Diseño y construcción de robots
no programables
Vamos a separar el proceso de diseño y construcción en tres fases: la
electrónica
, la
mecánica
y el propio
funcionamiento
.
La electrónica
La electrónica de los robots se puede trabajar en tres partes
diferen-ciadas:
• La alimentación del circuito.
• El par Darlington.
• Los sensores.
La alimentación del circuito
El funcionamiento de los motores produce inestabilidad (cambios en la
tensión) en los circuitos electrónicos. Para que el funcionamiento de
los motores no afecte al circuito del control de los robots, se pueden
utilizar dos sistemas:
• Usar
dos alimentaciones diferentes
; una para el circuito de control
y otra para los motores. Esto requiere colocar dos conjuntos de pilas
y separar los circuitos en la placa de circuito impreso.
• Conectar en los terminales del motor un
condensador
(100 nF) en
paralelo con el motor. Este amortiguará los cambios de tensión que
provoca el funcionamiento del motor.
El par Darlington
Puede construirse utilizando dos transistores y
co-nectándolos como se indica en el esquema, aunque
existen transistores en los cuales ya está integrado el
par Darlington.
Sensores
Los sensores pueden ser desde una simple resistencia LDR hasta
senso-res infrarrojos. Si se construye un sensor de luz con una senso-resistencia
LDR, hay que tener la precaución de introducirla en un canutillo de
color negro, para conseguir que la LDR detecte solo la luz que le llega
de frente, evitando que sea alcanzada por la luz ambiente de los lados.
El funcionamiento de los sensores de infrarrojos es similar a los
senso-res de luz normal, pero tienen la gran ventaja de que son mucho
me-nos sensibles a la luz ambiente. Es decir, con ellos es más difícil que la
luz ambiente influya en el funcionamiento de los robots y los
movi-mientos serán más certeros.
El par Darlington permite aumentar la sensibilidad de los sensores, incrementando la ganancia del sistema.
5
Esquema de Par Darlington.
Par Darlington MPSA14. Es el par Darlington que usaremos para construir los robots.
Las tres patillas corresponden al emisor, base y colector. c
•
Detector de luz infrarroja.
El componente CNY70
lleva incorporados el emisor y el receptor de
infrarrojos en una pequeña cápsula. Este dispositivo es muy
adecua-do cuanadecua-do queremos que el robot siga una línea negra sobre un fonadecua-do
blanco, o viceversa. Estos sensores tienen un alcance de solo unos
pocos milímetros.
El emisor de infrarrojos
es un diodo. El ánodo (A) se conecta al polo
positivo de la pila, y el cátodo (K) va al terminal negativo a través de
una resistencia de 330
⍀
, para que la tensión entre ánodo y cátodo sea
de unos 2 V.
El receptor de infrarrojos
es un fototransistor; es decir, un transistor
que conduce la corriente cuando incide luz en su base. El colector (C)
se conecta al polo positivo de la pila, y el emisor (E) va al terminal
ne-gativo a través de un potenciómetro de 130 k
⍀
. Este potenciómetro
nos permite ajustar la sensibilidad del detector de infrarrojos.
Para detectar una línea negra, estos componentes deben colocarse con
los sensores orientados hacia el suelo. Si el suelo es claro, la luz
in-frarroja del emisor se refleja y llega al receptor, manteniendo los
transis-tores en saturación y el relé activado.
Cuando el CNY70 pasa sobre una línea negra, el fototransistor deja de
re-cibir la luz infrarroja reflejada en el suelo; entonces, los transistores pasan
a corte y el relé se desactiva. Este cambio de posición de los contactos del
relé se utilizará en los robots para invertir el sentido de giro de un motor.
El circuito de conexión del CNY70 es el siguiente:
CNY70
CNY70
100 ⍀
K E
C A
A
K K
A C
E E
C
1 k⍀
130 k⍀ 330 ⍀
9 V BC549
1N7004
BC549 SALIDA
SALIDA
Diferentes posibilidades para el montaje del componente CNY70.
• El circuito proporciona a la salida
una señal de poca intensidad cuando el haz infrarrojo no se refleja, y una señal más intensa cuando el haz se refleja sobre el material.
• El circuito , en cambio, proporciona
una señal intensa cuando el haz no se refleja, y una señal poco intensa cuando el haz choca con un material reflectante.
A
A
B
B
•
Detector de infrarrojos con sensor y emisor independientes.
Otra posibilidad para construir robots que sean sensibles a la luz
in-frarroja es utilizar emisores y receptores de infrarrojos
independien-tes el uno del otro. Estos sensores tienen un mayor alcance que los
sensores CNY70. También se utilizarán estos sensores cuando sea
necesario tener el emisor y el receptor separados el uno del otro.
