MINI ROBOT AUTNOMO REPROGRAMABLE DISEADO UTILIZANDO CPLDI. RESUMENEn este trabajo se explica un mtodo de aprendizaje basado en proyectos en los que se desarrollaron mini-robots autnomos con fines de investigacin, educacin y entretenimiento. En el caso de sistemas remotos sensores inalmbricos se desarrollan en las reas crticas, que recogera los datos a intervalos de tiempo especficos, el envo de los datos al nodo inalmbrico central basado en cierta informacin preferida sera tomar decisiones para encender o apagar una unidad de conmutacin o control. Tales transferencias de informacin difcilmente resume a unos pocos bytes y tasas de datos, por lo tanto bajos seran suficientes para dichas implementaciones. Como un robot es una plataforma multidisciplinar, las cuestiones interrelacionadas que participan se analizan en este documento. El documento se centra principalmente en la fuente de alimentacin, tierra y cuestiones de desacoplamiento.II. INTRODUCCINUn dispositivo electromecnico que puede realizar tareas automatizadas, en muchas formas diferentes, ya sea con la supervisin directa humana, un programa pre-definido, o una serie de directrices generales utilizando algunas tcnicas de inteligencia. El trabajo con los robots es realmente una diversin, as como un reto. Mucho trabajo se lleva a cabo en esta zona desde el nivel de entretenimiento a nivel de investigacin.Diseadores de robots deben estar imbuidos con el conocimiento de diseo electrnico, anlisis y desarrollo de software. Adems, tienen que estar familiarizados con los componentes electrnicos tales como sensores, motores, dispositivos lgicos, microprocesadores y muchos otros [1]. En este trabajo se reporta una iniciativa de aprendizaje basado en proyectos donde mini robots autnomos se desarrollan con fines de investigacin, educacin y entretenimiento. Competiciones de robots en la educacin en ingeniera se discuten y se ven ms comn hoy en da ampliamente.El objetivo principal de este trabajo es discutir los problemas de diseo con respecto a la tierra, la disociacin, la fuente de alimentacin, interfaces temas y conexiones. El control inteligente simple es posible a travs de cualquier CPLD. Pero hoy en da muchas aplicaciones exige ms modernas tcnicas de control inalmbricos, que pueden ser a travs de por ejemplo, web o mvil.III. DIAGRAMA DE BLOQUES TPICO La figura explica la idea del sistema en breve. Como se muestra en el diagrama de bloques del ncleo es CPLD y las diversas otras partes se explican a continuacin.

IV. DISEO CONVENCIONAL DE LOS COMPONENTESA. CPLDNormalmente, un micro controlador juega un papel importante en todos los diseos de los robots de hoy ya que ayudan en la toma programable diseo de una manera rentable. Dispositivos lgicos programables complejos (CPLD) estn siendo ampliamente utilizados debido a su hardware re-configuracin, programacin, de baja potencia y bajo costo.CPLD estn hechos de pequeos circuitos denominados como clulas macro, que contiene la lgica de la aplicacin de expresiones booleanas y operaciones ms especializadas lgicas. Miles de estos macro celdas, cada nmero de clulas que contiene de puertas lgicas permiten la implementacin de moderadamente complicados dispositivos de procesamiento de datos en CPLDs. Con LUT de macro celdas y se consigue una mayor flexibilidad mediante caminos de realimentacin complicadas de implementar muchas funciones de uso comn y la aritmtica de enteros. A diferencia de muchos dispositivos programables de campo, no se requiere una configuracin ROM externo, y el CPLD puede funcionar de inmediato en el inicio del sistema por lo tanto sin nimo voltil del CPLD y convertido en la eleccin del diseo de sistemas digitales modernos.Enrutamiento limita la mayora de los bloques lgicos de tener seales de entrada y salida conectadas a los pines externos, lo que reduce las oportunidades de almacenamiento de estado interno y la lgica profundamente en capas.El bajo costo, la configuracin no voltil, y macro celdas con caractersticas de tiempo predecibles da una ventaja arquitectnica para CPLDs que sern suficientes para mantener el liderazgo en el hardware reconfigurable arena el futuro previsible.El CPLD que se utiliza para el diseo y generalmente preferible para el diseo de los robots es fresco del corredor-2 la familia (XC2C32A) [4]. Esta CPLD tiene 56 trminos producto por clula macro y con 32 clulas de macro.B. DIAGRAMA DE FLUJO.

