Robot Seguidor De Lineas

1. MARCO TEÓRICO

1.1. SENSOR CNY70

El CNY70 es un sensor óptico reflexivo que tiene una construcción compacta dónde el emisor de

luz y el receptor se colocan en la misma dirección para detectar la presencia de un objeto utilizando

la reflexión del infrarrojo sobre el objeto. La longitud de onda de trabajo es 950nm. El detector

consiste en un fototransistor.

Características.

La construcción compacta con distancia de del centro-a-centro de 0.1 ' (pulgadas)

No necesita ningún ambiente especial

Señal de salida alta

El coeficiente de temperatura bajo

Detector provista de filtro óptico

El ratio de corriente de transferencia (CTR) típico es del 5%

Aplicaciones.

Escáner optoelectrónico y detector de movimiento de objetos, es decir, sensor de índice,

lectura de discos codificados etc., (codificador optoelectrónico montado como sensor de

cambio de marcha).

El CNY70 devuelve por la pata de salida correspondiente, según el montaje, un voltaje

relacionado con la cantidad de rayo reflectado por el objeto. Para el montaje A, se leerá del

emisor un '1' cuando se refleje luz y un '0' cuando no se refleje. Para el montaje B los valores

se leen del colector, y son los contrarios al montaje A.

Si conectamos la salida a una entrada digital del microcontrolador, entonces obtenedremos

un '1' o un '0' en función del nivel al que el microcontrolador establece la distinción entre

ambos niveles lógicos. Este nivel se puede controlar introduciendo un buffer trigger-schmitt

(por ejemplo el 74HC14, ¡ojo que es un inversor!) entre la salida del CNY70 y la entrada

del microcontrolador. Este sistema es el que se emplea para distinguir entre blanco y negro,

en la conocida aplicación del robot seguidor de línea.

Otra posibilidad es conectar la salida a una entrada analógica. De este modo, mediante un

conversor A/D se pueden obtener distintos valores. Esto permite la detección dinámica de

blanco y negro (muy útil cuando el recorrido presenta alteraciones en la iluminación). Pero

también, si empleamos el sensor con objetos de distintos color, establecer un mecanismo

para la detección de los distintos colores, determinando los valores marginales que separan

unos colores de otros. Esto permite emplear el sensor para alguna aplicación donde la

detección del color sea necesaria.

1.2. Resistencias.

El símbolo de la resistencia es:

Una resistencia también llamado resistor es un elemento que causa oposición al paso de la corriente, causando que en sus terminales aparesca una diferencia de tensión (un voltaje).La máxima cantidad de corriente que puede pasar por una resistencia, depende del tamaño de su cuerpo. Los valores de potencia comunes de las resistencias son: 1/4, 1/2, 1 watt, aunque hay de valores mayores.

Las resistencias se representan con la letra R y el valor de éstas se mide en Ohmios (Ω).

Las resistencias o resistores son fabricadas principalmente de carbón y se presentan en en una amplia variedad de valores. Hay resistencias con valores de Ohmios (Ω), Kilohmios (KΩ), Megaohmios (MΩ).

1.3. Transistor 2n2222

El 2N2222, también identificado como PN2222, es un transistor bipolar NPN de baja potencia

de uso general.

Sirve tanto para aplicaciones de amplificación como de conmutación. Puede amplificar

pequeñas corrientes a tensiones pequeñas o medias; por lo tanto, sólo puede tratar potencias

bajas (no mayores de medio Watts). Puede trabajar a frecuencias medianamente altas.

Función Los transistores amplifican corriente, por ejemplo pueden ser usados para amplificar

la pequeña corriente de salida de un circuito integrado (IC) lógico de tal forma que pueda

manejar una bombilla, un relé u otro dispositivo de mucha corriente. Un transistor puede ser

usado como un interruptor (ya sea a la máxima corriente, o encendido ON, o con ninguna

corriente, o apagado OFF) y como amplificador (siempre conduciendo corriente). La cantidad

amplificada de corriente es llamada ganancia de corriente, β o hFE.

