1. Universidad Pública y Autónoma de El AltoINGENIERÍA DE SISTEMASELECTRONICA BASICAROBOTICAINTEGRANTES:Paola Jacqueline Mamani TorrezNilda Rebeca Chuquichambi PaxiVanessa Mamani AruhizaPARALELO: 4to “A”DOCENTE: Ing. Guillermo Martin Uría OvandoUPEA2014http://electronicaupea.blogspot.com/S E G U I D O R D E L I N E A Página 1 2. ROBOTICASeguidor de LíneaOBJETIVOS:Al comenzar el proyecto hay que tener unos objetivos fijos para lograr tener umayor aprendizaje y son:a. Construir un robot seguidor de línea, que funcione mediante sensoresusando componentes básicos de electrónica.b. Obtener un seguidor de línea que siga un camino marcado con líneasusando solo compuertas lógicas.c. Conocer más acerca de la robótica, así como analizar las ventajas ydesventajas de los robots, un concepto, las leyes de la robótica, etc.1. RESUMEN:En el presente informe se describe el procedimiento que se llevó a cabo parael diseño y montaje de un carrito seguidor de línea, con todas suspartes, la elección de sus componentes para su respectivo armado de losmismos dispositivos utilizados.También se dará a conocer los materiales para crear un seguidor de línea elcual es un carro que sigue un alinea que se distingue del entorno y los objetivoso metas que queremos llegar al terminar este proyecto.2. INTRODUCCIÓN:La robótica y la electrónica son áreas importantes en la historia del planeta yaque en todos los campos nos permite crear una cantidad ilimitada deaplicaciones prácticas.En el caso de los seguidores de línea nos permite aproximarnos a laprogramación y aplicar la teoría obtenida en clase.En la electrónica una de las más importantes e interesantes áreas es la de laROBÓTICA porque hoy en día tiene una aplicación en casi todos los campos,porque permite crear una cantidad ilimitada de modelos al igual que unailimitada de aplicaciones prácticas. Se puede utilizar en el hogar, en el colegio,S E G U I D O R D E L I N E A Página 2 3. en la industria, en el comercio, en la investigación, en fin, en todos los camposdel conocimiento y del quehacer humano puede caber una aplicación de larobótica.3. MATERIAL Y METODOSMateriales: 2 Motores dc con caja de reducción 3 Sensores infla rojos Qrd1114 3 resistencias de 330 ohmios,3 de 10 k,1 resistencia de 1 k 1 puente h L293 2 Baterías 9v lm7805 capacitores de 2 capacidad de 100uf 25v 2 7404 negadora Placa 1cristal 4mhz 2 capacitores de 22pf Ruedas Voltímetros Un CDS E G U I D O R D E L I N E A Página 3 4. a) Descripción:El diseño es súper simple para montar un rastreador de líneas básico consensores CNY70 y componentes electrónicos.En el esquema mostrado se puede apreciar cómo funciona el circuito, el ledemisor del sensor CNY70 se alimenta a través de una resistencia R1 de 680 Ω,cuando una superficie reflectante como el color blanco de la superficie pordonde se moverá el rastreador, refleja la luz del led emisor, el fototransistorcontenido en el sensor CNY70 baja su resistencia interna entre Colector yEmisor con lo cual conduce la corriente que hace que también entre enconducción el transistor Q1 que estaba polarizado a masa por medio de laS E G U I D O R D E L I N E A Página 4 5. resistencia R2 de 10 KΩ. Q2 sirve para invertir la señal para que de este modose desactive el motor cuando ve blanco y se ponga en marcha cuando ve negroel sensor, con lo que al activarse Q1 hace que se active Q2 cortando a Q3 conél, ya que este último estaba activo porque esta polarizado por R3, con lo cuallo que ha pasado es que la salida del motor se ha desactivado cuando el sensora detectado una superficie reflectante, en estado de reposo la salida estarásiempre activa y Q3 conduciendo. Los 2 circuitos se pueden alimentar con 4pilas normales de 1,5V puestas en serie con lo que se obtienen 6V, dependerádel consumo de los motores elegir pilas o baterías más potentes.b) ProcedimientoMontaje: El robot se compondrá de un circuito que podremos hacer fácilmentecon una placa de topos o de prototipos o usando los fotolitos expuestos y estetendrá dos circuitos exactamente iguales uno para cada sensor-motor e iráncruzados con lo que el sensor izquierdo actuara sobre el motor derecho y elsensor derecho sobre el motor izquierdo tal como se muestra en la ilustración.Los motores tienen que ser de corriente continua para eso hay que fabricar unareductora si no disponen de ella para mover las ruedas, porque más grandessean las ruedas, más velocidad alcanzara el robot, aunque no hay que pasarsecon el diámetro de estas porque si no en las curvas se saldrá de trayectoria,unos 6 cm. es lo ideal, para el robot.Los sensores irán dispuestos mirando al suelo y a unos 2 o 3 mm de separacióndesde el suelo a la superficie del sensor y la separación entre ambos sensoresS E G U I D O R D E L I N E A Página 5 6. será para que quede dentro de la línea negra que vayamos a usar comotrayectoria. En el montaje se utilizara dos servos trucados de manera quequeden solo los motores CC con la reductora, es decir, sin circuito de controlpero se puede usar cualquier motor de CC de unos 5 o 6 voltios y que noconsuma demasiado para que no se agoten las pilas o baterías demasiadorápido.El trazado lo podremos hacer sobre una cartulina blanca y para trazar las líneasusar cinta aislante negra, tener cuidado en no hacer curvas demasiado cerradasya que si el robot es muy veloz (ruedas grandes) se saldrá de la trayectoria porinercia y al sacar los 2 sensores fuera de la línea no volverá a entrar.Funcionamiento: Pondremos el robot en la superficie de fondo blanca y loalimentaremos, como los dos sensores están activos los motores permaneceránparados, ahora empujaremos el robot hasta la línea de trayectoria negra, alentrar uno de los sensores con la línea negra este hará que el motor del lagocontrario empiece a funcionar con lo que el robot entrara por si solo en latrayectoria, cuando tenga los dos sensores viendo negro los 2 motores estaránen marcha con lo que el robot avanzara en línea recta, ahora bien si él llega auna curva y supongamos que el sensor izquierdo sale de la línea negraentonces provocara que el motor del lado contrario (motor derecho) sedesactiva con lo cual el robot girara a derecha (como un tanque) entrando deeste modo en la línea negra otra vez o el caso contrario pasa lo mismo perocon el otro motor y sensor.4. DISEÑO DEL CIRCUITOS E G U I D O R D E L I N E A Página 6 7. 5. ANEXOSROBOT (SEGUIDOR DE LINEA)S E G U I D O R D E L I N E A Página 7 8. 6. MARCO TEORICOa) ELECTRONICAEs el campo de la ingeniería y de la física aplicada relativo al diseño yaplicación de dispositivos, por lo general circuitos electrónicos, cuyofuncionamiento depende del flujo de electrones para la generación, transmisión,recepción, almacenamiento de información, entre otros. Esta información puedeconsistir en voz o música como en un receptor de radio, en una imagen en unapantalla de televisión, o en números u otros datos en un ordenador ocomputadora.b) ROBOTICA.La robótica es la ciencia y la tecnología de los robots. Se ocupa del diseño,manufactura y aplicaciones de los robots. La robótica combina diversosdisciplinas como son: la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligenciaartificial y la ingeniería de control.S E G U I D O R D E L I N E A Página 8 9. c) LEYES DE LA ROBOTICAA lo largo de la historia han surgido leyes para esta ciencia a partir de laprotección de los seres humanos. Las tres leyes de la robótica son un conjuntode normas escritas por Isaac Asimov, las cuales todo robot debe cumplir, y lassiguientes leyes son:1. Un robot no debe dañar a un ser humano o, por su inacción, dejar que un serhumano sufra daño.2. Un robot debe obedecer las órdenes que le son dadas por un ser humano,excepto si