DETECTOR DE PRESENCIA PARA ROBOTICA Y ALARMAS

http://www.webelectronica.com.ar/news13/nota03.htm

Presentamos el circuito de un verdadero detector de movimiento... Que puede ser empleado tanto en sistemas de alarma como en aplicaciones de robótica por ser muy económicos y fácil de adaptar. Tenga en cuenta que la mayoría de los circuitos que detectan el paso de una persona emplean sensores piezoeléctricos, pirométricos, leds, etc. y todos ellos suelen poseer un ajuste complicado cuando forman parte de un sistema de alarma. Basándonos en un proyecto anterior, adaptamos el circuito para un mejor desempeño que produce la conmutación de un relé y da un aviso sonoro cuando se detecta un desequilibrio de luz.

DESARROLLO

No se confunda… ¡no es un simple detector de cambio de intensidad lumínica!

Si el espacio que se está monitoreando para establecer el pasaje de una persona es interrumpido, aunque sea por un escaso tiempo, el circuito de detección lo percibe y la alarma se acciona.

En ocasiones la instalación y calibración de los dispositivos se tornan un tanto complicadas, ya que se necesita un perfecto ajuste óptico entre el emisor y el receptor. También habrá que tormar en cuenta la cantidad de luz que el ambiente tiene, para realizar la calibración conforme con el nivel de luz que haya en el lugar. Un tercer problema radica en que el circuito suele ser caro y hasta complicado de armar.

El circuito que proponemos puede ser usado en ambientes cerrados o al aire libre, sin necesidad de tener que calibrar un transmisor, funciona con cualquier nivel de luminosidad, y dispara un sistema sonoro cuando se detecta el pasaje de un objeto. Además el circuito es fácil de armar y posee un consumo muy bajo.

El principio de funcionamiento es sencillo, dado que detecta cambios en la iluminación del ambiente.

Utiliza dos sensores ópticos que detectan el “contraste” de los niveles luminosos vistos por esos dos ojos, lo que le brinda una sensibilidad bastante alta.

Una ventaja del equipo consiste en que se requieren solamente dos ajustes, luego de los cuales puede funcionar en cualquier ambiente.

En la figura 1 vemos el esquema de nuestro detector, que emplea dos circuitos integrados: un operacional 741 y un temporizador 555.

 

FIGURA 1

 

FIGURA 2

 

MATERIALES

 PROMOCIONES

 

El operacional funciona como comparador, recibe las dos entradas y las señales procedentes de los sensores ópticos.

La calibración del sistema de detección se realiza por la regulación de una red simple de resistencias.

Si se detectara alguna modificación, aparece un pulso en la salida del operacional (pata 6), el que se envía a un oscilador monoestable formado por el clásico 555, cuya salida se aplica a un buzzer piezoeléctrico de alta eficacia sonora durante el período de temporización (10 segundos aproximadamente, de acuerdo con los valores dados en el circuito). Al mismo tiempo, el transistor Q1 se satura y produce el cambio de estado de un relé que podría activar el cierre de una puerta, el movimiento de un micromotor, etc.

El buzzer es un resonador de estado sólido con terminales polarizados, funcionará con una alimentación de 3 a 30V con corrientes muy pequeñas.

Para un buen funcionamiento, conviene colocar los LDR en sendos tubos opacos de 5 mm de diámetro por 3 cm de largo, los cuales se deben enfocar en la dirección en la que se desee detectar el movimiento.

Para ajustar el equipo debe colocar los dos trimpots en posición central, conecte la alimentación y espere 5 segundos para que la alarma sonora dispare.

Recuerde que el funcionamiento se basa en la comparación entre dos niveles, si hay necesidad la alarma funcionará con dos tubos que estén centrados en dos direcciones diferentes.

Para controlar varios ambientes al mismo tiempo, bastará con colocar varios conjuntos sensores en paralelo, conectarlos mediante cables blindados.

Cuando todo está ajustado y equilibrado, cualquiera de los pares de ojos hará funcionar la alarma.

 

Autor: Ing. Horacio D. Vallejo

MOTORES Y SERVOS PARA LA CONSTRUCCION DE UN ROBOT

http://www.webelectronica.com.ar/news29/nota05.htm

Para aplicaciones de mini-robótica, tanto los motores de pequeño porte como los servomecanismos son dispositivos de uso normal, conocer su funcionamiento permitirá realizar la elección del mecanismo adecuado para cada uso. En esta nota describimos algunos de estos elementos.

INTRODUCCION

A la hora de elegir un motor para aplicaciones de microbótica, debemos tener en cuenta que existen varios factores como son la velocidad, el par, el frenado, la inercia y el modo de control.

Si lo que queremos es utilizar un motor de corriente continua, existen varias posibilidades en el mercado.

Motores de corriente continuaDentro de la gran variedad de tipos existentes en el mercado, los más económicos son los que se utilizan en algunos juguetes, pero tienen el inconveniente de que su número de revoluciones por segundo (RPS) es muy elevado, lo que nos los hace muy apropiados para la construcción de un microbot que por ejemplo, siga una línea, si no se utilizan reductores adicionales o un sistema de regulación electrónico. Vea las figs. 1 y 2.

Motores de corriente continua con reductoresEn los juguetes del tipo Mecano o Lego, podemos encontrar motores con reductores o sistemas reductores para acoplar a los motores. Esta es una buena opción si se dispone de ellos, en caso contrario, existen en el mercado motores reductores como los que se muestran en la siguiente tabla con figuras, que además de disminuir la velocidad le dan más potencia al microbot para mover por su estructura y la batería (que proporcionalmente pesa mucho) y otros objetos para lo cual se necesita disponer de motores con buen par de arranque. En las figuras 3 a 6 podemos observar diferentes tipos de motores.

Servomotores de los utilizados en modelismo y radiocontrolSe trata de unos motores con un circuito electrónico al que dedicaremos un capítulo cuando intentemos construir un microbot del tipo hexápodo (es decir un criatura de 6 patas como los insectos), estos servomotores cumplen una características que los hacen idóneos para la construcción de nuestro microbot, tales como un buen par de salida, potencia suficiente para trasladar objetos o una batería , baja inercia, son capaces de mover 3,5 Kg x cm, incluyen multitud de accesorios para poder fijar las ruedas del microbot, son fáciles de fijar a una estructura plana al ir dentro de una carcasa de plástico rectangular con soportes para fijar los

 

FIGURA 1

FIGURA 2

 

tornillos.

Pero tienen un pequeño inconveniente y es que hay que “trucarlos” para que el eje del motor pueda girar los 360º ya que normalmente no giran más de 180º por motivos de seguridad en las aplicaciones para las que están diseñados. El “trucado” de los servomotores los hará inservibles para su uso en radiocontrol, pero desde luego para nuestro fin no tiene ningún problema. Seguidamente se muestra los pasos a realizar para convertir los servomotores en motores con desmultiplicadores es decir, como trucar el servomotor. Casi todos los servomotores son iguales, nosotros vamos a trucar el que tenemos a mano que es Hitec modelo HS-300BB.

Los servomotores de origen son tan sólo capaces de girar, como mucho, hasta 180º como es requerido para las aplicaciones para las que están pensadas inicialmente, esta restricción viene impuesta por unos topes mecánicos que limitan el giro a 180º y un circuito electrónico. Si eliminamos las dos cosas podemos conseguir el giro de 360º y por lo tantoque se comporte como un motor de DC con caja reductora.

Se quitan los cuatro tornillos de la tapa posterior y al quitarla se pueden ver un circuito electrónico que en nuestro caso está metido a presión, para poder quitarlo hay que quitar el tornillo que sujeta el eje potenciómetro por la parte de los engranajes que están en la cara opuesta a la que hemos abierto. Ver figura 9.

En la figura 10 podemos apreciar los engranajes de la etapa reductora, cuya misión es reducir la velocidad del motor y dar mayor potencia y par de arranque al sistema.

Desmontar las ruedas dentadas, teniendo mucho cuidado de no perder ninguna de ellas, prestar atención al pequeño eje que hay entre las ruedas intermedias, en algunos modelos de servomotores es móvil, en nuestro caso está fijado a la carcasa. Con unos alicates de punta plana, podemos quitar ahora la tuerca que sujeta el potenciómetro. Ver figura 11.

Ahora ya podemos desmontar la placa del circuito impreso y el potenciómetro, ayudándonos con un destornillador haciendo un poco de palanca.

Desoldamos los cables que están conectados al motor para desprenderlo del circuito impreso.

Hacemos lo mismo con los cables que conectan el exterior a la placa de circuito impreso, para poder reutilizarlos.

Seguidamente conectaremos dos de estos tres cables al motor, conectar el rojo al terminal con el punto rojo y el negro al otro,

FIGURA 3

 

FIGURA 4 - 5 - 6

 

eliminando el tercero que no se utiliza, como se ve en la figura 13.

Ahora eliminamos el limitador mecánico que consiste en una pestaña de la rueda dentada, para ello utilizamos unos alicates de corte tal y como se muestra en la figura 14. Utilizar una lima para eliminar los restos de la pestaña. Tener mucho cuidado para no romper la rueda por que se volvería inservible el servomotor. En caso de partir la rueda se puede intentar pegar con un pegamento de contacto, como se ve en fig. 14.

Volver a montar las ruedas dentadas de la caja reductora fijándose en la figura para no confundirse y tener mucho cuidado de no forzar ninguno de los engranajes, de manera que puedan deteriorarse. La tapa superior deberá de entrar sin forzarla, en nuestro caso tener cuidado con el eje de las ruedas superior e inferior que está en la propia carcasa. Ver la figura 15.

Atornillar nuevamente la tapa inferior, pero es aconsejable hacer antes un nudo en los cables del motor y dejar el nudo en el interior para que proteja las soldaduras en el caso de tirar del cable, como vemos en la figura 16.

Pues bien, ya tenemos uno de los motores preparados para nuestro microbot, deberemos hacer lo mismo con el otro para tener la pareja necesaria.

Para fijar esta estructura al chasis de nuestro microbot, tan sólo tendremos que conseguir unas escuadras con unos taladros o hacerlas nosotros mismos con un trozo de aluminio y la ayuda de un tornillo de banco. Si utilizamos cualquiera de los otros tipos de motores de corriente continua que se han mostrado la fijación al chasis puede ser más o menos compleja, nosotros te damos dos. Si el motor tiene una carcasa redonda, que es lo normal, se puede utilizar una grapa de las utilizadas para fijar el tubo de las instalaciones eléctricas de superficie, tal y como se muestra en la foto de la figura 17. Otra opción por ejemplo es utilizar bridas de plástico, también conocidas como conectores unex para la fijación de los motores al chasis del microbot.