En el fototransistor BPW40 la patilla más corta es el emisor (E) y la patilla más larga es el colector (C). En el diodo emisor de luz infrarroja
TSUS5400el ánodo (A) es la patilla más larga del diodo y el cátodo (K) es la patilla más corta.
En este circuito, además, se ha colocado un
diodo LED
en serie con
el emisor de infrarrojos (TSUS5400). La función de este diodo LED
es indicarnos cuándo está emitiendo el emisor de luz infrarroja, ya
que las personas no podemos ver la radiación infrarroja.
También se ha aumentado el valor del potenciómetro que va
conec-tado al emisor del fototransistor (BPW40) para aumentar la
sensibili-dad de este componente en el circuito.
Este es el circuito que vamos a utilizar para el robot que no choca y
cam-bia de dirección cuando se aproxima a una pared blanca (página 109).
Emisor Receptor
K A
E C
TSUS5400 BPW40
1N7004
1 k⍀
1 M⍀
220 ⍀
100 ⍀
9 V
BC549 BC549
Algunos valores máximos soportados por el componente TSUS5400
a una temperatura de 25 oC, tal y como
aparecen en la hoja técnica de datos. Cuando empleamos un componente electrónico, debemos consultar su hoja técnica de datos (disponible en la página web del fabricante). Así sabremos, por ejemplo, cuál es la intensidad máxima que soporta o la temperatura de trabajo.
Magnitud Valor
El circuito de conexión de estos componentes es similar al que
he-mos visto para el CNY70.
Voltaje inverso (VR)
Intensidad directa (IF)
Poder disipativo (PV)
Temperatura de trabajo (Tamb)
Temperatura de soldadura (Tsd)
5 V 150 mA 210 mW De ⫺55 a ⫹100 oC
260 oC (durante
La mecánica
La mecánica de los robots es igual de importante o más que la
electró-nica. Un circuito electrónico que funcione perfectamente no sirve de
nada si lo acoplamos a un robot que no está bien construido o que se
mueve a una velocidad inadecuada.
Los robots se tienen que mover lentamente. Si el robot se mueve muy
rápido, aunque el sensor detecte una línea negra, por ejemplo, no dará
tiempo a que reaccione, y entonces el robot se pasará de la línea o se
caerá de la mesa por la inercia que lleva.
Por tanto, para construir los robots vamos a utilizar motores que lleven
incorporado un sistema reductor de velocidad. En el mercado se
pue-den encontrar diferentes modelos.
En algunos casos, es necesario incorporarles otro escalón de reducción
además del que ya llevan, añadiendo un tornillo sin fin
y un engranaje.
Este sistema es el que da una mayor reducción de velocidad del motor.
El movimiento se transmite entre ejes perpendiculares entre sí.
Para montar el sistema, el tornillo sin fin se acopla al eje del motor y se
sujeta apretando el tornillo prisionero. También puede ir a presión. El
engranaje va en el mismo eje de las ruedas y no debe deslizar, sino
gi-rar solidariamente con él.
Sistema de ruedas y ejes para reducir la velocidad de giro.
Motor
El engranaje gira con el eje
Tornillo sin fin Tornillo prisionero que sujeta el tornillo sin fin al motor
Eje Para que el motor pueda cambiar
de dirección fácilmente, se instalará
una rueda loca; es decir, una rueda
que gire libremente.
Para evitar que el engranaje deslice, problema muy frecuente, se puede:
• Pegar el engranaje con pegamento de contacto al eje.
• Introducir un tornillo que apriete el engranaje al eje, si este lo permite. • Utilizar un eje roscado y sujetar
el engranaje con dos pares de tuercas, un par a cada lado (la segunda tuerca es para evitar que se desenrosque la primera).
El funcionamiento de los robots
Todos los robots que se presentan en esta unidad funcionan con dos
sensores que controlan dos motores independientes, cada uno de los
cuales mueve una rueda.
Controlando el sentido de giro de los motores podemos conseguir que
el robot avance, gire a la derecha, gire a la izquierda o retroceda.
• Cuando los dos motores giran en el mismo sentido, hacia adelante,
el robot avanza.
• Si los dos motores giran en el otro sentido, el robot retrocede.
• Cuando un motor gira en un sentido y el otro en el sentido
contra-rio, el robot gira sobre sí mismo.
En los siguientes esquemas, las flechas que hay dibujadas sobre las
ruedas indican el sentido de giro de las mismas.
