vistos hasta el momento...

    Recuerdas el esquema del 555...?, los puntos A y B...?, bien, conecta la entrada del esquemade rel en esos puntos, (A al (+), y B al (-)), luego conecta el esquema de la lmpara al rel,verifica que todo est en orden y alimenta el circuito...

    Sorpresaaaaa...!!! hemosconstruido una lmparapsicodlica, disfrtala

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    CAPITULO 2

    CIRCUITOS INTEGRADOS

    Y SENSORES

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    Los CirLos CirLos CirLos CirLos Circuitos Intecuitos Intecuitos Intecuitos Intecuitos IntegggggrrrrradosadosadosadosadosPor lo general los esquemas no reflejan la verdadera disposicin de sus pines o terminales, ases que para saber cual es el primero y el ltimo observa el siguiente grfico

    Como vers el integrado en cuestin es un 555, o bien NE555. Se trata de un temporizador(TIMER), comuntente utilizado como un generador de pulsos, y la frecuencia de stos puedevariar de 1 pulso por segundo hasta 1 milln de pulsos por segundo.

    Como necesitamos ver el efecto del circuito le pusimos como siempre un LEDy una resistenciaR3conectadas al pin 3del 555 (IC1), que justamente es el pin de salida.

    Observa la polaridad de la fuente respecto al LED..., te habrs dado cuenta que la nica formade encenderlo es que el pin 3de IC1sea negativo. Y lo ser..., observa la onda rectangular delos pulsos de salida..., cuando est arriba ser (+) o 1, y el LED estar apagado. Cuando estabajo ser (-) o 0, entonces el LED se encender. Segn la seal de salida el LED encenderde forma alternada.

    Veamos los otros componentes; R1, R2 Y C1 forman una red de tiempo. El capacitor C1secargar a travs de R1y R2, del otro lado el 555 espera impaciente que termine de hacerlo, ycuando lo logre lo reflejar en su terminal de salida (pin 3), y he aqu el pulso que produce ladescarga del capacitor. Ahora s..., ya estamos listos para la siguiente carga que generar elsegundo pulso. Veamos que modificaciones podemos hacerle al circuito.

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    En este esquema marqu los puntos A y B, all puedes conectar un pequeo parlante (como losde PC), ahora cambia C1 por un capacitor de cermica (el que tengas a mano, cualquiera vabien), intercala un potencimetro de 100k entre R2 y el pin 6. Si haces esto obtendrs ungenerador de sonido.

    Circuito integradousado en esterobot paracontrolarlo.

    Otra cosa que puedes hacer es agregarle otra resistenciaigual a R3 y un LED ms entre los puntos B y el polonegativo de la fuente, pero invertido, y obtendrs algo ascomo un semforo, claro...si un LED es rojo y el otroverde.

    En fin, son muchos los cambios que le puedes hacer ylos resultados obtenidos son muy llamativos.

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    Introduccin

    La LRD es quizs una de las ms utilizadas en los sistemas sensores para robtica compiten agran escala con los fototransistores porque son ms sencillos de usar y no son tan sensibles a

    los sobrevoltajes.

    Para comenzar debes saber que las LDRs son resistores que varan su valor de acuerdo a laintensidad de la luz, razn por la cual se trata de un sensor analgico, es decir que siempretoma valores distintos, no podras tomar un valor lgico 1 o 0 como en lgica digital, pero nos lapodemos arreglar con un par de trucos.

    La fotocelda en total oscuridad puede llegar a tomar valores de 1M ...si no es ms, y a plenailuminacin a unos pocos ks o quizs menos. Lo que se puede hacer, es un arreglo entre lafotocelda al polo (-) y una resistencia fija al polo (+), de esa manera el punto de unin entre estosdos componentes podr tomar dos valores segn la variacin de la LDR, seal que se puede

    utilizar como salida del sensor, este tipo de circuitos es conocido como divisor de tensin...

