Baez interfaces

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 1
INTERFACES

Interfaces

Proyecto:

Desarrollo de un Auto Robot utilizando material
reciclable

ASESOR: Lic. Rosa Norma García Morales

Presentan:
José Luis Pérez de la Cruz
Urania Ochoa Pulido
Juan Antonio Pérez Hernández
Daniel Santos Magaña

Ing. En Sistemas Computacionales VI A

Comalcalco, Tabasco a 20 de abril del 2010.

INTERFACES

Contenido

Introducción............................................................................................................................................... 4
Objetivos ...................................................................................................................................................... 5

1. ANÁLISIS

UNIDAD 1 Sensores 6

1.1 Ópticos .................................................................................................................................. 7
1.1.1 Tipos ................................................................................................................................ 7
1.1.2 Funcionamiento .......................................................................................................... 10
1.1.3 Características............................................................................................................. 10
1.1.4 Modo de comunicación ............................................................................................... 11
1.2 Aproximación ..................................................................................................................... 12
1.2.1 Tipos ........................................................................................................................... 12
1.2.2 Funcionamiento .......................................................................................................... 12

UNIDAD 2 Actuadores 16

2.1 Electrónicos ......................................................................................................................... 17
2.1.1 Funcionamiento .......................................................................................................... 17
2.2 Mecánicos ........................................................................................................................... 19
2.2.1 Funcionamiento .......................................................................................................... 20

UNIDAD 3 Periféricos estandarizados 22

3.1 Tipos ................................................................................................................................... 24
3.1.1 Serial .......................................................................................................................... 25
3.1.2 Paralelo ...................................................................................................................... 25
3.2 Aplicaciones con lenguaje de programación híbrida........................................................... 26
3.3 Aplicaciones con lenguaje de programación híbrida........................................................... 26

UNIDAD 4 Periféricos no estandarizados 27

4.1 A través de puertos ........................................................................................................... 27
4.1.1 Diseño ........................................................................................................................ 29
4.1.2 Programación ............................................................................................................. 31
4.1.3 Aplicación................................................................................................................... 32

INTERFACES

4.2 A través de interfaz ........................................................................................................... 34
4.2.1 Diseño ....................................................................................................................... 34
4.1.2 Programación ............................................................................................................ 36
4.1.3 Aplicación.................................................................................................................. 37

UNIDAD 5 Interfaces 39

5.1 Conceptos básicos ............................................................................................................. 39
5.2 Clasificación ...................................................................................................................... 40
5.3 Programación de bajo nivel ............................................................................................... 42
5.4 Aplicaciones ...................................................................................................................... 44

2. DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS QUE CONFORMAN EL PROYECTO ..................................................... 45
3. DESARROLLO DEL PROYECTO EN LABORATORIO .................................................................................... 51
4. PUESTA EN MARCHA DEL Auto Robot 0 (Zero) ....................................................................................... 56

Justificación ................................................................................................................................................ 60

Conclusiones .............................................................................................................................................. 61

Fuentes de Información.............................................................................................................................. 62

Anexos........................................................................................................................................................ 64

INTERFACES

INTRODUCCIÓN

El presente documento surge del desarrollo de un kit electrónico, en el cuál se pretende
conocer el funcionamiento de dispositivos (sensores, actuadores, periféricos e interfaces),
que actualmente incluyen los dispositivos informáticos.

La finalidad del proyecto es familiarizarse con el diseño, instalación y evaluación de
interfaces que hoy en día se utilizan en el área de informática para la comunicación con la
computadora.

Este documento, como primera parte describe de manera general todos los temas que
abarca la asignatura en cuestión y ejemplos básicos de aplicación, con el fin de que se
comprenda rápidamente la esencia del documento.

Seguidamente, se realiza una breve descripción de todos los materiales que se utilizarán
para poder desarrollar el proyecto, así como los componentes básicos que conforman a
estos materiales.

Después de la descripción de todos los materiales empleados en el proyecto, se presentan
una serie de evidencias y fotografías del desarrollo del proyecto en el laboratorio, durante
su tiempo de elaboración.

Por último, se realizan los anexos correspondientes, glosarios, evidencias y bibliografías,
que conforman la información y pruebas del desarrollo del proyecto.

INTERFACES

OBJETIVOS

Objetivo general:

Que el alumno conozca y analice los diferentes tipos de dispositivos (sensores,
actuadores, periféricos, etc.) que contienen la mayoría de los equipos electrónicos
informáticos hoy en día.

Objetivo del proyecto:

Llevar a cabo la construcción de un auto robot, a través de material reciclado, para
conocer el funcionamiento y uso de dispositivos electrónicos como sensores, actuadores,
periféricos e interfaces.

INTERFACES

ANALISIS
Antes de iniciar el desarrollo de nuestro proyecto ....A continuación primero
veremos los elementos que integran un sist de interface, estos dispositivos que a
simple visto no no los vemos, pero que sin embargo los cuales se encuentran en
nuestro entormo. Un ejemplo son los aparatos electromesticos que tenemos en
nuestros hogares, desde el mas simple al mas sofisticado.

UNIDAD 1 SENSORES

Introducción

Se denomina sensor a todo elemento que es capaz de transformar señales físicas como
temperatura, posición, longitud etc., en señales eléctricas.1 La Figura 1 nos muestra
algunos tipos de sensores.

1
CSIC-CDTI: Introducción a los sensores. Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, 1987.

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Figura 1. Algunos tipos de sensores

1.1 Ópticos

Un sensor óptico se basa en el aprovechamiento de la interacción entre la luz y la materia
para determinar las propiedades de ésta.2 Una mejora de los dispositivos sensores,
comprende la utilización de la fibra óptica como elemento de transmisión de la luz.
La Figura 2 nos muestra algunos ejemplos de sensores ópticos.

Figura 2. Sensores ópticos

2
http://www.nortecnica.com.ar/pdf/teoria_opticos_2_2.pdf [leído 10.02.2010]

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1.1.1 Tipos
Los sensores ópticos los forman los foto-interruptores de barrera, reflectivos y los
encoders ópticos.3

Foto-interruptores de barrera
Están formados por un emisor de infrarrojos y un fototransistor separados por una abertura
donde se insertará un elemento mecánico que producirá un corte del haz. La salida será 0
o 1. La Figura 3 nos muestra un ejemplo de foto-interruptor de barrera.

Figura 3. Foto-interruptor de barrera

Foto- interruptores reflectivos
Están formados por un emisor y un receptor de infrarrojos situados en el mismo plano de
superficie, que por reflexión permiten detectar dos tipos de colores, blanco y negro
normalmente, sobre un elemento mecánico. La Figura 4 nos muestra un tipo de foto-
interruptor reflectivo.

3
Smith, S.D.: Optoelectronics devices. Prentice Hall, 1995.

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Figura 4. Foto-interruptor reflectivo

Encoders ópticos
Con los foto-interruptores y los reflectivos se pueden montar los encoders ópticos,
formados por un disco que tiene dibujados segmentos para ser detectados por los
sensores. Existen dos tipos de encoders, los Encoders Incrementales y Encoders
Absolutos.

-Encoders Incrementales: permiten que un sensor óptico detecte el número de
segmentos que dispone el disco y otro sensor detecte la posición cero de dicho disco. La
Figura 5 nos ilustra el funcionamiento típico de los encoders incrementales.

Figura 5. Funcionamiento de un encoder incremental

-Encoders Absolutos: permiten conocer la posición exacta en cada momento sin tener
que dar una vuelta entera para detectar el punto cero del disco. La diferencia es que se
necesitan varios sensores ópticos y el disco debe de tener una codificación tipo
Manchester. La Figura 6 muestra un esquema de encoder absoluto.

INTERFACES

Figura 6. Funcionamiento de un encoder absoluto

1.1.2 Funcionamiento
Principio básico de funcionamiento: emisión y recepción de luz. Tanto en el emisor como
en el receptor existen pequeñas lentes ópticas que permiten concentrar el haz de luz y se
encuentran en un mismo encapsulado. El primero suele ser un diodo emisor de luz (LED)
y el receptor un fotodiodo. Generalmente trabajan por reflexión de la luz, es decir, el
emisor emite luz y si esta luz es reflejada por un objeto, el receptor lo detecta.4
Muchos dispositivos electrodomésticos usan estos tipos de sensores, como por ejemplos
lectores de CD/DVD, en copiadoras, etc. La Figura 7 nos muestra el funcionamiento
básico de los sensores de tipo óptico.