C. COMPARADOR ANALGICO.Comparador analgico realmente llena el mundo fsico con el mundo analgico digital. Es un amplificador operacional con velocidad de respuesta ms rpido y su salida est optimizada para el propsito de conmutacin. Aqu estamos utilizando comparador analgico como un detector de nivel de umbral para controlar una variable fsica que es la intensidad de la luz y una seal cada vez que la variable se eleva por encima o por debajo de un valor prescrito llamado valor ajustado. La salida del detector se utiliza a continuacin para llevar a cabo una accin especfica. A medida que el comparador est interconectado con el controlador de la tensin de trabajo tiene que ser compatible TTL aunque el comparador puede trabajar con una amplia gama de voltaje como el LM324 puede trabajar con 3-32 rangos de tensin.El voltaje de sensor de entrada se puede comparar con una tensin de referencia y un valor binario simple, lo que indica que el valor analgico est por encima o por debajo de la referencia se pasa a CPLD. Comparador de tensin analgica toma lineal, tensin analgica y emite una sencilla seal de encendido y apagado para controlar el robot a travs de CPLD.Para interactuar con el CPLD se puede utilizar la configuracin de colector abierto o salida ttem. Colector abierto se utiliza normalmente con LM324 mientras que la produccin ttem est dirigida a aplicaciones de lgica.Como este bloque requiere de alimentacin de baja tensin analgica separada y motivos digitales debe ser establecido y conectado slo en un punto. El secciones digitales del circuito analgico y deberan estar fsicamente separados sin pistas digitales que atravesar la seccin analgica y viceversa. Esto reducir al mnimo la diafona entre los circuitos. Una vez que las seales de entrada estn en formato digital que actan como los datos de entrada a la operacin CPLD. Se trata de los datos de origen de la decisin de produccin.

D. DRIVER DE LOS MOTORES.Precauciones similares como etapa de entrada se deben tomar para la etapa de salida, por la razn inversa, ya que la produccin es la causa de la interferencia. Como etapa de salida significa la etapa de conductor del motor est funcionando a altas corrientes y tensiones ms altas y por lo tanto la posibilidad de retroalimentacin no deseada.

Esta etapa debera tener su propio circuito impreso separado diseado con pistas separadas, ya que puede tener alta corriente. Motores de corriente continua tambin exhiben volver efectos de los CEM y por lo que les conduce con transistores es aconsejable utilizar diodos de captura. Motores de corriente continua causan problemas de interferencia electromagntica, si el comunicador no se suprime con el condensador del condensador de cermica 100 nano disco 50V/100V faradio soldado directamente a travs de los contactos en el motor ser adecuada. Como conductor del motor requiere un voltaje ms alto el voltaje de suministro dada a Vcc de transistores de potencia debe estar directamente conectado a la oferta y para conducir los transistores de conmutacin interna la comparativamente baja tensin est directamente proporcionada por el suministro por separado.

E. CONVERSOR ANALOGICO DIGITAL.Interfaz ADC con CPLD s es grande diseo de la PCB reto es a menudo crucial para el xito del diseo de los circuitos ADC. El principal punto muy importante a considerar es la velocidad y la frecuencia no coincidentes entre el ADC y el controlador.Resoluciones de ms de 12 bits son menos tolerantes del ruido simplemente porque 1 LSB es del orden de 1mV o menos. Conexin a tierra es la clave para el xito como con pequea seal, la proximidad de las formas de onda de conmutacin digital, inherente en el diseo de ADC y los circuitos CPLD oscilador que hace entorno ruidoso. Por lo tanto, cuidado con desacoplamiento de los suministros, la segregacin de analgico y digital terrestre y evitar lazos de tierra son muy importantes.

F. DESACOPLO.El propsito del desacoplo es mantener baja impedancia dinmica de la tensin de alimentacin IC individuo a tierra. No importa lo bueno que el VCC y conexiones a tierra son, no se puede eliminar todo inductancia de lnea. Excepto en los tableros ms pequeos, la distancia de pista introducir impedancia que crear ruido de conmutacin de las corrientes transitorias. Esta es la razn para el desacoplamiento. El valor mnimo del condensador se puede calcular utilizando la frmula.

Los requisitos mnimos para el desacoplamiento son Un condensador de 22F por tabla Una 10-100 NF condensador de cermica de mltiples capas para cada pin de alimentacin con diferentes tensiones de alimentacin. De esta forma podemos calcular los requisitos para dispositivos de mxima velocidad hambrientos de poder individuales para asegurarse de que el circuito tiene suficientes condensadores en los lugares correctos. Condensadores de desacoplamiento se van a conectar lo ms cerca a los pines del CI como sea posible. Cuando el circuito contiene IF y RF partes en este momento entonces para conservar la estabilidad a alta ganancia, la disociacin se debe seguir cuidadosamente. Normalmente, para desacoplar o de condensadores cermicos de acoplamiento de RF se utilizan. Se requieren condensadores de desacoplamiento discretos para mediados de desacoplamiento de frecuencia.