estas órdenes entran en conflicto con la Primera Ley.3. Un robot debe proteger su propia existencia, hasta donde esta protección noentre en conflicto con la Primera o la Segunda Ley.DIAGRAMA SEGUIDOR DE LÍNEAS E G U I D O R D E L I N E A Página 9 10. d) COMPONENTES BASICOS DE UN ROBOTLos robots seguidores de línea (o robots rastreadores) cumplen una únicamisión: seguir una línea marcada en el suelo (normalmente una línea negrasobre un fondo blanco o línea blanca en fondo negro).Estos robots pueden variar desde los más básicos (van tras una línea única)hasta los robots que recorren laberintos. Todos ellos, sin embargo, poseenciertas partes básicas comunes entre todos, los siguientes son:SensoresUn rastreador detecta la línea a seguir por medio de sensores. Hay muchostipos de sensores que se pueden usar para este fin; sin embargo, pero los máscomunes son los sensores infrarrojos (IR), que normalmente constan de un LEDinfrarrojo y un fototransistor.Receptor infrarrojo. Este tipo de receptores son la contraparte de los emisores,encargados de recibir la luz infrarroja y convertirla en un voltaje análogo, estoscuentan con un filtro de luz de día, por eso es su color aparentemente negro, locual indica que reciben menos interferencia de cualquier fuente de luz externa.LED Emisor infrarrojo. Este tipo de emisores genera luz en el espacioinfrarrojo, por lo cual no lo podemos ver a simple vista, en la actualidad seutilizan en la mayoría de aplicaciones de control remoto, porque son baratos yno le causan daño al usuario, su desventaja es que está restringido a distanciascortas de trabajo y ángulos predeterminados.Transistor BC547.Este elemento consta de tres terminales, es un transistor de uso general el cualestá hecho de silicio y actúa en el robot como interfaz de potencia, es decir,cuando hay una señal proveniente del amplificador esta dispara a la base deeste transistor y toda la energía de la fuente pasa vía colector emisor hacia losmotores y dependiendo cual es el que tenga señal será el que se active.S E G U I D O R D E L I N E A Página 10 11. Resistencias.Las resistencias en cualquier circuito electrónico son de gran utilidad ya quecomo se nombre lo indica estas son las encargadas de limitar la corriente quefluye de la fuente hacia los elementos y así evitar un corto, estas son de unvalor fijo, dependiendo los colores de las franjas que tienen.Motor Mitsubishi.Son los encargados del trabajo mecánico del robot, estos motores son de bajoconsumo y encienden depende del voltaje, están enganchados mediante eltermo fijo a la lámina que se adhiere a la placa del robot, mediante estos se leda orientación y nivelación correcta al robot para que este tenga un óptimodesempeño.Potenciómetro de 50 kΩ.Estos dispositivos en realidad son resistencias variables, de los cuales puedenhaber distintos tipos y valores, dependiendo la aplicación para la que van a serusados, en el caso del robot, este elemento marca un voltaje de referencia elcual es introducido en la entrada no inversor del comparador LM393, y por locual se determina la sensibilidad de nuestro robot.Circuito Integrado (CI) LM393.El circuito integrado LM393 es un amplificador operacional doble, el cual estáespecíficamente diseñado para funcionar como un comparador de alta precisión,rápida respuesta y bajo consumo, este circuito es el encargado de decidir, cuálde los motores activar, en base a los estímulos recibidos vía los receptoresinfrarrojos, en otras palabras, cambia una señal análoga en una señal de tipodigital, para el encendido o apagado de los motores.LM 7805.El 7805 es un regulador de voltaje positivo fijo, el cual es capaz de entregar5Volts a la salida con una corriente máxima de primera, normalmente se utilizapara mantener un voltaje constante independiente del voltaje de entrada, idealpara aplicaciones dentro de circuitos