También se puede conseguir que el robot gire manteniendo un motor
en marcha y el otro parado.
Sensor izquierdo Sensor derecho
Motor izquierdo Motor derecho
Rueda izquierda Rueda derecha
MI
SI SD
ROBOT
Avance Retroceso Giro
a la izquierda
Motor izquierdo
parado
Motor derecho
parado
Giro a la izquierda Giro a la derecha
Giro a la derecha MD
Este robot es el más sencillo de construir. Solo lleva un sensor que controla uno de los motores; el otro motor está girando continuamente.
• Funcionamiento.
Al conectar el robot, un motor empieza a girar hacia adelante y otro está parado; por tanto, el robot gira sobre sí mismo (1). Cuando el sen-sor de luz que lleva colocado en la parte delantera detecta una luz o una zona clara, como puede ser una linterna, una pared blanca o una ventana, el motor que estaba parado se pone en marcha, lo que hace que el robot se dirija hacia la luz (2).
Cuando el robot pierde la luz, el motor que está controlado por el sen-sor se para y el robot comienza de nuevo a girar sobre sí mismo, hasta que vuelve a encontrar la luz.
• El circuito electrónico.
La puesta en funcionamiento de este robot depende de la luz ambien-te. Es posible que cada vez que se pone a funcionar el robot en un lu-gar diferente haya que volver a ajustar el potenciómetro.
1.
ROBOT QUE BUSCA CLARIDAD
PROCEDIMIENTO
Materiales
Materiales mecánicos:• Una rueda loca. • 2 engranajes y goma
para las ruedas. • Un trozo de alambre. • Un tornillo y una tuerca.
Materiales eléctricos y electrónicos:
• 2 motores con reductora de velocidad.
• Una resistencia LDR. • Un par Darlington MPSA14. • Una resistencia de 1 k⍀. • Una resistencia de 220 ⍀. • Un potenciómetro de 47 k⍀. • Un relé de 6 V.
• Un diodo 1N4007.
• Una placa de circuito impreso. • Estaño.
• 4 clemas dobles para circuito impreso. • Un interruptor. • Un diodo LED.
• 2 condensadores de 100 nF. • Un portapilas.
• 4 pilas de 1,5 V.
ACTIVIDADES
5. ● ¿Cuál es el elemento de control de este robot? ¿Cuál es el elemento actuador?
6. ● ● ¿Cuál es la función del par Darlington?
7. ● ● ¿Qué se ajusta en el circuito al cambiar el valor del potenciómetro?
8. ● ● ¿Cuál es la función de los condensadores que hay en paralelo con los motores?
Linterna
El robot gira sobre sí mismo.
MI: Motor izquierdo. MD: Motor derecho.
Sensor de luz
Cuando el robot detecta una luz, se dirige hacia ella.
1 k⍀
47 k⍀
220 ⍀ 1N7004
MPSA14 6 V
MD M
M MI
100 nF
100 nF
Este robot es capaz de seguir una línea negra dibujada sobre un fondo blanco. Vamos a usar dos resistencias LDR como sensores.
• Construcción.
Para que el robot no se haga sombra a sí mismo, junto a las LDR se ins-talarán dos diodos de alta luminosidad que mantendrán unos niveles de iluminación constantes debajo del robot.
Para disminuir la influencia de la luz ambiente en los sensores (LDR), estos se introducirán en el interior de un canutillo negro.
• Funcionamiento.
Cuando el robot está colocado sobre una superficie blanca (1), la luz emitida por los diodos de alta luminosidad se refleja en la superficie y las LDR detectan la luz. Los transistores están saturados, los relés es-tán activados y los dos motores giran de manera que el robot se des-plaza hacia adelante.
Cuando uno de los sensores se coloca sobre la línea negra (2), la LDR deja de recibir el reflejo de la luz, el tran-sistor correspondiente pasa a corte, el relé se desactiva y, por tanto, el motor que está en el mismo lado que el sen-sor invierte el sentido de giro, con lo cual se corrige la trayectoria del robot.
• El circuito.
2.
ROBOT RASTREADOR
PROCEDIMIENTO
Materiales
Materiales mecánicos: • Una rueda loca. • 2 ruedas.
• Tornillos y tuercas. • 2 tornillos sin fin. • 2 engranajes. • Un trozo de alambre. • 2 ejes de 4 mm.
Materiales eléctricos y electrónicos:
• 2 motores con reductora de velocidad.
• 2 resistencias LDR.
• 2 diodos de alta luminosidad. • 2 transistores BD135.
