Contenido Unidad de Robótica

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1 UNIDAD: ROBÓTICA

2 Contenido Unidad de Robótica Introducción...3 Entradas...3 Entradas analógicas...3 Entradas Digitales...3 Salidas...4 LED...4 Motor (giro en un solo sentido)...4 Motor (giro en un solo sentido)...5 Motor (giro en dos sentidos)...5 Elementos de un sistema de programación...6 Descripción del µcontrolador PICAXE 08 M...6 Cable de Programación Serie...6 Software de Programación...7 Instrucciones Basic de programación...10 Etiquetas...10 Comentarios...10 Activar o desactivar salidas...10 Bascular salidas...10 Tiempos de espera...11 Goto (ir a)...11 Gosub (ir a sub)...11 Instrucción if...11 Instrucción if else end if...11 Select case...11 Esperar a que se accione un pulsador conectado a la entrada Esperar a que se accionen dos pulsadores conectados a las entradas 1 y Contador...14 a) Bucle for next...14 b) Utilizando etiquetas...14 c) Do. Loop while (condición)...15

3 Ejercicios a realizar...15 Ejercicios a realizar con el Entrenador PICAXE Tutorial para el Picaxe 08M...16 Kit 1 Simulador con 2 Entradas Digitales, 1 analógica y 2 salidas mediante LED...17 Kit 2 Simulador Semáforo [Coches, Peatones y pulsador]...18 Kit 3 Simulador Salida Relés...19

4 Introducción Cualquier sistema programable comprende los siguientes bloques: Entradas, código de programa y salidas. El µcontrolador realiza la función asignada en el programa: evalúa el valor de las entradas y acciona las salidas según el código de programa Entradas Programa ->µcontrolador Salidas Entradas Entradas analógicas Las entradas analógicas son aquellas que pueden tomar cualquier valor. En el ejemplo si conectamos una LDR con un potenciómetro, el valor de salida V puede obtener cualquier valor dependiendo de la intensidad que accione la LDR lux Voltaje Entradas Digitales Las entradas digitales solo pueden obtener 2 valores 0 (0V) o 1(+5V). Veamos algunos sistemas para obtener entradas digitales Conmutador En la figura de la izquierda la entrada vale 0 el LED de señalización no enciende. En la figura de la derecha la entrada vale 1 el LED de señalización está encendido

5 Pulsador En la figura con el pulsador accionado vemos que la salida V = 0V 0 ya que está conectada directamente a 0V a través de la resistencia de 1K. Si accionamos el pulsador la tensión de salida de V será de 5V con lo que conseguimos la señal digital 1. En resumen pulsador sin accionar 0 y pulsador accionado 1 Salidas Las salidas de los sistemas digitales dan una intensidad pequeña capaz de activar un LED. Si deseamos activar un motor lo debemos hacer a través de un Relé por lo que esta salida debemos amplificarla a través de un transistor LED El LED funciona con V D = 2 V y una intensidad de 10-20mA. Vamos a calcular la resistencia a intercalar para conectarlo a 5V V R = V T V D = 5-2 = 3V. La resistencia debe de absorber estos 3V Motor (giro en un solo sentido) Lo podemos accionaremos a través de un transistor. La resistencia de 2k2 es para proteger la base del transistor contra una sobre intensidad.

6 Motor (giro en un solo sentido) En el ejemplo anterior tenemos el problema de que el motor puede funcionar según la intensidad del transistor (activa) más o menos. Si queremos que el motor gire(1) o no(0) lo que hacemos es controlarlo a través de un relé. Ver ejemplo Cuando reciba la señal la base del transistor este se pone en conmutación, el relé se activa y el motor funciona. Cuando no haya señal en la base, el transistor estará en corte, I B = I C = 0. El relé no se activará y el motor no funciona Motor (giro en dos sentidos) Si necesitamos que el motor gire en dos sentidos: puerta de garaje, ascensor, barrera, etc. Necesitaremos dos señales de salida. Cada señal activará un relé amplificado por transistor y con ello invertimos el sentido de giro del motor. M1 Al recibir la señal S 1 se satura el Transistor Q 3 con lo que se acciona el relé R 1 y el motor gira en un sentido + -> M 1 y - -> M 2 M2 Al recibir la señal S 2 se satura el Transistor Q 4 con lo que se acciona el relé R 2 y el motor gira en un sentido + -> M 2 y - -> M 1