Tipos de transistores

Hay dos tipos de transistores estándar, NPN y PNP, con diferentes símbolos de circuito. Las

letras hacen referencia a las capas de material semiconductor usado para construir el

transistor. La mayoría de los transistores usados hoy son NPN porque este es el tipo más fácil

de construir usando silicio. Si tú eres novato en la electrónica es mejor que te inicies

aprendiendo cómo usar un transistor NPN. Los terminales son rotulados como base (B),

colector (C) y emisor (E). Estos términos se refieren al funcionamiento interno del transistor

pero no ayuda mucho a entender cómo se usa, así que los trataremos como rótulos! Símbolos

de transistores Un par Darlington consiste en un par de transistores, o bien NPN o PNP,

conectados juntos dentro de un mismo encapsulado, para dar una ganancia de corriente muy

alta. Además de los transistores estándar (juntura bipolar), existen los transistores de efecto

de campo los que son conocidos como FET (field effect transistor). Tienen un símbolo de

circuito distinto y su funcionamiento y propiedades respecto del transistor estándar también

es bastante diferente.

1.4. Diodo LED

El LED (Light-Emitting Diode: 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.

APLICACIONES

– Iluminación de interiores (hogares, comercios, hospitales, etc.).

– Iluminación exterior de edificios y fachadas en general.

– Ambientación interior en general.

– Decoración.

– Cabina de ascensores.

– Pasillos interiores de casas, comercios, hospitales, etc.

– Escaleras y sus escalones.

– Calles y parques.

– Estacionamientos de coches en exteriores e interiores.

– Linternas en general.

– Paneles informativos y publicitarios.

– Faros de coches.

– Semáforos de tráfico.

– Juguetes.

– Guirnaldas y adornos navideños.

– Rayo láser (luz coherente de color rojo, verde o azul).

– Retroiluminación de pantallas TFT de televisores.

– Pantallas gigantes de televisión (“Jumbo”).

1.5. MOTORREDUCTOR

Los Reductores y los Motorreductores son elementos mecánicos muy adecuados parael accionamiento de todo tipo de máquinas y aparatos de uso industrial, que senecesiten reducir su velocidad de una forma eficiente, constante y segura.

Las ventajas de usar Reductores y/o Motorreductores son:

Alta eficiencia de la transmisión de potencia del motor.Alta regularidad en cuanto a potencia y par transmitidos.Poco espacio para el mecanismo.Poco tiempo de instalación y mantenimiento.Elemento seguro en todos los aspectos, muy protegido.Los motorreductores se suministran normalmente acoplando a la unidad reductora unmotor eléctrico normalizado asincrónico tipo jaula de ardilla, totalmente cerrado yrefrigerado por ventilador para conectar aredestrifásicas de 220/440 voltios y 60Hz.Para proteger eléctricamente el motor es indispensable colocar en la instalación detodo Motorreductor un

guarda motor que limite la intensidad y un relé térmico desobrecarga.Los valoresde las corrientes nominales están grabados en las placas deidentificación del motor.Normalmente losmotoresempleados responden a la clase de protecciónIP-44 (SegúnDIN 40050). Bajo pedido se puede mejorar la clase de protección en los motores y unidades de reducción.

1.6. CAUTINEl cautín es una herramienta eléctrica muy sencilla que posee un conjunto de

elementos que al estar correctamente conectados van a generar en una barra

de metal el calor suficiente para poder derretir los distintos metales (estaño,

oro, etc.) utilizados para las soldaduras de los circuitos eléctricos y

electrónicos. El mismo está compuesto por cinco elementos básicos y

fundamentales para su funcionamiento correcto.

