Universidad Tecnolgica de Aguascalientes

Carera: Mecatrnica Asignatura: Electrnica analgica carro seguidor de lneaGrupo: 2H

Alumnos:Emmanuel Martnez PrezMario Eduardo Ramrez

Profesor: Vctor Manuel Mora Romo

Aguascalientes, Ags. 16 Marzo, 2015ContenidoCarro seguidor de lnea3Resumen3Marco terico3Carro seguidor de lnea4Para qu sirve el circuito?5Circuito elctrico:6Material:6Objetivos:16Materiales y desarrollo17Materiales:17Desarrollo:18Resultados32Conclusin35Referencia36

Electrnica Analgica Carro seguidor de lnea

Resumen

En esta prctica se realizara un circuito, a dicho circuito se le realizara una simulacin en el programa de proteus, el circuito se har en Isis y posterior a este se pasara a ares para que se le realice la simulacin del circuito el cual consta de la placa fenlica, la ubicacin de los componentes y las venas de conduccin, cuando la simulacin est terminada se procede a la realizacin de la placa fenlica real.En general se realizara una simulacin en proteus, para obtener el circuito y as poder realizar la placa fenlica con los componentes necesarios para el buen funcionamiento de un carro seguidor de lnea.Uno de los de los objetivos principales de este proyecto es que se obtenga un carro con precisin para que no se salga de la lnea que se deber seguir, adems que deber alcanzar una buena velocidad ya que se realizara una carrera de autos. Para esta prctica se obtuvieron buenos resultados ya que los alumnos aprendieron nuevos conocimientos sobre el manejo del proteus y pusieron sus conocimientos adquiridos a prueba para la realizacin del circuito, los alumnos concluyeron de manera satisfactoria la prctica ya que se obtuvo un buen circuito y un aprendizaje extraordinario, adems que el carro quedo en optimas condiciones para su uso.

Marco terico

Carro seguidor de lnea Los robots seguidores de lnea son robots muy sencillos, que cumplen una nica misin: seguir una lnea marcada en el suelo normalmente de color negro sobre un tablero blanco (normalmente una lnea negra sobre un fondo blanco). Son considerados los "Hola mundo" de la robtica.Estructura bsicaEstos robots pueden variar desde los ms bsicos (van tras una lnea nica) hasta los robots que recorren laberintos. Todos ellos, sin embargo, poseen (por lo general) ciertas partes bsicas comunes entre todos:Sensores: Un rastreador detecta la lnea a seguir por medio de sensores. Hay muchos tipos de sensores que se pueden usar para este fin; sin embargo, por razones de costos y practicidad los ms comunes son los sensores infrarrojos (IR), que normalmente constan de un LED infrarrojo y un fototransistor.Motores: El robot se mueve utilizando motores. Dependiendo del tamao, el peso, la precisin del motor, entre otros factores, stos pueden ser de varias clases: motores de corriente continua, motores a paso a paso o servomotores.Ruedas: Las ruedas del robot son movidas por los motores. Normalmente se usan ruedas de materiales anti-deslizantes para evitar fallas de traccin. Su tamao es otro factor a tener en cuenta a la hora de armar el robot.Fuente de energa: El robot obtiene la energa que necesita para su funcionamiento de bateras o de una fuente de corriente alterna, siendo esta ltima menos utilizada debido a que le resta independencia al robot.Tarjeta de control: La toma de decisiones y el control de los motores estn generalmente a cargo de un micro controlador. La tarjeta de control contiene dicho elemento, junto a otros componentes electrnicos bsicos que requiere el micro controlador para funcionar.Para qu sirve el circuito?Todos los rastreadores basan su funcionamiento en los sensores. Sin embargo, dependiendo de la complejidad del recorrido, el robot debe ser ms o menos complejo (y, por ende, utilizar ms o menos sensores).Los rastreadores ms simples utilizan 2 sensores, ubicados en la parte inferior de la estructura, uno junto al otro. Cuando uno de los dos sensores detecta el color blanco, significa que el robot est saliendo de la lnea negra por ese lado. En ese momento, el robot gira hacia el lado contrario hasta que vuelve a estar sobre la lnea. Esto en el caso de los seguidores de lnea negra, ya que tambin hay seguidores de lnea blanca.Las dos maneras ms comunes de armar los rastreadores son: OPAMPS (Amplificadores Operacionales), o con simples transistores trabajados en su zona de saturacin. Esto dependiendo de la complejidad con la que se quiera armar el circuito. Podemos utilizar un micro controlador para realizar las funciones de control o guardar en l la forma del recorrido por una pista. Tambin sirve como escaneado elctrico.Todo circuito requiere para su funcionamiento de una fuente elctrica de energa, puesto que la corriente y voltaje que proporciona la lneacomercialno es la adecuada para que su funcionamiento sea el correcto. Un dispositivo a base desemiconductoresque integran un circuito, funciona con tensiones y corrientes directas lo ms continuas posibles, as pues, la fuente de alimentacin convierte la energa de la lnea comercial en energa directa a los valores requeridos