4
http://www.4shared.com/file/220943487/29b8607a/26_SENSORES_OPTO_ELECTR_NIC.html [leído 15.02.2010]

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Figura 7. Funcionamiento del sensor óptico

1.1.3 Características
Algunas características más importantes de los sensores ópticos son las siguientes:

y La luz como medio detector. Los sensores ópticos utilizan principalmente los
siguientes componentes emisores:
- LED de luz roja
Luz visible, óptima como ayuda de alineación y para el ajuste de sensor.
- LED infrarrojo (IR)
Radiación invisible con elevada energía.

- Láser de luz roja
Luz visible, óptima para la detección de piezas pequeñas y elevados alcances debido a las
propiedades físicas del láser.
y Refracción de luz.
y Conducción de luz por reflexión total.
y Distancia de actuación.

1.1.4 Modo de comunicación
El modo de operación de los sensores ópticos varía de acuerdo a su tipo, a continuación
mencionaremos estas comunicaciones en los tipos de sensores ya descritos.

y Barrera de Luz
- Rango amplio (20m)
- El Alineamiento es crítico.
y Retro-reflectivo (Réflex)
- Rango 1-3 m.
- Popular y barato

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y Reflectivo Difuso
- Rango 12-300 mm.
- Barato y fácil de usar.

1.2 Aproximación
El sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que se
encuentran cerca del elemento sensor.5 La Figura 8 muestra algunos ejemplos de
sensores de aproximación.

Figura 8. Sensores de proximidad

1.2.1 Tipos.

5
AENOR: Norma EN50010 de Sensores de Proximidad. [Consultado 16.02.2010]

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Existen varios tipos de sensores de proximidad según el principio físico que utilizan. Los
más comunes son:

y SENSOR CAPACITIVO.
y SENSOR INDUCTIVO.
y SENSOR FIN DE CARRERA.
y SENSOR INFRARROJO.
y SENSOR ULTRASONICO.
y SENSOR MAGNETICO.
y SENSORES DE HUMEDAD.

1.2.2 Funcionamiento.
El funcionamiento de los sensores de aproximación depende de su tipo y aplicación, a
continuación se describe el funcionamiento de los sensores de aproximación más
utilizados:

SENSOR FUNCIONAMIENTO
Sensores inductivos: Detectan materiales férricos basándose en
variaciones de campo magnético.
Sensores capacitivos: En determinados entornos no se pueden utilizar las
variaciones de campo magnético y se utilizan otros
dispositivos cuya característica de variación es la
capacidad eléctrica.
Sensores fin de carrera: Son elementos actuadores de conmutación,
generalmente provistos de muelles y utilizados en
procesos automáticos donde la detección debe ser
más robusta).
Sensor infrarrojo El receptor de rayos infrarrojos suele ser un
fototransistor o un fotodiodo. El circuito de salida
utiliza la señal del receptor para amplificarla y
adaptarla a una salida que el sistema pueda entender.
Sensor ultrasónico: Su elemento principal es un transductor
electroacústico. Este elemento, en primer lugar, emite
unas ondas ultrasónicas; a continuación pasa a modo
de espera, en el que, durante un cierto tiempo, espera
la vuelta de las ondas reflejadas en algún objeto. Si
las ondas llegan, quiere decir que hay algún objeto en

INTERFACES

las proximidades.

Sensor magnético: En robótica, algunas situaciones de medición del
entorno pueden requerir del uso de elementos de
detección sensibles a los campos magnéticos.
Sensores de humedad: La detección de humedad es importante en un
sistema si éste debe desenvolverse en entornos que
no se conocen de antemano. Por esta razón se deben
tener en cuenta una variedad de sensores de
humedad disponibles, entre ellos los capacitivos y
resistivos, más simples, y algunos integrados con
diferentes niveles de complejidad y prestaciones.

1.2.3 Características.
Algunas características importantes que presentan la mayoría de los sensores de
proximidad más usuales (inductivos y capacitivos) son:

Sensores inductivos
Tipo de sensor Rosca M12, M18, M30,...
Distancia de detección nominal mm +-x%(3mm +-10%)
Rango de detección mm (0-2mm)
Frecuencia de detección Hz (500Hz)
Objeto detectable estándar Acero (12x12x1mm)
Histéresis <x% del rango de medida (<20% del rango)
Tipo de salida ma (50, 100, 200 ma)
Consumo nominal ma (0.8 ma)
Material de la carcasa Acero, latón, níquel, etc.
Protección IP
Dimensiones Diámetro x longitud (M12x30mm)
Conexión Cable 2m, 3m,...
Tensión de operación V (10-30V DC)
Temperatura de trabajo ° centígrados (-25 + 55°C)

INTERFACES

Peso gr (55g. 90g. 200g.

Sensores capacitivos
Tipo de sensor Rosca M6, M8,...
Distancia de detección nominal mm, m
Rango de detección
Frecuencia de detección Hz (500Hz)
Objeto detectable estándar Acero (12x12x1mm)
Tipo de salida Transistor, Relé
Consumo nominal ma (12 ma)
Material de la carcasa Plástico, PVC, etc.
Protección IP
Dimensiones Diámetro x longitud (M12x30mm)
Conexión Cable 2m, 3m,...
Tensión de operación V (10-30V DC) (20-300 AC)
Temperatura de trabajo ° centígrados (-25 + 55°C)
Peso gr

1.2.4 Modo de comunicación.
El modo de operación básico de los sensores de proximidad capacitivos, se ilustra en la
Figura 9.

Figura 9.Operabilidad del sensor capacitivo

INTERFACES

La Figura 10 nos representa el modo de comunicación básico de los sensores inductivos.

Figura 10. Modo de operabilidad del sensor inductivo

UNIDAD 2 ACTUADORES

Introducción

Se denominan actuadores a aquellos elementos que pueden provocar un efecto sobre un
proceso automatizado.
Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de
energía eléctrica y de gas. Existen 3 tres tipos de actuadores: Los actuadores hidráulicos
se emplean cuando lo que se necesita es potencia, pero es muy costosa. Los actuadores
eléctricos también son muy utilizados en los aparatos mecánicos y electrónicos. 6

6
Traball de Recerca | Jon Roura | I.E.S. Joan Ramón Benaprès
http://automatastr.galeon.com/actuadores.htm [Consultado 18.02.2010]

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Los actuadores neumáticos, los más usados en las industrias, son actuadores de
posicionamiento, es decir: posicionar objetos. La Figura 11 muestra algunos ejemplos de
actuadores comunes.

Figura 11. Algunos ejemplos de ACTUADORES

2.1 Electrónicos

Se le da el nombre de actuadores eléctricos cuando se usa la energía eléctrica para que
se ejecuten sus movimientos.7 La Figura 12 ilustra algunos tipos de actuadores
electrónicos.

7
SIPOS Aktorik GmbH Actuadores eléctricos Im Erlet 2 D-90518 Altdorf Sujeto a cambios sin previo aviso. 2008 >>
Edición 08/08 << Referencia SIP-DO 00.01.001 ES Y070.104/ES.
http://www.sipos.de/downloaddateien/prospekte/Technology_SIPOS_5_Flashspanish.pdf Consultado [20.02.2010]

INTERFACES

Figura 12. Tipos de actuadores electrónicos

2.1.1 Funcionamiento
El proceso bajo control, la acción que se tiene que llevar a cabo y la velocidad con que
ésta deba realizarse, son factores que influyen en la clase de actuador que se ha de
utilizar.

Los dispositivos eléctricos ofrecen una mayor exactitud y repetitividad, necesitan de un
menor espacio de piso y, como consecuencia, son muy adecuados para el trabajo preciso,
como el ensamblaje.

Por lo general, los robots se pueden accionar con un acondicionamiento eléctrico, por
medio de los motores paso a paso o de los servomotores. Una salida de un motor paso a
paso consiste en incrementos de movimiento angular discreto iniciado por una serie de
pulsos eléctricos discretos.

2.1.2 Características

A continuación se describen algunas características de actuadores electrónicos más
usuales.

Motores de corriente continúa

y Estator (imanes) y rotor.
y Interacción entre campo magnético y eléctrico provoca movimiento.
y Velocidad giro proporcional a V.
y Compra: a más corriente más par.
y Eficientes para girar con poca fuerza y gran velocidad.