• 2 resistencias de 1 k⍀. • 4 resistencias de 220 ⍀. • 2 potenciómetros de 130 k⍀. • 2 relés de 6 V.
• 2 diodos 1N4007.
• Una placa de circuito impreso. • Estaño.
• 6 clemas dobles para circuito impreso.
• 2 interruptores. • 4 diodos LED. • 2 portapilas. • 8 pilas de 1,5 V.
ACTIVIDADES
9. ● ¿Cuál es la función de los diodos LED conectados en paralelo
con el motor? ¿Cuál es la función del diodo de alta luminosidad?
10. ● ● ● ¿Qué ocurriría si el robot se encontrara una línea negra perpendicular al sentido de la marcha?
SI NO FUNCIONA
Es posible que cuando se ponga a funcionar este robot en diferentes lugares, sea necesario ajustar de nuevo los potenciómetros para adaptar la sensibilidad de las LDR a las condiciones de iluminación del lugar.
SI: Sensor izquierdo. SD: Sensor derecho.
SD
SI
MD
MI
M 220 ⍀
220 ⍀
6 V 6 V
1 k⍀
BD135 BD135 1N4007
Diodo de alta
luminosidad 130 k⍀
Sensores
1 2
En el esquema se han dibujado el circuito del motor derecho y el del sensor derecho. Los circuitos correspondientes al motor izquierdo y al sensor izquierdo son idénticos a sus homólogos.
Este robot se mueve sobre una carretera elevada de color blanco sin caerse. Los sensores utilizados son los CNY70, emisor y receptor de in-frarrojos.
• Construcción.
En este robot los sensores tienen que colocarse de forma que sobre-salgan a las ruedas, para evitar que estas se sobre-salgan de la pista (ver es-quema del robot). Los sensores deben estar a unos dos milímetros del suelo.
• Funcionamiento.
El robot avanza sobre la pista blanca (1). Cuando uno de los sensores deja de recibir la señal de infrarrojos, es porque ha detectado el borde de la carretera (2). Entonces se envía una señal al motor del lado con-trario para que invierta el sentido de giro, con lo cual se corrige la tra-yectoria.
• El circuito.
3.
ROBOT QUE NO SE CAE DE LA CARRETERA ELEVADA
PROCEDIMIENTO
Materiales
Materiales mecánicos:• Una rueda loca. • 2 ruedas.
• Tornillos y tuercas. • 2 engranajes.
• Un trozo de alambre.
Materiales eléctricos y electrónicos:
• 2 motores con reductora de velocidad.
• 2 detectores-emisores de infrarrojos CNY70. • 4 transistores BC549. • 2 resistencias de 1 k⍀. • 2 resistencias de 100 ⍀. • 2 resistencias de 220 ⍀. • 3 resistencias de 330 ⍀. • 2 potenciómetros de 130 k⍀. • 2 relés de 6 V.
• 2 diodos 1N4007.
• Una placa de circuito impreso. • Estaño.
• 4 clemas dobles para circuito impreso. • 2 interruptores. • 5 diodos LED. • Un portapilas de 6 V. • 4 pilas de 1,5 V. • Un portapilas de 9 V. • Una pila de 9 V. SD
CNY70
SI
MD
MI BC549
1N7004
BC549
M
100 ⍀
220 ⍀
330 ⍀
330 ⍀ 6 V
9 V
K
A C
F
130 k⍀
1 k⍀
1 Sensores 2
ACTIVIDADES
11. ● ¿Cuál es el motivo de que los sensores sobresalgan a las ruedas?
¿Qué alcance tienen los sensores CNY70?
12. ● ● ¿Por qué la luz ambiente afecta menos a los sensores
Este robot avanza hasta que encuentra una pared clara. Entonces, antes de tocarla, cambia de dirección y se dirige hacia otro sitio. Para cons-truirlo, utilizamos emisores y receptores de infrarrojos de largo alcance.
• Construcción.
Los emisores y receptores de infrarrojos se colocan en la parte frontal del robot, orientados ligeramente hacia el exterior; una pareja a la de-recha y otra a la izquierda.
• Funcionamiento.
Cuando el robot no tiene ningún obstáculo delante, las dos ruedas mo-trices giran hacia adelante y el motor avanza (1). En este caso, la radia-ción infrarroja no llega al receptor.
Cuando el robot llega frente a una pared blanca, el sensor de infrarro-jos detecta la señal del emisor reflejada en la pared (2). Entonces, el circuito de control invierte el sentido de giro del motor del lado contra-rio, lo cual hace que el robot cambie de dirección.
Si la pared es oscura, la radiación infrarroja no se reflejará y el robot chocará con ella.