Circuito elctrico:

El circuito elctrico es un conjunto de circuitos que interactan entre s para obtener un resultado.Es una serie de elementos o componentes elctricos o electrnicos, tales como resistencias, inductancias, condensadores, fuentes, y/o dispositivos electrnicos semiconductores, conectados elctricamente entre s con el propsito de generar, transportar o modificar seales electrnicas o elctricas.La seleccin de componentes correctos es el primer paso para llevar a cabo el proyecto ya que en este momento en especfico es cuando se seleccionan los componentes que satisfacen mejor nuestras necesidades. Estos componentes cumples funciones especficas para que el funcionamiento de la fuente sea el ms ptimo posible.

Material:

Potencimetro Un potencimetro es un resistor elctrico con un valor de resistencia variable y generalmente ajustable manualmente. Los potencimetros utilizan tres terminales y se suelen utilizar en circuitos de poca corriente, para circuitos de mayor corriente se utilizan los restatos. En muchos dispositivos elctricos los potencimetros son los que establecen el nivel de salida. Por ejemplo, en un altavoz el potencimetro ajusta el volumen; en un televisor o un monitor de ordenador se puede utilizar para controlar el brillo.

Los potencimetros son dispositivos relativamente simples. Uno de los tres terminales que tiene cada potencimetro es conectado a la fuente de electricidad y otro es conectado a un punto neutral (toma de tierra un punto con voltaje cero y sin resistencia). El tercer terminal se conecta a una resistencia. Esta resistencia generalmente est construida en un pieza cuya resistividad (nivel de resistencia) va creciendo desde un extremo hasta el otro. Este tercer terminal es el que manipula el usuario a travs de un mando o palanca.

El usuario puede ajustar la posicin del tercer terminal a lo largo de la resistencia. Cmo la resistividad no es homognea, su valor variar segn la posicin en la que el usuario deje el tercer terminal. El valor de esta resistencia determinar la cantidad de corriente que fluye a travs del circuito (intensidad de corriente o amperaje). Cundo se utiliza para regular la intensidad de corriente, la capacidad de regulacin del potencimetro est limitada por la resistividad mxima de la resistencia.Control del voltajeLos potencimetros tambin se pueden utilizar para controlar la diferencia de potencial, tambin llamada tensin elctrica o voltaje, entre varios circuitos elctricos. La configuracin del potencimetro para utilizarlo para este fin es un poco ms compleja que la anterior. Estn involucrados al menos dos circuitos, el primero acta como una batera o celda elctrica y el segundo como una resistencia o resistor. El primer circuito se conecta al segundo en serie. El segundo circuito se conecta por el otro extremo al potencimetro en paralelo.

Con esta disposicin, el potencimetro hace bajar el voltaje en una cantidad igual al ratio entre la resistividad definida por la posicin del tercer terminal y la resistividad mxima de la resistencia. En otras palabras, si la palanca de control del nivel de resistencia se coloca exactamente en el centro de la resistencia, el voltaje de salida caer exactamente un 50%, no importa cul sea el voltaje de entrada. A diferencia de cundo se usa el potencimetro para regular la intensidad de corriente elctrica, la regulacin del voltaje no est limitada por la resistividad mxima de la resistencia. SIMBOLO ELECTRONICO.Referencia: Electrnica y dispositivos electrnicos. Editorial Revert S.A.