Servo motores
y Capaces de colocarse en una posición.

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y Motor de DC + engranajes + sensor de posición + controlador proporcional.
y Suelen estar limitados a 180 grados.
y Anchura proporcional a posición.

2.1.3 Modo de comunicación

El actuador representa la interfaz entre el sistema de control de proceso y la válvula.
Los comandos de control transmitidos de forma binaria, analógica o a través de bus de
campo deben ser analizados por el actuador para así posicionar la válvula; a la inversa, el
sistema de control de proceso espera una respuesta del actuador.8

Ésta puede producirse en forma de mera respuesta de estado a través de las señales
binarias de salida (p.ej. par ABIERTA/CERRADA, posición final ABIERTA/CERRADA,
fallo, etc.) o el envío de datos dinámicos (p.ej. posición de la válvula) a través de la salida
analógica. En líneas generales, todos los datos estáticos y dinámicos se encuentran
disponibles en todo momento a través del bus de campo.

2.2 Mecánicos

Los actuadores mecánicos son dispositivos que transforman el movimiento rotativo a la
entrada, en un movimiento lineal en la salida. Los actuadores mecánicos aplicables para
los campos donde se requiera movimientos lineales tales como: elevación, traslación y
posicionamiento lineal.9 La Figura 13 nos muestra algunos ejemplos de actuadores
mecánicos.

8
REPUBLICA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO ³SANTIAGO MARIÑO´ DIRECCION DE
ESCUELA DE INGENIERIA CATEDRA: ELECTIVA V (ROBOTICA).
9
http://www.pmzcomatrans.com/transmision/actuadores-mecanicos/ [Consultado 23.02.2010]

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Figura 13. Algunos ejemplos de actuadores mecánicos.

TIPOS DE ACTUADORES MECANICOS

Tipo de actuador mecánico Descripción
Los actuadores hidráulicos son los que han de utilizar un fluido a
presión, generalmente un tipo de aceite, para que el robot pueda

Actuadores hidráulicos movilizar sus mecanismos. Los actuadores hidráulicos se utilizan para
robots grandes, los cuales presentan mayor velocidad y mayor
resistencia mecánica.
Solo resta hablar de aquellos robots que se valen de los actuadores

Actuadores neumáticos neumáticos para realizar sus funciones. En los actuadores neumáticos
se comprime el aire abastecido por un compresor, el cual viaja a través
de mangueras. Los robots pequeños están diseñados para funcionar por
medio de actuadores neumáticos.

2.2.1 Funcionamiento.

Es importante comprender el funcionamiento de los actuadores para su correcta
aplicación.

Funcionamiento del actuador Rotatorio

El objetivo final del actuador rotatorio es generar un movimiento giratorio. El movimiento
debe estar limitado a un ángulo máximo de rotación. Normalmente se habla de actuadores
de cuarto de vuelta, o 90º; fracción de vuelta para ángulos diferentes a 90º.

Actuador Rotatorio Neumático

INTERFACES

Para hacer funcionar el actuador neumático, se conecta aire comprimido a uno de los
lados del émbolo o veleta (en adelante, solo ³émbolo´) generando una fuerza en sentido
de la expansión del espacio entre el émbolo y la pared del cilindro o el cuerpo. Mediante
un dispositivo mecánico que puede ser el conjunto piñón y cremallera, yugo escocés, o
una simple veleta, el movimiento se transforma en rotatorio. Para mover el actuador en
sentido contrario es necesario introducir aire comprimido en el lado opuesto del émbolo.

Actuador Rotatorio Eléctrico

Para hacer funcionar el actuador eléctrico, se debe energizar los bornes correspondientes
para que el motor actúe en la dirección apropiada. Usualmente vienen con un controlador
local o botonera que hace este proceso más sencillo. Sin embargo para la automatización
remota del actuador, se debe considerar el diagrama de cableado que viene con el
actuador. Las conexiones deben considerar fuerza, señales de límites de carrera y torque,
señales análogas o digitales de posición y torque, etc.

2.2.2 Características.

Entre las características más importantes que podemos encontrar en los distintos tipos de
actuadores mecánicos son:

Tipo de actuador Características
y Compresores y depósitos de aire
y Sistemas de preparación del aire comprimido
Neumáticos y Actuadores neumáticos

y Válvulas neumáticas
y Otros elementos y accesorios «
y Bombas hidráulicas
y Acumuladores
Hidráulico y Actuadores hidráulicos
y Válvulas hidráulicas
y Otros elementos y accesorios «

INTERFACES

2.2.3 Modo de comunicación.

Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es
potencia, y los neumáticos son simples posicionamientos. Sin embargo, los hidráulicos
requieren mucho equipo para suministro de energía, así como de mantenimiento
periódico. 10

Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumáticos también son limitadas desde el
punto de vista de precisión y mantenimiento.

Actuador Neumático Actuador Hidráulico

Fuerza Generadora de Presión de aire Presión hidráulica
Movimiento
Elemento Motriz Émbolo, Pistón o Veleta Émbolo, Pistón o Veleta

Transmisión de Fuerza o Torque Eje o Cremallera Eje

Conversión mecánica Yugo o Piñón Yugo o Piñón

UNIDAD 3 PERIFÉRICOS ESTANDARIZADOS

Introducción
Se denominan periféricos tanto a los dispositivos a través de los cuales el ordenador se
comunica con el mundo exterior, como a los sistemas que almacenan la información,
sirviendo de memoria auxiliar de la memoria principal.11 La Figura 14 nos muestra
ejemplos de periféricos.

10
Manual microprocesadores de Intel.
11
http://www.gratisweb.com/lula_f/perifericos.htm [Consultado 25.02.2010]

INTERFACES

Figura 14. El PC y sus periféricos.

El ordenador es una máquina que no tendría sentido si no se comunicase con el exterior,
es decir, si careciese de periféricos. Por lo que debe disponer de:

y Unidad(es) de entrada, a través de la(s) cual(es) poderle dar los programas que queramos que
ejecute y los datos correspondientes.
y Unidad(es) de salida, con la(s) que la ordenador nos da los resultados de los programas.
y Memoria masiva o auxiliar, que facilite su funcionamiento y utilización.

Los periféricos se pueden dividir en cuatro categorías, que se describen a continuación:

Tipo de periférico Descripción

Son los que permiten introducir datos externos a la

Periféricos de Entrada computadora para su posterior tratamiento por parte de la
CPU. Estos datos pueden provenir de distintas fuentes,
siendo la principal un ser humano.
Son los que reciben información que es procesada por la
CPU y la reproducen para que sea perceptible para el
Periféricos de Salida
usuario.
Se encargan de guardar los datos de los que hace uso la
CPU para que ésta pueda hacer uso de ellos una vez que
Periféricos de Almacenamiento
han sido eliminados de la memoria principal, ya que ésta se
borra cada vez que se apaga la computadora. Pueden ser
internos, como un disco duro, o extraíbles, como un CD.
Su función es permitir o facilitar la interacción entre dos o
más computadoras, o entre una computadora y otro periférico
Periféricos de Comunicación
externo a la computadora.

http://maranta.blogcindario.com/2006/02/00005-perifericos.html [Consultado 26.02.2010]
12
la conexión de periféricos.
diferentes computadoras).12 La Figura 16 nos muestra los puertos del PC disponibles para
nivel software (por ejemplo: los puertos que permiten la transmisión de datos entre
de datos pueden ser enviados y recibidos. Dicha interfaz puede ser física, o puede ser a
Un puerto es una forma genérica de denominar a una interfaz por la cual diferentes tipos
3.1 Tipos
Figura 15. Clasificación de Periféricos
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INTERFACES

INTERFACES

Figura 16. Puertos del PC.

De acuerdo a estos tipos de puertos, los periféricos pueden comunicarse con la
computadora. Estos puertos pueden ser de tipo PS/2 (seriales), DB-9 y Paralelos (cada
periférico esta diseñado para comunicarse con la computadora a través de alguno de
estos tipos de puertos).