7 Elementos de un sistema de programación El µcontrolador, usaremos el Picaxe 08M El cable de Programación del dispositivo, que conectado al puerto serie COM del ordenador nos transfiere el programa del ordenador al PIC El software de Programación (Picaxe Programming Editor) Descripción del µcontrolador PICAXE 08 M El microcontrolador PIC (microcontrolador programable) es a menudo descrito como un "ordenador en un chip". Es un circuito integrado que contiene memoria, unidades procesadoras y circuitos de entrada/salida, en una sola unidad. Veamos el esquema del PIC 08M Patilla 1: alimentación +5V Patilla 2: Serial In (entrada de datos del puerto Serie) Patilla 3: In4 /Out4 (puede funcionar como entrada o salía) Patilla 4: In3 (entrada de datos 3) Patilla 5: In2/Out2 Patilla 6: In1/Out1 Patilla 7: Serie Out/Out0 (puede funcionar como salida de datos 0 o como entrada de datos del Puerto serie) Mediante un conmutador elegiremos una u otra función Patilla 8: 0V Cable de Programación Serie Es un cable como el de la imagen se conecta al entrenador y al puerto serie del ordenador

8 Software de Programación Usaremos el Picaxe Programming Editor que se puede descargar desde la siguiente dirección Antes de empezar la programación usaremos el Cocodrile para realizar un ejercicio sencillo Diseñar un programa y su circuito para que se encienda y se apague un LED con un intervalo de 1 sg. Para entenderlo mejor usaremos el Programa Cocodrile programable mediante un diagrama de flujo Algoritmo: Conectamos el LED a la salida 0 1) Inicio del programa 2) Enciendo el LED 3) Durante 1 sg 4) Apago el LED 5) Durante 1 sg 6) Vuelvo al Inicio del programa Diagrama de Flujo Funcionamiento: Pongo la Salida Output 0 (a la que va conectada el LED) en ON Espera 1sg Pongo la salida Output 0 en Off Durante 1 sg Vuelvo a empezar

9 Veamos ahora como lo programamos en Basic con el programa PPE Vamos a conectar el LED a la salida 0, por tanto será la salida que tendremos que activar (High 0) o desactivar (Low 0) para encender o apagar el LED 1) Abrimos el programa 2) Elegimos el tipo de PICAXE que vamos a programar, en nuestro caso el PICAXE 08-M. Se puede cambiar desde el icono Options. 3) Podemos programar directamente en Basic o desde el Editor de Diagramas de Flujo. Vamos a hacerlo desde aquí, para ello presionamos el botón FlowChart y nos saldrá la pantalla siguiente 4) Para activar o desactivar las salidas presionamos el icono out (output commands) Para activar la salida -> high y lo arrastro al escritorio y para desactivar -> low Después haciendo clic sobre la etiqueta puedo asignar la salida que deseo activar en la esquina inferior izquierda 5) Para indicar tiempos presiono el icono inicial delay y elijo wait o pause y el tiempo de espera deseado, en este caso voy a elegir wait 1sg 6) Para dibujar líneas, escojo la opción draw lines y dibujo la línea de conexión del diagrama de flujo, con lo cual ya tengo el diagrama de flujo terminado.

10 7) Una vez que tengo el diagrama de flujo puedo simularlo presionando el icono simulate y vemos el ejemplo funcionando si está bien diseñado. Veremos la salida 0 (encenderse y apagarse cada sg) 8) Para pasar el diagrama de flujo a código de programación Basic. Desde el Menú PICAXE -> Convertir Flowchart to BASIC Código de Programación Basic Desde el Editor de programación Basic presionando Simulate podemos ver el funcionamiento

11 Para transferir el programa al PICAXE - Conectamos el cable Serial al Ordenador y al PICAXE - Vamos a Options -> Serial Port y buscamos el puerto al que está conectado COM1, COM2, COM3, - Presionamos OK una vez que hayamos encontrado el puerto correcto - A continuación presionamos el botón Program Instrucciones Basic de programación Etiquetas Las etiquetas pueden ser cualquier palabra pero deben de comenzar por una letra y terminar en el símbolo ( :) y no debe de contener espacios en blanco Main: Label_11: Comentarios A la hora de diseñar un programa es muy importante introducir comentarios en el programa. Se añaden iniciándolo con una comilla sencilla y después el comentario. El programa lo interpreta como un comentario y no dará error esto es un comentario autor: José A. Pérez Activar o desactivar salidas High 0 Activa la salida 0 Low 0 Desactiva la salida 0 Bascular salidas Toogle (salida) Si vale 0 la pasa a 1 y viceversa Main: toogle 0 Bascula la salida 0 goto main:

12 Tiempos de espera Wait 5 Pause 1000 El programa está detenido 5 sg al llegar a esta instrucción El programa está detenido 1000ms = 1sg Goto (ir a) Goto label_10 El programa va a la etiqueta label_10 Gosub (ir a sub) Main: Gosub label_10 Label_10: High 0 Wait 5 Return Envía el programa al sub-procedimiento label_10 retorna al sub-procedimiento Instrucción if If (condición) then (acción) Si se cumple la condición se ejecuta la acción Instrucción if else end if Si se cumple la condición se ejecuta la acción1 en caso contrario se ejecuta la acción2 If (condición) then Acción1 Else Acción2 End if Select case Si son muchas las condiciones en vez de usar muchos if usamos la sentencia select case Select case contador Case 0 Acción1 Case 1 Acción2 Else Acción3 Endselect