• El circuito.
4.
ROBOT QUE NO CHOCA CON PAREDES BLANCAS
PROCEDIMIENTO
Materiales
Materiales mecánicos:• Una rueda loca. • Tornillos y tuercas. • 2 engranajes.
• Un trozo de alambre.
Materiales eléctricos y electrónicos:
• 2 motores con reductora de velocidad.
• 2 emisores de infrarrojos TSUS5400.
• 2 receptores de infrarrojos BPW40.
• 2 pares Darlington MPSA14. • 2 resistencias de 1 k⍀. • 2 resistencias de 100 ⍀. • 2 resistencias de 220 ⍀. • 2 potenciómetros de 1 M⍀. • 2 relés de 6 V.
• 2 diodos 1N4007.
• Una placa de circuito impreso. • Estaño.
• 4 clemas dobles para circuito impreso. • 2 interruptores. • 2 diodos LED. • Un portapilas de 6 V. • 4 pilas de 1,5 V. • Un portapilas de 9 V. • Una pila de 9 V.
ACTIVIDADES
13. ● Enumera tres dispositivos que utilicen este tipo de sensores.
¿Cómo se regula el alcance de los sensores de infrarrojos?
14. ● ● ¿Qué diferencia hay entre los sensores de infrarrojos que lleva este robot y el CNY70?
MPSA14 BPW40
MD
M
100 ⍀
220 ⍀ 9 V
6 V
MI SD
SI
TSUS5400
1N7004
1 M⍀
1 k⍀
Pared blanca
Luz emitida Luz reflejada
1 2
• El circuito.
5.
ROBOT QUE PERSIGUE LUZ
PROCEDIMIENTO
Materiales
Materiales mecánicos:• Una rueda loca. • 2 ruedas.
• Tornillos y tuercas. • 2 tornillos sin fin. • 2 engranajes. • Un trozo de alambre. • 2 ejes de 4 mm.
Materiales eléctricos y electrónicos:
• 2 motores con reductora de velocidad.
• 2 resistencias LDR. • 4 transistores BD135. • 2 resistencias de 1 k⍀. • 2 resistencias de 220 ⍀. • 2 potenciómetros de 130 k⍀. • 2 relés de 6 V.
• 2 diodos 1N4007.
• Una placa de circuito impreso. • Estaño.
• 5 clemas dobles para circuito impreso. • 2 interruptores. • 2 diodos LED. • 2 portapilas. • 8 pilas de 1,5 V.
1 2
Hacia atrás Giro a la derecha
3 4
Hacia adelante Giro a la izquierda
BD135
BD135 MI
M
MD SD
220 ⍀
6 V
6 V SI
130 k⍀
1N7004
1 k⍀
Recuerda que, como en otros casos, solamente hemos representado un sensor y un motor. Los esquemas para el otro motor (MD)
y el otro sensor (SI) son análogos. Este robot persigue una luz en movimiento. Para su construcción
ne-cesitamos dos sensores LDR que actuarán sobre dos motores. El sen-sor derecho actuará sobre el motor izquierdo, y viceversa.
• Construcción.
Los dos sensores están colocados en la parte delantera del robot. Para conseguir que el robot sea capaz de perseguir la luz es muy importan-te que los sensores no estén orientados en la misma dirección.
Cada uno de los sensores estará ligeramente desviado hacia fuera.
• Funcionamiento.
1. Cuando ninguno de los dos sensores detecta luz, el robot se despla-za hacia atrás. Al encender una linterna el robot persigue la luz.
2. Cuando solo detecta luz el sensor derecho, el motor del lado contra-rio invierte el sentido de giro, lo que hace que el robot gire hacia la derecha y se dirija hacia la luz.
3. Al girar el robot, llega un momento en que los dos sensores están detectando luz. El motor derecho invierte el sentido de giro, lo que hace que el robot se mueva hacia adelante en busca de la luz.
Proyecto:
robot
que no se cae de la mesa
(1)
Vamos a construir un robot capaz de moverse pof una mesa s¡n caerse. Para detectar los bordes de la mesa, lleva incorporados dos finales oe carfera como sensores.
Este robot emplea un circuito temporizado para dar tiempo a que el robot corrija la dirección cuando detecte el borde de la mesa.
l n n r o n a c o s i t : c
Materiales mecánicos: . Una rueda loca.
. 2 ruedas o dos engranajes y goma, . Un trozo de chapa.
. Un trozo de alambre. . Torn illos y tuercas. . C a b l e .
. Tubos de plástico (de tamaño suficiente para introducir en ellos los torn illos).