Fijar el motor de la figura 18 es relativamente fácil debido a que es prácticamente plano, además tiene unas pequeñas muescas para poder fijar en la superficie del chasis. En este caso (figura 19) hemos colocado una escuadra de un mecano sobre las que se fijan en motor con ayuda de una bridas. Esto permite atornillar el motor al chasis en la mejor posición y con bastante robustez. En la edición siguiente continuaremos con la construcción del robot, a continuación publicamos una breve reseña de servomotores ya que son los mecanismos que utilizaremos para la construcción del robot y son usados en la mayoría de los proyectos de robótica.

 

MAS SOBRE SERVOMOTORES

FIGURA 7 - 8 - 9

 

Los servos son un tipo especial de motor (figura 20) que se caracterizan por su capacidad para posicionarse de forma inmediata en cualquier posición dentro de su rango de operación.

Cada dia son más utilizados en la mayoría de los dispositivos electrónicos del hogar.

Para su funcionamiento, el servo espera un tren de pulsos que se corresponden con el movimiento a realizar (figura 21).

Están generalmente formados por un amplificador, un motor, la reducción de engranaje y la realimentación, todo en un misma caja de pequeñas dimensiones. El resultado es un servo de posición con un margen de operación de 180° aproximadamente.

Disponen de tres conexiones electricas: Vcc (roja), GND(negra) y entrada de control (amarilla) (figura 22).

Estos colores de identificación y el orden de las conexiones dependen del fabricante del servo. Es importante identificar las conexiones ya que un voltaje de polaridad contraria podría dañar el servo.

 

FUNCIONAMIENTO DEL SERVO

El control de un servo se limita a indicar en qué posición se debe situar.

Estas "órdenes" consisten en una serie de pulsos. La duración del pulso indica el ángulo de giro del motor.

Cada servo tiene sus márgenes de operación, que se corresponden con el ancho del pulso máximo y mínimo que el servo entiende. Los valores más generales corresponde con valores entre 1 ms y 2 ms, que dejarían al motor en ambos extremos. El valor 1,5 ms indicaría la posición central, mientras que otros valores del pulso lo dejan en posiciones intermedias.

Estos valores suelen ser los recomendados,sin embargo, es posible emplear pulsos menores de 1 ms o mayores de 2 ms, pudiéndose conseguir ángulos mayores de 180°. Si se sobrepasan los límites de movimiento del servo, éste comenzará a emitir un zumbido, indicando que se debe cambiar la longitud del pulso.

El período entre pulso y pulso no es crítico, e incluso puede ser distinto entre uno y otro pulso. Se suelen emplear valores entre 10 ms y 30 ms.

Si el intervalo entre pulso y pulso es inferior al mínimo, puede interferir con la temporización interna del servo, causando un zumbido, y la vibración del brazo de salida. Si es mayor que el

FIGURA 10 - 11

 

FIGURA 20

 

FIGURA 21

 

máximo, entonces el servo pasará a estado dormido, entre pulsos.

Esto provoca que se mueva con intervalos pequeños.

Es importante destacar que para que un servo se mantenga en la misma posición durante un cierto tiempo, es necesario enviarle continuamente el pulso correspondiente. De este modo, si existe alguna fuerza que le obligue a abandonar esta posición, intentará resistirse. Si se deja de enviar pulsos (o el intervalo entre pulsos es mayor del máximo) entonces el servo perderá fuerza y dejará de intentar mantener su posición, de modo que cualquier fuerza externa podría desplazarlo.

 

FIGURAS 12 A 19

 

Autor: Fernando Remiro Domínguez

FIGURA 22

 

Curso Programado de Robótica Lección Nº 1Parte 1

http://www.clubse.com.ar/DIEGO/NOTAS/3notas/nota09-1.htm

Los tiempos modernos “nos obligan” a programar nuevos cursos que combinen electrónica con otras disciplinas. Hoy es común hablar de mecatrónica (carrera que combina técnicas de electricidad, electrónica y mecánica, entre otras); domótica (electrónica aplicada al hogar); bioelectrónica, etc. En todos los casos mencionados, el uso de automatismos o robots es “moneda corriente” y por eso programamos este curso, en el que cada lección es una unidad independiente que posee conceptos teóricos y se detallan montajes prácticos para sistemas robotizados.

Desarrollo

¿Qué es la Robótica?

El término “Robótica” fue acuñado por Isaac Asimov para describir la tecnología de los robots. Él mismo predijo, hace años, el aumento de una poderosa industria robótica, predicción que ya se ha hecho realidad. Recientemente se ha producido una explosión en el desarrollo y uso industrial de los robots tal que se ha llegado al punto de hablar de “revolución de los robots” y “era de los robots”.El término robótica puede ser definido desde diversos puntos de vista:

Con independencia respecto a la definición de “robot”: “La Robótica es la conexión inteligente de la percepción a la acción”... [Michael Brady and Richard Paul, editors. Robotics Research: The First International Symposium. The MIT Press, Cambridge MA, 1984].En base a su objetivo: “La Robótica consiste en el diseño de sistemas. Actuadores de locomoción, manipuladores, sistemas de control, sensores, fuentes de energía, software de calidad—todos estos subsistemas tienen que ser diseñados para trabajar conjuntamente en la consecución de la tarea del robot”...[Joseph L. Jones and Anita M. Flynn. Mobile robots: Inspirations to implementation. A K Peters Ltd, 1993].

Supeditada a la propia definición del término robot: “La Robótica describe todas las tecnologías asociadas con los robots”

¿De Dónde Proviene la Palabra Robot? ¿Qué es un Robot?La palabra robot fue usada por primera vez en el año 1921, cuando el escritor checo Karel Capek (1890 - 1938) estrena en el teatro nacional de Praga su obra Rossum’s Universal Robot (R.U.R.). Su

 

 

 

 

 

origen es de la palabra eslava robota, que se refiere al trabajo realizado de manera forzada. La trama era sencilla: el hombre fabrica un robot, luego el robot mata al hombre.Muchas películas han seguido mostrando a los robots como máquinas dañinas y amenazadoras. Sin embargo, películas más recientes, como la saga de “La Guerra de las Galaxias” desde 1977, retratan a robots como “C3PO” y “R2D2” como ayudantes del hombre. “Número 5” de “Cortocircuito” y “C3PO” realmente tienen apariencia humana. Estos robots que se fabrican con look humano se llaman ‘androides’.La mayoría de los expertos en Robótica afirmaría que es complicado dar una definición universalmente aceptada. Las definiciones son tan dispares como se demuestra en la siguiente relación:

Ingenio mecánico controlado electrónicamente, capaz de moverse y ejecutar de forma automática acciones diversas, siguiendo un programa establecido.Máquina que en apariencia o comportamiento imita a las personas o a sus acciones como, por ejemplo, en el movimiento de sus extremidadesUn robot es una máquina que hace algo automáticamente en respuesta a su entorno.Un robot es un puñado de motores controlados por un programa de ordenador.Un robot es un ordenador con músculos.

Es cierto, como acabamos de observar, que los robots son difíciles de definir. Sin embargo, no es necesariamente un problema el que no esté todo el mundo de acuerdo sobre su definición. Quizás, Joseph Engelberg (padre de la robótica industrial) lo resumió inmejorablemente cuando dijo: “Puede que no sea capaz de definirlo, pero sé cuándo veo uno”.La imagen del robot como una máquina a semejanza del ser humano (figura 1), subyace en el hombre desde hace muchos siglos, existiendo diversas realizaciones con este fin.El ciudadano industrializado que vive a caballo entre el siglo XX y el XXI se ha visto en la necesidad de emprender, en escasos 25 años, el significado de un buen número de nuevos términos marcados por su alto contenido tecnológico. De ellos sin duda el más relevante haya sido el ordenador (computador).Éste, está introducido hoy en día en su versión personal en multitud de hogares (figura 2), y el ciudadano medio va conociendo en creciente proporción, además de su existencia, su modo de uso y buena parte de sus posibilidades. Pero dejando de lado esta verdadera revolución social, existen otros conceptos procedentes del desarrollo tecnológico que han superado las barreras impuestas por las industrias y centros de investigación, incorporándose en cierta medida al lenguaje coloquial. Es llamativo como entre éstas destaca el concepto robot.Pero el robot industrial, que se conoce y emplea en nuestros días, no surge como consecuencia de la tendencia o afición de reproducir seres vivientes, sino de la necesidad. Fue la necesidad la que dio

FIGURA 1

 

 

origen a la agricultura, el pastoreo, la caza, la pesca, etc. Más adelante, la necesidad provoca la primera revolución industrial con el descubrimiento de la máquina de vapor de Watt y, actualmente, la necesidad ha cubierto de ordenadores la faz de la Tierra.Inmersos en la era de la informatización, la imperiosa necesidad de aumentar la productividad y mejorar la calidad de los productos, ha hecho insuficiente la automatización industrial rígida, dominante en las primeras décadas del siglo XX, que estaba destinada a la fabricación de grandes series de una restringida gama de productos. Hoy día, más de la mitad de los productos que se fabrican corresponden a lotes de pocas unidades.Al enfocarse la producción industrial moderna hacia la automatización global y flexible, han quedado en desuso las herramientas, que hasta hace poco eran habituales:

Forja, prensa y fundiciónEsmaltadoCorteEncoladoDesbardadoPulido

Finalmente, el resto de los robots instalados en 1979 se dedicaban al montaje y labores de inspección. En dicho año, la industria del automóvil ocupaba el 58% del parque mundial, siguiendo en importancia las empresas constructoras de maquinaria eléctrica y electrónica. En 1997 el parque mundial de robots alcanzó la cifra de aproximadamente 830.000 unidades, de los cuales la mitad se localizaba en Japón.

Tipos de Robot

Desde un punto de vista muy general los robots pueden ser de los siguientes tipos:

Androides: Una visión ampliamente compartida es que todos los robots son “androides”. Los androides son artilugios que se parecen y actúan como seres humanos (figura 3). Los robots de hoy en día vienen en todas las formas y tamaños, pero a excepción de los robots que aparecen en las ferias y espectáculos, no se parecen a las personas y por tanto no son androides. Actualmente, los androides reales sólo existen en la imaginación y en las películas de ficción.

