Evaluación y selección de componentes

En esta etapa se evaluara los componentes que se encuentran en el mercado que satisfacen las especificaciones definidas en la etapa anterior, haciendo uso de la misma subdivisión de sistemas ya descrita. Para hacer una elección lo más acertada posible se hará uso de las matrices de ponderación (MDP) de Hernández y García (2007) con una modificación en el peso de ponderación. Como herramienta de toma de decisiones multicriterios son muy usadas, pero debido a su sencillez, es poca la literatura que las soporta, en algunos casos sólo se tiene idea de ellas por referencias indirectas a través de trabajos con matrices similares (EMS, 1997; Monteiro y Rodrigues, 2006; Prasad, 1995), en otros casos a través de ejemplos de aplicación (Shen y O'Hare, 2004), por lo cual se considera indispensable presentar algunos elementos que caracterizan algunas de sus variantes, así como la metodología a seguir para su aplicación.

Características de las Matrices De Ponderación. Según Hernández y García (2007):

Lo usual es que en la Matriz De Ponderación (Tabla N°4), en su forma general, en la primera columna se presenten las alternativas a ser evaluadas y en las siguientes columnas los criterios, dejando la primera fila para identificar los respectivos criterios y los rangos de sus pesos y las restantes casillas de la matriz para realizar la valoración propiamente dicha, y se conserva la última columna

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para completar la evaluación de cada alternativa, sumando los puntos acumulados por la misma, en su respectiva fila. (p. 3).

Tabla No _{4. Matriz de Ponderación en su forma más general} Alternativas Criterios N° Alternativa 1 Alternativa 2 … Alternativa m Criterio 1 Peso x a X P1,1 P1,2 … P1,n Criterio 2 Peso y a Y P2,1 P2,2 … P2,n … … … … … Criterio n Peso z a Z Pm,1 Pm,2 … Pm,n

Total Total 1 Total 2 … Total m

Fuente: Hernández y García (2007)

En la forma más usual los rangos son todos iguales, es decir x = y= ... = z, en general igual a cero (0) o uno (1) como valor inicial y X = Y = ... = Z = aun valor fijo, generalmente diez (10), veinte (20), cincuenta (50), cien (100) o mil (1000), de acuerdo a lo difícil que puede ser diferenciar entre una alternativa y otra. La otra variante, comúnmente usada da valores diferentes a los rangos de cada criterio, en este caso los valores de x, y, w, z, no necesariamente son ceros o unos, y los valores de X, Y, W, Z, suelen ser diferentes, entendiéndose

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que entre mayor sea este último valor, mayor peso se le desea dar a ese criterio y entre mayor sea la diferencia del mayor valor de un criterio menos el menor valor del mismo (X - x,..., Z - z), se desea ser más diferenciador en cuanto a este criterio.

Para este caso la ponderación se reflejara en la matriz mediante dos valores SI o No, de acuerdo a cuales alternativas cumplen con las especificaciones indicadas anteriormente.

4.3.2.1 Sistema de control  Microcontrolador

Tabla No _{5. Selección de microcontrolador}

Microcontrolador

Criterios PIC18F452 PIC16F877A ATmega328

Memoria Flash NO SI NO Velocidad de Operación (MIPS) NO SI SI Voltaje de Operación SI SI SI Comunicación Serial SI SI SI Módulos PWM SI SI SI Numero de pines NO NO NO

El mejor componente de acuerdo a los criterios establecidos es el microcontrolador PIC de la familia microchip modelo 16f877A, debido a su gran capacidad de memoria, a su fácil acceso y precio. El PIC16f877A es un

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microcontrolador económico y accesible que cumple de manera precisa con los requerimientos necesarios.

Figura 30. PIC16f877A

Fuente: http://sigma.octopart.com/17610914/image/Microchip-PIC16F877A-I-P.jpg

Caracteristicas del PIC16f877A  Velocidad de CPU 5 MIPS  Memoria Flash 8K

 5 Puertos I/O (A, B, C, D y E).  Timers (0, 1 y 2).

 8 Conversiones analógico-digital (AN0,1,2,3,4,5,6 y 7) de 10 bits  Módulos CCP (Capture-Compare-PWM)

Figura 31. Conexiones Microcontrolador PIC16f877A

Fuente: http://3.bp.blogspot.com/-HG-

81  Sensores

Tabla No _{6. Selección de sensor}

Sensor Criterios CNY70 QRD1114 Resistencia al polvo y humedad SI SI Voltaje de alimentación SI SI Temperaturas de operación SI SI Rango NO SI

Aunque ambos sensores tienen una funcionalidad similar, el sensor QRD1114 tiene un mayor rango de detección, por lo que se convierte en el mejor candidato para su elección. Es un sensor de IR de corto alcance basado en un emisor de luz y un receptor (Transistor), ambos apuntando en la misma dirección. Su funcionamiento se basa en la capacidad de reflexión del objeto, y la detección del rayo reflectado por el receptor.