    SENSORES

    Como te habrs dado cuenta, la seal aun sigue siendo analgica, y para convertirla en sealdigital podramos utilizar un disparador Schmitt como el CD40106 que tiene 6 disparadores

    inversores en su interior, y nos quedara averiguar las caractersticas de la fotocelda y la tensinde disparo del Schmitt y as seleccionar el nivel de tensin al que quieres trabajar, lo cual podrashacerlo con un potencimetro en lugar de la resistencia de 10k.

    Con el potencimetro P1 puedes seleccionar la sensibilidad a tu gusto, bueno, con alguna queotra limitacin. Si deseas realizar los clculos para averiguar la tensin en el punto medio, lopuedes hacer del siguiente modo...

    V = LDR * (Vcc/(LDR+R1))

    y as sabras el nivel de tensin en distintas situaciones.

    Esta no es la nica forma, tambin puede darse el caso opuesto, observa en la siguiente pginael dibujo.

    Robotica Beam - Miguel A. Vargas Pgina 20

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    Todo depende de la forma en que deseas trabajar, en el caso anterior la seal lgica obtenidaa plena iluminacin es 0, mientras que en esta ltima es 1.

    Ahora bien, Teniendo un poco de conocimiento de compuertas lgicas tambin puedes adoptareste circuito...

    La lgica de funcionamiento es 1 a plena iluminacin, aunque la puedes regular con R2.

    Existe otra posibilidad an ms interesante y recomendada, se trata de utilizar un amplificadoroperacional con la intensin de no afectar al divisor de tensin...

    Aqu el AO. se conect como seguidor de tensin, observa la realimentacin negativa, estaconcexin es conocido como configuracin buffer, es decir, amplificamos un poco la seal paraevitar prdidas y asi no obtener resultados inesperados, respecto al operacional utilizado bienpuede ser el 741, el LM833 que es un doble operacional, o el LM324 que posee 4 operacionalesen su interior, hay muchos de los cuales puedes elegir.

    Todava hay ms, y es que puedes usar un transistor en corte y saturacin para activar un relpor ejemplo, veamos esto en el circuito de la siguiente pgina.

    Robotica Beam - Miguel A. Vargas Pgina 21

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    En este caso, la salida del divisor de tensin est en el cursor del potencimetro, al iluminarla fotocelda se alimenta la base del transistor y este pasa a plena saturacin. La sensibilidaddel circuito se ajusta con P1.

    Ahora, veamos un ejemplo ms, observa este circuito...

    En este esquema puedes ver los transistores en darlington, es con la idea de aumentar laganancia del circuito y obtener un corte ms profundo en el divisor de tensin, el tema es que

    con este ltimo circuito el rel se mantiene inactivo siempre que haya iluminacin en la LDR, ycuando esta iluminacin se interrumpe se acciona el rel.

    Robotica Beam - Miguel A. Vargas Pgina 22

    Estos circuitos son muy tiles para hacer pequeos robots,te recomiendo que los tomes en cuenta a la hora de hacer tuprimer robot.

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    EMISION Y RECEPCION DE

    INFRARROJOSDe los tipos de sensores que ms llaman la atencin, se destacan los sensores de luz, y entreellos los conocidos Infrarrojos.

    Para hacer una breve descripcin de lo que es una radiacin infrarroja, imagnate la luz del sol,pues esta contiene todas las bandas de colores con las cuales se compone la luz blanca (conocidocomo espectro de emisin de luz), ahora, en los extremos del espectro se encuentra la radiacininfrarroja (IR) y la ultravioleta (UV), ambas son imposibles de ver, es decir son invisibles, peroestan presentes y nosotros las vamos a poner en evidencia...

    En microbtica tanto como en robtica, se hace uso de este tipo de emisin de luz (en especialla infrarroja) con la intensin de detectar obstculos sin que uno de nuestros modelos tomecontacto fsico con el mismo. En algunos casos una vez establecida la comunicacin entreemisor y receptor, es posible realizar una transmisin de datos, sino imagnate... como hagopara aumentar el volmen de mi TV, cambiar de canal, aumentar el brillo, quitarle el color..., etc.,etc., y todo con un slo emisor de IR...???

    Pero bueno, slo veremos lo bsico.