Materiales eléctricos y electrónicos: . 2 motores con reductora de velocidad. . 2 finales de carrera con lengüeta larga. . 2 condensadores de 330 ¡-uF.
. 2 transistores 8C549. . 2 resistencias de 1 kfl. . Una resistencia de 22O A.
. ? ñ ñ t A n . i . , m a t r ^ < ¿ , e 2 2 t ( )
. 2 relés de 6 V. . 2 diodos 1N4007.
o Una placa de circuito impreso.
. trc+rñ^ nrr.¡ cnl.lrr
. 5 c emas dobles para circuito mpreso. . Un ¡nterru ptor.
. 2 condensadores de 100 nF. . Un d iodo LED.
. Un portapilas. . 4 p i l a s d e 1 , 5 V .
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Func¡onam¡ento.
El robot tiene un motor pan cada rueda motriz, uno a la derecha y otro a la izquierda. También tiene dos finales de carrera (FC), uno a cada ado,
que actúan corno sensores del borde de la superficie en la que se mueve el robot.
Cuando el robot se p0ne en marcha sobre una superficie, os dos f nales de carrera están pulsados y Los dos motores giran hacia adelante. Cuando uno de los sensores detecta eL borde de la superficie, envía una señal al motor del lado contrario, a través de un circuito temporizado, para que dicho motor gire hacia atrás durante un tiempo determinado, Vlientras dura el ternporizado, tenemos un motor girando hacia adelante y e otro girando
hacia atrás; por tanto, el coche gira sobre sí mismo. retirándose del borde. Cuando ha pasado el tiernpo fijado er el Ierrporirado, e notor oue g,'ab¿ iacia atrás vuelve a g[ar hacia adelarTe. con o cLa e roo avanza en otra d irección.
,r,
actúa El sensor sobre el r¡otorderecho lzqu ¡erdo.q
b
T
El circuito electrón ico comDleto.
E" pri'r"e' luga., se reúren todos los corrporenTes necesar os y. luego. se prJeba el
sobre una p aca board. El esquema eléctrico del clrculto electrón co que controla elesquerna robot es el sigu montándoioiente:
IV]D
Para que el circuito funcione correctamente, se tiene que cumplir:
. Al cerrar el interuptor S1: se cargan los condensadores CI y C2; fI y T2 se saturan, se activan R1 y R2, lo que s gnrfica que lvll y fvlD se ponen en marcha (el robot avanza).
. Al pulsar y soltar SD: se descarga C1; T1 pasa a corte, Rl pasa a reposo y tvll invierte el sentido de giro e tiernpo que dura la carga de C1 (el roboi gira a la izquierda unos instantes).
. Al pulsar y soltar Sl: se descarga C2;f2 pasa a corte, R2 pasa a reposo y l\4D invrerte el sentido de giro hasta que se carga de nuevo C2 (el robot gira a la derecha unos instantes).
DespLés. se oise'ra y se colsrruye el circuito electrónico im preso.
P ¡ r : o l ¡ n r i m o r n c o . l h , i r ñ s n h r e r n : h n i a ¡ l o n ¡ n p l
cuadricu lado (décirnas de pu lgada) los cornponentes y las pistas de conexión entre ellos a tarnaño real (escala 1r1). El diseño de la placa impresa puede requerir varios intentos,
h ¡ < t , ñ r a e a o n . ¡ a ñ t D la distrlbución adecuada de los componentes, de manera que haya el rnínimo número oe puenres.
a , , n . l ^ + é n o . r ( ñ , é h r . a r
un puente en el circuito,
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Proyecto:
robot
que no se cae de la mesa
(2)
A continuación, se obtiene una imagen especular de circuito
Puedes consegulr esta lmagen cop iando e ctrcutto en un pa pel transparente y dándole a vuelta, o escanean00 e esquen.la original y cons gu endo
a magen especu lar medtante cLra lq u rer programa
de trata m iento de mágenes.
Por último, se recorta la imagen especular del circuito y se co oca sobre La parte metálica de la p aca de circuito mpreso.
M l a r c a s u a v e r n e n t e c o n u n g r a f e t e l o s p u n t o s d o f d e !¿ -c o n e -c t a d o s o s c o t n p o n e n t e s y o s p u e n t e s i l r e g o . i a l á d r a l o s .
D i b u j a l a m a g e n e s p e c u a r d e c r r c u l 0 s o b r e l a p a r t e m e t á l c a d e la p l a c a c o ¡ L r ¡ ro t ! l a d o r i n d e l e b e . lvlete a p aca en ác do para e m nar el tnetal sobratte y ímp ala con agu¿ y c o n a l g o d ó f c o n a L c o h o
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p o r el ado de Las p stas de cobre.