3.1.1 Serial
RS-232 también es conocido como puerto serial. Un puerto serial transfiere datos una tasa
de un bit a la vez. Fue el estándar para las conexiones de teclado y ratón actualmente
están siendo reemplazados por puertos USB.13

Estos tipos de puertos para periféricos con cables de conexión, aún se pueden encontrar
en las solicitudes para la presentación de informes módem externo, un ratón, un teclado, y

13
http://www.tecvallarta.edu.mx:150/eduditec/mod/wiki/view.php?id=1611 [Consultado 28.02.2010]

INTERFACES

especialmente en las impresoras fiscales que suelen utilizar este formato para realizar la
conexión a la comunicación.

Figura 17. Puertos seriales del PC.

3.1.2 Paralelos
El puerto paralelo o interfaz paralela se utiliza para la comunicación en los ordenadores
desde los primeros 80ª. La impresora es el dispositivo donde se encuentra un mayor uso
de esta interfaz, aunque actualmente los periféricos, tales como HD, escáneres, cámaras
digitales, Zip y grabadoras de CD lo utilizan muy a menudo. La Figura 18 muestra el
puerto paralelo de una computadora.

Figura 18. Puerto paralelo del PC.

3.2 Aplicaciones con lenguaje de programación híbrida.

Al trabajar con un lenguaje de alto nivel, en ocasiones nos encontramos con el problema
de que necesitamos que haga determinada función o trabajo pero desafortunadamente
ésta solo existe en otro lenguaje que no es el que necesitamos utilizar, o simplemente, no
encontramos esa función en ningún lenguaje de alto nivel. En este momento el lenguaje
ensamblador constituye una herramienta no solo eficaz, sino simple para producir un
parche para el compilador de nuestro lenguaje preferido.

INTERFACES

La programación en lenguaje ensamblador proporciona un mayor control sobre el
hardware de la computadora, pero también dificulta la buena estructuración de los
programas.

La programación híbrida proporciona un mecanismo por medio del cual podemos
aprovechar las ventajas del lenguaje ensamblador y los lenguajes de alto nivel, todo esto
con el fin escribir programas más rápidos y eficientes.14

El lenguaje ensamblador no cuenta con funciones de entrada y salida formateada, por lo
cual es muy complicado escribir programas que sean interactivos, es decir, programas que
soliciten información o datos al usuario. Es aquí donde podemos explotar la facilidad de la
programación híbrida

Ejemplo de un procedimiento híbrido:
Procedure Limpia_Pantalla;
Assembler;
Asm
Mov AX, 0600h
Mov BH, 18h
Mov CX, 0000h
Mov DX, 184Fh
Int 10h
End;

UNIDAD 4 PERIFÉRICOS NO ESTANDARIZADOS

Introducción

Un periférico no estandarizado es aquel que necesita de un controlador de dispositivo,
llamado normalmente controlador (en inglés, device driver) para funcionar. Los drivers o
controladores son programas informáticos que permiten al sistema operativo interactuar
con un periférico, haciendo una abstracción del hardware y proporcionando una interfaz

14
DHANANJAY, V, GADRE (2000). Programming and Customizing the AVR Microcontroller. McGraw-Hill Professional
Technology Industrial Arts.

INTERFACES

(posiblemente estandarizada) para usarlo. La Figura 19 muestra algunos periféricos del
computador que podrían requerir un controlador para su funcionamiento.15

Figura 19. Algunos periféricos no estándar

4.1 A través de puertos

Además del microprocesador y la memoria, una computadora tiene otros dispositivos
como son el monitor, impresora, teclado, y bocinas. Estos dispositivos periféricos están
conectados a través de puertos a la computadora.16

Conexión a través de puertos
Externamente, en la placa madre podemos observar lo que ya conocemos como puertos,
que son accesibles sin necesidad de abrir el ordenador y para establecer la conexión nos
basta con el cable apropiado.

Puerto de conexión Descripción del puerto

Puerto Paralelo Normalmente uno, al que se suele conectar la impresora o un módem externo. Se
denomina paralelo porque para enviar los datos utiliza un bus de 8 hilos (bytes). La
longitud del cable no debe superar los 5 ó 6 metros. El conector del puerto paralelo

15
Articulo escrito y publicado por: Joshua Marius Espinal LeThe www.letheonline.net 2003 [Leído 05.03.2010]

16
http://www.pccomparativas.com/apunte.php?apunte=15 [Leído 05.03.2010]

INTERFACES

es de 25 pins (estándar Centronics). La velocidad máxima es de 1,5 Mb/s.

Puerto Serie Cuando el cable de transmisión es largo, pueden ocurrir desfases entre las
señales. En este caso es más práctico utilizar los puertos serie: envía la información
bit a bit. Normalmente dos, a uno de ellos se solía conectar el ratón, antes de
inventar el conector PS/2. Normalmente utilizan un interface DB9 (otro estándar es
el RS-232 de 25 pines). Velocidad de transmisión: hasta 112 Kb/s.

PS/2 Dos, uno para ratón (IRQ12) y otro para teclado (IRQ1).

USB (Universal Serial Bus) De dos a cuatro. En un sólo puerto USB se pueden conectar hasta 126 dispositivos
(ratón, módem, impresora, escáner, webcam,...) para ello existen unos dispositivos
(hubs) con múltiples salidas de conector e incluso algunos dispositivos pueden
funcionar como hubs al tener conectores USB incorporados.
Es PnP (Plug and Play: enchufar y listo) además en caliente, es decir, sin
necesidad de reiniciar el sistema puesto que USB reconoce el periférico, si acaso,
podría pedirnos la instalación de un driver. Utiliza una sola IRQ para todos los
dispositivos conectados.

Puerto FireWire Pensado para dispositivos de alta velocidad: cámaras de vídeo, DVD, escáneres,
discos duros,... Permite hasta 63 dispositivos y una velocidad de transmisión de 400
Mbits/s (50 MBytes/s). También permite conexión en caliente, es decir, sin
necesidad de reiniciar el ordenador.
Son los estándares para disco duro y CD-ROM. Se caracterizan porque la tarjeta
controladora se encuentra montada sobre el dispositivo (IDE=electrónica integrada
en el dispositivo). La placa madre suele traer dos conectores EIDE (IDE1, IDE2). El
Conectores IDE/EIDE
cable para conectar el dispositivo es plano, pudiendo conectarse a un mismo cable
(Enhanced Integrated Drive
Electronic) hasta dos discos duros o CD-ROM, uno como maestro (master) que tomará el
control del otro, conocido como esclavo (slave). La decisión de qué extremo del
cable es maestro y cual esclavo depende de la placa base. También tendremos que
configurar cada dispositivo mediante unos jumpers para que se reconozcan a sí
mismos como maestro o esclavo.

4.1.1 Diseño
A continuación se presentan algunos diseños de periféricos que se conectan a la
computadora a través de puertos.

Puertos serie

INTERFACES

Mouse

Y

Módem

Figura 20. Diseño de puertos serie y periféricos de conexión

Puerto paralelo

Impresora y
Escáner

Figura 21. Diseño de puertos paralelos y algunos periféricos de conexión

PS/2

Mouse

INTERFACES

Y

Teclado

Figura 22. Diseño de puertos PS/2 para teclado y ratón

USB (Universal Serial Bus)

Figura 23. Diseño de conectores USB y modo de interconexión

Fire Wire

INTERFACES

Figura 24. Cable y conector Fire Wire

Conectores IDE/EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronic)

Figura 25. Dos tipos diferentes de cables IDE 80, uno plano y otro redondo.

4.1.2 Programación

Los dispositivos periféricos de E/S transforman la información externa como una pulsación
en una tecla en impulsos eléctricos que son codificados y enviados hacia el procesador
para su interpretación, procesamiento y almacenamiento de forma automática. Estas
señales eléctricas se codifican según unos códigos como el ASCII y la CPU recibe la
información codificada siempre en binario.17

La Figura 25 nos representa un esquema de la programación básica de los dispositivos
periféricos con la computadora.

17
Klaus Dembowski, Gran Libro del Hardware, Marcombo, 1999.

INTERFACES

Figura 25. Familia de Circuitos que permiten adaptar, leer y/o gobernar
señales externas desde y hacia un sistema microprocesador

Los dispositivos de E/S transforman la información externa en señales codificadas,
permitiendo su transmisión, detección, interpretación, procesamiento y almacenamiento de
forma automática.

4.1.3 Aplicación

Algunas aplicaciones de periféricos no estándar con sistemas de cómputo se describen a
continuación.

