Proyecto de Sensores y Actuadores INTRODUCCIÓN

Transcripción

1 Proyecto de Sensores y Actuadores Semestre Enero Junio Nombre del proyecto: Vehículo autómata INTEGRANTES: Rubén López Reyes Jesús Gerardo García Martínez Sylvia Guerra Puente Daniel Emmanuel Quintero Salazar Ana Lorena Ramos García INTRODUCCIÓN En este proyecto se decidió hacer un carro (autómata) seguidor de líneas, nuestro objetivo fue aplicar los conocimientos adquiridos en el curso de Sensores y Actuadores; conjunto con las actividades que hicimos en el laboratorio pudimos llevar a cabo y aprender más sobre los materiales y componentes utilizados. De esta manera llegamos a este proyecto, que es una sinergia de estos conocimientos. El proyecto consta tanto de sensores como de actuadores; entre ellos tenemos fototransistores, LED s infrarrojos, motores, etc. En el siguiente reporte ahondaremos tanto en el funcionamiento como los mecanismos de este, así mismo basándonos en los aspectos teóricos requeridos. OBJETIVOS: Construir un vehículo capaz de seguir una ruta preestablecida, así como también, desarrollar las habilidades para el diseño e implementación de mecanismos en un proyecto mecatrónico. ANTECEDENTES: Los vehículos, en sus muchas formas, son algunas de las máquinas más influyentes de hoy en día. Actualmente podemos encontrar vehículos autónomos en algunas fábricas e inclusive se venden como juguetes para niños. Quizás algún día las carreteras del mundo estarán llenas de vehículos que no requieran ninguna intervención del usuario. Nuestro vehículo utiliza los sensores ópticos para seguir una línea en el piso. Algunos vehículos autónomos usados en la fabricación utilizan un concepto similar, siguiendo las tiras magnéticas encajadas en el piso de la fábrica.

2 . DESCRIPCION DEL PROYECTO (PLANEACIÓN INICIAL): Se trata de un dispositivo electromecánico conformado por un sistema de sensado y un sistema de actuación, los cuales se describen en breve: El sistema de sensado consiste en dos fototransistores y dos LEDs infrarrojos. Los fototransistores captarán la cantidad de luz emitida por la reflexión de la luz en la pista y los infrarrojos suministrarán esta luz. El sistema de actuación consiste, a su vez, en dos motores de corriente directa (d.c.) que junto con una pequeña trasmisión le darán el suficiente torque para poder mover a las llantas principales del vehículo, conformándose así mismo el sistema de tracción con un motor cada llanta. Esto mismo ayudara para darle dirección, así podrá girar hacia la derecha o hacia la izquierda con solo parar una de las ruedas, también tendrá una rueda loca, como las que tienen los carritos de los centros comerciales para estabilizarlo, cabe mencionar también, que los motores estarán situados en la parte trasera del vehículo. El sistema electrónico consta de un amplificador operacional (Op-amp) que su principal funcionamiento será como un comparador de voltaje, cuando una de las entradas sea mayor que la otra (ya sea la inversora o la positiva) la salida estará encendida o apagada según esa comparación. Así mismo se utilizará un transistor NPN para darle la potencia que el motor necesita. El sistema de alimentación suministrara energía de baterías y se usara un LM7805 que servirá como regulador de 5 V, los que se necesitan para el vehículo.

3 El esquema mostrado, nos da una idea de cómo funciona el vehículo. El LED emisor se alimenta a través de una resistencia R, cuando una superficie reflejante como el color blanco de la superficie por donde se moverá el vehículo, refleja la luz del LED emisor, el fototransistor baja su resistencia interna entre colector y emisor con lo cual conduce la corriente que hace que también entre en conducción el amplificador operacional, a la salida de este, se conecta un transistor para amplificar la corriente que alimentará al motor. A continuación se presenta un diagrama electrónico diseñado preliminarmente.

4 La finalidad de lo anterior puede acoplarse a los fines de cada persona, ya sea como medio de transporte como es el caso de los trenes o para fines industriales. LIMITANTES DE ESTUDIO: No haremos uso de sistemas de control como microcontroladores. La velocidad del vehículo será lenta para evitar que por inercia se salga de la línea. DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO REALIZADO: DESARROLLO El carro trabajará de la siguiente manera, pondremos el robot en la superficie de fondo blanca y lo alimentaremos, como los dos sensores están registrando blanco los motores permanecerán parados, ahora empujaremos el robot hasta la línea de trayectoria blanca (y teniendo el fondo negro a los lados), al entrar uno de los sensores con la línea blanca, este hará que el motor del lado contrario empiece a funcionar con lo que el robot entrará por si solo en la trayectoria, cuando tenga los dos sensores viendo negro los 2 motores estarán en marcha con lo que el robot avanzara en línea recta, ahora bien si el llega a una curva y supongamos que el sensor izquierdo entra a la línea blanca entonces provocara que el motor del lado contrario (motor derecho) se quede trabajando con lo cual el robot girará hacia la izquierda (como un tanque) y el motor del lado izquierdo se parará; entrando de este modo en la línea blanca otra vez... para el caso contrario pasa lo mismo pero con el otro motor y sensor. TAREAS ELABORADAS:

5 MATERIALES UTILIZADOS: - Aluminio - Trovicel - Aglomerado - Cinta aislante (blanca)

6 - 2 motorreductores - 2 fototransistores - 2 LEDs Infrarrojos - Tarjeta fenólica - Soladura

7 CALENDARIZACION: Tabla de actividades del Proyecto Mes Dia Actividad Horas Propuestas y opiniones del proyecto para hacer la Mayo 7 al 9 selección 3 10 Selección definitiva del proyecto a elaborar 4 11 Entrega del trabajo escrito planeado 1 12 Selección de componentes para el proyecto 5 Repartición de tareas y de actividades entre el 13 equipo 4 Diseño del prototipo por medio de dibujos, 14 diagramas, etc Comienza la elaboración del proyecto 6 17 al Se procede a buscar piezas para elaborar la 19 estructura del proyecto 4 21 al Cada integrante del equipo realiza sus actividades 25 estipuladas 3 26 al 27 Se hace la última junta para ensamblar el proyecto al Periodo de pruebas y elaboración de 30 documentación para la entrega 5 Junio 1 Entrega del proyecto FINAL RESULTADOS El objetivo fue cumplido exitosamente, ya que, en efecto, nuestro vehículo es capaz de seguir una línea blanca. Algunos datos técnicos de interés son los siguientes: 1. Longitud de la trayectoria: 195 cm. 2. Tiempo de recorrido: 52.8 s. 3. Velocidad tangencial de las llantas: m/s = km/h. 4. Radio de las llantas: 1.7 cm. 5. Velocidad angular de las llantas: rad/s= rpm A continuación se mostraran algunas imágenes del carro seguidor de líneas.

8

9 CONCLUSIONES Mediante el desarrollo de este proyecto tuvimos la posibilidad de aprender el funcionamiento de los mecanismos utilizados. Algunos de los problemas que enfrentamos fueron, entre muchos otros, los siguientes: 1. La pintura empleada en el diseño de la pista fue de lento secado. 2. Al soldar los componentes, se cuidó que la soldadura y/o cables no hicieran corto en el circuito. 3. La selección de los motores y el acoplamiento de los engranajes. 4. El maquinado del aluminio, así como los dobleces hechos y las perforaciones, entre otros. BIBLIOGRAFÍA Mecatrónica, Sistemas de control electrónico en la ingeniería mecánica y Eléctrica, Tercera edición, W. Bolton, Alfaomega