de lógica combi nacional o microcontroladores.S E G U I D O R D E L I N E A Página 11 12. Capacitores.Estos capacitores son del tipo electrolítico, por lo que tienen polaridad, esdecir, un lado positivo y otro negativo, las principales aplicaciones de estos sedan como filtros de señales, ya sea de audio o para fuentes de alimentación,para el caso de nuestro robot, estos sirven para limpiar la señal del 7805,además de almacenar voltaje, para que los dispositivos puedan tomarlo en lospicos que se dan al encender algún motor.PIN simple.El PIN simple es un conector ideal para cables, ampliamente utilizado en lamayoría de dispositivos de computadoras, impresoras y tarjetas electrónicas,su contraparte es el header hembra.e) FUNCIONAMIENTOTodos los rastreadores basan su funcionamiento en los sensores. Sin embargo,dependiendo de la complejidad del recorrido, el robot debe ser más o menoscomplejoLos rastreadores más simples utilizan 2 sensores, ubicados en la parte inferiorde la estructura, uno junto al otro. Cuando uno de los 2 sensores detecta elcolor blanco, significa que el robot está saliendo de la línea negra por ese lado.En ese momento, el robot gira hacia el lado contrario hasta que vuelve a estarsobre la línea. Esto en el caso de los seguidores de línea negra, ya que tambiénhay seguidores de línea blanca.Las 2 maneras más comunes de armar los rastreadores son: OPAMS, o consimples transistores (sin necesidad de programar nada). Esto dependiendo de lacomplejidad con la que se quiera armar el circuito. Podemos utilizar un pic16f84 para guarda en el un recorrido de x pista.El procedimiento que se seguirá es el siguiente:1.-Creación de las pistas del circuito sobre la placa fenólica. Sobre la placafenólica y del lado donde se encuentra el cobre se trazan las pistas según elcircuito con un plumón negro. Una vez hecho esto se vacía el cloruro férricosobre un recipiente donde se colocara la placa para poder obtener las pistasgrabadas en cobre.S E G U I D O R D E L I N E A Página 12 13. 2.-Montar los componentes y soldar correctamente. Con la placa fenólicacorrectamente grabada y totalmente seca y libre de asperezas, se procede amontar los componentes uno a uno y soldar correctamente.Se tiene que tener mucho cuidado con al saldar ya que un error o distracciónpuede traer serias consecuencias como posibles cortos o falsos.3.-Ajuste de motores y engranes. Los motores del robot se ajustaran a losextremos de una lámina de metal que se pegara a la placa principal.A cada uno de los motores previamente se les ajusto los engranes que son losque van a dar la tracción sobre la superficie donde se coloque dicho robot.La parte de los sensores no es menos importante, se debe tener en cuenta ladistancia entre emisores y receptores, así como la polaridad adecuada en baseal circuito.Una vez soldadas correctamente todas las piezas se debe colocar la pila de9Volts, y hay que verificar que los motores giren y en el sentido hacia dentrodel robot. El Prototipo debe colocarse en un lugar plano asegurándose de quelos engranes de los motores toquen totalmente la superficie así como losalambres que van en la parte frontal.4.-La elaboración de la pista. Esta fue la parte más sencillo solo se utilizó cintade aislar negra y papel cartulina y se diseñó un trayecto cerrado cualquiera.S E G U I D O R D E L I N E A Página 13 14. 7. CONCLUSION:Se logró el objetivo principal con la realización del proyecto, del robot seguidorde línea, todo gracias a los conocimientos en la asignatura, para esto se pudocomprobar que en el caso de los sensores hay que ubicarlos correctamente.8. BIBLIOGRAFIA:[1]Titulo: “APUNTES DE ELECTRONICA”. Guillermo Martin, Uría.Editorial Madrid, 1999.[2]Titulo: “CIRCUITOS ELECTRONICOS”. Joshep A. Edminister,1965.[3]Titulo: “PRINCIPIOS DE ELECTRÓNICA”, Malvino.S E G U I D O R D E L I N E A Página 14