Ratón o mouse

La función principal del ratón es transmitir los movimientos de nuestra mano sobre una
superficie plana hacia el ordenador. Allí, el software denominado driver se encarga
realmente de transformarlo a un movimiento del puntero por la pantalla dependiendo de
varios parámetros.18

Teclado

Es el dispositivo para introducción de datos por excelencia; el principal medio de comunicación
entre el usuario y la computadora. Por medio de este periférico, los usuarios suministran
órdenes, información, instrucciones, etc.

Impresora

18
Pedro de Miguel Anasagasti Fundamentos de computadores Paraninfo, 1996 (5ª edición)

INTERFACES

Las impresoras son periféricos que escriben la información de salida sobre papel. Su
comportamiento inicialmente era muy similar al de las máquinas de escribir, pero hoy día son mucho
más sofisticadas, incluso algunas son fotocopiadoras o fax, conectadas con el ordenador.

Junto con las pantallas, son los dispositivos más utilizados para poder ver en forma directamente
inteligible los resultados de un programa de ordenador.

Scanner

Son dispositivos de entrada de datos de propósito especial que se emplean conjuntamente con
paquetes software para gráficos y pantallas de alta resolución. La mayor parte de los scanners
capturan imágenes en color. Dada la cantidad de espacio de almacenamiento que se necesita para
una imagen no suelen capturarse imágenes en movimiento.

Monitor y pantallas planas

Así como el teclado es el puente básico para la comunicación del usuario con la computadora,
ésta, a su vez, despliega sus resultados al usuario por medio del monitor. El monitor lo único que
hace es recibir la información que se envía desde la tarjeta madre y la convierte en puntos
luminosos en la pantalla.19

Además de los dispositivos mencionados anteriormente muchos más como lectoras de código de
barras, unidades de CD/DVD, discos duros, joysticks, etc, cada uno de los cuales tienen su
aplicación a los sistemas informáticos.

4.2 A través de interfaz

Una interfaz de control es un dispositivo de enlace entre un puerto de salida de un
ordenador y los componentes eléctricos/electrónicos de un sistema. Proporciona potencia
a los componentes eléctricos y actúa como buffer entre los componentes y el
ordenador.20

19
Win L. Rosch. Hardware Bible (6th ed.). QUE, 2003.
20
José M Martín, Hardware Microinformático, Ra-Ma, 2003.

INTERFACES

Algunos de los periféricos de la computadora a través de interfaz (o ranuras de expansión)
son:

1. Tarjetas gráficas
2. Tarjetas de audio
3. Tarjeta Ethernet
4. Tarjeta SCSI (Small Computer System Interfaz)
5. Módem interno
6. Intelligent Interface of fischertechnik

4.2.1 Diseño

El diseño de algunos de los dispositivos periféricos mencionados se muestran en las
siguientes figuras.

Figura 26. Diagrama de una Tarjeta de gráficos

Tarjeta de audio

INTERFACES

Figura 27. Diseño de la Tarjeta de Audio

Tarjeta Ethernet

Figura 28. Diseño de Tarjetas Ethernet

Intelligent Interface of fischertechnik

Figura 29. Diseño y modelo del Interface Inteligente

4.2.2 Programación

Todos los dispositivos periféricos están programados para su adecuado con los sistemas
o dispositivos informáticos. A continuación se presenta una breve descripción de la forma
en que estos dispositivos (mencionados anteriormente) están programados para su
funcionamiento.

INTERFACES

Periférico Programación

Tarjeta de gráficos Una tarjeta gráfica tiene su propia memoria y procesador que maneja los
cálculos necesarios para convertir los datos de la imagen para que puedan ser
desplegados como píxeles en el monitor.
Tarjeta de audio La señal de audio que obtiene un micrófono es analógica.
El proceso para digitalizar la onda analógica se lleva a cabo mediante un
muestreo, que permite que los sonidos puedan ser procesados usando el
lenguaje binario.
La frecuencia de muestreo es el número de muestras de señal que se recogen
cada segundo. Si se recogen más muestras, la calidad el sonido aumenta, pero
en cuanto a adquisición de datos, se aumenta también el espacio que ocupa la
toma de datos en bits.
Tarjeta Ethernet Los componentes electrónicos incorporados en la tarjeta de red se encargan de
gestionar la transferencia de datos entre el bus del ordenador y el medio de
transmisión, así como del proceso de los mismos.
Interface Inteligente de La forma natural de programar la interfaz es el lenguaje LLWin de
fischertechnik fischertechnik, pero en modo on-line (modo en línea) puede ser utilizada
mediante cualquier lenguaje de programación. Los detalles acerca de este
proceso se pueden encontrar en http://www.fischertechnik.de/. En dicha página
figuran algunos drivers diseñados para diferentes lenguajes de programación.

Cada uno de los dispositivos descritos conlleva a una programación específica (no
descrita) y que requieren de otros dispositivos electrónicos para lograrlo.

4.2.3 Aplicación

La aplicación para la que son requeridos los dispositivos periféricos, descritos en esta
unidad, se presenta brevemente.

Tarjeta de video

INTERFACES

Los unos (1) y ceros (0) que envía el microprocesador, son convertidos por la tarjeta de video en la
información que es desplegada por el monitor. El poder de cómputo de muchas tarjetas de video
modernas, es superior al de toda una máquina de hace unos 5 ó 6 años. Esto se debe a que
poseen varias decenas de MB de RAM (para el almacenamiento temporal de la información de
video), poderosos procesadores de señal, buses de muy alta velocidad, etc.

Por lo tanto, de la tarjeta de video incorporada en el sistema depende la calidad de las
imágenes obtenidas en el monitor, así como la velocidad de respuesta.21

Tarjeta de sonido y altavoces

Para que la computadora pueda generar sonidos de calidad similar a un equipo de audio,
requiere de un circuito especial que recoja los unos y ceros enviados por el microprocesador y
los transforme en ondas sonoras. Esta es precisamente la función de la tarjeta de sonido y de las
bocinas o altavoces.

En sentido estricto, esta tarjeta se cuenta entre los dispositivos mixtos porque posee una entrada
para micrófono o señal externa, en cuyo caso la señal de audio es convertida en una señal digital
que la máquina puede interpretar. 22

Tarjeta de red

Cada vez con mayor frecuencia, las oficinas y algunos hogares poseen varias máquinas que
pueden estar intercomunicadas. Pero este intercambio de archivos no se realiza por medio de
disquetes u otros medios removibles, sino mediante una configuración de red que requiere de
una tarjeta o circuitos específicos diseñados para dicha función.

21
Pedro de Miguel Anasagasti Fundamentos de computadores Paraninfo, 1993 (4ª edición)

22
Ibíd.

INTERFACES

La Intelligent Interface de fischertechnik

Un ejemplo del conexionado de los actuadores y sensores a la interface se muestra en la
Figura 30. En este ejemplo cuatro motores están conectados a las salidas digitales y ocho
pulsadores a las entradas digitales. De estos ocho, cuatro se utilizan como finales de
carrera (E1, E3, E5, E7) y los otros cuatro (E2, E4, E6, E8) se utilizan como contadores de
impulsos (golpeados por una rueda dentada de 4 dientes conforme giran los motores) que
sirven para llevar la cuenta de la posición actual del robot - el conjunto motor de c.c. más
contador de impulsos actúa como un motor paso a paso-. Este montaje se utiliza en un
brazo de robot manipulador articulado de tres grados de libertad finalizado en una pinza.23

Figura 30. Aplicación de la Interface Inteligente

UNIDAD 5 INTERFACES

Introducción

Interfaz. Conexión e interacción entre hardware, software y el usuario. El diseño y
construcción de interfaces constituye una parte principal del trabajo de los ingenieros,
programadores y consultores. Los usuarios ³conversan´ con el software. El software

23
http://www.lainterfaz_de_control.com.mx [Leído 10.03.2010]

INTERFACES

³conversa´ con el hardware y otro software. El hardware ³conversa´ con otro hardware.
Todo este ³diálogo´ no es más que el uso de interfaces. Las interfaces deben diseñarse,
desarrollarse, probarse y rediseñarse; y con cada encarnación nace una nueva
especificación que puede convertirse en un estándar más, de hecho o regulado.24

5.1 Conceptos básicos

y Interfaz: dispositivo electrónico que se conecta entre el PC y los elementos a ser
controlados (actuadores, interruptores, pulsadores, relés, circuitos, motores, etc.).
Su misión es garantizar el correcto aislamiento eléctrico entre los puertos del PC y
los dispositivos externos.
y Bus: Normalmente se refiere al conjunto de señales con las que se comunica el
microprocesador con el entorno: memoria o periféricos (a través de las interfaces).