G. TOMA DE TIERRA El principal problema de acoplamiento de tierra de salida es que ambos compartir una impedancia comn vuelve la seal de salida as que deben ser como se muestra en la figura 6. Conexin a tierra es siempre sensible a la disposicin. La anchura de la planta pistas deben estar en la proporcin 3:1.

Cada pista en PCB genera su propia inductancia que a menudo engaoso, ya que ser modificado por la proximidad a otras vas por las que las corrientes de retorno. Se muestra el principio de cancelacin de campo magntico de dos pistas estrechas que llevan corrientes iguales pero opuestas. De ello se deduce la ecuacin de Maxwell.

La figura muestra el efecto de la inductancia mutua. La segunda cifra es la correcta disposicin de las lneas de tierra. Aqu, la inductancia total dentro del bucle es cero. Esto le da forma ms eficaz de reducir la potencia total y la inductancia de tierra es ejecutar la seal y volver caminos muy prximos entre s.

H. SENSORES.Por el uso ms comn de las entradas en la robtica son sensores. Principalmente hay dos tipos de sensores: Sensores analgicos. Sensores digitales.En el caso de sensores analgicos se requiere circuitera adicional para convertir diferentes niveles de tensin en la forma que un ordenador de control puede utilizar. Para este propsito podemos utilizar un comparador analgico o ADC. Pero en el caso de los sensores digitales sin necesidad de aadir ningn circuito adicional. Estos sensores se pueden conectar directamente a CPLD porque la salida es directamente compatible.I. TRANSCEPTOR DTMFDTMF proporciona una baja disipacin de potencia y una alta fiabilidad.El MT8880C, transceptor DTMF emplea una interfaz de microprocesador que permite el control preciso de las funciones de transmisor y receptor. Mediante la recopilacin de datos a intervalos de tiempo especficos, y el envo de los datos al controlador para tomar decisiones para encender o apagar una unidad de conmutacin o control. Tales transferencias de informacin difcilmente resume a unos pocos bytes y tasas de datos, por lo tanto bajos seran suficientes para dichas implementaciones.Hay cinco registros internos asociados con la interfaz de microprocesador que se puede subdividir en tres categoras, es decir, la transferencia de datos, control de transceptor y el estado del transceptor [6]. Hay dos registros asociados con las operaciones de transferencia de datos. Los sistemas basados en microprocesador pueden inyectar ruido indeseable en los carriles de alimentacin. El rendimiento de la MT8880 se puede optimizar al mantener el ruido en los carriles de alimentacin a un mnimo. El condensador de desacoplamiento se debe conectar cerca del dispositivo y los lazos de tierra deben ser evitados. Condensador de entrada se utiliza aqu en serie con el pin de entrada para pasar la seal de DTMF y para bloquear la componente de corriente continua no deseada.

V. ESTRUCTURAS DE RUEDAS HOLONMICO Tres diferentes diseos mecnicos estn en construccin [7], la direccin diferencial, Ackerman direccin y el volante Omni (Estructura Holonmica). A. ESTRUCTURA HOLONMICA. Se prefiere la configuracin de silla de ruedas para el quad y triciclo por el giro ms ajustado, que se requiere para llevar a cabo el 90 y giros de 180 grados en los confines de un corredor de edificios de oficinas.Con la configuracin de la silla de ruedas es posible disear el chasis de forma que estos giros se pueden ejecutar en el acto. Tanto el vehculo de tres ruedas y de cuatro mueve lejos de las ruedas motrices durante la aceleracin y / o de frenado. Tambin pueden causar daos en la superficie e introducir una gran tensin en los componentes de la direccin de giro, si se ejecuta mientras se est parado. El control de un dispositivo que est llevando a cabo cualquiera de estos sistemas tambin puede ser complicado si se requiere.

VI. CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO El anlisis cuantitativo y cualitativo del robot mvil se llev a cabo. Se examinaron los sensores, conductor del motor, circuitos ADC. Todos los circuitos hechos son configurables por lo que todo el sistema tiene una alta flexibilidad y alta eficiencia en el futuro tambin. Los chips individuales que se utilizan pueden ser parte de un solo chip como System On Chip (SoC) para Robots Mviles. El trabajo futuro se puede concentrar en el diseo SoC de todo el circuito para que podamos controlar analgica as como los dispositivos digitales en un nico chip.