Móviles: Los robots móviles están provistos de patas, ruedas u orugas que los capacitan para desplazarse de acuerdo a su programación (figura 4). Elaboran la información que reciben a través de sus propios sistemas de sensores y se emplean en determinado tipo de instalaciones industriales, sobre todo para el transporte de mercancías en cadenas de producción y almacenes. También se utilizan robots de este tipo para la investigación en lugares de difícil acceso o muy distantes, como es el caso de la

FIGURA 2

 

 

 

FIGURA 3

 

 

exploración espacial y de las investigaciones o rescates submarinos.

Industriales: Los robots industriales son artilugios mecánicos y electrónicos destinados a realizar de forma automática determinados procesos de fabricación o manipulación.También reciben el nombre de robots algunos electrodomésticos capaces de realizar varias operaciones distintas de forma simultánea o consecutiva, sin necesidad de intervención humana, como los también llamados «procesadores», que trocean los alimentos y los someten a las oportunas operaciones de cocción hasta elaborar un plato completo a partir de la simple introducción de los productos básicos.Los robots industriales, en la actualidad, son con mucho los más frecuentemente encontrados. Japón y Estados Unidos lideran la fabricación y consumo de robots industriales, siendo Japón el número uno. Es curioso ver cómo estos dos países han definido al robot industrial:

La Asociación Japonesa de Robótica Industrial (JIRA): Los robots son “dispositivos capaces de moverse de modo flexible análogo al que poseen los organismos vivos, con o sin funciones intelectuales, permitiendo operaciones en respuesta a las órdenes humanas”.El Instituto de Robótica de América (RIA): Un robot industrial es “un manipulador multifuncional y reprogramable diseñado para desplazar materiales, componentes, herramientas o dispositivos especializados por medio de movimientos programados variables con el fin de realizar tareas diversas”.

La definición japonesa es muy amplia, mientras que la definición americana es más concreta. Por ejemplo, un robot manipulador que requiere un operador “mecánicamente enlazado” a él se considera como un robot en Japón, pero no encajaría en la definición americana. Asimismo, una máquina automática que no es programable (figura 5) entraría en la definición japonesa y no en la americana. Una ventaja de la amplia definición japonesa es que a muchos de los dispositivos automáticos cotidianos se les llama “robots” en Japón. Como resultado, los japoneses han aceptado al robot en su cultura mucho más fácilmente que los países occidentales, puesto que la definición americana es la que es internacionalmente aceptada.

Médicos: Los robots médicos son, fundamentalmente, prótesis para disminuidos físicos que se adaptan al cuerpo y están dotados de potentes sistemas de mando (figura 6). Con ellos se logra igualar con precisión los movimientos y funciones de los órganos o extremidades que suplen.

Teleoperadores: Hay muchos “parientes de los robots” que no encajan exactamente en la definición precisa. Un ejemplo son los teleoperadores. Dependiendo de cómo se defina un robot, los teleoperadores pueden o no clasificarse como robots. Los teleoperadores se controlan remotamente por un operador humano.

FIGURA 4

 PROMOCIONES

 

 

FIGURA 5

 

Cuando pueden ser considerados robots se les llama “tele-robots”. Cualquiera que sea su clase, los teleoperadores son generalmente muy sofisticados y extremadamente útiles en entornos peligrosos tales como residuos químicos y desactivación de bombas.Se puede concretar más, atendiendo a la arquitectura de los robots. La arquitectura, definida por el tipo de configuración general del robot, puede ser metamórfica. El concepto de metamorfismo, de reciente aparición, se ha introducido para incrementar la flexibilidad funcional de un robot a través del cambio de su configuración por el propio robot. El metamorfismo admite diversos niveles, desde los más elementales -cambio de herramienta o de efector terminal-, hasta los más complejos como el cambio o alteración de algunos de sus elementos o subsistemas estructurales. Los dispositivos y mecanismos que pueden agruparse bajo la denominación genérica del robot, tal como se ha indicado, son muy diversos y es por tanto difícil establecer una clasificación coherente de los mismos que resista un análisis crítico y riguroso. La subdivisión de los robots, con base en su arquitectura, se hace en los siguientes grupos: Poliarticulados, Móviles, Androides, Zoomórficos e Híbridos.

Poliarticulados: Bajo este grupo están los robots de muy diversa forma y configuración, cuya característica común es la de ser básicamente sedentarios -aunque excepcionalmente pueden ser guiados para efectuar desplazamientos limitados- y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de coordenadas y con un número limitado de grados de libertad. En este grupo se encuentran los manipuladores y algunos robots industriales, y se emplean cuando es preciso abarcar una zona de trabajo relativamente amplia o alargada, actuar sobre objetos con un plano de simetría vertical o reducir el espacio ocupado en la base. Poliarticulados Móviles: Cuentan con gran capacidad de desplazamiento, basados en carros o plataformas y dotados de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando o guiándose por la información recibida de su entorno a través de sus sensores. Las tortugas motorizadas diseñadas en los años cincuenta, fueron las precursoras y sirvieron de base a los estudios sobre inteligencia artificial desarrollados entre 1965 y 1973 en la Universidad de Stanford.Estos robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación (figura 7). Guiados mediante pistas materializadas a través de la radiación electromagnética de circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están dotados de un nivel relativamente elevado de inteligencia.

Androides: Estos intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemático del ser humano. Actualmente los androides son todavía dispositivos muy poco evolucionados y sin utilidad práctica, y destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentación.

FIGURA 6

 

FIGURA 7

 

Uno de los aspectos más complejos de estos robots, y sobre el que se centra la mayoría de los trabajos, es el de la locomoción bípeda. En este caso, el principal problema es controlar dinámica y coordinadamente en el tiempo real el proceso y mantener simultáneamente el equilibrio del robot.

Zoomórficos: Los robots zoomórficos, que considerados en sentido no restrictivo podrían incluir también a los androides, constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoción que imitan a los diversos seres vivos. A pesar de la disparidad morfológica de sus posibles sistemas de locomoción es conveniente agrupar a los robots zoomórficos en dos categorías principales: caminadores y no caminadores. El grupo de los robots zoomórficos no caminadores está muy poco evolucionado. Cabe destacar, entre otros, los experimentados efectuados en Japón basados en segmentos cilíndricos biselados acoplados axialmente entre sí y dotados de un movimiento relativo de rotación. En cambio, los robots zoomórficos caminadores multípedos (figura 8) son muy numerosos y están siendo experimentados en diversos laboratorios con vistas al desarrollo posterior de verdaderos vehículos terrenos, pilotados o autónomos, capaces de evolucionar en superficies muy accidentadas. Las aplicaciones de estos robots serán interesantes en el campo de la exploración espacial y en el estudio de los volcanes.

Híbridos: Estos robots corresponden a aquellos de difícil clasificación cuya estructura se sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea por conjunción o por yuxtaposición. Por ejemplo, un dispositivo segmentado, articulado y con ruedas, tiene al mismo tiempo uno de los atributos de los robots móviles y de los robots zoomórficos. De igual forma pueden considerarse híbridos algunos robots formados por la yuxtaposición de un cuerpo formado por un carro móvil y de un brazo semejante al de los robots industriales. En parecida situación se encuentran algunos robots antropomorfos y que no pueden clasificarse ni como móviles ni como androides, tal es el caso de los robots personales.

Impacto de la Robótica

La Robótica es una nueva tecnología, que surgió como tal, hacia 1960. Han transcurrido pocos años y el interés que ha despertado, desborda cualquier previsión. Quizás, al nacer la Robótica en la era de la información, una propaganda desmedida ha propiciado una imagen irreal a nivel popular y, al igual que sucede con el microprocesador, la mistificación de esta nueva máquina, que de todas formas, nunca dejará de ser eso, una máquina (vea la figura 9).Impacto en la Educación: El auge de la Robótica y la imperiosa necesidad de su implantación en numerosas instalaciones industriales, requiere el concurso de un buen número de especialistas en la materia. La Robótica es una tecnología multidisciplinar. Hace uso de todos los recursos de vanguardia de

FIGURA 8

 

FIGURA 9

 

FIGURA 10

 

FIGURA 11

 

FIGURA 12

 

otras ciencias afines, que soportan una parcela de su estructura. Destacan las siguientes:

MecánicaCinemáticaDinámicaMatemáticasAutomáticaElectrónicaInformáticaEnergía y actuadores eléctricos, neumáticos e hidráulicosVisión artificialSonido de máquinasInteligencia artificial

Realmente la Robótica es una combinación de todas las disciplinas expuestas, más el conocimiento de la aplicación a la que se enfoca, por lo que su estudio se hace especialmente indicado en las carreras de Ingeniería Superior y Técnica y en los centros de formación profesional, como asignatura práctica. También es muy recomendable su estudio en las facultades de informática en las vertientes dedicadas al procesamiento de imágenes, inteligencia artificial, lenguajes de robótica, programación de tareas, etc.Finalmente, la Robótica brinda a investigadores y doctorados un vasto y variado campo de trabajo, lleno de objetivos y en estado inicial de desarrollo.La abundante oferta de robots educacionales en el mercado y sus precios competitivos, permiten a los centros de enseñanza complementar un estudio teórico de la Robótica, con las prácticas y ejercicios de experimentación e investigación adecuados. Una formación en robótica localizada exclusivamente en el control (figura 10), no es la más útil para la mayoría de los estudiantes, que de trabajar con robots lo harán como usuarios y no como fabricantes. Sin embargo, no hay que perder de vista que se está formando a ingenieros, y que hay que proveerles de los medios adecuados para abordar, de la manera más adecuada, los problemas que puedan surgir en el desarrollo de su profesión.

Impacto en la automatización industrial: El concepto que existía sobre automatización industrial se ha modificado profundamente con la incorporación al mundo del trabajo del robot, que introduce el nuevo vocablo de “sistema de fabricación flexible”, cuya principal característica consiste en la facilidad de adaptación de este núcleo de trabajo, a tareas diferentes de producción.Las células flexibles de producción se ajustan a necesidades del mercado y están constituidas, básicamente, por grupos de robots, controlados por ordenador. Las células flexibles disminuyen el tiempo del ciclo de trabajo en el taller de un producto y liberan a las personas de trabajos desagradables y monótonos. La interrelación de las diferentes células flexibles a través de potentes computadores, dará lugar a la factoría totalmente automatizada, de

FIGURA 13

 

 

 

 PROMOCIONES

las que ya existen algunas experiencias.