    Existen encapsulados que traen incorporado en su interior tanto al emisor como receptor, detodos ellos, el ms conocido es el CNY70, que cuenta con 4 pines, dos para el Diodo IR y dospara el fotoTransistor.

    Pero, nosotros podemos conseguir algunos, en especial de las disqueteras viejas, en donde teencontrars con algunos de estos tipos. No es recomendable usarlos porque podran estarquemados y si de todas maneras se los va a usar se los debe probar.

    Para estos dispositivos podras usar el circuito de la pgina siguiente , que da buenos resultados,en la salida puedes agregarle un LED con su respectiva resistencia de 220R o 150R...

    Robotica Beam - Miguel A. Vargas Pgina 23

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    Veamos otros, que hay ms, pensaba comenzar con algun emisor de IR, pero antes necesitasun receptor, como emisor (en nuestras primeras pruebas) puedes utilizar el control de tu TV,pero no te preocupes que luego haremos el nuestro.

    Los materiales que necesitaremos son muy fciles de conseguir, busca un viejo mouse, el Con-trol Remoto de tu TV, un integrado CD40106 y ya podemos comenzar...

    Al desmontar tu mouse, te encontrars con 4 diodos IR y 4 fotodiodos, aunque en algunos te

    dars con 2 fototransistores (por lo general son negros) y slo 2 IR, como los de la imagen... quems, un par de microswitchs, y una que otra cosita ms, pero que los usaremos cuandoconstruyamos un robot Beam sencillo del tipo ratn.

    Ahora bien, cual es cual...???, en el caso de la foto (de la segunda imagen) los que tienen unamarca rosada son los fotodiodos, y los que tienen una marca negra los emisores IR, y en laprimer foto, los blancos son los IRs y los negros los fototransistores.

    Ahora debemos desmontarlos con mucho cuidado, para no daarlos... En la siguiente imagen,tienes los receptores de IR, nota que agregu uno ms, el del medio, se obtuvo de un viejovideo-juego, y los que estn de ambos lados son de los mouses anteriores, notars que elfototransistor negro tiene 3 terminales, de ellos, el de en medio es el emisor y los otros dos sonlos colectores del fototransistor, en realidad son dos fototransistores encapsulados en uno slocon el emisor comn.

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    Como seguramente ya te ests preguntando, tambin tom una imagen de los LEDs emisoresde IR, para que luego no tengamos problemas al hacer nuestros experimentos, bien, los dospequeines son de los Mouses y el otro, lo consegu de una casa de electrnica.

    Ahora que ya disponemos de todos los materiales, podemos comenzar con nuestro primercircuito de prueba, que es el de un simple receptor, aqu tienes el esquema del circuito...

    Este circuito te debe parecer familiar, y es que s, lo vimos con los LDR, y no difiere mucho delos que ya conocemos, bien, este es el receptor, y para saber si realmente recibe la seal lecolocaremos un LED, y enviaremos la seal con el Control del TV, tal como se ve en la foto...

    Notaste que hay algo muy curioso, resulta que en la prueba que acabamos de hacer, nuestro

    LED parpadea...

    Lo que ocurre es que los controles emiten una seal codificada, y eso es lo que estamos viendo,es ms la emisin debe tener una frecuencia aproximada a los 38 kHz (38 KiloHertz, es decir38 000 pulsos por segundo) que es la frecuencia que deben detectar la mayora de los receptoreso fotodiodos.

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    El NE555Entre los emisores, el mejor de todos es el que utiliza un circuito integrado NE555, es ste quete muestro abajo...

    Observa que los pines 5 y 7 del integrado quedan libres. El interruptor que se encuentra en elcircuito cumple la funcin de activarlo o desactivarlo. El preset o potencimetro, permite regularla frecuencia de trabajo en un rango de 36 a 40 kHz (dependiendo del receptor utilizado).Reduciendo el valor de R3 puedes aumentar la intensidad de emisin y as su alcance. El tran-sistor Q1 puede ser un 2N2222 o 2N2219, ste amplifica la corriente para el LED IR, y nospermitir por ejemplo, utilizar otro LED ms.