13 Esperar a que se accione un pulsador conectado a la entrada 1 Código de Programación Label_11 If pin1 = 1 then label_12 Label_11 Diagrama de Flujo Label_12 Esperar a que se accionen dos pulsadores conectados a las entradas 1 y 2 Función OR : A OR B Código de Programación Método 1 Método 2 Diagrama de Flujo

14 Función AND: A AND B Código de Programación Método 1 Método 2 Diagrama de Flujo

15 Contador Podemos realizarlo con varias instrucciones Las variables que se deberán de utiliza serán b0, b1,, b9 Si queremos usar una variable con otro nombre p.ej. debemos asignarla al principio Symbol contador = b0 Podemos incrementar una variable con la siguiente orden Si queremos hacer contador = contador + 1 Lo podemos hacer con la instrucción inc (incrementa en 1) inc contador Ejemplo: programa que encienda y apague un led conectado a la salida 0 10 veces a) Bucle for next Se realiza el bucle desde el inicio de la variable (contador =1 ) hasta el fin(contador = 10= Symbol contador = b0 Main: for contador = 1 to 10 High 0 Wait 1 Low 0 Wait 1 Next b) Utilizando etiquetas Symbol contador = b0 Main: Contador = 0 Label_10: High 0 Wait 1 Low 0 Wait 1 Inc contador If contador = 10 then label_11 Goto label_10 Label_11

16 c) Do. Loop while (condición) El bucle se realiza mientras se cumpla la condición Symbol contador = b0 Main: Contador = 0 Label_10: do High 0 Wait 1 Low 0 Wait 1 Inc contador Loop while contador <= 10 Ejercicios a realizar 1) Programa que nos encienda y apague 2 led intermitentemente LED 1 (Out 0) LED 2 (Out1) : - LED 1 encendido LED 2 apagado (0,8 sg) - LED 1 apagado LED 2 encendido (0,8 sg) 2) Programa que nos realice la secuencia anterior 8 veces pero al accionar un pulsador conectado a la entrada 3 (IN3) 3) Programa que nos encienda y apague 2 led intermitentemente LED 1 (Out 0) LED 2 (Out1) : - LED 1 encendido LED 2 encendido (0,75 sg) - LED 1 apagado LED 2 apagado (0,90 sg) 4) Realizar el ejercicio del señalizador de ciudad con las siguientes condiciones - Pulso ON se enciende el LED de ON/Off - Pulso Off se apaga el LED ON/off - Si está encendido ON y Pulso Ciudad se enciende un LED parpadeando durante 20sg 5) Programa que nos realice la secuencia de encendido de 1 semáforo de 4 LED para la salida de coches de FORMULA 1 - Inicio - Al accionar un pulsador - 1 sg -> enciendo el LED 1-1sg -> enciende o el LED 1 y 2-1 sg -> enciendo el LED 1, 2 y 3-1 sg -> enciendo el LED 1, 2, 3 y 4-1 sg -> apago los 4 LED - Vuelvo a inicio 6) Programa que nos realice la simulación de una puerta de garaje - Puerta Cerrada: FCC (activo) - Si FCC (activo) y pulso P se acciona R 1 y gira el motor en un sentido (Abrir) - Llega la puerta abierta a FCA (activo) se para y espera 20sg - Despues de 20 sg se activa el relé R 2 y gira el motor en el otro sentido (cerrar) - Llega la puerta cerrada a FCC (activo) se para

17 Ejercicios a realizar con el Entrenador PICAXE 08 Tutorial para el Picaxe 08M 1- Out 0 - Infraout 2-0V 3- In 1 Out 1 ADC 1 4-0V 5- In 2 Out 2 ADC 2 /pwm2 /tune 6-0V 7- In 3 / Infrain 8- +6V 9- In 4 Out 4 ADC V 0V 6V Programación Para programar el PIC situar el Interruptor deslizante en modo programación (ver figura) Para ejecutar el programa situar el interruptor en la posición inferior