Impacto en la competitividad: La adopción de la automatización parcial y global de la fabricación, por parte de las poderosas compañías multinacionales, obliga a todas las demás a seguir sus pasos para mantener su supervivencia. Cuando el grado de utilización de maquinaria sofisticada es pequeño, la inversión no queda justificada. Para poder compaginar la reducción del número de horas de trabajo de los operarios y sus deseos para que estén emplazadas en el horario normal diurno, con el empleo intensivo de los modernos sistemas de producción, es preciso utilizar nuevas técnicas de fabricación flexible integral.

Impacto socio-laboral: El mantenimiento de las empresas y el consiguiente aumento en su productividad, aglutinan el interés de empresarios y trabajadores en aceptar, por una parte la inversión económica y por otra la reducción de puestos de trabajo, para incorporar las nuevas tecnologías basadas en robots y computadoras.Las ventajas de los modernos elementos productivos, como la liberación del hombre de trabajos peligrosos, desagradables o monótonos y el aumento de la productividad, calidad y competitividad, a menudo, queda eclipsado por el aspecto negativo que supone el desplazamiento de mano de obra, sobre todo en tiempos de crisis. Este temor resulta infundado si se analiza con detalle el verdadero efecto de la robotización.En el caso de España en 1998 existían aproximadamente 5000 robots instalados, lo que supone la sustitución de 10000 puestos de trabajo. El desempleo generado quedará completamente compensado por los nuevos puestos de trabajo que surgirán en el sector de la enseñanza, los servicios, la instalación, mantenimiento y fabricación de robots, pero especialmente por todos aquellos que se mantendrán, como consecuencia de la revitalización y salvación de las empresas que implanten los robots.

¿Qué Esperamos de la Robótica?En las historias de robots de Isaac Asimov, éste prevé un mundo futuro en el que existen reglas de seguridad para que los robots no puedan ser dañinos para los seres humanos. Por tal razón Asimov propuso las siguientes tres leyes de la robótica:

1ª.- Un robot no puede dañar a un ser humano o, a través de la inacción, permitir que se dañe a un ser humano.2ª.- Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, excepto cuando tales órdenes estén en contra de la primera ley.3ª.- Un robot debe proteger su propia existencia siempre y cuando esta protección no entre en conflicto con la primera y segunda ley.

Sin llegar a la ciencia-ficción, por ahora nos gustaría que los robots tuvieran las siguientes características:

 

 

 

 

 

Autónomos, que pudiesen desarrollar su tarea de forma independiente.Fiables, que siempre realizasen su tarea de la forma esperada.Versátiles, que pudiesen ser utilizados para varias tareas sin necesidad de modificaciones en su control.

Antecedentes Históricos.

Eras Tecnológicas

La historia de la tecnología está formada por tres períodos principales: era agrícola, era industrial y era de la información. El desarrollo de los robots se puede ver como lógica e importante parte de la historia.

Eras Agrícola e Industrial: A través de la historia la tecnología de cada época ha sido poderosamente influyente en la vida cotidiana de sus sociedades. Los productos y la ocupación han sido dictados por la tecnología disponible, por ejemplo en la era agrícola cuya tecnología era muy primitiva, ésta estaba formada por herramientas muy simples que, sin embargo eran lo último en tecnología, como consecuencia de ello la mayoría de la gente eran agricultores y todo el trabajo se hacía mediante la fuerza de los hombres y de los animales.

Grecia: Autómatos (autómata, figura 11)

Arabia Utilidad práctica de mecanismos

Edad Media Hombre de hierro de Alberto Magno (1204 - 1282) Gallo de Estrasburgo (1352), figura 12.

Renacimiento – León Mecánico de Leonardo da Vinci (1499) – Hombre de Palo de Juanelo Turriano (1525) Siglos XVII- XIX Muñecos (flautista) de Jacques Vaucanson (1738).Escriba, organista, dibujante de familia Droz (1770), figura 13.Muñeca dibujante de Henry Maillardet, figura 14.

A mediados del siglo XVIII, los molinos de agua, la máquina de vapor y otros transformadores de energía reemplazaron la fuerza humana y animal como fuente principal de energía. Las nuevas máquinas de fabricación impulsaron el crecimiento de la industria y mucha gente pasó a estar empleada en las nuevas fábricas como trabajadores. Los bienes se producían más rápidamente y mejor que antes y la calidad de vida aumentó. Los cambios se sucedieron tan deprisa que a este período se le conoce como “Revolución Industrial”

 

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Parte 1 - 2

Curso Programado de Robótica Lección Nº 1Parte 2

 

Parte 2

Era de la Información

A continuación, en la mitad del siglo XX surgen las industrias basadas en la ciencia, las mejoras tecnológicas en la electrónica hicieron posible el ordenador. Este constituye el desarrollo más importante, el ordenador revolucionó el modo de procesar y comunicar la información. Como resultado la información se ha convertido en un bien más del mercado y esta nueva era se conoce como la era de la información o “post-industrial”.La tecnología de la información tiene un gran impacto en la sociedad, ordenadores, fibra óptica, radio, televisión y satélites de comunicación son sólo ejemplos de dispositivos que tienen un enorme efecto sobre nuestra vida y economía.Un gran porcentaje de empleos requieren “trabajadores informáticos” y cada vez menos se necesitan “trabajadores de producción”. La tecnología de la información ha sido responsable del espectacular crecimiento de la Robótica, y a medida que la era industrial declina se espera que cada vez más trabajo físico sea realizado por robots.¿Cuándo aparecen los robots tal y como los conocemos en la actualidad?Androides que posean una funcionalidad completa se encuentran muy alejados de la actualidad debido a la multitud de problemas que aún deben ser resueltos. Sin embargo, algunos robots reales sofisticados que trabajan hoy en día están revolucionando los lugares de trabajo. Estos robots no tienen la romántica apariencia humana de los androides, de hecho son manipuladores (brazos y manos) industriales controlados por ordenador; son tan diferentes a la imagen popular que sería muy fácil no reconocerlos.Con el objetivo de diseñar una maquina flexible, adaptable al entorno y de fácil manejo, George Devol, pionero de la Robótica Industrial, patentó en 1948, un manipulador programable que fue el germen del robot industrial. En 1948 R.C. Goertz del Argonne National Laboratory (figura 15), desarrolló, con el objetivo de manipular elementos radioactivos sin riesgo para el operador, el primer tele manipulador. Éste consistía en un dispositivo mecánico maestro-esclavo. El manipulador maestro, reproducía fielmente los movimientos de éste. El operador además de poder observar a través de un grueso cristal el resultado de sus

 

 

 

 

acciones, sentía a través del dispositivo maestro, las fuerzas que el esclavo ejercía sobre el entorno.Años más tarde, en 1954, Goertz hizo uso de la tecnología electrónica y del servocontrol sustituyendo la transmisión mecánica por eléctrica y desarrollando así el primer tele manipulador con servocontrol bilateral. Otro de los pioneros de la tele manipulación fue Ralph Mosher, ingeniero de la General Electric que en 1958 desarrolló un dispositivo denominado Handy-Man, consistente en dos brazos mecánicos teleoperados mediante un maestro del tipo denominado exoesqueleto. Junto a la industria nuclear, a lo largo de los años sesenta, la industria submarina comenzó a interesarse por el uso de los tele manipuladores.A este interés se sumó la industria espacial en los años setenta. La evolución de los tele manipuladores a lo largo de los últimos años no ha sido tan espectacular como la de los robots. Recluidos en un mercado selecto y limitado (industria nuclear, militar, espacial, etc.) son en general desconocidos y comparativamente poco atendidos por los investigadores y usuarios de robots. Por su propia concepción, un tele manipulador precisa el mando continuo de un operador, y salvo por las aportaciones incorporadas con el concepto del control supervisado y la mejora de la tele presencia promovida hoy día por la realidad virtual, sus capacidades no han variado mucho respecto a las de sus orígenes.La sustitución del operador por un programa de ordenador que controlase los movimientos del manipulador dio paso al concepto de robot. La primera patente de un dispositivo robótico fue solicitada en marzo de 1954 por el inventor británico C.W. Kenward. Dicha patente fue emitida en el Reino Unido en 1957, sin embargo fue Geoge C. Devol, ingeniero norteamericano, inventor y autor de varias patentes, el que estableció las bases del robot industrial moderno. En 1954 Devol concibió la idea de un dispositivo de transferencia de artículos programada que se patentó en Estados Unidos en 1961.En 1956 Joseph F. Engelberger es director de ingeniería de la división aeroespacial de la empresa Manning Maxwell y Moore en Stanford, Conneticut. Juntos, Devol y Engelberger, comenzaron a trabajar en la utilización industrial de sus máquinas (figura 16), fundando la Consolidated Controls Corporation, que más tarde se convierte en Unimation (Universal Automation), e instalando su primera máquina Unimate (1960), en la fábrica de General Motors de Trenton, Nueva Jersey, en una aplicación de fundición por inyección. Devol predijo que el robot industrial “ayudaría al trabajador de las fábricas del mismo modo en que las máquinas de ofimática habían ayudado al oficinista”. Se produjo un boom de la idea de la fábrica del futuro, aunque en un primer intento el resultado y la viabilidad económica fueron desastrosos. Tampoco debemos olvidar al “handy-man” de General Electric, figura 17.Otras grandes empresas como AMF, emprendieron la construcción de maquinas similares (Versatran- 1963).En 1968 J.F. Engelberger visitó Japón y poco más tarde se firmaron acuerdos con Kawasaki para la construcción de robots tipo Unimate. El crecimiento de la robótica en Japón aventaja en breve a los