Led El LED, acrnimo de Light Emitting Diode, o diodo emisor de luz de estado slido (solid state), constituye un tipo especial de semiconductor, cuya caracterstica principal es convertir en luz la corriente elctrica de bajo voltaje que atraviesa su chip. Desde el punto de vista fsico un LED comn se presenta como un bulbo miniaturizado, carente de filamento o de cualquier otro tipo de elemento o material peligroso, con la ventaja sobre otras tecnologas que no contamina el medio ambiente.Partes que componen un LED comn. 1.- Lente que forma parte del encapsulado o envoltura protectora del LED. 2.- Encapsulado de resina epoxy (transparente o del mismo color de la luz que emite el chip). 3.- Chip o diodo semiconductor emisor de luz. 4.- Copa reflectora. 5.- Yunque 6.- Base. 7.- Marca plana que identifica el terminal correspondiente al ctodo del chip. 8.- Terminal de conexin externa negativo (). Correspondiente al ctodo (de tamao ms corto que el conectado al nodo). 9.- Terminal de conexin externa positivo (+) correspondiente al nodo. 10.- Alambre de oro muy fino conectado al nodo del chip y al terminal positivo de conexin externa.

Resistencias

Todos los elementos de un circuito tienen resistencia elctrica, excepto los conductores que se considera caso cero (aunque tienen un poco). Se mide en Ohmios () y se representa con la letra R.

Ya sabemos que los elementos de un circuito tienen resistencia elctrica, pero lgicamente unos tienen ms que otros e incluso hay algunos elementos que su nica funcin es precisamente esa, oponerse al paso de la corriente u ofrecer resistencia al paso de la corriente para limitarla y que nunca supere una cantidad de corriente determinada. Un elemento de este tipo tambin se llama Resistencia Elctrica. A continuacin vemos algunas de las ms usadas.Resistencia elctrica De este tipo de resistencias es de las que vamos hablar a continuacin. Hay muchos tipos diferentes y se fabrican de materiales diferentes.

Para el smbolo de la resistencia elctrica dentro de los circuitos elctricos podemos usar dos diferentes:

Smbolo resistencia elctrica

Da igual usar un smbolo u otro. El valor de una resistencia viene determinado por su cdigo de colores. Vemos en la figura anterior de varias resistencias como las resistencias vienen con unas franjas o bandas de colores. Estas franjas, mediante un cdigo, determinan el valor que tiene la resistencia.

Cdigo de Colores de Resistencias Elctricas Para saber el valor de una resistencia tenemos que fijarnos que tiene 3 bandas de colores seguidas y una cuarta ms separada. Leyendo las bandas de colores de izquierda a derecha las 3 primeras bandas nos dice su valor, la cuarta banda nos indica la tolerancia, es decir el valor + - que puede tener por encima o por debajo del valor que marcan las 3 primeras bandas. Un ejemplo. Si tenemos una Resistencia de 1.000 ohmios () y su tolerancia es de un 10%, quiere decir que esa resistencia es de 1000 pero puede tener un valor en la realidad de +- el 10% de esos 1000, en este caso 100 arriba o abajo. En conclusin ser de 1000 pero en realidad puede tener valores entre 900 y 1100 debido a la tolerancia. Los valores si los medimos con un polmetro suelen ser bastante exacto, tengan la tolerancia que tengan.Referencia: Electrnica y dispositivos electrnicos. Editorial Revert S.A.Ahora vamos a ver como se calcula su valor. El color de la primera banda nos indica la cifra del primer nmero del valor de la resistencia, el color de la segunda banda la cifra del segundo nmero del valor de la resistencia y el tercer color nos indica por cuanto tenemos que multiplicar esas dos cifras para obtener el valor, o si nos es ms fcil, el nmero de ceros que hay que aadir a los dos primeros nmeros obtenidos con las dos primeras bandas de colores.El valor de los colores los tenemos en el siguiente esquema.Cdigo de colores de resistencias elctricas

Transistor 2N2222 El 2N2222 es un transistor de unin bipolar basado en silicio; est ampliamente disponible para su compra en tiendas de componentes electrnicos. Este transistor se usa como un transistor con propsitos generales. Su bajo costo y disponibilidad lista le permite al transistor ser usado a bajo voltaje o con circuitos electrnicos de baja seal para aficionados.Smbolo elctrico.