18 Kit 1 Simulador con 2 Entradas Digitales, 1 analógica y 2 salidas mediante LED Entradas Digitales: 2 Pulsadores SW1 y SW2 1 Entrada Analógica SW2 IN3 SW1 IN2 Salidas : 2 LED D1 y D2 1 = +6V 2 = ADC4 LDR 3 = + 6V 4 = IN3 SW2 5 = 0V 6 = IN2 SW1 7 = 0V 8 = OUT1 LED 1 (IZQ) 9 = 0V 10 = OUT0 LED 2 (DCHA) LDR ADC4 LED 1 OUT1 LED 2 OUT0 Ejercicio 1-1 Programa para encender LED 1 y LED2 a la vez parpadeando cada 0,5 sg Ejercicio 1-2 Programa para encender alternativamente LED1 y LED2 parpadeando cada 0,5 sg Ejercicio 1-3 Al pulsar SW1 debe de encenderse 10sg el LED1 parpadeando cada 0,5sg y al pulsar SW2 el LED2 Ejercicio 1-4 Si se pulsan SW1 y SW2 a la vez se pone en marcha el programa 1-2. Cuando se este ejecutando el programa 1-2 si se pulsa SW1 o SW2 se apagan los 2 LED Ejercicio 1-5 Noche: LDR tapada se acciona el programa 1-2. Si es de día se acciona el programa 1-1 Ejercicio 1-6 Noche: se acciona el programa 1-3

19 Kit 2 Simulador Semáforo [Coches, Peatones y pulsador] Entrada Digital: 1 Pulsador SW1 Salidas: 5 LED Coches: (Rojo, Naranja, Verde), Peatones: (Rojo, Verde) 1 = +6V 2 = OUT 4 Rojo coches 3 = + 6V 4 = IN3 Pulsador SW1 5 = 0V 6 = OUT 2 Verde Peatones 7 = 0V 8 = OUT1 Verde COC. Rojo PEA. 9 = 0V 10 = OUT0 Naranja COC. Rojo PEA. R C OUT4 N C OUT0 V C OUT1 SW1 IN3 Ejercicio 2-1 R P OUT1 +OUT0 Encendido VC y RP =15 sg Apaga VC Enciende NC = 3 sg Apaga NC Enciende RC Apaga RP Enciende VP = 12 sg Parpadea VP = 3sg Apaga VP Apaga RC Vuelve al inicio VP OUT2 Ejercicio 2-2 Encendido VC y RP Si acciono el pulsador SW1 Apaga VC Enciende NC = 3 sg Apaga NC Enciende RC Apaga RP Enciende VP = 12 sg Parpadea VP = 3sg Apaga VP Apaga RC Vuelve al inicio Ejercicio 2-3 Está parpadeando el NC Si acciono el pulsador SW1 Apaga VC Enciende NC = 3 sg Apaga NC Enciende RC Apaga RP Enciende VP = 12 sg Parpadea VP = 3sg Apaga VP Apaga RC Vuelve al inicio

20 Kit 3 Simulador Salida Relés Entrada Digital: 1 Pulsador SW1 (incluido en placa), y conexiones mediante bornas para poder conectar finales de carrera u otro elemento conectada a IN3 Salidas: 2 LED y salida a 2 relés exteriores SALIDAS: Out 0 A está salida está conectado el LED D1 (placa) y está amplificada mediante un par de Darlington para poder conectar un Relé R2 DC 5V externo o un motor Out 1 A está salida está conectado el LED D1 (placa) y está amplificada mediante un par de Darlington para poder conectar un Relé R2 DC 5V externo o un motor Si los relés son de 12VDC conectaremos los 12V a +V y conectamos A1 del relé a +V Ejercicio 3-1 Conectar 2 relés R1 y R2. Al pulsar SW1 se acciona el relé R1 despues de 10sg se debe de desactivar el relé R1 y activar R2. Despues de 10 sg se desactiva R2. Volver al inicio Ejercicio 3-2 Conectar 2 relés y los finales de carrera de una puerta de garaje a la placa. Diseñar el programa para el accionamiento de la puerta de garaje con el pulsador

21 A Activar o desactivar salidas, 10 Bascular salidas, 10 Bucle for next, 14 B C Cable de Programación Serie, 6 Comentarios, 10 Contador, 14 Descripción del µcontrolador PICAXE 08 M, 6 Do. Loop while (condición), 15 D Ejercicios a realizar, 15 Ejercicios a realizar con el Entrenador PICAXE 08, 16 Elementos de un sistema de programación, 6 Entradas, 3 Entradas analógicas, 3 Entradas Digitales, 3 Esperar a que se accione un pulsador conectado a la entrada 1, 12 Esperar a que se accionen dos pulsadores conectados a las entradas 1 y 2, 12 Etiquetas, 10 E Gosub (ir a sub), 11 Goto (ir a), 11 G Instrucción if, 11 Instrucción if else end if, 11 Instrucciones Basic de programación, 10 Introducción, 3 Kit 1 Simulador con 2 Entradas Digitales, 1 analógica y 2 salidas mediante LED, 17 Kit 2 Simulador Semáforo [Coches, Peatones y pulsador], 18 Kit 3 Simulador Salida Relés, 19 I K S Salidas, 4 Select case, 11 Software de Programación, 7 T Tiempos de espera, 11 Tutorial para el Picaxe 08M, 16 Utizando etiquetas, 14 U