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Estados Unidos gracias a Nissan, que formó la primera asociación robótica del mundo, la Asociación de Robótica industrial de Japón (JIRA) en 1972. Dos años más tarde se formó el Instituto de Robótica de América (RIA), que en 1984 cambió su nombre por el de Asociación de Industrias Robóticas, manteniendo las mismas siglas (RIA). Por su parte Europa tuvo un despertar más tardío. En 1973 la firma sueca ASEA construyó el primer robot con accionamiento totalmente eléctrico (figura 18). En 1980 se fundó la Federación Internacional de Robótica con sede en Estocolmo, Suecia.La configuración de los primeros robots respondía a las denominadas configuraciones esférica y antropomórfica, de uso especialmente válido para la manipulación. En 1982, el profesor Makino de la Universidad Yamanashi de Japón, desarrolla el concepto de robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) que busca un robot con un número reducido en grados de libertad (3 o 4), un costo limitado y una configuración orientada al ensamblado de piezas, figura 19.La definición del robot industrial, como una máquina que puede efectuar un número diverso de trabajos, automáticamente, mediante la programación previa, no es válida, puesto que existen bastantes máquinas de control numérico que cumplen esos requisitos. Una peculiaridad de los robots es su estructura de brazo mecánico y otra su adaptabilidad a diferentes aprehensores o herramientas. Otra característica específica del robot, es la posibilidad de llevar a cabo trabajos completamente diferentes e, incluso, tomar decisiones según la información procedente del mundo exterior, mediante el adecuado programa operativo en su sistema informático. Se pueden distinguir cinco fases relevantes en el desarrollo de la Robótica Industrial:El laboratorio ARGONNE diseña, en 1950, manipuladores amo-esclavo para manejar material radioactivo.Unimation, fundada en 1958 por Engelberger, y hoy absorbida por Whestinghouse, realiza los primeros proyectos de robots a principios de la década de los sesenta de nuestro siglo, instalando el primero en 1961 y posteriormente, en 1967, un conjunto de ellos en una factoría de General Motors. Tres años después, se inicia la implantación de los robots en Europa, especialmente en el área de fabricación de automóviles. Japón comienza a implementar esta tecnología hasta 1968.Los laboratorios de la Universidad de Stanford y del MIT acometen, en 1970, la tarea de controlar un robot mediante computador.En el año de 1975, la aplicación del microprocesador, transforma la imagen y las características del robot, hasta entonces grande y costoso.A partir de 1980, el fuerte impulso en la investigación, por parte de las empresas fabricantes de robots, otros auxiliares y diversos departamentos de Universidades de todo el mundo, sobre la informática aplicada y la experimentación de los sensores, cada vez mas perfeccionados, potencian la configuración del robot inteligente capaz de adaptarse al ambiente y tomar decisiones en tiempo real, adecuarlas para cada situación. En esta fase que dura desde 1975

FIGURA 16

 

 

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 PROMOCIONES

hasta 1980, la conjunción de los efectos de la revolución de la Microelectrónica y la revitalización de las empresas automovilísticas, produjo un crecimiento acumulativo del parque de robots, cercano al 25%.La evolución de los robots industriales desde sus principios ha sido vertiginosa. En poco más de 30 años las investigaciones y desarrollos sobre robótica industrial han permitido que los robots tomen posiciones en casi todas las áreas productivas y tipos de industria. En pequeñas o grandes fabricas, los robots pueden sustituir al hombre en aquellas áreas repetitivas y hostiles, adaptándose inmediatamente a los cambios de producción solicitados por la demanda variable.Desde 1980, los robots se han expandido por varios tipos de industrias. El principal factor responsable de este crecimiento han sido las mejoras técnicas en los robots debidas al avance en Microelectrónica e Informática. Los Estados Unidos vendieron sus empresas de robots a Europa y Japón o a sus filiales en otros países. En la actualidad sólo una empresa, Adept, permanece en el mercado de producción industrial de robots en EE.UU.Aunque los robots ocasionen cierto desempleo, también crean puestos de trabajo: Técnicos, comerciales, ingenieros, programadores, etc. Los países que usen eficazmente los robots en sus industrias, tendrán una ventaja económica en el mercado mundial.En el campo de la investigación el primer autómata (1940”s) lo construye Grey Walter, era una tortuga que buscaba la luz o iba a enchufarse para recargar baterías, también de esa época es la bestia de John Hopkins. Al final de los 60”s, Shakey construido por SRI navegaba en entornos de interior de edificios muy estructurados, y al final de los 70”s el Stanford Cart de Moravec se atrevió a salir a ‘exteriores’. A partir de ese momento ha habido una gran proliferación de trabajo en vehículos autónomos que ya circulan a la velocidad de un coche por la carretera y navegan por todo terreno en aplicaciones comerciales.

Generaciones de la Robótica

La introducción de los microprocesadores desde los años 70 ha hecho posible que la tecnología de los robots haya sufrido grandes avances, los modernos ordenadores han ofrecido un “cerebro” a los músculos de los robots mecánicos. Ha sido esta fusión de electrónica y mecánica la que ha hecho posible al moderno robot, los japoneses han acuñado el término “mecatrónica” para describir esta fusión.El año 1980 fue llamado “primer año de la era robótica” porque la producción de robots industriales aumentó ese año un 80 % respecto del año anterior.

Primera y Segunda Generación: Los cambios en Robótica se suceden tan deprisa que ya se ha pasado de unos robots relativamente primitivos a principios de los 70, a una segunda generación. La primera generación de robots era reprogramable, de

 

 

FIGURA 18

 PROMOCIONES

 

 

tipo brazo, dispositivos manipuladores que sólo podían memorizar movimientos repetitivos, asistidos por sensores internos que les ayudan a realizar sus movimientos con precisión. La segunda generación de robots entra en escena a finales de los 70, tienen sensores externos (tacto y visión por lo general) que dan al robot información (realimentación) del mundo exterior. Estos robots pueden hacer elecciones limitadas o tomar decisiones y reaccionar ante el entorno de trabajo, se les conoce como robots adaptativos.

Tercera Generación: La tercera generación acaba de surgir, está asomando en estos años, emplean la inteligencia artificial y hacen uso de los ordenadores tan avanzados de los que se puede disponer en la actualidad. Estos ordenadores no sólo trabajan con números, sino que también trabajan con los propios programas, hacen razonamientos lógicos y aprenden. La IA permite a los ordenadores resolver problemas inteligentemente e interpretar información compleja procedente de avanzados sensores.

Tendencias Futuras

Durante años los robots han sido considerados útiles sólo si se empleaban como manipuladores industriales. Recientemente han irrumpido varios roles nuevos para los robots. A diferencia de los tradicionales robots fijos de manipulación y fabricación, estos nuevos robots móviles pueden realizar tareas en un gran número de entornos distintos. A estos robots no industriales se les conoce como robots de servicio.Los robots de servicio proporcionan muchas funciones de utilidad, se emplean para el ocio, la educación, fines de bienestar personal y social. Por ejemplo, hay prototipos que recorren los pasillos de los hospitales y cárceles para servir alimentos, otros navegan en oficinas para repartir el correo a los empleados. Los robots de servicios son idealmente adecuados al trabajo en áreas demasiado peligrosas para la vida humana y para explorar lugares anteriormente prohibidos a los seres humanos. Han probado ser valiosos en situaciones de alto riesgo, como en la desactivación de bombas y en entornos contaminados radioactiva y químicamente.Este crecimiento revolucionario en el empleo de robots como dispositivos prácticos es un indicador de que los robots desempeñarán un importante papel en el futuro. Los robots del futuro podrán relevar al hombre en múltiples tipos de trabajo físico. Joseph Engelberg, padre de la robótica industrial, está investigando en una especie de robot mayordomo o sirviente doméstico. Se piensa que los robots están en ese momento crítico antes de la explosión del mercado, como lo estuvieron las PC,s en 1975. El campo de la robótica se desbordará cuando los robots sean de dominio público, esta revolución exigirá que la gente de la era de la información no sea “analfabeta robótica”.En palabras de Engelberg: “Robotics is a six billion dollars industry worldwide. ... Sometime between 2000 and 2010 service robots will exceed industrial robotics in worldwide sales volume.” Transition

FIGURA 19

 

 

FIGURA 20

 

Research Corporation, USA.

Estado Actual y Perspectivas de la Robótica Mundial

El mercado mundial Las ventas mundiales de robots industriales alcanzaron un máximo en 1990, con más de 81.000 unidades. Siguió un retroceso entre 1991 y 1993; las ventas mundiales cayeron a aproximadamente 54.000 unidades en 1993. El mercado del robot mundial empezó entonces un período de recuperación que alcanzó el máximo en 1997, con un nivel de 85.000 unidades. En 1998, sin embargo, las ventas bajaron más de un 16%, cayendo a 71,000 unidades (véanse la tabla figura adjuntas). Vea en las tablas de las figuras 20 y 21 las Instalaciones anuales de robots industriales en 1997 y 1998, y proyecciones para fines del 2006 (número de unidades).El gran retroceso en las ventas entre 1990 y 1993/1994 era principalmente debido a la baja del suministro de robots de Japón, de 60.000 unidades a 30.000 unidades en 1994. La bajada de 1998 era resultado de la caída de ventas no sólo en Japón, sino también en la República de Corea. Las ventas en estos dos países bajaron un 21% y un 75%, respectivamente, comparado con el nivel de 1997.Cuando se excluye a Japón y la República de Corea, el mercado mundial restante muestra un aumento impresionante, del 16%, en 1998, en comparación con 1997. Esta saludable proporción de crecimiento también puede verse en proporciones de crecimiento del 21% en 1996 y del 35% en 1997 (la tasa de crecimiento correspondiente para el mercado mundial total era de sólo el 11% y el 7%, respectivamente).Después de tres años de proporciones de crecimiento anuales del orden del 30%, el mercado en Estados Unidos cayó un 5% en 1996. En 1997, el mercado estaba recuperándose de nuevo, mostrándose un crecimiento de un 28% por encima de 1996, alcanzando un registro de 12.500 unidades. En 1998, sin embargo, las ventas cayeron un 13% por lo que se refiere a las unidades y un 7% por lo que se refiere al valor. Esto probablemente fue sólo un retroceso temporal, puesto que el mercado americano subió un 9% en la primera mitad de 1999, comparado con 1998.El mercado del robot europeo aumentó un 10% en 1998, hasta aproximadamente las 22.000 unidades. Existe un aumento en la primera mitad de 1999 de un 32% por encima del mismo periodo de 1998, indicando que en 1999 se vería una ola continuada de inversiones en robot. El crecimiento en 1998 estaba, sin embargo, bastante irregularmente distribuido entre los países. En los 8 países de europea occidental, más pequeño, era del 28%. En España, Dinamarca y Finlandia, el crecimiento varió entre el 50% y el 70%. Entre los países más grandes, Alemania registró un crecimiento del 10% e Italia del 19%. Las ventas de Francia cayeron un 4% y un 29% en el Reino Unido.Como se mencionó anteriormente, las ventas bajaron en Japón y la República de Corea. En Singapur, Tailandia y otros mercados asiáticos en los que existían condiciones previas favorables para la

 

FIGURA 21

 

 

FIGURA 22

 

inversión en robótica han sufrido un paro, al menos, temporalmente. En Australia el mercado bajó un 34%.En general, han aumentado las ventas anuales desde que los robots industriales empezaron a ser presentados a las industrias a finales de los años sesenta. Sin embargo, muchos de los primeros robots están ahora fuera de servicio. La cantidad de robots industriales en funcionamiento real es, por consiguiente, más baja. La IFR estima el número mundial de robots industriales operacionales al final de 1998 en 720.000 unidades, comparado con 700.000 unidades al final de 1997, lo que representa un aumento del 3%.Japón se considera que cuenta con más de la mitad de los robots operacionales del mundo. Su proporción, sin embargo, está disminuyendo continuamente. En 1998, la operación de robots en Japón se desplomó en número absoluto.Sin embargo, la tendencia mundial para el siglo 21 es bastante incierta; como era lógico de esperar, en América latina comenzó a crecer el número de robots en operación a partir del 2004 impulsado por aplicaciones industriales y de domótica, pero este aumento no se vió reflejado significativamente en mercados industrializados (llamados del primer mundo) aunque en tecnología los principales adelantos se han dado en estos países. Sería muy arriesgado arrojar cifras que indiquen lo que sucederá de aquí en más.

