Diseño de un circuito para los acelerómetros

Para el control de cada articulación se utilizan 4 acelerómetros, dos irán acoplados en el brazo humano y los 2 restantes se encontrarán ensamblados en el exoesqueleto.

Se usará sistema artesiano (x, y o z) por cada acelerómetro para el control de cada articulación, éste dependerá del plano al cual se haga referencia el giro.

Como ya se vio antes, la salida de cada eje del sensor es una señal analógica, la cual se interpretara con un PIC 12F683; aunque el dispositivo es muy pequeño, de apenas 8 pines, cuenta con un convertidor A/D y comunicación con otros controladores, con esto es más que suficiente para poder obtener la señal de dos ejes diferentes, interpretar las variables y realizar los disparos correspondientes para el movimiento de alguno de los motores.

Se almacenarán los valores leídos obtenidos a cada momento dentro de dos variables de tipo WORD mismos que serán comparados en forma constante, esto con la finalidad de realizar un seguidor con una señal respecto a otra, en donde el maestro será la referencia que se tenga en el humano y el esclavo será el exoesqueleto.

El circuito para activar el sensor es muy sencillo, el fabricante propone lo siguiente:

Fig. 4.13 Circuito electrónico de conexión del acelerómetro

La polarización de los pines de las “G” varía según la gravedad que se desee manejar, en

este caso el fabricante sugiere este tipo de conexión para la realización de pruebas en donde la gravedad no es indispensable.

La alimentación del módulo es un voltaje muy pequeño, apenas de 3.3V, pero hay varias formas de conseguir esa energía, se puede usar como medio de prueba una fuente de alimentación de PC, en donde una de las salidas proporcionan los 3.3V necesarios para el correcto funcionamiento, otra recomendación es un pequeño banco de baterías con pilas AA o AAA, usar un diodo zener ajustable LM336 que suministra 2.5V a la salida con 5V de entrada o algún transistor regulador a 3.3V como el LM1086C.

Fig. 4.14 Circuito de conexión del PIC12F683

Hay que revisar los datasheet o manual del dispositivo para determinar en qué pin se encuentran los módulos para realizar la conversión de señales, en este PIC se localizan en los números 3, 5, 6 y 7, como el número 3 es también ocupado para colocar el cristal se descarta esa posibilidad, para comodidad se utilizarán los puertos 6 y 7, los dos restantes, 4 y 5 serán los encargados de mandar los disparos para que se activen los puentes H.

En la figura anterior se muestra la conexión entre el sensor y el acelerómetro, el puerto 6 es el encargado de recibir las señales que se generen en ese eje e interpretarlas.

Con el circuito de la figura 4.15, se realiza la comparación entre los 2 módulos de aceleración, asignando cada eje de salida a la articulación correspondiente del exoesqueleto, la cual debe cumplir el eje de movimiento adecuado de acuerdo a las señales enviadas.

Los disparos se realizan con la comunicación entre los 2 PIC’s, el 12F683 es el encargado

de interpretar las señales recibidas por los sensores y coordinar los disparos que hará el 16F628A.

Para leer los valores de los sensores se elaboró un programa en Visual Basic, el cual se explica en el capítulo 4.3, y con ayuda del PIC 18F2550 se realizará la comunicación vía USB además de que también contiene un convertidor A/D con el cual se verán las señales en tiempo real y se verificará si el circuito de control hacia el puente H opera de forma adecuada.

La forma de conexión de éste PIC es la siguiente:

Fig. 4.18 Circuito de conexión para el PIC 18F2550

Las letras señaladas como D+ y D- son las que realizan la comunicación hacia la computadora e irán conectadas a un zócalo USB, la forma de configuración del puerto es la siguiente:

Fig. 4.20 Circuito de conexión para el puerto USB con los acelerómetros

En la figura 4.19 se muestra el diagrama de conexión de los módulos de aceleración junto con el PIC, los valores leídos son interpretados, convertidos y visualizados en el software Visual Basic.

Para esto, se creó una sencilla interfaz, mostrada en la figura 4.20, en donde una pantalla visualiza los 4 acelerómetros en tiempo real, con esto se puede monitorear de forma constante lo que está sucediendo con las señales de los sensores y en caso de no existir un correcto funcionamiento tomar las medidas necesarias para corregir las fallas, es decir, si no se sabe que es lo que está ocurriendo con los valores de los módulos de aceleración se

Fig. 4.21 Programa para leer los valores de los acelerómetros

El punto deseado lo determina el dispositivo que se encuentra en el brazo humano, cuando éste se mueve las señales adquiridas son mostradas en la pantalla de igual manera al seguirlo el exoesqueleto también manda valores que son leídos y desplegados en el monitor.