Este documento describe un proyecto de un robot seguidor de luz. Presenta los objetivos, que incluyen aplicar conocimientos de electrónica básica para diseñar un robot que encuentre y siga una fuente de luz. Explica los componentes electrónicos utilizados como fotorresistencias, LEDs, motores y baterías. Detalla el montaje del circuito en una placa de pruebas y cómo el robot detecta la luz y se mueve hacia ella.
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ÍNDICE:
1. RESUMEN
2. OBJETIVOS
3. INTRODUCCION
4. FUNDAMENTO TEORICO
5. MATERIAL Y METODOS
6. RESULTADOS:
7. CONCLUSION
8. BIBLIOGRAFIA
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ROBOT SEGUIDOR DE LUZ
1.-Resumen:
En este proyecto se muestra un robot seguidor de luz en el cual este
deberá cumplir con su única tarea de encontrar un punto de luz dentro de su
ángulo de detección de 360º y deberá dirigirse a lo másrápido posible hacia
tal fuente de luz.
En este robot se desea exponer el diseño de un carro
seguidor de luz, como también aplicar los
conocimientos adquiridos a lo largo de este interciclo
acerca de electrónica básica.
Daremos referencia a la importancia de los elementos
tales como: los DLR, los transistores, los led, los
motores, las baterías, los cables conectores y otros
elementos básicos, ya que sin estos no sería posible el
proyecto.
En este proyecto demostraremos el logro mediante
una investigación práctica como teórico.
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2.-Objetivos
Objetivo general.-
Desarrollar el interés y curiosidad hacia la
actividad tecnológica, generando
iniciativas de investigación y de búsqueda y
elaboración de nuevas realizaciones
tecnológicas.
Objetivos específicos.-
Saber interpretar esquemas eléctricos y
electrónicos y realizar el montaje a partir
de estos, utilizando para ello distintos
soportes.
Emplear los conocimientos adquiridos
durante el curso para diseñar, planificar y
construir un robot con elementos
mecánicos, eléctricos y electrónicos, que
incorpore sensores para conseguir
información del entorno y reaccione según
los datos obtenidos por los mismos.
Conocer los principios, elementos y
aplicaciones básicas de distintos sistemas
de control electromecánicos, electrónicos y
programados.
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Analizar y valorar críticamente la influencia
sobre la sociedad del uso de las nuevas
tecnologías y el desarrollo de robots.
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3.-Introduccion
Un carrito seguidor de luz es un robot diseñado específicamente para
detectar la luz y fácilmente ejecute movimiento en cuanto la halle.
En esta competencia el robot se colocará en una posición de inicio
previamente determinada y en forma autónoma recorrerá la distancia
necesaria o posible para culminar con la competencia, la tarea de éste robot
es encontrar el punto de luz designado dentro de su ángulo de detección
usando fotorresistencias(o cualquier otro componente electrónico), al cual
después de haberlo encontrado, se tendrá que dirigir. La pista de
competencia donde se llevará a cabo la competencia tendrá fuentes de luz,
los cuales se prenderán en forma secuencial para la detección y
desplazamiento respectivo de los robots
Para ello el robot deberá tener un diseño libre con la únicarestricción de las
dimensiones indicadas. En esta competencia, los factores más importantes
ha resaltar son el tiempo que lleva a cabo para llevar a cabo la realización de
la competencia y la distancia recorrida efectuada por el robot.
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4.-Fundamento teórico.
Dimensiones.-
El robot deberátener las dimensionesmáximas de 20 centímetros
de largo, 20 centímetro de ancho y libre de altura. Como el robot
es elaborado en un protoboard las dimensiones para esta será
adecuada al tamaño del proto. Si el robot tiene partes
desplegables, las dimensiones y mencionadas corresponden al robot
con todas sus partes desplegadas.
Proyecto que completa la parte de electrónica y se adentra en la unidad
didáctica de control y robótica. Se trata de construir un robot que siga
la trayectoria de una fuente de luz, de manera que si este foco se
interrumpe, el robot dejará de desplazarse hacia delante y empezará a
buscar el foco de luz nuevamente. Consiste en un vehículo accionado por
dos ruedas motrices. Una de las ruedas está accionada continuamente
siempre que el interruptor general este accionado y la LDR no reciba luz.
Si por el contrario iluminamos la fotorresistencia (LDR), el relé conmuta,
accionando además el motor de la otra rueda. En este caso, estarán en
funcionamiento los dos motores y el robot empezará a seguir de nuevo al
foco luminoso.
Protoboard.- Es una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden
insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos. Como su
nombre lo indica, esta tableta sirve para experimentar con circuitos
electrónicos, con lo que se asegura el buen funcionamiento del mismo.
Protoboard es un dispositivo muy utilizado para probar circuitos
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electrónicos. Tiene la ventaja de que permite armar con facilidad un
circuito, sin la necesidad de realizar soldaduras.