Aclaramos que el texto que acabamos de presentar en esta lección es una adaptación del trabajo realizado por el Dr. Víctor R. González Fernández, Profesor de Tecnología, Dr. en Física, Ingeniero Téc. de Telecomunicaciones, Investigador de la Universidad de Valladolid, y que Ud. puede bajar más información del tema de la página:

http://cfievalladolid2.net/tecno/cyr_01

Control para Etapas de Potencia por PCPor Pablo Canellowww.pablin.com.ar

A la hora de tener que seleccionar un proyecto a ser publicado en esta lección “presentación”, nos inclinamos por un circuito perteneciente a Pablo Canello y obtenido de www.pablin.com.ar. Se trata de un control de potencia por computadora que puede ser empleado en diferentes proyectos de Robótica, tal como indicaremos en otras ediciones de Saber Electrónica.Es importante destacar la actitud de los responsables del sitio “Pablín”, quienes se mostraron muy receptivos cuando les solicitamos poder tomar material de su página para la elaboración de notas a ser publicadas en nuestra querida revista y así compartirlas con nuestros lectores. La respuesta de Carla, una de las responsables del sitio fue la siguiente:“Nosotros creemos que el conocimiento no tiene autor ni propiedad, se lo tiene o no se lo tiene y si se lo tiene hay que ser lo suficientemente responsable para utilizarlo correctamente.

 

FIGURA 23

 

 

FIGURA 24

Basándonos en nuestra propia filosofía no veo problema alguno para autorizarte a utilizar nuestros contenidos en la revista. Sabemos que es una publicación muy difundida y eso vale y mucho. Conversando con Pablo me comentaba acerca de las diferencias (a nivel contenido) con respecto a publicaciones de renombre internacional. Ellos siempre están innovando con contenido microcontrolado y aquí sólo hay material 555 y 4017. Esto puede cambiar y para bien de los lectores de estas latitudes. Si le parece bien podríamos colaborar con ustedes haciendo una nota especial sobre automatismos de lavadoras con PIC, dándole forma publicable a la nota actualmente disponible en nuestro sitio. Sería para nosotros un placer colaborar con vuestra publicacion de forma desinteresada. Nosotros, paralelamente al sitio Web Pablin, tenemos dos actividades más: Capacitación y Desarrollos. En el área de capacitación surgen proyectos cada cuatro meses que serían publicables en la revista y que captarían el interes del público, por ejemplo: “en este cuatrimestre que terminó, los alumnos crearon un módulo universal de control para equipos de aire acondicionado controlado por PIC”. Un sistema que nada tiene que envidiarle a los sistemas convencionales (con LCD, tres sensores térmicos, timer, protector de compresor, etc). Nosotros no le vamos a pedir dinero alguno por esta colaboración, lo único que sí quisiéramos es que en cada nota se haga mención de la fuente, algo así como: “obtenido de www.pablin.com.ar”. Algo a tener en cuenta, es que los códigos fuentes y los archivos compilados deben ser provistos al lector de forma gratuita. Tiene que ser posible para quien sepa hacerlo acceder al proyecto en su totalidad”.

Compartimos en todo los dichos de Carla y nostros también nos ponemos a su disposición para compartir conocimientos con toda la comunidad Electrónica.Dicho esto, vamos a la explicación del Control de Potencia:El circuito, mostrado en la figura 22, permite conectar hasta cuatro módulos de control de potencia a un mismo puerto paralelo del PC. Dicho puerto no necesariamente debe ser bidireccional, por lo que cualquier PC, por más antiguo que sea, servirá para controlar este sistema.Si bien a simple vista el circuito parece demasiado complejo, en verdad no lo es. Veamos detalladamente su funcionamiento: Cada integrado es un latch octal, éstos sirven para retener un dato (presente en su entrada) en su salida sólo cuando una señal específica se presente. Para hacerlo más simple: Los pines 2 al 9 de cada integrado son las entradas de datos, los pines 12 al 19 son las salidas, el pin 11 se denomina en inglés Latch Enable, una entrada de control que causa que los pines 12 al 19 reflejen el dato presente en los pines 2 al 9. Esto quiere decir, a su vez, que los datos presentes en las salidas del integrado no sufren cambios por más que los datos en la entrada del mismo cambien constantemente siempre y cuando la entrada de control (pin 11) esté a masa. Cuando esta entrada de control va a estado alto (a 5V), las salidas quedan conectadas con las entradas haciendo que lo presente en ellas quede reflejado en las salidas. Si dicho terminal de control (pin

 

 

FIGURA 25

 

 

FIGURA 26

 

 

11) se mantiene alto y el dato presente en las entradas cambia, el presente en las salidas cambiará también. Como vemos, las entradas de datos de los cuatro integrados están unidas en paralelo. Esto quiere decir que el dato presente en los pines 2 al 9 del puerto paralelo de la PC (los datos presentes en el bus de datos del puerto paralelo) estarán presentes en los cuatro integrados al mismo tiempo. Para que un dato presente en el puerto paralelo de la PC sólo vaya a modificar un grupo de salidas y no los cuatro, usamos los pines de control para determinar cuál o cuáles integrados deseamos accionar. Esto se logra gracias a que cada pin de control del puerto paralelo maneja sólo un integrado. De esta forma logramos controlar 32 salidas independientes (en grupos de 8 salidas por activación).

Cómo controlar este circuito:El software de la PC puede estar escrito en el lenguaje que querramos, siempre que éste tenga la capacidad de poder utilizar el puerto paralelo de la PC. Como no sabemos en qué estado se encuentra el puerto paralelo y, por ende, nuestra placa de expansión, lo primero que tiene que hacer el software es inicializar el circuito. Para eso, pone en 0 el bus de datos del puerto paralelo, con lo que todos sus pines (del 2 al 9) quedan a masa. Luego, espera 10ms para que el dato se establezca en las entradas de los integrados. En realidad, con 1ms alcanza y sobra, pero como el tiempo en este caso nos sobra, mejor darle un poco de tiempo extra. Luego de transcurridos los 10ms activamos los cuatro integrados poniendo altos los cuatro pines de control del puerto paralelo. Seguidamente esperamos otros 10ms para que los latches retengan los datos en las salidas y por último ponemos bajos (en cero) todos los pines de control del puerto paralelo con lo que los integrados dejan en las salidas todas los pines apagados (a masa) sin importar el dato que aparezca en sus entradas de ahora en más.

Con esto el módulo quedará inicializado y todas las salidas apagadas.

Cuando se quiera modificar el estado de un grupo de salidas (cada grupo es de ocho salidas y están indicados como Salidas A, Salidas B, Salidas C, Salidas D) se deberá poner en el puerto paralelo (en el bus de datos de éste) el dato que se desea colocar en la salidas del integrado. Luego esperar 10ms para que el dato se establezca correctamente en las entradas de los integrados. Luego poner en alto (en uno) la salida de control del puerto paralelo que comande el integrado que se desea modificar y esperar otros 10ms para que el dato se fije correctamente en los latches de salida del mismo. Transcurrido este tiempo se debe volver a bajar (poner a cero) la salida de control que se subió y el proceso habrá concluido. Es recomendable que, tanto la rutina de inicialización como la de control, esperen 10ms luego de terminar de ejecutarse, a fin de dar un tiempo entre cada ejecución para evitar posibles fallas de activación.

 

 

 

 

Otro factor muy importante a tener en cuenta es que algunos de los pines de control del puerto paralelo presentan un estado lógico invertido con respecto a la tensión. Esto quiere decir que, un pin con estado lógico normal presenta tensión cuando el bit que lo controla está a 1 y está a masa cuando su bit se pone en cero. Pero, un pin con lógica inversa, presentará tensión cuando su bit este en cero y masa cuando esté en uno. Hay que prestar atención a esto para evitar problemas de control con los integrados o activaciones erráticas.Este circuito se utiliza en combinación con etapas de control de potencia que le permitirán al usuario manejar artefactos como cargas de 220V, motores, lámparas o incluso relés (que permitirán realizar cualquier acción eléctrica). En el caso de utilizar el sistema para manejar lámparas ú otras cargas resistivas, es recomendable el uso de etapas de potencia con triacs (cuyo montaje veremos en la sección “Montajes” de esta edición), pero si se van a manejar motores, conmutar circuitos de combinación ú otro tipo de diseños que requieran llaves mecánicas, entonces se deberán utilizar etapas de potencia con relés (también lo veremos en la sección Montajes). Si lo que se desea es tan sólo experimentar, lo recomendable es colocar a la salida de cada pin de los integrados una resistencia de 470 ohm, un diodo led con su ánodo a masa tal como un monitor de puerto paralelo. Esto será útil para checar que el sistema funcione correctamente sin necesidad de conectarle otros dispositivos. Es muy aconsejable leer la nota "Puerto paralelo estándar o SPP" disponible en la sección Información general de electrónica en el sitio www.pablin.com.ar. Leer y analizar la hoja de datos del 74HCT573 es algo muy aconsejable también.En la figura 23 se puede apreciar la placa de circuito impreso sugerida para el circuito de control de 32 canales.El Programa Panel 32Este programa permite controlar fácilmente cada una de las 32 salidas de este módulo. Para ello se debe instalar el programa que puede descargar gratuitamente de la página www.pablin.com.ar o de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo un click en el ícono pasword e ingresando la clave “panel32”. Una vez ejecutado el programa basta con hacer un click sobre el interruptor que se desea accionar (vea en la figura 24 cómo es el panel que aparecerá en la computadora) y la salida correspondiente adoptará el estado debido. Como funciones extra, este programa contiene memoria de encendido, que permite "recordar" la configuración actual de los interruptores y adoptarla en cada encendido. También dispone de cinco memorias, las que se pueden establecer, modificar o eliminar con mucha facilidad. Para evitar confusiones a la hora de activar algo hemos incluido un sistema de títulos que el usuario puede definir y aparecerán cuando el mouse pase por sobre cada interruptor. Estos títulos se definen haciendo click derecho sobre los botones y para que los mismos no se pierdan cuando el programa se cierre hay una opción dentro del menú 'Archivo' para salvarlos en un archivo. Por último el menú 'Configuración' permite elegir el puerto paralelo a utilizar y establecer el tiempo de delay (que varía en algunas

máquinas). Este delay es un ciclo for next que itera normalmente diez mil veces luego de enviar datos al puerto para que los latches retengan los mismos.

