Universidad Politcnica Salesiana Ingeniera Electrnica Seguidor
de Lnea Daniel Zapata Jorge Calvache Roberto Pillo 10-01-12
Tema de la Prctica: Seguidor de Lnea Objetivos: y Reunir todos
los conocimientos obtenidos en la materia de electrnica analgica y
plasmarlos en un carro seguidor de lnea y Mediante el uso del
diagrama electrnico armar los circuitos requeridos para el
funcionamiento del seguidor y Comprobar el correcto funcionamiento
del carro seguidor de lnea y Analizar los instrumentos que se
requirieron para la construccin de este objeto electrnico Marco
Terico: (Esta informacin es transcrita de la pgina web:
http://www.cosasdemecatronica.com debido a que de ah obtuvimos toda
la informacin sobre la construccin del seguidor de lnea ()) QUE ES
UN SEGUIDOR DE LNEA? () 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. MECNICA CHASIS El chasis del carro seguidor de lnea es
la estructura destinada a brindarnos la movilidad, para su
construccin se debe elegir un material resistente (acrlico, madera,
lmina metlica, etc.) que soporte el peso de la batera, el sistema
de control, los motores y los sensores. El diseo del chasis
determina el ancho, largo y alto del carro. MOTORES Los motores
muestran la potencia y la velocidad con que se va a mover el carro,
se suele utilizar motores con caja reductora que nos garanticen un
buen torque, para el carro se necesitan dos motor-reductores.
RUEDA LOCA La direccin del carro en la curvas y en las rectas se
encuentra guiada por una rueda loca se coloca en la parte trasera
del chasis.
LLANTAS Las llantas deben ser preferiblemente de caucho,
garantizando buena adherencia a la pista.
BATERIA Al momento de escoger la batera es necesario saber a que
voltaje y a que amperaje se va a trabajar, los elementos que
consumen mayor amperaje en el carro son los sensores y los motores;
con a mayor voltaje obtenemos mayor velocidad para los motores.
Teniendo estos componentes ahora hay que dar rienda suelta a la
imaginacin para disear una estructura resistente, llamativa y
liviana con las cargas bien distribuidas.
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-REFLEX En 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 reemplazo del seguidor
de voltaje.
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: - 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.
ELECTRNICA CONTROL DE VOLTAJE Si 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 120mm Para 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
Nota: 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: - 0
No censa lnea negra - 1 Censa lnea negra - SR Sentido manecillas
del reloj - IR Inverso sentido manecillas del reloj
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.
Ahora uniremos todo lo visto durante el paso 2 (SENSORES) y el
paso 3 (ELECTRNICA) un plano del circuito del carro seguidor de
lnea.
MATERIALES REGULACIN DE VOLTAJE -Bateria 12V -LM7805 POR CADA
SENSOR -20R -220R -10K -1K -2N3904 -LED INFRARROJO 5mm -FOTODIODO
5mm -LED 5mm (indicador estado sensor) PARA LGICA CUADRO NEGRO
-74LS32 (compuerta OR) -40106 (inversora-disparador Smith Trigger)
CONTROL MOTORES -L293B (driver de los motores) -1N4004 (Diodo de
proteccin de motores, 2 por cada motor) ESTRUCTURA CARRO -Motores
DC con caja reductora (2 motores) -Rueda loca -Llantas -Chasis
(imaginacin del creador; acrlico, madera, aluminio etc.) Armado del
seguidor de lnea:
Anexos: (Esta informacin fue tomada de la pagina web
http://www.x-robotics.com ()) Seguidor de lnea (alterno)
Descripcin: He aqu un diseo super simple para montar un rastreador
de lneas bsico con 2 sensores CNY70 y componentes discretos de fcil
compra en cualquier comercio de electrnica. En el esquema mostrado
se puede apreciar como funciona el circuito, el led emisor del
sensor CNY70 se alimenta a travs de una resistencia R1 de 680 ,
cuando una superficie reflectante como el color blanco de la
superficie por donde se mover el rastreador, refleja la luz del led
emisor, el fototransistor contenido en el sensor CNY70 baja su
resistencia interna entre Colector y Emisor con lo cual conduce la
corriente que hace que tambin entre en conduccin el transistor Q1
que estaba polarizado a masa por medio de la resistencia R2 de 10 K
. Q2 sirve para invertir la seal para que de este modo se desactive
el motor cuando ve blanco y se ponga en marcha cuando ve negro el
sensor, con lo que al activarse Q1 hace que se active Q2 cortando a
Q3 con el, ya que este ultimo estaba activo porque esta polarizado
por R3, con lo cual lo que a pasado es que la salida del motor se a
desactivado cuando el sensor a detectado una superficie
reflectante, en estado de reposo la salida estar siempre activa y
