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Gabriel Herrero Salazar
hace 7 años
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1 Descripción del proyecto Circuito: En este proyecto se desarrolló una baquelita de fibra que conforma el cuerpo del carro velocista, en esta baquelita se encuentran las pistas que unen los diversos periféricos. Para elegir la distribución de estos componentes se tomó en cuenta 2 criterios básicos, el primero fue la simetría, para distribuir de manera uniforme el peso sobre el cuerpo del carro, y el segundo criterio fue la facilidad para realizar las conexiones. La mayoría de los componentes se encuentran sobre el eje central del carro, de esta manera resulta más fácil balancear el peso, además, se intentó colocar los componentes más pesados cercanos al eje de los motores, favoreciendo la tracción del carro. Se seleccionó un PIC18F26k20 por ser un microprocesador con la cantidad suficiente de pines para controlar todos los dispositivos necesarios para el funcionamiento del carro, además de que posee un PLL interno que ayuda a aumentar considerablemente la velocidad del microprocesador permitiendo que el robot realice todas las operación lo más rápido posible. LECTURA DE LA LÍNEA Se realizaron las configuraciones necesarias para ejecutar la lectura de la línea, utilizando la regleta de sensores QTR-8A, la cual está formada por 8 LEDs infrarrojos dispuestos en paralelos de series y 8 fototransistores como se muestra en la Figura 1. El funcionamiento básico de este dispositivo consiste en sensores infrarrojos que tienen un emisor y un receptor los cuales funcionan dependiendo de la luz reflejada, teniendo en cuenta que el color negro absorbe las longitudes de onda de la luz, al ésta no ser reflejada el fototransistor permanece en la región de corte, apareciendo el voltaje de Vcc en la salida del sensor, por el contrario el color blanco refleja todas las longitudes de onda y éstas inciden en el fototransistor, generando una corriente en la base y permaneciendo éste en la región de saturación, por lo tanto, dependiendo del color de la superficie en la que se refleje el voltaje a la salida de los sensores variara entre 0 y Vcc. Basado en ello, la lectura de los sensores le permiten al carrito seguir la línea de color negro de forma autónoma.

2 Figura 1. Característica de la Regleta de sensores Figura 2. QRT 8A En la Figura 2, se observa la configuración física de los sensores, haciendo notar que en nuestro caso, el PIC18F26K20 maneja niveles voltaje de 3.3 V, por lo tanto, se cortocircuito el bypass de la regleta de sensores para que ésta funcione a este voltaje, información que fue obtenida de la hoja de datos del fabricante. Seleccionamos esta regleta, ya que resulta práctica su implementación ofreciendo suficientes sensores para obtener una correcta lectura de línea.

3 DRIVER DEL MOTOR Tabla 1. Especificaciones generales Canales de Motor 2 Voltaje minimo de operacion 4.5V Voltaje maximo de operacion 13.5V Corriente de salida por canal 1A Corriente maxima de salida por canal 2A Frecuencia maxima de PWM 100 khz Voltaje logico minimo 2.7V Voltaje logico maximo 5.5V Figura 3 Figura 4 El driver para motores nos permite controlar dos motores basándose en un doble puente-h. Con él podemos fijar el sentido de giro e incluso gracias a una salida tipo PWM ajustar la velocidad de giro. La fuente de alimentación para la lógica de control (VCC) puede ser del rango de 2.7 a 5.5V, mientras que la fuente del motor (VM) está limitada a un máximo de 15V. La corriente de salida es de hasta 1.2A por canal (o hasta 3.2A pico).

4 Una tensión del motor recomendada de 4,5 V a 13,5 V y salida de corriente máxima de 3 A por canal (1 A continuos) hace de este un gran driver para los motores de baja potencia. Basándonos en la hoja de datos del fabricante, se encuentra una tabla de la verdad especificando las configuraciones necesarias en cada uno de los pines para controlar los motores. Cada uno de los dos canales de motor tiene dos pasadores de control de dirección y un pasador de control de velocidad que acepta una entrada de PWM con una frecuencia de hasta 100 khz. Existen dos señales de entrada (IN1 y IN2 para cada uno de los canales) pueden ser usadas para controlar el motor en uno de los cuatro modos de maniobra posibles: CW (retroceso), CCW (avance), Short-Brake (frenado corto) y Stop (detener). Las dos salidas de motores (A y B) pueden ser controladas de manera separada, la velocidad de cada motor es controlada mediante una señal PWM con una frecuencia de hasta 100kHz. Seleccionamos este driver, ya que es el dispositivo que nos permite aportarle de manera correcta energía a los motores. CONFIGURACIÓN DE LOS MOTORES Entre las características de los motores utilizados para el desplazamiento del carrito, tenemos que es un motor DC de bajo consumo de energía con 1 caja de engranajes de metal. Tiene una sección transversal de mm, y el eje de salida en forma de D de 9 mm de largo y 3 mm de diámetro. Están destinados para su uso a 6 V, aunque en general, este tipo de motores pueden funcionar a tensiones por encima y por debajo de este voltaje nominal, por lo que pueden operar cómodamente en el rango de 3-9 V, sin embargo, tensiones más bajas podrían no ser prácticos y voltajes más altos podrían comenzar a afectar negativamente la vida del motor. Las dimensiones del motor se pueden observar en la Tabla 2, y las especificaciones generales en la Tabla 3. Tabla 2. Dimensiones Tamaño Peso Diámetro del eje ( ) mm (El eje de salida suma 9 mm a la longitud de 26 mm) 9.5 g 3 mm Tabla 3. Especificaciones Generales Relación de Transmisión 9.96:1

5 Velocidad Máxima (rpm) a 6V Corriente (Sin fuerza aplicada) Corriente Máxima a 6V Torque Máximo a 6V Tipo de Motor 1300 rpm 40 ma 360 ma 0.2 kg.cm 0.36A a 6V REGULADORES Se implementaron dos reguladores, el AMS1117 y el LM78L reguladores de 3.3 V y 5 V respectivamente necesarios para obtener los niveles de voltajes lógicos necesarios para poder alimentar los todos los componentes del circuito. BOOST El boost es un dispositivo convertidor DC-DC implementado para elevar los niveles de tensión de la batería de 3.7 V hasta valores de tensión de 32 V, este voltaje de salida es regulable y para nuestra aplicación el voltaje máximo de operación seria 15 volt, por lo que el valor del boost pudiera ir variándose en función de las necesidades que se presenten. En este caso utilizamos un boost que está compuesto por el circuito integrado XL6009 el cual posee todas las prestaciones necesarias para la implementación de este proyecto. MEJORAS A FUTURO Al circuito impreso se le incorporaron algunas conexiones para incorporarle un módulo de proximidad ultrasónico y un módulo bluetooth con el fin de aprovechar al máximo las prestaciones del microcontrolador, e incorporarle mejoras a futuro de manera de no limitar el proyecto, sin embargo las recomendaciones en Hardware para estos componentes son los siguientes módulos: Módulo de proximidad HC-SR04 Modulo BlueTooth HC-06

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