    Monta el circuito en una pequea placa de 2,7cm x 5cm, aqu se duplica IR y la resistencia R2del circuito anterior, sirve para conectar 2 Diodos IR.

    Ahora vamos a ver como se encienden estos IR, primero decirte que es imposible notarlos asimple vista, pero con la ayuda de una cmara digital vers que tiene un color violeta-lila-medio

    blanco.

    IR Encendido IR Apagado

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    Hagamos la prueba Emisor/Receptor y utilizaremos ambos circuitos montados en una placa depruebas, y de paso vemos la distancia que alcanza...

    A esto queramos llegar, ya estars viendo las aplicaciones que le podrs dar especialmente sideseas comandar un robot a distancia.

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    Introduccin

    Aunque parezca mentira, los Switchs son muy utilizados como dispositivos sensores, por ejemplo,si deseas que un robot realice una determinada accin cuando choque con algn obstculorecurres a ellos, al margen del tipo de interruptor que quieras utilizar, el circuito bsico sersiempre el mismo, UN DIVISOR DE TENSIN...

    INTERRUPTORES

    COMO SENSORES

    A pesar de que los interruptores son sensores de tipo lgico (por trabajar con niveles 0 y 1) esmejor acondicionar los niveles de tensin para ellos, es por eso que inclu el CD40106. Deboaclarar que el circuito anterior presenta un pequeo inconveniente, y es que al activarse sepueden producir rebotes elctricos, es decir, cuando crees haber enviado un 1 lgico en realidadenviaste varios, es como si se los hubiera presionado varias veces.

    Agregndole un pequeo capacitor, como losde 0.1uf puedes evitar esos rebotes. Claro quesegn el tipo de seal que tu modelo necesite,ya sea 0 o 1 te servir el circuito de al lado o el

    que te muestro abajo

    Capacitor

    En fin, el tema es que hay muchosmodelos de este interruptor, pero losms utilizados en microbtica son losBumpers, ya sean comerciales o lostuyos propios y originales. Abajopuedes ver algunos ejemplos, los dela derecha se usar como antenas derobots beam.

    Antenas de robots

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    CAPITULO 3

    MOTO

    RESCC

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    Son de los ms comunes y econmicos, y puedes encontrarlo en la mayora de los juguetes apilas, constituidos, por lo general, por dos imanes permanentes fijados en la carcaza y una serie

    de bobinados de cobre ubicados en el eje del motor, que habitualmente suelen ser tres.

    MOTORES-CC(Motores de Corriente Continua)

    El funcionamiento se basa en la interaccin entre el campo magntico del imn permanente y elgenerado por las bobinas, ya sea una atraccin o una repulsin hacen que el eje del motorcomience su movimiento, es decir que comience a girar.

    Cuando por un conductor pasa una corriente elctrica se induce un campo magntico y cuandouna bobina es recorrida por la corriente elctrica, esta genera un campo magntico y como esobvio este campo magntico tiene una orientacin es decir dos polos un polo NORTE y un poloSUR, la pregunta es, cul es cul...?, y la respuesta es muy sencilla, si el ncleo de la bobina esde un material ferromagntico los polos en este material se veran as...

    Como puedes ver, estos polos pueden ser invertidos fcilmente con slo cambiar la polaridadde la bobina, por otro lado al ncleo de las bobinas las convierte en un electroimn, ahora bien,si tienes nociones de el efecto producido por la interaccin entre cargas, recordars que cargasopuestas o polos opuestos se atraen y cargas del mismo signo o polos del mismo signo serepelen, esto hace que el eje del motor gire produciendo un determinado torque.

    Te preguntars que es el torque...?, pues es simplemente la fuerza de giro, si quieres podramosllamarle la potencia que este motor tiene, la cual depende de varios factores, como ser; lacantidad de corriente, el espesor del alambre de cobre, la cantidad de vueltas del bobinado, latensin etc. esto es algo que ya viene determinado por el fabricante, y que nosotros pocopodemos hacer, ms que jugar con uno que otro parmetro que luego describir. La imagenanterior fue solo a modo descriptivo, ya que por lo general suelen actuar las dos fuerzas, tantoatraccin como repulsin, y ms si se trata de un motor con bobinas impares. Estos motoresdisponen de dos bornes que se conectan a la fuente de alimentacin y segn la forma de conexinel motor girar en un sentido u otro.