El programa Control 32Este otro programa que, si bien parece mucho más complejo, en verdad tiene menos código operable que el anterior y, adicionalmente, no es tan automático. Para controlar la placa con este programa se debe instalar el ejecutable que puede descargar gratuitamente de la página www.pablin.com.ar o de nuestra web: www.webelectronica.com.ar, haciendo un click en el ícono pasword e ingresando la clave “control32”. Damos este programa con la idea de mostrar al que esté interesado en programar para esta placa de 32 salidas, cómo debe hacerlo para que funcione eficientemente y, para facilitar aún más las cosas, incluimos una suerte de ticket donde se pueden observar las funciones ejecutadas en el programa (vea la figura 25). En este caso el dato a enviar debe establecerse presionando con el mouse sobre los ocho LED's contenidos en el recuadro 'Dato:'. Una vez que encendimos los LED's que queremos ver encendidos en el módulo, presionamos el control correspondiente. Si presionamos el botón 'Todos los latch's' se enviará el dato a los cuatro latches, quedando el mismo igual en todas las salidas. Por último, el botón 'Inicializar' apaga todos los LED's y envía eso a los cuatro latches, quedando todo en cero. El casillero 'Limpiar' ubicado sobre el monitor o ticket de actividad permite vaciar la lista con la próxima actividad a registrar. Por último, en la figura 26, se reproduce la disposición de componentes sobre una placa provista por el autor

 

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Parte 1 - 2

Luces de Persecucion

El circuito de luces de persecución que proponemos tiene las siguientes características:

• Seis canales• Veocidad automática (la velocidad cambia durante la persecución)• Velocidad controlada por sonido (a mayor nivel sonoro, mayor velocidad)• Apagado automático (las luces se apagan si no hay sonido)

 

• Presentación a través de 6 lámparas conectadas a la tensión de línea y/o 6 leds

Desarrollo

Dado que el PICAXE-18 tiene entradas analógicas, es fácil agregar una función sonora. También desarrollamos un circuito excitador de lámparas con interfaz a la línea, el cual además provee una fuente regulada de 5V para el circuito de control.El diagrama completo del circuito se muestra en la figura 1, con el microcontrolador PICAXE-18 designado como IC1.Hemos decidido limitar el número de salidas luminosas a 6. Esto reduce el costo de la interfaz de línea que describiremos más adelante.Las salidas RB0 a RB5 del PICAXE-18 se usan para excitar la plaqueta de interfaz y sus luces conectadas. Los leds D1 a D6 también se conectan a estas salidas e indican que el circuito de control está funcionando.La llave S2 se conecta a la entrada RA1 y se usa para seleccionar si la velocidad está en “auto” o está controlada por sonido. Se puede conectar una señal sonora externa a la entrada RA0, la cual se configura como entrada analógica.

Programa de ControlEl comando let pins = %00000001 enciende el led D1 a través de la salida RB0. Recuerde que en binario, los números de los bits van de derecha a izquierda, 0 a 7. Como dijimos en la Parte 1, el símbolo de porcentaje le dice al compilador del PICAXE que el valor se expresa en binario.La secuencia del programa de control es:let pins = %00000001pause 100let pins = %00000010pause 100let pins %00000100pause 100let pins = %00001000pause 100 etc.Esta secuencia hace que el led encendido se “mueva” un lugar a la izquierda, se detenga durante 100 ms en cada etapa, y reaparezca a la derecha después que el sexto led se haya encendido y luego apagado.Por lo tanto, las luces dan la apariencia de perseguir. Obviamente, es

 

FIGURA 1

 

¡¡PROMOCION EXCLUSIVA!!

 

posible controlar más de una luz a la vez y variar la dirección y la velocidad como se requiera.

Un Poco de MatemáticasNo obstante, ocurre un problema cuando se ponen en cascada un número de secuencias en un PICAXE-18. La memoria es muy limitada y Ud. podría encontrar que una carga llega a fallar con una advertencia de “memoria excedida”. Por lo tanto, se necesita un sistema de persecución más inteligente.Si examinamos el programa del Listado 1, veremos poca semejanza con el ejemplo anterior. En realidad, la única referencia a las patas de salida es la línea cerca del final: let pins = b9. En este caso, b9 es una variable expresada en decimal cuyo equivalente binario establece el diagrama de las luces presentadas. Por ejemplo, el número decimal 12 tiene el equivalente binario de 8 bits de %00001100, por lo que el comando let pins = 12 hará que se iluminen los leds D3 y D4 (controlados por los bits 2 y 3).Avanzando la variable b9 en secuencias establecidas, es posible producir un número de diagramas de persecución a través de los 6 canales. Si quisiera modificar el sistema para sólo 4 canales, entonces se necesitan cambiar varias líneas, en particular el comando for b0 = 1 to 5 .

Velocidad de PersecuciónLa velocidad de persecución es muy crítica, y se se proveen 2 modos: “auto”, donde la velocidad cambia automáticamente, y “sonido”, donde la velocidad aumenta con la amplitud del sonido. Los modos se controlan mediante la llave S2: abierta para “auto”, cerrada para “sonido”.La velocidad automática se determina mediante la variable b5, y cada vez que el programa se repite, habiendo pasado por toda la secuencia de persecución, b5 se reduce en un valor decimal de 40. El tiempo, durante el cual el programa mantiene las luces, está determinado por el comando pause b8. En este modo, b8 copia a b5, y en consecuencia la velocidad de persecución aumenta lentamente y eventualmente se reinicializa.El circuito básico de interfaz sonora fue descripto en Saber Electrónica Nº 235 y está hecho para ser conectado a los terminales normales de parlantes o auriculares de un amplificador. El sistema no está hecho para ser conectado a un “nivel de línea de 100V” tal como se usa en algunos sistemas de parlantes de alta potencia. Si desea usar una entrada de micrófono en lugar de una conexión a terminales de parlantes, en la misma Saber Nº 235 se describió un circuito basado en 2 transistores.La salida de nivel sonoro del potenciómetro VR1 de la figura 6 de la parte anterior de este artículo, publicado en Saber Electrónica Nº 235, se conecta a la pata RA0 del PICAXE-18. El nivel de la amplitud sonora se lee mediante el comando readadc 0, b7,que coloca el valor

 

FIGURA 2

 

 

FIGURA 3

 

 

convertido en digital en la variable b7. El resultado luego se duplica y se resta de 200 para dar una lectura (b8) que cae a medida que aumenta el nivel sonoro. Por lo tanto, el comando pause b8 establece el tiempo de pausa de acuerdo con el nivel sonoro (sonido más alto, tiempo más corto).Si no ingresa ningún sonido, entonces las luces se apagan completamente. Esto se logra con el comando if b7 < 10 then none, el cual hace que el programa salte a la rutina llamada none; la cual apaga las luces.Interfaz de las Lámparas de 12V

La corriente disponible del PICAXE-18 sólo es adecuada para excitar leds. Si desea excitar lámparas más grandes, se requiere una interfaz. En la figura 2 se muestra un circuito adecuado para un solo canal de la interfaz. Un tipo adecuado de transistor para TR1 es un Darlington como el TIP121. Sin embargo, los MOSFETS son muy competitivos en precio en comparación con los bipolares e incluso requieren menos corriente que un transistor bipolar. Los tipos BUZ11 o BUZ11A son adecuados, aunque si desea hacer la interfaz entre el circuito del PICAXE-18 alimentado por 5V y las lámparas alimentadas por 12V, entonces los MOSFETS son esenciales. Son capaces de conmutar 12V aunque sus compuertas estén excitadas por niveles de tensión de entrada de 0V/5V. A diferencia de los transistores bipolares, no se requiere ningún resistor de limitación de corriente en serie con la compuerta.Si la compuerta no está permanentemente conectada a una fuente de señal (por ej., el PICAXE-18), entonces se requiere un resistor pull-down de 1 Mohm para evitar que la compuerta “flote” y en consecuencia esté sujeta a captar electricidad estática dañina. Sin embargo, si la compuerta está permanentemente conectada al PICAXE-18, entonces este resistor es innecesario, pero no hará ningún daño si se lo deja conectado.El diodo D1 se muestra en paralelo con la lámpara en caso de que la interfaz se use para excitar cargas inductivas tales como motores o relés. Si sólo se usa la interfaz con lámparas, entonces se puede omitir el diodo.