SwitchUn interruptor elctrico es en su acepcin ms bsica un dispositivo que permite desviar o interrumpir el curso de una corriente elctrica. En el mundo moderno sus tipos y aplicaciones son innumerables, van desde un simple interruptor que apaga o enciende una bombilla, hasta un complicado selector de transferencia automtico de mltiples capas, controlado por computadora.

Su expresin ms sencilla consiste en dos contactos de metal inoxidable y el actuante. Los contactos, normalmente separados, se unen mediante un actuante para permitir que la corriente circule. El actuante es la parte mvil que en una de sus posiciones hace presin sobre los contactos para mantenerlos unidos.

Moto reductores Los reductores y motor reductores mecnicos de velocidad se pueden contar entre los inventos ms antiguos de la humanidad y an en estos tiempos del siglo XXI se siguen utilizando prcticamente en cada mquina que tengamos a la vista, desde el ms pequeo reductor o motor reductor capaz de cambiar y combinar velocidades de giro en un reloj de pulsera, cambiar velocidades en un automvil, hasta enormes motor reductores capaces de dar traccin en buques de carga, molinos de cemento, grandes mquinas cavadoras de tneles o bien en molinos de caa para la fabricacin de azcar. Un motor reductor tiene un motor acoplado directamente, el reductor no tiene un motor acoplado directamente. La sencillez del principio de funcionamiento y su grado de utilidad en una gran variedad de aplicaciones es lo que ha construido la trascendencia de este invento al travs de los siglos. A continuacin se dan los principios bsicos de un reductor o motor reductor de velocidad:Supongamos que la rueda A de la fig.1 tiene un dimetro de 5 cm. Su permetro ser entonces de 5 x 3.1416 = 15.71 cm. El permetro es la longitud total del envolvente de la rueda. Una rueda B de 15 cm de dimetro y 47.13 cm de permetro (15 x 3.1416) est haciendo contacto con el permetro de la rueda A (fig 2)

Batera de 9v

Consiste en una o ms celdas electroqumicas que pueden convertir la energa qumica almacenada en electricidad. Cada celda consta de un electrodo positivo, o ctodo y un electrodo negativo, o nodo y electrolitos que permiten que los iones se muevan entre los electrodos, facilitando que la corriente fluya fuera de la batera para llevar a cabo su funcin.

Las bateras vienen en muchas formas y tamaos, desde las celdas en miniatura que se utilizan en audfonos y relojes de pulsera, a los bancos de bateras del tamao de las habitaciones que proporcionan energa de reserva a las centrales telefnicas y ordenadores de centros de datos.

CNY70El CNY70 es un sensor de infrarrojos de corto alcance basado en un emisor de luz y un receptor, ambos apuntando en la misma direccin, y cuyo funcionamiento se basa en la capacidad de reflexin del objeto, y la deteccin del rayo reflectado por el receptor. Tiene cuatro pines de conexin. Dos de ellos se corresponden con el nodo y ctodo del emisor, y las otras dos se corresponden con el colector y el emisor del receptor. Los valores de las resistencias son tpicamente 10K ohmios para el receptor y 220 ohmios para el emisor.Vista externa y circuitos internos del sensor CNY70

Objetivos:

Para este proyecto se realizara una placa fenlica en la cual se desarrollara un circuito de un corro seguidor de lnea.Para la realizacin de la placa, el alumno con el circuito deber hacer una simulacin en el programa Proteus, en el cual debers realizar los pasos correspondientes para pasar el circuito en Isis y luego en ares. realizare una placa fenlica de buena calidad ya que cuento con los conocimientos necesarios, para esto lo primero que debo realizar el la simulacin en Isis y ares, en Isis debo hacer un circuito que cuente con todos y cada uno de los componentes adems que al final el circuito cumpla con su funcin, cuando el circuito este bien diseado pasare los componentes en ares para la realizacin de este en 3D el cual nos mostrara una vista ms realista de cmo quedara nuestro circuito, adems que nos dar el medio para poder imprimir el chasis con las venas del circuito y tambin todos los componentes, estos los plancharemos en la placa para la realizacin de un excelente y funcional circuito.Al termino del todo el circuito deber estar en ptimas condiciones para que tenga un buen funcionamiento y adems un excelente diseo para que el carro se pueda mover con mayor velocidad.