:

Figura 31. Representación lógica de una interfaz

Las funciones más importantes de un interfaz son:

Interpretar las órdenes que recibe de la CPU y transmitirlas al periférico
Controlar las transferencias de datos entre la CPU y el periférico (convertir
formatos, adaptar velocidades,..).
Informar a la CPU del estado del periférico.
Detección de errores (defectos mecánicos o eléctricos en el funcionamiento del
dispositivo. Ejemplos: atasco de papel, cambio de un bit, etc.)

24
William Stallings, Organización y arquitectura de computadores, 7ª Ed., Pearson, 2006.

INTERFACES

Los interfaces también se denominan controladores, interfaces o tarjetas de E/S.25

5.2 Clasificación

En una primera aproximación, los puertos y los interfaces del computador se pueden
clasificar en función del tipo de transmisión de información que permitan:26

y Serie
Puerto serie: Interfaz RS-232.
Puerto/interfaz USB.
Puerto FireWire: Interfaz IEEE 1394.
y Paralela
Puerto paralelo: Interfaz Centronics ó IEEE 1284.

Figura 32. Puertos e interfaces de la computadora

De igual forma, las interfaces que interrelacionan en el diálogo entre usuario-máquina son
periféricos que se pueden clasificar según el sentido de la comunicación:

Dispositivos de entrada: usuario-máquina

Los dispositivos de entrada son los que se utilizan
para introducir información en el ordenador. Los

25
Scott Mueller, Upgrading and Repairing PCs, 17th Ed., QUE, 2006.

26
Amat J, Casals A, Frigola M, Pagés J. Possibilities of man-machine interaction through the perception of human
gestures. Contributions to Science 1999; 1(2): 159-173.

INTERFACES

sensores del dispositivo transforman la información en señales físicas que envían a un
controlador o programa del sistema operativo para su interpretación.

Figura 32. Interfaz de entrada

Los dispositivos de entrada más populares son: teclados, ratones, escáneres, micrófonos,
cámaras, monitores táctiles, joysticks, lectores de tarjetas, códigos de barras, etc.

Dispositivos de salida: máquina-usuario

Los dispositivos de salida son los que generan, a partir de una orden de un usuario,
unidades de significado mediante formas y símbolos empleados en la representación
gráfica de la información, o el sonido en el caso de la representación auditiva.

Los dispositivos de salida más populares son: monitores, impresoras, altavoces, cascos,
etc. 27

Figura 33. Interfaz de salida

5.3 Programación de bajo nivel

Lenguaje de bajo nivel

Un lenguaje de programación de bajo nivel es el que proporciona poca o ninguna
abstracción del microprocesador de un ordenador. Consecuentemente es fácilmente
trasladado a lenguaje de máquina. La palabra bajo no implica que el lenguaje sea inferior

27
Brahnam S, Chuang CF, Shih FY, Slack MR. Machine recognition and Representation of neonatal facial displays of
acute pain. Artif Intell Med 2006; 36(3): 211-222.

INTERFACES

a un lenguaje de alto nivel; se refiere a la reducida abstracción entre el lenguaje y el
hardware.28

Lenguajes de bajo nivel existentes

Lenguaje Descripción

Es el lenguaje que la computadora entiende, su estructura está totalmente
adaptada a los circuitos de la máquina y la programación es tediosa porque los
datos se representan por ceros y unos. Es de bajo nivel. Es un conjunto de
instrucciones codificadas en binario que son capaces de relacionarse
Lenguaje de máquina directamente con los registros y circuitería del microprocesador de la
(Primera generación) computadora y que resulta directamente ejecutable por éste, sin necesidad de
otros programas intermediarios. Los datos se referencian por medio de las
direcciones de memoria donde se encuentran y las instrucciones realizan
operaciones simples. Estos lenguajes están íntimamente ligados a la CPU y por
eso no son transferibles. (Baja portabilidad).
Es otro lenguaje de programación de bajo nivel, pero simbólico porque las
instrucciones se construyen usando códigos de tipo mnemotécnico, lo cual
facilita la escritura y depuración de los programas pero no los acorta puesto que
para cada acción se necesita una instrucción. El programa ensamblador va
traduciendo línea a línea a la vez que comprueba la existencia de errores. Si
Lenguaje ensamblador localiza alguno da un mensaje de error. Algunas características que lo
diferencian del lenguaje de máquina son que permite el uso de comentarios
(Segunda Generación)
entre las líneas de instrucciones; en lugar de direcciones binarias usa
identificadores como total, x, y, etc. Y los códigos de operación se representan
por mnemotécnica siempre tienen la desventaja de repertorio reducido de
instrucciones, rígido formato para las instrucciones, baja portabilidad y fuerte
dependencia del hardware. Tiene la ventaja del uso óptimo de los recursos
hardware, permitiendo la obtención de un código muy eficiente.

28
M. Tischer. PC Interno. Programación de sistema. Marcombo, 1993.

INTERFACES

Figura 34. Esquema general de la programación de bajo nivel

En general se utiliza este tipo de lenguaje para programar controladores (drivers).

Ventajas:
y Mayor adaptación al equipo.
y Posibilidad de obtener la máxima velocidad con mínimo uso de memoria.

Inconvenientes:
y Imposibilidad de escribir código independiente de la máquina.
y Mayor dificultad en la programación y en la comprensión de los programas.
y El programador debe conocer más de un centenar de instrucciones.
y Es necesario conocer en detalle la arquitectura de la máquina.

5.4 Aplicaciones

Actualmente la tecnología y el trabajo humano esta íntimamente relacionada con las
computadoras; como lo es el diseño gráfico, la redacción, el control de instrumentos y
maquinaria, las comunicaciones, etc. Dependiendo de la aplicación dada a una

INTERFACES

computadora son las interfaces que se le instalan. Como en diseño gráfico, los periféricos
necesarios son la cámara digital, impresora, mouse, tableta digitalizadora; entre otros.

El desarrollo de la computadora va ligado al de sus periféricos. Para toda aplicación de la
computadora, el dispositivo en común es el mouse. El mouse se ha utilizado
comercialmente desde principios de los años80 como una herramienta de trabajo auxiliar
con la computadora. 29

Otra interfaz necesaria para el trabajo con una computadora es a nivel de software. Cada
aplicación de software posee una interfaz gráfica y de interacción con las interfaces de
hardware, como el mouse. De la misma manera que en hardware, en software el
desarrollo es continuo.

Los lenguajes de programación, tales como C++, JAVA, VBASIC, poseen herramientas
especializadas para crear interfaces gráficas y de periféricos con el fin de que el usuario
realice de manera eficiente su trabajo. 30

El diseño de interfaces ya sea en hardware o software se basa principalmente en la
aplicación y en la ergonomía para el usuario.

29
Johnson, Peter W.; Steven Lehman y David M. Rempel, Measuring muscle fatigue during computer mouse use ,
18th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, Amsterdam 1996 5.7.1,
EMGand Muscular Fatigue, 1996.

30
Fröhlich, Bernd; John Plate, Jürgen Wind, Gerold Wesche, y Martin Göbel, ³Cubic-Mouse-Based Interaction in Virtual
Environments´, IEEE Computer Graphics and Applications, 2000.

INTERFACES

DESARROLLO DEL PROYECTO

Antes de realizar nuestro proyecto EN LAB, haremos una breve descripción de todos los
materiales y dispositivos electrónicos que se emplearán para llevarlo a cabo.

1. Motor con su juego de engranajes y ruedas correspondientes:
Este material es un simple par de llantas de un carrito a control remoto, con su
respectivo motor incluido. El motor es el encargado de proporcionar la fuerza
necesaria para el movimiento de nuestro proyecto, este dispositivo puede
considerarse como un actuador electrónico.

2. Ruedas con eje que giran libremente:
Este material es igual al descrito anteriormente, un juego de llantas de un carrito de
juguete, solo que este no contará con motor.

