DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE MICRORROBOTS

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

Download "DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE MICRORROBOTS"

César Sánchez Córdoba
hace 7 años
Vistas:

1 Seminario Departamento de Electrónica (Universidad de Alcalá) DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE MICRORROBOTS CNY-70: Sensor reflectivo de infrarrojos ( ALUMNO: VÍCTOR MANUEL LÓPEZ MANZANO 5º curso Ingeniero de Telecomunicación vlm92810@alu.uah.es DNI: F

2 1. Introducción El diseño de microrrobots se basa en el estudio e interacción de cuatro bloques bien diferenciados: sensores, sistema de control, actuadores y sistema de alimentación. Sensores Sistema de control Actuadores Sistema de alimentación - Sensores: se encargan de la recepción de señales que van a excitar al microrrobot. - Sistema de control: será el microcontrolador que lleve a cabo el control de todo el diseño utilizando como inputs las señales de los sensores. - Actuadores: serán todo tipo de motores, servos, etc. que se encargarán del movimiento del robot según lo que ordene el microcontrolador. - Sistema de alimentación: pilas, baterías, etc. que proporcionan la tensión y corriente necesarias para el correcto funcionamiento de todo el equipo. En este pequeño trabajo vamos a estudiar el bloque de Sensores, en concreto el CNY 70 de que es un sensor reflectivo óptico que se podría usar en concreto para la detección de línea por infrarrojos en la prueba de rastreadores de ALCABOT. 2. CNY-70 Este sensor reflectivo contiene un diodo emisor de infrarrojos como transmisor y un fototransistor como receptor, que están colocados en la misma dirección uno al lado del otro. Su principio de operación consiste básicamente en que la luz emitida por el transmisor es influenciada por un objeto o medio en su camino al detector. El cambio en la señal de luz causado por la interacción con el objeto, produce un cambio en la señal eléctrica en el receptor fotoelectrónico. Estos cambios son los que se van a utilizar para detectar la línea negra en la prueba de Rastreadores: cuando la luz emitida incide en la línea negra, esta luz es prácticamente absorbida por la línea y el detector apenas detecta luz; es en este momento cuando se está detectando la línea negra. Cuando el receptor detecta gran cantidad de luz, entonces es cuando no se está detectando la línea negra sino una superficie de color claro. 2

3 En las figuras anteriores podemos ver a la izquierda una vista desde arriba del CNY 70 donde se aprecia que tanto el Emisor como el Detector están uno junto al otro, y a la derecha un circuito test con el esquema básico de funcionamiento, donde d es la distancia al medio reflectivo. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS (Tamb = 25ºC): - Corriente de emisor: IF = 50 ma - Tensión de emisor: VF = 1.25 V típico (valor máximo: 1.6 V) - Corriente de colector máxima (detector): IC = 50 ma - VCE (detector) = 32 V mínimo (medido con IC = 1 ma) - VEC (detector) = 5 V mínimo (medido con IE = 100 µ A) - Corriente de oscuridad del detector: ICEO = 200 na) - Factor de acoplamiento: 5% - Potencia de disipación máxima de acoplamiento: Ptot = 200 mw - Longitud de onda de emisión: 950 nm Las medidas y relaciones de reflexión de este sensor tienen como referencia una superficie de propiedades reflexivas precisas y conocidas, llamada Kodak neutral card (white side). Para esta superficie la reflexión medida es del 100%. Veamos otros ejemplos: folio en blanco 94%, tinta de dibujo negra sobre folio en blanco 5%, fotocopia en negro 7%, PVC blanco 90%, PVC gris 11%, vidrio 9%, aluminio brillante 110%, latón brillante 160%, algodón blanco 110%, terciopelo negro 1.5%, etc. Si el CNY 70 es dirigido por una superficie en la que hay un salto brusco en la reflexión (ej. Salto de papel blanco a papel negro), la radiación reflejada hacia el detector cambia gradualmente y no de forma abrupta, es decir, el cambio en la corriente de colector no es abrupto sino que experimenta una amplia transición gradual desde el valor más alto hasta el más bajo. Se define así la distancia de conmutación que es la distancia que hay desde que la corriente de colector pasa del 90% al 10% (o viceversa). 3

4 A continuación vamos a ver una serie de gráficas en las que varios parámetros eléctricos se ven influenciados unos por otros. Figura 2 Figura 1 Figura 3 Figura 4 Figura 5 Figura 6 Desplazamiento lateral Figura 1: Cuanto más alejamos el sensor de la superficie, menos IC circula. Figura 2: Si aumenta la Tamb, disminuye la potencia de disipación. Figura 3: Si IF aumenta, VF aumenta pero muy despacio. Figura 4: Si aumenta VCE, aumentará IC hasta su saturación. Figura 5: Si aumenta IF, aumenta IC de forma casi lineal. Figura 6: Diagrama de radiación del sensor (mayor sensibilidad con un desplazamiento lateral nulo) 4

5 3. Ejemplos de circuitos con CNY-70 El factor de acoplo de los sensores reflectivos es relativamente pequeño. Incluso en el caso de buenas superficies reflexivas, es menos del 10%. Por lo tanto, las fotocorrientes están en práctica solamente en la región de unos pocos µ A. Como esto no es suficiente para procesar las señales si las queremos medir a una distancia más alejada, es necesario un amplificador adicional en la salida del sensor. Este amplificador puede ser un operacional o un transistor: Otro ejemplo se podría construir para trabajar con el CNY 70 en el caso de tener luz a ráfagas, es decir, luz intermitente. En este caso necesitaríamos un temporizador (ej. 555) para utilizarlo como generador de pulsos con un factor de trabajo de pulso de aproximadamente 1. La frecuencia se fija a aprox. 22 khz. En el lado del receptor, un circuito resonante LC convencional (fo = 22 khz) filtra la onda fundamental fuera de los pulsos recibidos y la entrega a un amplificador operacional vía el condensador, Ck. El circuito resonante LC representa simultáneamente la resistencia de carga del fototransistor. Para la corriente continua (DC), la resistencia de carga del fototransistor es muy baja, en este caso aproximadamente 0.4, lo que significa que el fototransistor está prácticamente cortado para la luz ambiente DC. AC operation with oscillating circuit to suppress ambient light 5

Documentos relacionados

Modo de Operación del sigue líneas

Modo de Operación del sigue líneas Un sigue líneas es como su nombre lo dice un autómata que es capaz de seguir el trazo de una línea dibujada sobre una superficie que puede ser blanca o negra según se