Materiales y desarrollo

Materiales: Placa fenlica: Lija: Tupperware: Cloruro frrico: Circuito impreso: Agua: Tinher: Plancha: Cable de bocina Taladro Brocas de diferentes medidas Potencimetro Led Resistencias 2N2222 Switch Moto reductores Batera de 9v CNY70 Llantas

Desarrollo:

Para la realizacin del circuito de la fuente en Isis lo primero que se debe hacer es buscar todos los componentes que el circuito necesita, para la seleccin debers entrar en el icono pick devices y en la barra de bsqueda escribe y despus selecciona los componentes.

Ya con todos los componentes seleccionados debers ir colocando los componentes segn la posicin que necesita y es requerida para el funcionamiento que se le va a dar. Debes conocer la simbologa de cada uno de los componentes para que sea ms fcil la secuencia que se le dar al circuito.

Despus vas uniendo todos los componentes para que el circuito quede como se desea.

Ya cuando el circuito no tiene ningn error podrs dar play y verificar que los motores estn funcionando adecuadamente.

Cuando tu circuito est funcionando adecuadamente lo siguiente es pasarlo a ares para esto debes verificar que todos los componentes contengan una vista para PCB, para esto debes ir hacia el icono Design Explorer. Como se muestra en la imagen los led, el motor, la batera ni los potencimetros cuentan con este requisito.

Entonces lo que debes hacer es reemplazarlos con un elemento que contenga lo que necesitas. En este caso solo necesitan para sustituirlos dos TBLOCKM3, tres TBLOCKM2 para sustituir los componentes.

Si todos tus componentes ya cuentan con elemento, pueden ser pasados a PCB puedes dar el siguiente paso el cual es pasar al Ares.

Lo primero que se debe hacer en Ares es la placa o el cuadro donde irn nuestros componentes, para esto te irs al icono del cuadro y cambiaras su propiedad a board edge, ya con lo anterior puedes trazar el cuadro con las dimensiones que desees.

Ya con la paca agregada ahora puedes pasar todos los componentes y acomodarlos de la mejor manera para que la placa sea buena.

Ya con los componentes en su lugar puedes hacer las venas del circuito, ya con las venas debes verificar que no existan cortos circuitos.

Y por ltimo se debe poner un chasis.

Ya con el circuito terminado puedes visualizar en 3D para ver en una forma ms realista en acomodo de tus componentes.

Lo que nosotros necesitamos para la realizacin de nuestro circuito real es el chasis, las venas del circuito y los componentes, para poder obtenerlos los debemos convertir en imagen, para lo cual son los siguientes pasos:En la ventana de ares vamos a dar clic en output- export graphics- export bitmap

Lo anterior es para que te abra una ventana en la que te dar unas especificaciones que son lo que quieres convertir a imagen, para una buena imagen tienes que elegir una buena resolucin yo escog 600 DPI, ahora para pasar los componentes tienes que seleccionar solo top copper y top silk.

Para pasar el chasis y las venas del circuito es el mismo procedimiento solo que seleccionar solamente bottom copper.

Con los pasos anteriores nuestras imgenes quedaron de la siguiente manera:

Cuando la impresin ya est lista se coloca sobre la placa fenlica, la plancha a una alta temperatura se coloca sobre la placa y se deja reposar sobre ella de 2 a 5 minutos.

Despus de este lapso de tiempo se comienza el planchado en el circuito con una presin constante sobre toda la placa durante un tiempo de 15 a 20 minutos

Despus del planchado la placa se deja en un recipiente con agua de 3 a 5 minutosAl trmino de este lapso de tiempo se saca la placa del agua y se comienza a masajear con la yema de los dedos hasta que el papel desaparezca y solo quede el circuito impreso en la placa. Si el circuito no quedo impreso de una manera aceptable puedes remover con tiner y planchar el circuito nuevamente.