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LOS SenSOfeS
. Los terrninales de los f nales 0e carrera oue lenemos 0ue conectar son el común (COfvl) v et normalmenle cerraoo U\L) :---rara que eslen normarrnenTe abiertos (NA) cuando están pulsados. Cuando el robot llega a un borde, la lengüeta se abre,
n e r . p l n I c ¡ d ^ r s o . i F . r ¡ V r p ¡ l i 7 a ) d1<c zroz rlFl .^n.lpn<.:d^r
1 t a d p < , 2 r + v e a l l r ¡ r < . i < l ñ . A . ' l v i e f t e é l c c n t ¡ ^ r l p o i r n r l p m n l n r
. Dob a la palanca del final de carrera con un0s al¡cates para que sea más sensible al contacto con la mesa.
Corta un trozo de chapa y dóblala, atorníllala a la placa y f ja el final de carrera con alarnbre, de n aner¿ que la lergüeta roqüe el suelo lLego. F r,. a;a la: ruedas motrices e1 e e je
de noror a pres ó-r. S "ro dispones de uedas. puedes constru rlas a partir de un engranale, con un poco de goma pegada a la llanta. Introduce un iubo hueco en el tornillo, que servira despues pdra deja'ur espacio para las piLas entre la chapa metálica y la placa impresa.
Las conexiones eléctricas
. Atornilla la placa impresa encima 0 e r a c n a p a .
. Conecta el portapilas a as clemas de alirnentación.
. Engancha e final de carrera del lado derecho del robot a las clernas del sensor derecho. . Conecta el motor izquiefdo a las c emas
gobernadas por el sensor derecho.
. Los condensadores de 100 nF van soldados directamente a los bornes de os motores,
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Montaje.
Los sensores son pulsadores normalmente abiertos. Empleamos finales de carrera que se colocan en a parte delantera del robot, con la palanca rnirando hac a abajo. Su función es descargar los condensadores cuando la pa anc¿ se abre al leg¿r al borde de la mesa.
--' Vlotor El chasis
. Sujeta el motor a la placa metá ica c o n u n a l a m b r e .
. Atornilla la rueda loca a la parte delantera del c has s.
Proyecto:
robot
que no se cae de la mesa
(3)
Los aiustes finales del robot.
Una vez r ont¿do el robot, se deberán ajustar los potenciómetros para que el robot gire el tiempo deseado. Cuanto mayor sea el valor
de la resistenc a del potenciórnetro, mayor será el tiempo que está grrando el robot. Se pueden hacer diferentes
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el comportam iento del robot.
Preparar un entorno adecuado; a < r l a . i r h r \ i d r L A , v l . l , r
a orre pl robot hapa o n.re tiene que nacer 0e manera que
la superficie sea lisa, y ios bordes, sin defectos.
Co-nprob¿r que los rnoto.es giran en el seniido correcto; si no es así, cam biar la conexión a ra praca.
Ajustar los potenc iómetros para limitar el tiempo
.la l^c tarn n^ri7ar1^(
; .]El robot se mueve 4 zz/ hacia adelanle.
. ' í . , . € ) , E sensor detect¿ que ¿ mesa s e a c a b a v e l o b o t si r ¿ .
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¿Qué hacer si el robot no funciona?
Para ayudarte a localizar un posible fallo, debes hacer as siguientes com probac iones:
Comprobar que la alimentación está establecida
aCeCUa0amenlei . Pilas con tensión.
. Conexiones a las clemas con contacto. r Polaridad correcta.
Comprobar que no hay pistas cortadas
en el circulto impreso y que n0 existe contacto
antra nictac n^ daca.¡.lrc
Comprobar que los componentes con polaridad se han conectado adecuadamente a la placa del c ircu ito ¡mpreso:
. Transistores. . Diodos.
. Condensadores.
Si el circuito electrónico funciona correctament oero el robot no h¿ce lo qde debe. es posio e que los motores se muevan demasiado rápido. En este caso habría que colocar otros motores que se muevan más lentamente o construir otro chasis con otro escalón de reducción de velocidad.
Si el robot no gira de forma correcta o se muev( de'ado, comprobar que la rueda loca gira adecuadamente. Si no es así, engrasarla o cambrarla por otra,
Si las ruedas de¡ robot resbalan sobre la superf¡cie sobre la que se mueve éste, colocar una goma a las ruedas para aumentar el rozamiento con la superficie.