3. Interruptor final de carrera:
El final de carrera o sensor de contacto (también conocido como interruptor de
límite) o limit switch, son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos situados
al final del recorrido de un elemento móvil, como por ejemplo una cinta

INTERFACES

transportadora, con el objetivo de enviar señales que puedan modificar el estado de
un circuito.

4. Interruptor:
Un interruptor eléctrico es un dispositivo utilizado para desviar o interrumpir el curso
de una corriente eléctrica. El término el interruptor se refiere típicamente a la
electricidad o a circuitos electrónicos. En la gráfica se muestra el interruptor
utilizado en nuestro proyecto.

5. Pilas de 1.5 volts (AA):
Se denomina pila a aquel sistema que transforma la energía producida en una
reacción química, en energía eléctrica.
Las pilas empleadas para el desarrollo de este proyecto son pilas de 1.5 volts, se
utilizarán dos y su función será proporcionar la fuente de energía al circuito de
nuestro robot.

INTERFACES

6. Chapa de madera (okumen):
Definición: Una fina hoja de madera de un espesor similar, que se obtiene tanto por
desenrollo de madera en rollo como por corte a la plana o por el aserrado de
bloques de fragmentos de madera. En este proyecto se utilizará una chapa de
madera de 19 x 7.8 cm y 1cm de espesor.

7. Cuadradillo:
Un cuadradillo es una regla de sección cuadrada, maciza o hueca que se emplea
para trazar líneas. Los cuadradillos pueden hacerse en madera o metal y se
emplean para hacer líneas paralelas y equidistantes en el papel haciéndolo girar
después de trazada la línea alrededor de la arista que se ha utilizado hasta que se
apoye en el papel por la cara adjunta.
En este proyecto se utilizarán cuadradillos de madera de 1cm de grosor.

8. Cola blanca (Resistol):
Este tipo de pegamento es apropiado para pegar madera. También puede usarse
para chapado, plástico laminado o tableros aglomerados. También suele ser

INTERFACES

llamado ³cola blanca´. Se puede limpiar con un paño mojado mientras la cola aún
esté húmeda. En este proyecto se utilizará resistol de la marca Bully.

9. Cola térmica (Silicón):
Este tipo de pegamento se utiliza para unir superficies que son de materiales
distintos entre ellos: metal y vidrio, vidrio y plástico, etc. Al entrar en contacto ambos
pegamentos, se produce una reacción química que hará que se peguen las
superficies.

10. Lima:
Instrumento de acero con la superficie finamente estriada para desgastar y alisar
los metales y otras materias duras.
Para el presente proyecto la lima se utilizará para ranurar la madera empleada en
este.

11. Regla de cálculo:
La regla de cálculo es un instrumento manual de cálculo que dispone de varias
escalas numéricas, para facilitar la rápida y cómoda realización de operaciones

INTERFACES

aritméticas complejas, como puedan ser multiplicaciones, divisiones, etc. A cambio
de ello, no ofrece más que una precisión limitada.

En este proyecto se utilizará para tomar las medidas adecuadas del cuadradillo y la
chapa de madera.

12. Segueta:
Una segueta o sierra de marquetería es una herramienta cuya función es cortar o
serrar, principalmente madera o contrachapados, aunque también se usa para
cortar láminas de metal o aún molduras de yeso.
Normas de seguridad:
y No colocar los dedos en la trayectoria de corte.
y Tener cuidado cuando los pelos de la segueta se rompen.

Otros materiales que se utilizarán en el desarrollo de nuestro Auto Robot son cartulina,
esferas de unicel y marcadores negro y amarillo para elaborar la interfaz de nuestro robot.

Otros elementos:

En algunos de los materiales descritos también podemos encontrar los siguientes
dispositivos electrónicos:

y Transistor:

INTERFACES

El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de
amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término transistor es la
contracción en inglés de transfer resistor (resistencia de transferencia).

Los transistores son componentes esenciales para nuestra civilización porque toda
la electrónica moderna los utiliza, ya sea en forma individual (discreta) como
también formando parte de circuitos integrados, analógicos o digitales, de todo tipo:
microprocesadores, controladores de motores eléctricos, procesadores de señal,
reguladores de voltaje, etc.

y Resistencia:
Se denomina resistencia o resistor (en lenguaje técnico) al componente electrónico
diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de
un circuito.

y Electrolito:
Solución líquida que ayuda al flujo de energía en una pila.

y Condensador:
Dispositivo electrónico que regula la entrada de corriente al motor eléctrico utilizado
en este proyecto.

INTERFACES

INTERFACES

DESCRIPCION DE LA IMPMENTACION EN LAB
A continuación se realiza una breve descripción del montaje del proyecto en el laboratorio,
acompañada de evidencias fotográficas de su desarrollo.

1. Reunión de todo el material necesario para el inicio del montaje del Auto robot en el
laboratorio

2. Medición y corte del cuadradillo en piezas de distintas medidas. Las medidas y su
uso se describen a continuación:

- Una de 19 cm es el eje longitudinal.
- Dos de 8 cm que son los parachoques.
- Dos de 2 cm para los arcos que hacen de guía al eje longitudinal.
- Cuatro de 0.5 cm para el soporte de los arcos antes mencionados Uno en
forma de coto para accionar el final de carrera.

INTERFACES

3. Unión de la chapa de madera con los cortes de cuadradillo, utilizando cola térmica
(silicón) para su unión.

4. Colocación de las ruedas a la base de madera, además del motor y engranes

INTERFACES

5. Instalación de las baterías (pilas) y el interruptor en la base de madera del Auto
Robot.

6. Instalación del Interruptor final de carrera y el interruptor al circuito.

INTERFACES

PUESTA EN MARCHSA

Funcionamiento
El funcionamiento de nuestro Auto Robot 0 (Zero) es sencillo, pero muy divertido.

Cuando 0 (Zero) se pone en funcionamiento gracias al interruptor de puesta en marcha,
avanza hasta colisionar con un obstáculo (por ejemplo una pared). Como se ilustra en la
figura.

En el momento en el que 0 (Zero) colisiona con el obstáculo, el parachoques retrocede,
gracias al interruptor final de carrera que invierte la polaridad en la energía del circuito. El
motor invierte su sentido de giro, por lo que el robot retrocede.

Cuando colisione con la parte atrás con otro obstáculo, el robot nuevamente invertirá su
sentido y avanzará de nuevo, como se ilustra en la imagen siguiente.

Este proceso se repite indefinidamente, hasta que 0 (cero) se para con el interruptor
mecánico.

INTERFACES

Descripción y video de 0 (Zero)

0 (Zero) es un robot tremendamente sencillo, esta construido sobre una base de madera
(chapa) de 4.5 x 15 cm, la cual incluye un parachoques deslizable, elaborado por el equipo
de desarrollo pensando en que si en algún momento del funcionamiento de nuestro robot
colisiona con un obstáculo, este no sea directo a la base de madera que contiene la
circuitería para el funcionamiento de este. Los neumáticos de cero son de 3cm de
diámetro y muy llamativos.

Los dispositivos que incluye 0 (Zero) para su funcionamiento son un interruptor mecánico
para ponerlo en marcha y para apagarlo, un par de pilas de 1.5v que proporcionan la
energía necesaria para su funcionamiento, el motor, que es quién impulsa a 0 (Zero) en su
corrida, gracias a la energía proporcionada por las pilas.

Por último se le ha colocado a 0 (Zero) una careta de robot, para hacerle honor a su
nombre Auto Robot y parezca más divertido.

Para mostrar el funcionamiento en vivo de 0 (Zero) se presentará un video realizado en
casa de uno de los integrantes del equipo de desarrollo y el equipo lo presentará ante el
grupo el día de su entrega.

IMÁGENES de 0 (Zero)

Por la parte superior:

INTERFACES

Por la parte inferior:

A los costados:

INTERFACES

Justificación

El desarrollo de este proyecto informático se justifica por la gran utilidad que hoy en día
tienen los equipos informáticos, ya que estos medios se han convertido en parte de
nuestra vida cotidiana directa o indirectamente. Gracias a todos estos medios se han
agilizado gran cantidad de actividades laborales.

Todo lo mencionado anteriormente es un gran avance en la tecnología, pero nosotros
como futuros profesionistas en el área de informática, es necesario que conozcamos la
arquitectura y funcionamiento de los componentes de estos dispositivos, por ello en este
proyecto se pretende conocer el funcionamiento básico de algunos elementos electrónicos
que suelen incluir los dispositivos informáticos como sensores, actuadores, periféricos e
interfaces, para la comunicación de datos.

