UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA ELECTRONICA ANALOGICA II

ING: LUIS OATE

PROYECTO DE FIN DE SEMESTRE CARRO SEGUIDOR DE LNEA

5G2 2012

INTEGRANTES: JONATHAN SALAS DUKEYRO AYALA EDGAR GUANOCHANGA

TEMA:

CARRO SUGUIDOR DE LINEAOBJETIVOEl proyecto que se genero un CARRO SEGUIDOR DE LINEA pretende mostrar de forma fsica mediante la obtencin e implementacin de funciones lgicas bsicas y su respectiva tabla de verdad como se puede controlar un robot y lograr que se mantenga sobre una lnea negra.

OBJETIVO ESPECIFICOy y Investigar sobre todos los conceptos y elementos necesarios para el desarrollo del robot. Aprender a manejar situaciones inesperadas y analizar la mejor forma para resolver los inconvenientes afrontados.

TEORIA:Dentro de los sistemas mecatrnicos ms interesantes se encuentran los robots, maquinas autnomas diseadas para cumplir una tarea especfica. Un carro seguidor de lnea lo podramos definir como la unin de varias tecnologas como lo son mecnica, sensores y electrnica, con la correcta implementacin de cada una podemos obtener resultados sorprendentes... Pues bien para muchos estudiantes su primer proyecto robtica pueden ser el tan conocido carro seguidor de lnea. "Cosas de Mecatrnica" te trae el proceso de diseo y construccin de un carro seguidor de lnea, para que superes esta etapa y puedas seguir con proyectos mucho mas desafiantes.

FUNCIONAMIENTO DEL SEGUIDOR DE LINEAEl circuito se alimenta de seis a doce Volts, pasa por un diodo, despus por un regulador de voltaje, que alimenta, sensores, transistores y al inversor TTL circuito integrado. Una vez regulado el voltaje, toma la seal del sensor y la manda al inversor SCHMITT-TRIGGER, ya que as puede incrementar la seal y mandarla a los transistores, y estos a su vez alimentan los motores. Dependiendo de la recepcin o no de seales en los sensores, los motores se movern, el seguidor puede distinguir entre luz y obscuridad, por lo que este mismo es capaz de seguir tanto linea blanca o negra, para lograrlo, se le puso un jumper que al cambiarle la configuracin del jumper seguir en una pista de raya negra fondo blanco o raya blanca fondo negro. Sabiendo del carcter autnomo del mvil se ha decidido trabajar con bateras recargables como fuente de alimentacin. El desarrollo de este diseo se centr en la necesidad de polarizar las dos principales etapas del mvil, 5 voltios para los sensores y el resto de circuitos integrados, y 5 voltios para los servo motores. En primer momento se trabajo con los reguladores que proporcionaran solucin a las necesidades de voltaje, aunque las prdidas por disipacin de calor eran inaceptables, luego se present la posibilidad de utilizar las fuentes conmutadas, se replante la polarizacin del circuito y se desarroll sobre un protoboard.

MATERIALES1. REGULACIN DE VOLTAJE 1.1. Bateria 12V 1.2. LM7805 2. POR CADA SENSOR 2.1. 20R 2.2. 220R 2.3. 10K 2.4. 1K 2.5. 2N3904 2.6. LED INFRARROJO 5mm 2.7. FOTODIODO 5mm 2.8. LED 5mm (indicador estado sensor) 3. PARA LGICA CUADRO NEGRO 3.1. 74LS32 (compuerta OR) 3.2. 40106 (inversora-disparador Smith Trigger) 4. CONTROL MOTORES 4.1. L293B (driver de los motores) 4.2. 1N4004 (Diodo de proteccin de motores, 2 por cada motor)

5. ESTRUCTURA CARRO 5.1. Motores DC con caja reductora (2 motores) 5.2. Rueda loca 5.3. Llantas 5.4. Chasis (imaginacin del creador; acrlico, madera, aluminio etc.)

PROCESO DE DESARROLLO [1]COMO FUNCIONAN LOS SENSORES? En el artculo Sensor infrarrojo con detector de tonos puede implementar un sensor con frecuencia modulada y libre de interferencias. Los sensores pticos del carro son las entradas de seal de ellos depende el movimiento de los motores del carro.

SENSOR PTICO AUTO-REFLEXEn un artculo anterior se mostro un sensor infrarrojo con un seguidor de voltaje, en este articulo vamos a trabajar con un transistor 2N3904 (NPN) en remplazo del seguidor de voltaje.

ESTADO SENSOR Sensa No sensa

LED INDICADOR Apagado Encendido

SALIDA SEAL 3,8V 0V

COLOR DE LA PISTA Blanco Negro

En el artculo de sensor infrarrojo pueden informarse acerca del led infarrojo, el fotodiodo, las resistencias; en el presente artculo veremos:

POR QU UN TRANSISTOR 2N3904?

El transistor est compuesto por una base, un emisor y un colector:

Base: Se encuentra precedida por una resistencia de 1K a 1/2W recomendada por el fabricante para que llegue la corriente adecuada a la base y esta pueda ser excitada.