Q3 conduciendo. Los 2 circuitos se pueden alimentar con 4 pilas
normales de 1,5V puestas en serie con lo que se obtienen 6V,
depender del consumo de los motores elegir pilas o bateras mas
potentes. Montaje: El robot se compondr de un circuito que podremos
hacer fcilmente con una placa de topos o de prototipos o usando los
fotolitos expuestos y este tendr dos circuitos exactamente iguales
uno para cada sensor-motor e irn cruzados con lo que el sensor
izquierdo actuara sobre el motor derecho y el sensor derecho sobre
el motor izquierdo tal como se muestra en la ilustracin. Los
motores tienen que ser de corriente continua y habr que fabricarles
una
reductora si no disponen de ella para mover las ruedas, contra
mas grandes sean las ruedas, mas velocidad alcanzara el robot,
aunque no hay que pasarse con el dimetro de estas porque si no en
las curvas se saldr de trayectoria, unos 6 cm. es lo ideal. Los
sensores irn dispuestos mirando al suelo y a unos 2 o 3 mm de
separacin desde el suelo a la superficie del sensor y la separacin
entre ambos sensores ser para que quede dentro de la lnea negra que
vayamos a usar como trayectoria. En mi montaje he utilizado dos
servos trucados de manera que queden solo los motores CC con la
reductora osea sin circuito de control pero se puede usar cualquier
motor de CC de unos 5 o 6 voltios y que no consuma demasiado para
no agotar las pilas o bateras demasiado deprisa. El trazado lo
podremos hacer sobre una cartulina blanca y para trazar las lneas
usar cinta aislante negra, tener cuidado en no hacer curvas
demasiado cerradas ya que si el robot es muy veloz (ruedas grandes)
se saldr de la trayectoria por inercia y al sacar los 2 sensores
fuera de la lnea no volver a entrar (recordemos que este sistema no
es microcontrolado) por lo que haremos algunas pruebas antes de
trazar el camino final. Funcionamiento: Pondremos el robot en la
superficie de fondo blanca y lo alimentaremos, como los dos
sensores estn activos los motores permanecern parados, ahora
empujaremos el robot hasta la lnea de trayectoria negra, al entrar
uno de los sensores con la lnea negra este har que el motor del
lago contrario empiece a funcionar con lo que el robot entrara por
si solo en la trayectoria, cuando tenga los dos sensores viendo
negro los 2 motores estarn en marcha con lo que el robot avanzara
en lnea recta, ahora bien si el llega a una curva y supongamos que
el sensor izquierdo sale de la lnea negra entonces provocara que el
motor del lado contrario (motor derecho) se desactiva con lo cual
el robot girara a derecha (como un tanque) entrando de este modo en
la lnea negra otra vez... para el caso contrario pasa lo mismo pero
con el otro motor y sensor.
Link del video de funcionamiento del seguidor:
http://www.x-robotics.com/robots_simples.htm
Conclusiones y recomendaciones: y y Hemos logrado utilizar el
conocimiento obtenido en clases para construir un seguidor de lnea
Hemos logrado un mejor entendimiento y aprendizaje acerca del
funcionamiento de lo que son sensores, motores e integrados subtema
que se ve en Electrnica Digital materia que estamos cursando
conjuntamente con Electrnica analgica Hemos logrado inmiscuirnos ms
acerca de la utilidad que nos ofrece el conocimiento de la
electrnica analgica y digital abrindonos nuevas ideas y objetivos
en nuestra carrera estudiantil y profesional. Estamos listos para
aplicar nuestros conocimientos en objetos electrnicos de ms alto
nivel de acuerdo a lo vayamos conociendo a lo largo de la
carrera.
y
y
Netgrafa: Autor: Estudiantes de la Universidad Nacional de
Medellin; Titulo: Carro Seguidor de lnea; Enlace:
http://www.cosasdemecatronica.com/proyectos/robotica/53; Fecha de
consulta: 11-01-2012 Autor: X- Robotic ; Titulo: Seguidor de lneas;
Enlace: http://www.xrobotics.com/robots_simples.htm; Fecha de
consulta: 11-01-2012 Links Sobre diferentes tipos de seguidores de
lneas y otros robots simples: y y y y y y y y y Pdfs: y y
http://www.x-robotics.com/robots_simples.htm------Rastreador de luz
http://www.elsistema.webpin.com/673549_Carrito-Seguidor-de-Linea.html
http://genesis.uag.mx/revistas/escholarum/articulos/cyt/robotica.cfm
http://www.icabots.com/foro/index.php?PHPSESSID=56f85ca85154ad9043c08
fc9e83d8fd3&topic=8.0
http://www.cosasdemecatronica.com/tutoriales/43-electronica/263-comohacer-un-carrorobot-seguidor-de-linea
http://www.robotic-lab.com/blog/tutoriales/robot-sigue-lineas/
http://www.tecnosalva.com/robot-seguidor-l%C3%ADneas
http://www.profesormolina.com.ar/circuitos/circuitos.php?codigo=169
http://www.icabots.com/foro/index.php?board=2.0
http://www.monografias.com/trabajos-pdf/robot-seguidor-linea/robotseguidor-linea.pdf
http://www.cch.unam.mx/ssaa/new/sites/default/files/118.pdf