De igual forma, el equipo de desarrollo del proyecto esta muy entusiasmado con el
aprendizaje que pueda dejarnos la construcción de este Auto robot utilizando material
reciclable, además de que será todo un reto lograr su funcionamiento.

Esperamos poder cumplir los objetivos de la mejor manera posible del presente proyecto y
obtener los mejores resultados esperados, para compartirlo con nuestros compañeros.

INTERFACES

Conclusiones

A lo largo del desarrollo de este proyecto electrónico el equipo de desarrollo adquirió
muchos conocimientos acerca del desarrollo de las interfaces, específicamente en el área
de informática, acerca de su desarrollo y sus diversas aplicaciones en esta área.

Actualmente estos instrumentos son de vital importancia para la comunicación entre el
hombre y los sistemas informáticos, debido al incremento en el uso de estos.

Pero también aprendimos mucho sobre los componentes que pueden incluir estas
interfaces para su funcionamiento específico, los cuáles pueden ser sensores, actuadores,
periféricos y las mismas interfaces, así como la manera en que pueden funcionar estos
dispositivos y sus aplicaciones en el mundo real.

Concluimos el desarrollo de este proyecto con estos aprendizajes y comprendemos que
debemos ser capaces de continuar con el diseño y desarrollo de interfaces en nuestra
área tanto para nuestra propia utilidad como para la sociedad en general que hace uso de
los sistemas informáticos.

INTERFACES

Fuentes de información

1. Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, 1987. CSIC-CDTI:
Introducción a los sensores.
2. Smith, S.D.: Optoelectronics devices. Prentice Hall, 1995.
3. AENOR: Norma EN50010 de Sensores de Proximidad.
4. REPUBLICA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO ³SANTIAGO
MARIÑO´ DIRECCION DE ESCUELA DE INGENIERIA CATEDRA: ELECTIVA V
(ROBOTICA).
5. Manual microprocesadores de Intel.
6. Programming and Customizing the AVR Microcontroller. McGraw-Hill Professional
Technology Industrial Arts. DHANANJAY, V, GADRE (2000).
7. Fundamentos de computadores Paraninfo, Pedro de Miguel Anasagasti, 1996 (5ª
edición).
8. Hardware Bible, Win L. Rosch. (6th ed.). QUE, 2003.
9. Hardware Microinformático, José M Martín, Ra-Ma, 2003.
10. Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, 7ª Ed., Pearson,
2006.
11. Upgrading and Repairing PCs, Scott Mueller, 17th Ed., QUE, 2006.
12. Possibilities of man-machine interaction through the perception of human gestures,
Amat J, Casals A, Frigola M, Pagés J. Contributions to Science 1999.
13. Machine recognition and Representation of neonatal facial displays of acute pain,
Brahnam S, Chuang CF, Shih FY, Slack MR Artif Intell Med 2006;

14. Programación de sistema, PC Interno Marcombo, M. Tischer 1993.
15. Johnson, Peter W.; Steven Lehman y David M. Rempel, ³Measuring muscle fatigue
during computer mouse use´, 18th Annual International Conference of the IEEE
Engineering in Medicine and Biology Society, Amsterdam 1996, EMGand Muscular Fatigue,
1996.
16. Fröhlich, Bernd; John Plate, Jürgen Wind, Gerold Wesche, y Martin Göbel, ³Cubic-Mouse-
Based Interaction in Virtual Environments´, IEEE Computer Graphics and Applications,
2000.
17. Klaus Dembowski, Gran Libro del Hardware, Marcombo, 1999.

Fuentes de Internet para la consulta de la bibliografía:
1. Teoría de sensores ópticos disponible en:
http://www.nortecnica.com.ar/pdf/teoria_opticos_2_2.pdf
2. Sensores optoelectrónicos disponible en:
http://www.4shared.com/file/220943487/29b8607a/26 SENSORES OPTO ELECTRNIC.html
3. Jon Roura | I.E.S. Joan Ramón Traball de Recerca | Benaprès disponible en :
http://automatastr.galeon.com/actuadores.htm

INTERFACES

4. SIPOS Aktorik GmbH Actuadores eléctricos Im Erlet 2 D-90518 Altdorf. 2008 Edición
08/08 Referencia SIP-DO 00.01.001 ES Y070.104/ES. Disponible en:
http://www.sipos.de/downloaddateien/prospekte/Technology_SIPOS_5_Flashspanish.pdf
5. Los Actuadores mecánicos y su funcionamiento. Disponible en:
http://www.pmzcomatrans.com/transmision/actuadores-mecanicos/
6. Periféricos de la computadora. Disponible en:
http://www.gratisweb.com/lula_f/perifericos.htm
7. Clasificación de los periféricos. Disponible en:
http://maranta.blogcindario.com/2006/02/00005-perifericos.html
8. Interfaces Periféricos Estandarizados. Disponible en:
http://www.tecvallarta.edu.mx:150/eduditec/mod/wiki/view.php?id=1611
9. Programación Híbrida: Articulo escrito y publicado por: Joshua Marius Espinal LeThe
www.letheonline.net 2003
10. Definiciones de interfaz y su clasificación. Disponible en:
http://www.pccomparativas.com/apunte.php?apunte=15
11. Aplicaciones de la interfaz de control. Disponible en:
http://www.lainterfaz_de_control.com.mx

INTERFACES

ANEXOS

GLOSARIO DE TERMINOLOGÍAS

1. Actuador: dispositivo capaz de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica
y de gas.

2. Actuador eléctrico: dispositivo que utiliza energía eléctrica para ejecutar sus movimientos.

3. Actuador mecánico: dispositivo que transforma el movimiento rotativo a la entrada, en un
movimiento lineal en la salida.

4. Bus: conjunto de señales con las que se comunica el microprocesador con el entorno:
memoria o periféricos.

5. Interfaz: dispositivo electrónico que se conecta entre el PC y los elementos a ser
controlados (actuadores, interruptores, pulsadores, relés, circuitos, motores, etc.).

6. Lenguaje de Bajo Nivel: Es un lenguaje de programación que proporciona poca o ninguna
abstracción del microprocesador de un ordenador.

7. Periférico: Los periféricos son una serie de dispositivos que conectan a la unidad central
del sistema de la computadora con el exterior.

8. Puerto: Interfaz de la computadora por la cual diferentes tipos de datos pueden ser
enviados y recibidos.

9. Sensor: Dispositivo diseñado para recibir información de una magnitud del exterior y
transformarla en otra magnitud, normalmente eléctrica, que seamos capaces de cuantificar
y manipular.

INTERFACES

COPIAS, MAPAS Y ESQUEMAS

Esquema del circuito del Auto Robot 0 (Zero)

Algunas imágenes mas del Auto Robot 0 (Zero)

INTERFACES

PROPUESTA INICIAL

Interfaces

Asesor:
Lic. Rosa Norma García Morales

Trabajo:
Desarrollo de un Auto Robot (con material reciclable)

Alumnos:
José Luis Pérez de la Cruz
Urania Ochoa Pulido
Juan Antonio Pérez Hernández
Daniel Santos Magaña

Ing. En Sistemas Computacionales VIII A

Comalcalco, Tabasco a 22 de marzo del 2010.

INTERFACES

Introducción

Los robots o autómatas son algo cada vez más común en la vida humana, y cada vez
toman más relevancia en las actividades del hombre. Ya sea para facilitar, aminorar la
cantidad de trabajo o simplemente por entretenimiento, el hombre ha ido creando estos
personajes poseedores de inteligencia artificial.

Debido a lo interesante que puede llegar a ser la construcción de un robot, nuestro equipo
decidió proponer para este proyecto la construcción de un pequeño pero significativo robot
tipo auto, el cuál esta pensado para construirse a un bajo coste, de una forma sencilla y
rápida, haciendo uso de materiales reciclados que el equipo posea.

Este proyecto se pretende llevar a cabo con el propósito de conocer el uso y
funcionamiento de dispositivos electrónicos, tales como sensores, switches, diodos,
periféricos, etc.

Esperamos que el esfuerzo aplicado, sea una herramienta de ayuda para futuros
proyectos, en base a nuestra propuesta.

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