Figura 32. Sensor QRD1114

Fuente: https://electronicayrobotica.files.wordpress.com/2012/09/qrd1114.jpg

Tiene las siguientes características:  Sensor Óptico Reflectivo QRD1114

82  Voltaje de operación 5 V

 Resistencia al polvo y humedad  Salida a Transistor

 Encapsulado compacto 6.1x4.39x4.65mm  Posee filtro para luz solar

 Muy usado en robótica, domótica y automatización  Rango de detección de 1 a 10 mm

 Actuadores

I. Motores

Tabla No _{7. Selección de motor}

Motor Criterios Servomotor MG996R Motor- reductor 67:1 Motor paso a paso Torque NO SI NO RPM NO SI NO Voltaje de Operación SI SI SI Peso SI SI SI Alimentación NO SI SI

Para el diseño la mejor opción es un motor paso a paso, este tiene unas dimensiones de 74 mm de largo y 56 mm de diámetro, es un poderoso motor DC con incremental integrado que provee una resolución de 64 pulsos por

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revolución, la cual corresponde a 4331 pulsos por revolución del eje de salida. Opera a un voltaje de 12 V, 150 rpm. Consume 300 mA sin carga. Entrega un torque máximo de 200 oz-in (14 kg-m) a 5 A y con un peso de 0,21 kg.

Figura 33. Motor Paso a paso.

Fuente: http://mlv-s2-p.mlstatic.com/motores-de-paso-cnc-32-MLV4650039484_072013- F.jpg

Estos motores necesitan la inversión de la corriente que circula en sus bobinas en una secuencia determinada. Cada inversión de la polaridad provoca el movimiento del eje en un paso, cuyo sentido de giro está determinado por la secuencia seguida. A continuación se puede observar en la figura 34 la secuencia necesaria para controlar motores paso a paso del tipo Bipolares, es decir, aquellos que pueden girar en ambos sentidos.

Figura 34. Secuencia de movimiento en motor paso a paso

84 II. Bomba

De acuerdo a los requerimientos y para mantener un peso estable, se eligió bomba centrifuga sumergible, con ella se ahorra espacio ya que estará sumergida dentro del tanque, y a diferencias de las demás, son más pequeñas y livianas algo a tener en cuenta, ya que debe reducirse el tamaño y peso donde sea posible para mantener estable el peso general del robot móvil, esta bomba sumergible succionara el líquido del tanque para posteriormente llevarla a los aspersores los cuales fumigaran con la mezcla a las plantas.

Están conformadas por la unión del cuerpo de la bomba y el motor. Ambos son sumergidos juntos, ya que están dentro de la misma estructura. Sus principales características son:

 Gran rendimiento.  Presión máxima 70 PSI

 Larga vida, ya que todos los componentes son de acero inoxidable.  Más liviana y menos ruidosa que otras bombas centrifugas.

 Gran Confiabilidad.  Alta eficiencia.

 Garantía de flujo constante.

 Sistemas todo-en-uno completamente integrados.  Peso de 4 kg

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Figura 35. Bomba centrífuga sumergible

Fuente: http://img.directindustry.es/images_di/photo-g/bomba-sumergible-elevacion-hidraulica- 40807-2262037.jpg

III. Electroválvulas

Para el diseño del robot la única electroválvula que se adapta a los requerimiento es la válvula direccional 2/2, porque esta permite es el control en la aspersión del fumigante (contenido en el tanque), a través dos vías, una que ira de la válvula al tanque y la otra ira al aspersor, con un flujo en ambos sentidos. Esta cuenta con las siguientes características:

 Fluido a controlar: Agua.

 Rangos de Presión con los que se desea trabajar: 60-80 PSI.  Temperatura del fluido: 10 grados Celsius.

 Tipo de cañería: Manguera blanda 'A de pulgada de diámetro.  Características eléctricas de la válvula: 12 V DC.

 Sin vástago manual.

 Corriente consumida 400mA.  Peso 0,6 kg



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Figura 36. Electroválvula direccional 2/2

Fuente: http://www.logismarket.com.mx/ip/norgren-valvulas-2-2-vias-para-la-industria-de- procesos-valvulas-2-2-vias-para-la-industria-de-procesos-norgren-buschjost-82400-dn8-dn50-956494- FGR.jpg 4.3.2.2 Sistema de Alimentación  Batería

La selección de las baterías es parte fundamental en el diseño del robot móvil, ya que de su elección depende el correcto funcionamiento del vehículo en su ambiente, debido a que debe estar en capacidad de almacenar una gran cantidad de energía para suministrar la intensidad de corriente requerida por los motores, sensores, cámara, circuitos electrónicos, entre otros, durante el tiempo en que el vehículo realice su recorrido.

Tabla No _{8. Selección de batería}

Batería Criterios Plomo-Acido Níquel- Cadmio Litio-Plomo Durabilidad SI NO SI Peso SI NO NO Tiempo de descarga SI NO SI Mantenimiento SI NO SI Suministro de voltaje SI SI SI

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Tenemos como resultado que la batería de Plomo-Acido es la mejor se adapta a los requerimientos, debido a que son más económicas, su peso es bajo comparando con otros tipos y la vida útil en promedio es un poco menor pero se compensa con los otros puntos a favor. Se requiere una batería que nos proporcione 12 v en su máxima capacidad. Para cubrir la energía de todos los elementos energizados al mismo tiempo. De las disponibles en el mercado se escogió la batería Sellada de Plomo-Acido AGM VRLA marca VOLTMAX que tiene las siguientes características:

 Genera un voltaje de 12 Voltios

 Intensidad de corriente de 100 Amperios-hora  Batería recargable sellada de Plomo-Acido.  Ciclo de Uso: 14.4-15.0V a 25º C

 Uso en stanby: 13.5-13.8V a 25º C  Corriente Inicial: Menos de 30A  Peso 10 kg

Figura 37. Batería de Plomo-Acido.

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