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    Existen varias formas de lograr que estos motores inviertan su sentido de giro una es utilizandouna fuente simtrica o dos fuentes de alimentacin con un interruptor simple de dos contactos yotra es utilizar una fuente comn con un interruptor doble es decir uno de 4 contactos, en todos

    los casos es bueno conectar tambin un capacitor en paralelo entre los bornes del motor, stepara amortiguar la induccin que generan las bobinas internas del motor (aunque no lorepresentar para facilitar un poco la comprensin del circuito), las conexiones seran as...

    Con Fuente Simtrica o Doble Fuente

    Con una Fuente Simple

    Otra solucin cuando intentas que uno de tus robots realice esta tarea por su propia cuenta, essustituir los interruptores por los rels correspondientes e idearte un par de circuitos para lograrel mismo efecto...

    Aunque esta ltima opcin es una de las ms prcticas, tiene sus inconvenientes ya que losrels suelen presentar problemas mecnicos y de desgaste, lo ideal sera disponer de un circuitoun poco ms slido, quitando los rels y haciendo uso de transistores, estos ltimos conectadosen modo corte y saturacin, as actan como interruptores.

    Veamos como hacerlo con una fuente simtrica... En este caso ser necesario el uso de dostransistores complementarios es decir uno PNP y otro NPN, de este modo slo es necesario unterminal de control, el cual puede tomar valores lgicos 0 y 1, el esquema de conexiones esel que sigue...

    CONTROL DE SENTIDO DE GIROpara Motores-CC

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    Cuando intentas utilizar una fuente de alimentacin simple la cosa se complica un poco ms,pero como todo tiene solucin lo puedes implementar del siguiente modo...

    Estos circuitos son conocidos como puente en H o H-Bridge, en realidad son ms complejos delo que describ aqu, pero esta es la base del funcionamiento de los Driverspara motores.

    Ahora bien, estos Drivers que acabo de mencionar son circuitos integrados que ya traen todo

    este lio metido adentro, lo cual facilita el diseo de nuestros circuitos, tales como el UCN5804,el BA6286, el L293B, L297, L298 o tambin puedes ingenirtelas con el ULN2803 o el ULN2003,estos dos ltimos son arreglos de transistores, pero no representarn problema alguno.

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    Entre los Drivers mencionados en la pgina anterior, el ms conocido es el L293B. Toda lainformacin aqu disponible fue extrada de la hoja de datos de este integrado.Bueno, se trata de un Driver para motores de 4 canales, y observa las ventajas que tiene:

    Cada canal es capaz de entregar hasta 1A de corriente. Posee una entrada de alimentacin independiente que alimenta los 4 Drivers, es decir la

    que requieren los motores... El control de los Drivers es compatible con seales TTL es decir con 5 voltios (estamos

    hablando de seales lgicas). Cada uno de los 4 Drivers puede ser activado de forma independiente (por su terminal

    de entrada), o habilitado de dos en dos con un slo terminal (Enable).

    Aqu una imagen del integrado y su tabla de verdad para que la analices...

    En esta tabla de Verdad la entrada EN1-2

    habilita dos de los canales de este integrado cuando

    se encuentra a nivel H(alto), de tal modo que la salida OUTntomar el valor de la entrada INn.Por otro lado OUT

    nquedar en alta impedancia (X) si el terminal EN

    1-2se encuentra a nivel bajo

    (L), es decir que en este caso ya no tiene importancia el valor de INn, y por lo tanto OUT

    n

    quedar totalmente libre.

    Por ltimo, aclarar que VSy VSSson los pines de alimentacin, VSpara los 4 Drivers quesegn el Datasheet puede tomar valores desde VSShasta 36V, y VSSes el terminal dealimentacin TTL, para nosotros sera como +VCC.