Si el circuito bajo prueba no funciona de manera satisfactoria, se puede
modificar sin afectar los elementos que lo conforman. La protoboard tiene
una gran cantidad de orificios en donde se pueden insertar con facilidad los
terminales de los elementos que conforman el circuito.
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Estructura del protoboard:
Básicamente un protoboard se divide en tres regiones:
A) Canal central: Es la región localizada en el medio del protoboard, se
utiliza para colocar los circuitos integrados.
B) Buses: Los buses se localizan en ambos extremos del protoboard, se
representan por las líneas rojas (buses positivos o de voltaje) y azules
(buses negativos o de tierra) y conducen de acuerdo a estas, no existe
conexión física entre ellas. La fuente de poder generalmente se conecta
aquí.
C) Pistas: La pistas se localizan en la parte central del protoboard
normalmente se utilizan para conectar la fuente de alimentación y tierra, y
son llamados "Buses".
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LOS LDR.-Un fotorresistor o LDR (por sus siglas en inglés "light-dependent
resistor") es un componente electrónico cuya resistenciavaría en
función de la luz. El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando
hay luz incidiendo en él (puede descender hasta 50 ohms) y muy alto cuando
está a oscuras (varios mega ohmios).
Características: Su funcionamiento se basa en el efecto fotoeléctrico. Un
fotorresistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia como el
sulfuro de cadmio, CdS. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta
frecuencia, los fotones son absorbidos por las elasticidades del
semiconductor dando a los electrones la suficiente energía para saltar la
banda de conducción. El electrón libre que resulta, y su hueco asociado,
conducen la electricidad, de tal modo que disminuye la resistencia. Los
valores típicos varían entre 1 MΩ, o más, en la oscuridad y 100 Ω con luz
brillante.
Fotocelda o fotorresistencia, cambia su valor resistivo (Ohms) conforme a
la intensidad de luz. Mayor luz, menor resistencia y viceversa.
La variación del valor de la resistencia tiene cierto retardo, diferente si se
pasa de oscuro a iluminado o de iluminado a oscuro. Esto limita a no usar los
LDR en aplicaciones en las que la señal luminosa varía con rapidez. El tiempo
de respuesta típico de un LDR está en el orden de una décima de segundo.
Esta lentitud da ventaja en algunas aplicaciones, ya que se filtran
variaciones rápidas de iluminación que podrían hacer inestable un sensor (ej.
tubo fluorescente alimentado por corriente alterna). En otras aplicaciones
(saber si es de día o es de noche) la lentitud de la detección no es
importante.
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LOS LED.- „diodo emisor de luz, es un dispositivo semiconductor que emite
luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa
la unión PN en la cual circula por él una corriente eléctrica . Este fenómeno
es una forma de electroluminiscencia, el LED es un tipo especial de diodo
que trabaja como un diodo común, pero que al ser atravesado por la
corriente eléctrica, emite luz. Este dispositivo semiconductor está
comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia
que las de vidrio que usualmente se emplean en las lámparas incandescentes.
Aunque el plástico puede estar coloreado, es sólo por razones estéticas, ya
que ello no influye en el color de la luz emitida. Usualmente un LED es una
fuente de luz compuesta con diferentes partes, razón por la cual el patrón
de intensidad de la luz emitida puede ser bastante complejo.
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MOTOR RESISTOR.-En electricidad, es necesario, frecuentemente,
establecer una conexión eléctrica entre una parte fija y una parte rotatoria
en un dispositivo. Este es el caso de los motores o generadores eléctricos,
donde se debe establecer una conexión de la parte fija de la maquina con las
bobinas del rotor.
TRANSISTOR 2N2222A.-El 2N2222A, también identificado como PN2222,
es un transistor bipolar NPN de baja potencia de uso general, tanto para
aplicaciones de amplificación como de conmutación. Puede amplificar pequeñas
corrientes a tensiones pequeñas o medias; por lo tanto, solo puede tratar potencias
bajas (no mayores de medio Watts). Puede trabajar a frecuencias medianamente
altas.
DIODO.- Un diodo es un componente eléctrico de dos terminales que
permite la circulación de la corriente eléctrica a través de el en un solo
sentido.
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RESISTENCIAS.-
Se denomina resistor o bien resistencia al componente eléctrico diseñado
para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de
un circuito. En el propio argot eléctrico y electrónico, son conocidos
simplemente como resistencias. En otros casos, como en las planchas,
calentadores, etc. Se emplean resistencias para producir calor
aprovechando el efecto joule.
BATERÍAS DE 9V.- es un grupo de una o más celdaselectroquímicas
secundarias. También batería eléctrica, acumulador eléctrico o simplemente
acumulador, al dispositivo que consiste en una o más celdas electroquímicas
que puede convertir la energía química almacenada en electricidad.