Ya con el circuito sin exceso de papel se coloca en un recipiente con cloruro frrico.

La placa debe estar completamente cubierta con la solucin, la placa se debe dejar el tiempo suficiente para que el cloruro frrico desprenda todo el cobre innecesario del circuito, pero debes tener en cuenta que no debes exponer la placa ms tiempo del necesario ya que si as fuera la solucin podra tambin desprender partes del circuito.

Cuando haya quedado sin cobre excesivo, la placa se saca cuidadosamente del cloruro frrico, se lava y se seca para continuar.

Ya con las lneas del circuito bien definidas, pasas a lo ltimo, que es imprimir los componentes en un papel acetato y plancharlo al reverso de la placa fenlica para que tengas bien identificado donde irn los componentes, ten en cuenta que para este paso ya no necesitas exponer la placa al cloruro frrico, solo necesitas poner en agua de 3 a 5 min para quitar el papel excesivo.

Cuando le hayas quitado el papel excesivo la placa esta lista para perforar y poner los componentes, al colocar los componentes debes tener en cuenta la polaridad de los componentes en caso de tenerla. Por ejemplo los led debes fijarte bien cul es tu lado positivo y negativo del circuito para colocar de forma adecuado las polaridades.

Cuando le hayas quitado el papel excesivo la placa esta lista para perforar y poner los componentes, al colocar los componentes debes tener en cuenta la polaridad de los componentes en caso de tenerla. Por ejemplo los led debes fijarte bien cul es tu lado positivo y negativo del circuito para colocar de forma adecuado las polaridades.

Cuando termine de soldar me fije bien que ninguna vena estuviera tocndose entre s, y tambin me di la continuidad con un multmetro para estar completamente seguro antes de conectar el circuito ya que si pasara que est haciendo un corto circuito o que un componente este mal acomodado este podra causar grandes problemas. Cuando el circuito est bien puedes conectar la batera para probar el circuito.

Cuando conectes la pila debes tocar todos los componentes para asegurarse de que ninguno este caliente. Si ninguno resulta estar caliente ya puedes pasar con la construccin del carro. Cuando este todo listo solo resta poner el carro en una lnea negra de tres cintas para verificar que el carrito este haciendo un buen seguimiento de la lnea.

Resultados

Al trmino de todos los resultados fueron muy satisfactorios ya que todo sali segn lo esperado, en las simulaciones todo sali bien, en Isis el circuito quedo sin ningn error:El circuito en ares quedo mejor de lo que se esperaba ya que se obtuvo un buen trabajo adems que no se obtuvieron errores y tambin su visualizacin en 3D fue magnificaPara el circuito real los resultados fueron ms que satisfactorios ya que se obtuvo no solo una buena placa fenlica si no que se obtuvieron los conocimientos necesarios para dominar el procedimiento y realizar placas fenlicas de excelente calidad.

Conclusin

Esta prctica fue muy satisfactoria ya que los conocimientos adquiridos fueron aplicados y as mismo obteniendo muy buenos resultados de los cuales me dejo muy buenas experiencias que podra facilitarme y mejorar m trabajo.Al principio no saba exactamente lo que tena que hacer pero poco a poco con las investigaciones que se realizaron pude ver con ms claridad las metas que tenamos planteadas, primero en la simulacin en proteus, como ya tenamos conocimientos bsicos del programa no se nos dificulto mucho hacerla simulacin en Isis, tal vez batalle un poco pero conoca la mayora de los componentes las investigaciones que realice no fueron muchas, para la simulacin en PSB fue algo no muy complicado ya que el trabajo solo era simplemente hacer unas configuraciones que claramente venan muy bien explicadas en el video tutorial del profesor.Para la realizacin del circuito fue un poco ms complicado, pero fue terminado con mucha satisfaccin al igual que me siento contento con los resultados que fueron mejores de los que esperaba.Con la metodologa del profesor se aprende mucho ya que hace que te intereses en el circuito y a la vez que pongas mucho entusiasmo y es por eso que se obtuvieron buenos resultados.

Referencia

http://es.wikipedia.org/wiki/Robot_seguidor_de_l%C3%ADnea http://tdrobotica.co/noticias/robotica/53

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