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Modificación para construir un robot que cambia de direcc¡ón cuando choca. I
S en ugar de colocar los finales de carrera apoyados sobre la superfjcie de la mesa, se sitúan en la parte frontal deJ robot, tendremos un robot que giia y camota de d rección cuando choca con un obstáculo.
En,este.a:0, f9s cg carrera que hay que conectar son el común (COl\4) y e l n o r m a l m e n t e a b i e F
C o n t i n ú a e l m o v i m i e n t o en nea recta.
E sensor detecta la pared y el robot
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Vuelve a detectar la pared y el robot gira otra vez.
Ahorra y recicla.
Puedes ahorrar dinero y tiempo para construir tu robot sil
. Sustituyes la rueda loca por la bola de un frasco de desodorante gasraoo.
. Sust tuyes a placa de cobre por cartón 0 madera y cable eléctrico para as ptsras.
' Realizas una estructura der robot de cartón, madera o prástico. (ver er proyecto de ra Lrnidad 7.) . Empleas tapas de envases o latas de conserva para las ruedas.
' Empleas una placa de montaje (board) que pern¡ite reutilizar los componentes etectrónicos.
Cuestiones
Er e esq uema eléctrico:
. ¿Cuá es la fltnción del potenciómetro de 22 kA? . , C u á l es la función d e l d i o d o L E D ?
r ¿Cuáles son los pasos que hay que seguir para construir un circuito impreso? . ¿Qué se puede hacer para evitar que entren en contacto dos líneas que se cruzan
Este coche con tracción trasera no tiene ruedas delanteras porque lleva un patín, de manera que se desliza empujado por los motores. El control de giro y marcha adelante y atrás se realiza con un joystick, que permite que cada uno de los dos motores se mueva independientemente. Utiliza dos pilas: una para alimentar los relés y otra para los motores.
El movimiento del coche se controla haciendo que los dos motores avancen, retrocedan o que, mientras uno está parado, el otro se mueva. Se puede hacer que el coche gire en cualquier dirección y maniobre.
Lo que necesitas
• 2 motores con reductora y 2 ruedas. • 4 relés que funcionen a 6 V o menos. • Un joystick(el de un videojuego
antiguo puede valer). • Clemas, cables.
• Contrachapado fino (3 mm) para la base del mando y el chasis del coche.
• Una rueda loca, una bola de desodorante (roller-ball) o un botón grande, para el patín delantero del coche.
• 2 pilas, una para la alimentación de los relés y otra para los motores.
1
2
A los relés 3 y 4 del motor izquierdo
A los contactos del joystick
A los contactos del joystick
Al motor derecho
Esquema de los relés para el control del motor derecho. El esquema para el motor izquierdo es idéntico.
Al usar relés de doble circuito se interrumpe el paso de la electricidad en los dos polos. De esta manera se evitan cortocircuitos en los motores.
En el joysticklos interruptores están colocados en situaciones opuestas, de modo que no es posible accionar el relé de avance (1) y el de retroceso (2) al mismo tiempo.
Relé 1
Motor
B
MotorA
Relé 1
Vista superior
del coche Vista inferior del mando Relé 2
Relé 3
Relé 4
Relé 2
3
Montaje de los relés que controlan el motor derecho.Los interruptores del joystick controlan los relés, y estos, a su vez, controlan el movimiento de los motores:
• Un relé para el avance del motor derecho A
(relé 1).
• Otro para el retroceso del mismo motor A
(relé 2).
• Un relé para el avance del motor izquierdo B
(relé 3).
• Otro para el retroceso del motor izquierdo B
(relé 4).
Cuando se cierra el interruptor correspondiente del joystick, el relé 1 activa el circuito del motor derecho Ahaciendo que avance.
La pila de la izquierda alimenta los relés
y la de la derecha alimenta los motores. Como ves, sus dos polos están conectados directamente al coche. Allí se distribuyen a los relés y, de ellos, a los motores.
Este cable va al joystick
y desde allí a cada uno de los relés
Estos dos cables alimentan los motores. Van a parar a cada uno de los relés, donde son activados al accionar el joystick
Este cable va directamente a cada uno de los relés
Relé 4 Relé 3
Relé 2 Relé 1
Contactos del circuito del motor
Sugerencias.
• ¿Dónde pondrías un interruptor general para evitar que el coche salga andando al accionar el joystick
sin querer?
• ¿Cómo conectarías las luces?
• Otra posibilidad es poner un interruptor general de manera que, cuando el coche tropiece con un obstáculo, se detenga automáticamente. Piensa: ¿cómo lo harías?
Interruptores deljoystick