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5.- Materiales generales y métodos.-
Motor resistor
Transistor 2N2222A
LDR fotorresistencia
Diodo
Resistencias 1kΩ y 100kΩ
Batería 9 voltios
Led
Protoboard
Cables conectores
Llantitas de goma
Cinta adhesiva
Estos componentes cumplen una determinada función, y al formar un
circuito en con junto cumplen una tarea, en este caso el de detectar
luz y ejercer movimiento en cuanto la detecte. Para el armado del
circuito utilizaremos los materiales siguientes:
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Materiales para el montaje robot seguidor de luz
Lista de Materiales:
(2) LDR o fotorresistencias
(2) resistencias 100K ohmios a 1/4 de Vatio
(4) resistencias 1K ohmios a 1/4 de Vatio
(4) transistores 2N 2222A
(2) LED rojos
(2) MOTOREDUCTORES Voltaje 3 - 12 Vdc Velocidad : 200 RPM
Carga : 1Kg
(2) llantas que se acoplen al motor reductor
(2) Batería 9 V
(1) conector para batería de 9V
(1) Protoboard
(1) Alambres para conexiones en el Protoboard.
6.-Resultados.
El funcionamiento de este robot es muy sencillo, para que el robot pueda
detectar la luz utilizara un dispositivo que serán sus “ojos”, estos son
sensores que es un resistor que varía su valor de resistencia eléctrica
dependiendo de la cantidad de luz que incide sobre él.
A partir del censado del LDR necesitaremos un comparador para conocer si
el robot esta censado luz o no. El nivel de voltaje con el cual se va a
comparar lo tomaremos de un potenciómetro, así podemos definir el umbral
en el cual nuestro robot diferencia la luz.
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Después de haber detectado la luz, se necesitara una etapa de potencia
para poder mover los motores, para ello se recurre a utilizar un transistor
tipo TIP 122 que será de mucha utilidad para darle una buena potencia a
nuestros motores y así conseguir que el robot siga la luz detectada.
Se utilizó un regulador de voltaje que es el resistor para disminuir el voltaje
de la pila de 9 voltios, esta pila se escogió por que tiene mayor duracióny
esmás pequeña a comparación de una pila de 4.
El motor 1 (M1) y EL MOTOR2 (M2) pueden ser de cualquier tipo de DC
como motores de juguete o motores de DC, pero es muy importante que
contengan una caja de engrane3s para que puedan tener las fuerzas
suficientes para que el robot pueda ejercer movimiento.
observamos que al conectar los motor reductores quedan inversos al
circuito
Una vez montado el circuito si se lleva luz a una de las fotorresistencias la
resistencia interior de la misma decrecerá hasta su valor mínimo
(dependiendo de la fotorresistencia) así dejando pasar la corriente hasta la
base del transistor 2222 la cual se "excitara" así dejando pasar corriente
por medio de sus terminales (colector-emisor) y dejando en funcionamiento
el motor que está conectado a la rama de esta fotorresistencia que
iluminamos previamente.
Y CON ÉXITO FINALIZAMOS EL ROBOT SIN NINGUNA
COMPLICACION.
Tomemos en cuenta lo siguiente:
1.-Los led están diseñados para 3v y para eso son las resistencias para
nivelar la batería de 9v y no quemar los leds.
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2.-Losmotores reductores deben trabajar con los transistores para que no
queden directos.
3.- Tener en cuenta que las resistencias estén bien conectadas.
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7.-Anexos.
Circuito eléctrico
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Proyecto finalizado con éxito
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Objetivo del robot seguidor de luz
8.-Conclusion.
El siguiente robot es un rastreador de luz específicamente diseñado a tal
efecto y su única tarea es encontrar un punto de luz dentro de su ángulo de
detección de 360º frontales y dirigirse lo más rápido posible hacia tal
fuente de luz. Este proyecto corresponde a la construcción de un robot
seguidor de luz. Básicamente la tarea del robot es encontrar un punto de luz
dentro de un ángulo de detección de las Foto-resistencias y dirigirse lo más
rápido posible hacia tal fuente de luz.
En este proyecto demostramos el inmenso trabajo que puede ser la
electrónica y puede ayudar a mejora un mundo con ayuda de algunos
componentes y el estudio de la misma, es decir desarrollar un mundo de
tecnologia.
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9.-Bibliografia.
[1]Titulo: “APUNTES DE ELECTRONICA”. Guillermo Martin, Uría.
Editorial Madrid, 1999.
[2]Titulo: “FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA”. Boylestad.
[3]Titulo: http://es.slideshare.net/washo144/carro-seguidor-de-luz-electronica-
y-digital
[4]Titulo: “CIRCUITOS ELECTRONICOS”. Joshep A. Edminister,
1965.
[4]Titulo: “PRINCIPIOS DE ELECTRÓNICA”, Malvino.