    Este integrado no slo tiene aplicacin en Motores-CC sino tambin en Motores-PaP (Paso aPaso) pero ese tema no lo tocaremos en este libro.

    Aplicacin para el control de Motores-CC.

    Tenemos dos posibilidades de control, una es controlar los motores en un slo sentido de giro,es decir, hacer que gire o detenerlo, en este caso tienes posibilidad de controlar hasta 4 motores,veamos el esquema del circuito en cuestin en la siguiente pgina...

    DRIVER PARA MOTORES

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    Como vers aqu slo se representa la mitad del integrado, la otra mitad es lo mismo, slocambia el nmero de los pines.

    Con los terminales Ay Bcontrolas el encendido del motor correspondiente, Con Venhabilitas ono los terminales de control A y B, recuerda que Vendebe estar en nivel alto si quieres utilizarlos terminales de control A y B. Finalmente la forma de control sera como se ve en la siguientetabla.

    +Vcces el terminal de alimentacin compatible con la seal de control A y B, o sea +5V, Vstiene los niveles de tensin requeridos por el motor (12, 15, 20, hasta 36v).

    D1 y D2, bueno... como los capacitores... es para proteger al integrado de las tensionesgeneradas por la induccin de las bobinas del motor.

    Una cosa ms que quiero hacer notar... Observa que un motor (M1) esta unido a +Vs, mientrasque el otro (M2) esta a GND, puedes utilizar cualquiera de las dos configuraciones, aqu lasgrafiqu tal como estan en la hoja de datos, la cual de por s, es demasiado clara, e intentamostrar todas las posibilidades de conexin...

    Bien, pasemos al segundo mtodo de control...

    Este es el que ms me gusta, pero requiere dos de los 4 driver del integrado, la forma deconexin seria como sigue...

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    Creo que quedar ms claro si analizamos latabla de verdad de este circuito, as evitoperderme...

    Esta tabla indica claramente como puedes controlar el motor, en un sentido o en otro, detenerloo dejarlo libre, esto ltimo de dejarlo libre se refiere a que cualquier seal en los terminales decontrol A, B, C y D no tendrn efecto alguno sobre el motor, es decir que ha quedado liberadototalmente.

    Como ves tienes muchas posibilidades para comandar estos motores usando el integradoL293B.

    Otro de los aspectos que llaman la atencin en los Motores-CC es elcontrol de velocidad. Los circuitos anteriores estn de maravilla, peronada dicen de este tema, aunque queda claro que esto se debe llevar acabo por los terminales de control A, B, C y D, por lo tanto necesitamosun circuito aparte, veamos de que se trata esto en la siguiente pgina...

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    Modulacin por Ancho de Pulso (PWM)

    Para controlar la velocidad de los motores se recomienda el control por Modulacin de Anchode Pulso conocido como PWM, que bsicamente consiste en enviar a los terminales de control

    un tren de pulsos los cuales varan en mayor o menor medida el tiempo en que se mantiene elnivel alto de esos pulsos, manteniendo la frecuencia constante.

    Con esta forma de control la cantidad de corriente sigue siendo la misma, la tensin no vara yen consecuencia el torque del motor se mantiene, que es justamente lo que estbamos buscando.

    Un circuito de ejemplo puede ser algo as...

    En el cual puedes reemplazar R1 por un potencimetro y as controlar los tiempos de losniveles de salida...

    Respecto a esta clase de circuitos se puede encontrar muchos por la red, solo buscamodulacin por ancho de pulso o PWM.

    Modulacin por Frecuencia de Pulsos (PFM)

    Creo que el ttulo lo dice todo, se trata de eso mismo, variar la frecuencia de pulso en los terminalesde control, lo cual puedes lograr fcilmente con un circuito astable que bien podra ser un 555, yutilizar un potencimetro para variar la frecuencia de los pulsos, el efecto que lograras encomparacin al anterior sera algo as...

    Claro que para mayor velocidad la frecuencia de los pulsos ira mucho ms rpido de lo que semuestra en esta imagen. El esquema para el 555 podra ser el que sigue...

    CONTROL DE VELOCIDAD