Interfaz de Lámparas Conectadas a la LíneaLas lámparas siguen siendo la forma más popular de crear efectos de Luces de Persecución y existe una amplia variedad de bulbos reflectores coloreados. La principal ventaja es que aunque cada lámpara esté caracterizada como de 220V 60W, la corriente requerida sólo será de 0,26A. En comparación, una lámpara de 12V 60W requiere 5A. En consecuencia, un sistema de 6 canales que funcione con 12V necesitaría 30A. Esta corriente es demasiado grande para ser viable, y por lo tanto la interfaz de 12V descripta antes es adecuada sólo para lámparas de potencias mucho más bajas. Un circuito de interfaz con la línea funciona con corrientes mucho menores. El problema es que se debe tener cuidado con el riesgo de choque

FIGURA 4

 

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FIGURA 5

 

eléctrico con la línea.El circuito de interfaz fue diseñado sobre una plaqueta de circuito impreso que también aloja la fuente de alimentación del PICAXE-18. Se usan optoaisladores para asegurar que la línea no se conecte al circuito del PICAXE-18. El principio de operación se muestra en la figura 3. La señal de baja tensión del PICAXE-18 se mantiene completamente separada de la línea mediante el optoaislador. Este aloja un led y un triac en una sola unidad. Dentro de los límites de tensión especificados por el fabricante (varios miles de voltios), no hay ningún riesgo de que la tensión de línea llegue al led.Se puede usar cualquier tipo de optoaislador con triac, pero se recomienda el tipo de “cruce por cero”. Esto asegura que la sinusoide de la tensión de línea se conecta o se desconecta en el momento en que la tensión pasa por cero. Esto reduce mucho el riesgo de interferencia de radio u otros efectos indeseados al punto de que no se necesita ninguna precaución en este circuito.Por lo tanto, los únicos restantes componentes que se requieren son 2 resistores y un triac de potencia.Este último puede conmutar una alta corriente de línea y el tipo sugerido es de 8A. Sin embargo, esta corriente no debe pasar por las pistas de la plaqueta de circuito impreso, ya que el máximo es de aproximadamente 1A. Los triacs van provistos de láminas disipadoras aisladas, y en extensas pruebas se encontró que no se recalentaban en absoluto, por lo cual no se necesitan disipadores adicionales.El circuito completo de la interfaz para 6 canales se muestra en la figura 4. Cada bloque terminal de salida (por ejemplo, TB2) provee la alimentación a cada lámpara. Por supuesto, es posible conectar varias lámparas a cada bloque para alimentar varios conjuntos de lámparas, con tal que no se exceda la corriente máxima del sistema. Esta depende de varios factores, pero se puede tomar un máximo de 1A por canal como guía útil.Fuente de Alimentación

La interfaz de la figura 4 incluye una fuente de alimentación de 5V formada por el transformador T1, el puente rectificador REC1, el regulador de tensión IC7, y los capacitores C1 y C2. Esta fuente alimenta el circuito del PICAXE-18.El transformador T1 es del tipo que se monta sobre circuito impreso, con una especificación de 1,5VA. Tiene 2 bobinados en paralelo, y cada uno es capaz de proveer 6V de alterna y 0,125A. Cuando se rectifica mediante REC1 y se alisa mediante C1, la tensión continua es de 7V (=6V x 1,41 - 1,4V). Los 1.4V representan la caída de tensión a través de los diodos del puente rectificador. La corriente de la fuente es de 180mA.En la práctica, los pequeños transformadores tienen mala regulación, de modo que la tensión real puede ser casi el doble de la esperada sin carga, o sea cuando no entrega corriente.El regulador de tensión IC7 provee una fuente exacta de 5V para el

 

FIGURA 6

 

 

FIGURA 7

 

 

PICAXE-18. El capacitor C2 ayuda a eliminar cualquier pico que pueda estar presente en la fuente.Las variaciones en la tensión rectificada alimentadas al regulador no afectan la tensión de salida, con tal que la tensión de entrada esté en o por encima de 7V de continua.Construcción

Primero arme la plaqueta de circuito impreso del PICAXE-18. En la figura 5 se muestra la disposición de los componentes y los detalles de interconexión.Comience soldando el zócalo dil de 18 patas, y luego inserte los componentes restantes como se muestra. Asegúrese de que los leds y el capacitor C1 se coloquen de la forma correcta. Se requiere el conector TB1 si el PIC debe programarse en el circuito.Los terminales TP1 y TP2 se usan en caso de que el PIC necesite reinicialización. Dado que esto es probable que sea un requisito infrecuente, no conviene conectar una llave pulsadora, y se puede poner la hoja de un destornillador (o cualquier objeto metálico) entre las patas para reinicializar el PICAXE. La plaqueta ahora es una unidad independiente en la cual sólo los leds proveen las luces de persecución, controladas por sonido junto con el amplificador de micrófono y/o la bomba de diodos que se trataron en la Parte 2 con relación al Vúmetro.No obstante, si tenemos que usar esta plaqueta con la de interfaz de las lámparas conectadas a la tensión de línea, ponga 6 conductores de distintos colores y sóldelos a los mismos agujeros que los usados por los resistores R5 a R11 (o directamente a los alambres apropiados de los resistores, como se hizo en el prototipo). También ponga 2 conductores de colores para las conexiones de la fuente de alimentación.Construcción de la Interfaz de Línea

Esta construcción sólo debe ser llevada a cabo por aquéllos que tengan experiencia en circuitos alimentados por la línea.En la figura 6 se ven los detalles de la distribución de los componentes y de las pistas. Comience el armado con los zócalos dil de 6 patas, y a continuación los resistores y el capacitor C2.Es muy importante que los triacs, el regulador IC7 y el puente rectificador REC1 se inserten de la forma correcta. Luego ponga las tiras de terminales, asegurando que el acceso al cableado externo sea desde el borde de la plaqueta.Como acto final, monte el transformador de línea sobre la plaqueta. Sus patas deben estar cuidadosamente alineadas antes de insertarlas en su lugar y soldarlas.Finalmente, inserte los optoaisladores (IC1 a IC6) en sus zócalos teniendo mucho cuidado de ponerlos de la forma correcta.Asegúrese de revisar completamente el armado y las soldaduras antes de aplicar potencia.

 

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Alojamiento y Opciones de PresentaciónEl prototipo fue alojado en cajas separadas para asegurar que todas las partes de baja tensión estuvieran completamente separadas de las partes relacionadas con la tensión de línea. Las 2 cajas se pueden atornillar para unirlas, o alternativamente la interfaz de línea se puede alojar como parte del sistema de iluminación conectado a la línea.Si se lo usa solamente para una presentación con leds, entonces se debe elegir la caja con cuidado a fin de que se pueda emplear una presentación atractiva de leds, montados en la tapa de la caja. Note que un máximo de 2 leds se pueden conectar en serie, dado que cada led tiene una caída de tensión directa de 2V. Un máximo de 2 leds se pueden conectar en paralelo, y por lo tanto el número total de leds por canal es 4. Si se requieren más leds por canal, entonces se requiere la interfaz con MOSFETs.El prototipo fue hecho para perseguir luces de línea y el conjunto de leds sobre la plaqueta se usó para indicar que el circuito funciona. La plaqueta fue montada en una caja transparente de manera que los leds se puedan ver, confirmando que el circuito de control está funcionando. La caja usada en el prototipo mide 12 x 6,5 x 4 cm.Esta caja también aloja la plaqueta perforada del preamplificador de micrófono y la bomba de diodos.Se hicieron agujeros para el potenciómetro de nivel sonoro VR1, la llave S2, el micrófono tipo electreto MIC1, y los cables para conectar a la interfaz de las lámparas de línea en una caja separada.

Alojamiento de la Interfaz de LíneaSe debe tener cuidado de que nada entre en contacto con la tensión de línea. En consecuencia, se requiere una caja de plástico de buena calidad para la interfaz de las lámparas.Se requieren agujeros para las arandelas aislantes del cable de entrada de la línea y de los cables de salida a las lámparas; éstas también deben fijarse mediante arandelas aislantes de ajuste.Haga un agujero para los cables de baja tensión requeridos entre el perseguidor y la interfaz. Dichos cables también deben usarse junto con una arandela aislante de ajuste.Incluir una llave de encendido/apagado de la tensión de línea y un fusible montado sobre panel. El valor del fusible se debe elegir de acuerdo con la potencia de las lámparas utilizadas. Note que las arandelas aislantes adicionales, la llave y el portafusible requerirán el uso de una caja mayor que la usada en el prototipo, la cual mide 14,7 x 8,8 x 5,4 cm.Fije firmemente la plaqueta a la base de la caja mediante soportes de plaqueta.Revise la exactitud del cableado y luego atornille la tapa de la caja antes de conectar la interfaz a la línea.Prueba

 

Primero revise la unidad de persecución sola con una batería separada de 4,5V.Con el PICAXE-18 programado ya insertado, enciéndala y verifique que los leds responden como se esperaba cuando la llave S2 está puesta en “auto”, y también cuando se aplica sonido por el método elegido y S2 está puesta en “sonido”.Los sonidos recibidos por el micrófono deben ocasionar una pequeña tensión variable aplicada a la pata RA0. Los niveles de tensión variables deben hacer que las luces se enciendan y persigan como se trató anteriormente. Es esencial revisar la exactitud de la fuente de 5V de la unidad de interfaz antes de conectarla al perseguidor en lugar de la batería. Ud. debería obtener una lectura de 5V, pero podría estar entre 4,75 y 5,25V. Una lectura significativamente diferente es probable que indique que el regulador IC7 está insertado incorrectamente.Finalmente, cuando las lámparas se conectan a la unidad de interfaz de línea, éstas deben copiar a los leds. Si es necesario encontrar alguna falla, asegúrese que la unidad esté desconectada de la línea cuando abra la caja.

Unidad de IluminaciónEn el prototipo la unidad de iluminación de 6 lámparas provee una presentación espectacular, y se puede construir de madera pintada de negro como se muestra en la foto. No se ofrecen detalles de construcción.Un piso falso permite que se escondan los cables. Si se requiere, la unidad de interfaz se puede alojar en el espacio entre el piso falso y la cara externa de la unidad.

Interfaz con MOSFETsEn la figura 7 vemos los detalles del armado de la plaqueta perforada de la interfaz con MOSFETs. A la derecha se muestra un segundo canal, ilustrando qué pistas se deben romper en la plaqueta. Esta disposición de componentes y roturas se puede repetir para el número requerido de canales.Dado que el MOSFET se usa como una llave lógica, debe ser capaz de conmutar una corriente de hasta 1A sin disipador. Sin embargo, si por cualquier razón la lámpara no se ilumina completamente, esto podría deberse a que el MOSFET no conduce completamente, haciendo que se caliente mucho. Si eso ocurre, desconecte la potencia inmediatamente y corrija la causa de la falla.

De la Redacción de la Revista Saber Electrónicahttp://www.webelectronica.com.ar/listadonotas/categorias.htm