Emisor: Se conecta a 0V Colector: Se encuentra precedido por un LED INDICADOR con su respectiva resistencia y est conectada a 5V. En el momento que a la base llega corriente esta conmuta y hace unin entre el colector y la base haciendo que el LED INDICADOR encienda y se obtenga un voltaje en la seal de salida (3,8V).

ACONDICIONAMIENTO DE SEAL Para la realizacin del carro seguidor de lnea necesitamos de cuatro sensores: y y 2 sensores, fieles a la lnea negra 2 sensores, el carro se detiene en el cuadro negro

Los sensores se deben ubicar en la estructura del carro, ojala con un sistema para su desplazamiento y graduacin de altura tanto del emisor como del receptor.

CONTROL DE VOLTAJESi se trabaja con una batera de 12V superior a 5V es necesario utilizar reguladores de voltaje. Los sensores y circuitos integrados que controlan el carro consumen 5V y como se tiene una batera superior a 5V se utiliza un regulador de voltaje puede ser un 7805 con su respectivo disipador.Por el pin 1 entra el voltaje de la batera, el pin 2 va a 0V de la batera y por le pin3 obtenemos 5V.

ACONDICIONAMIENTO DE SEAL

La finalidad de este proyecto es la de un carro seguidor de lnea negra en fondo blanco si evaluamos la tabla que nos entrega los sensores, estos censan cuando estn en color blanco, la mayora de la pista es de color blanco, sera mejor acondicionar la seal para que los sensores censen en color negro para esto debemos invertir la seal de los sensores con una compuerta veamos: Utilizamos el integrado 40106 que adems de ser inversora es un disparador Smith Trigger que mediante la entrada de un voltaje entre el rango de 0V a 5V este nos convierte esta seal en una seal digital pura.

PARAR EN CUADRO NEGRO DE 120mm x 120mmPara esto necesitamos la seal de salida de los cuatro sensores sin invertir sus salidas de seal, vamos a utilizar una tabla de verdad y mapas de karnaugh para hallar el circuito lgico: El carro debe parar en el cuadro negro cuando los cuatro sensores estn en estado No censa (0 lgico) y con esto los motores deben estar con 0V

Sensores lnea negra

Sensores cuadro

Motor

Centro

Centro

Inferior

Inferior Izquierda Derecha MI MD

izquierda Derecha Izquierda Derecha CI 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 CD 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 II 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 ID 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

MI =ID + II + CI + CD

La ecuacin que se utiliza para el motor izquierdo (MI) es la misma que se utiliza para el motor derecho (MD)

Para este circuito utilizamos una compuerta OR de tecnologa TTL, como la 74LS32. Aqu est la configuracin de pines

CONTROL DE MOTORES

Veamos lo siguiente teniendo en cuenta: y y y y No censa lnea negra Censa lnea negra SR Sentido manecillas del reloj IR Inverso sentido manecillas del reloj

Sensor de lnea negra Centro Centro

Motor Izquierdo Derecho

Direccin

Izquierda Derecha MI CI 0 0 1 1 CD 0 1 0 1 IR SR IR SR MD IR IR SR SR

Carro

Reversa Curva derecha Curva izquierda Adelante

Para esto vamos a utilizar el driver para motores L293B que maneja seales de control para nuestro caso son los sensores y a partir de esta se puede controlar hasta 2 motores y su sentido de giro a travs de un puente H. Este integrado en su pin1 y pin9 maneja el Enable (habilitador), si es un 1 lgico habilita el canal para que el motor gire pero si es un 0 lgico inhabilita el canal evitando que el motor gire.

Recordaran que hicimos un circuito para que el carro pare en el cuadro negro, la seal de salida de ese circuito se lo mandamos tanto al pin1 como al pin9 y con esto logramos que el carro seguidor de lnea pare en el cuadro negro de 120mm x 120mm.

ESQUEMA REPRESENTATIVO DEL DESARROLLO DEL CARRO SEGUIDOR DE LINEA

SENSORES

COMPUERTAS LOGICAS

CONTROL DE MOTORES

IMGENES DEL PROYECTO ROBOT SALASLELAS

CONCLUSIONESy Los servos motores brindan una gran potencia, resistencia y poca inercia, indispensable para el buen funcionamiento y control del mvil, y son de tamao cmodo para su utilizacin en espacios pequeos. Los emisores infrarrojos deben estar a una distancia prudente del suelo debido a que deben tener el espacio necesario para que el rayo de luz tenga la oportunidad de reflejarse y regresar para ser captada por el sensor

y

y

El desarrollo del seguidor de lnea fue muy importante para aplicar todos los conocimientos adquiridos durante nuestro proceso de formacin acadmica.

BIBLIOGRAFIA [1]Autor: Juan Camilo Fajardo Junco Cosas de la mecatronica Carro seguidor de linea Fecha de consulta: 9-01-12 http://www.cosasdemecatronica.com/proyectos/robotica/53-carro-seguidor-de-linea