Barra de metal

Alambre cobre

Cable de conexión

Enchufe

Estructura de plástico o madera

1.7. ALICATES

Los alicates para usos electrónicos los elegiremos de tal forma que nos sean lo

más útiles posible.

Alicates de punta redonda están particularmente adaptados para doblar

extremos de hilos de conexión.

Alicates de puntas planas (de superficie interna grabada o lisa).

Alicates de puntas finas, curvadas.

Finalmente, las llamadas pinzas de muelle, del todo similares a las que usan los

coleccionistas de sellos, son muy útiles para sostener los extremos de los hilos de

conexión en la posición adecuada durante la soldadura con estaño.

Aquí vemos tres tipos de alicates de los más corrientes para el trabajo del

electrónico. El de puntas redondas es particularmente útil para hacer anillas en

los extremos de los hilos de conexión, el de puntas curvas sirve para alcanzar

lugares de difícil acceso y el de corte sirve para cortar conductores.

1.8. BATERIA

Las pilas alcalinas también llamadas baterías alcalinas (una batería es un conjunto de

varias celdas electroquímicasindividuales) o pila tipo Malloryson, son un tipo de pilas

eléctricas que obtiene su energía de la reacción química entre el zinc y el dióxido de

manganeso (MnO2), empleando hidróxido de potasio como electrolito.1 Se señalan en el

envase con una "L".2

Las pilas y baterías alcalinas utilizan hidróxido de potasio como electrolito, en lugar de cloruro

(cloruro de amonio o cloruro de zinc) de las pilas salinas (o pilas de zinc-carbono) que ofrecen

el mismo voltaje nominal y el mismo tamaño físico. Otros sistemas de pilas y baterías también

utilizan electrolitos alcalinos, pero emplean distintos materiales activos en los electrodos.

En comparación con las pilas salinas (las de zinc-carbono, de Leclanché o las posteriores

de cloruro de zinc), aunque todas producen aproximadamente 1,5 voltios por celda o célula,

las pilas alcalinas tienen una densidad de energía mayor y una vida útil más larga.

En comparación con las pilas de óxido de plata, contra las que habitualmente compiten las

alcalinas en el formato de botón, tienen menor densidad de energía y menor duración, pero

también más bajo costo.

1.9. ESTAÑO

El estaño que se utiliza en electrónica tiene alma de resina con el fin de

facilitar la soldadura. Para garantizar una buena soldadura es necesario que

tanto el estaño como el elemento a soldar alcancen una temperatura

determinada, si esta temperatura no se alcanza se produce el fenómeno

denominado soldadura fría. La temperatura de fusión depende de la aleación

utilizada, cuyo componente principal es el estaño y suele estar comprendida

entre unos 200 a 400 ºC.

En realidad, el término "estaño" se emplea de forma impropia porque no se trata

de estaño sólo, sino de una aleación de este metal con plomo, generalmente con

una proporción respectiva del 60% y del 40%, que resulta ser la más indicada

para las soldaduras en Electrónica.

Para realizar una buena soldadura, además del soldador y de la aleación descrita,

se necesita una sustancia adicional, llamada pasta de soldar, cuya misión es la de

facilitar la distribución uniforme del estaño sobre las superficies a unir y

evitando, al mismo tiempo, la oxidación producida por la temperatura demasiado

elevada del soldador. La composición de esta pasta es a base de colofonia

(normalmente llamada "resina") y que en el caso del estaño que utilizaremos, está

contenida dentro de las cavidades del hilo, en una proporción del 2~2.5%

1.10. CINTA AISLANTE

La cinta aislante (conocida también como cinta aisladora o cinta de aislar) es un tipo

de cinta adhesiva de presión usada principalmente para aislar empalmes de hilos y cables

eléctricos. Este tipo de cinta es capaz de resistir condiciones de temperaturas extremas,

corrosión, humedad y altos voltajes. La cinta está fabricada en material de PVC delgado, con

un ancho generalmente de 14 mm; uno de los lados de la cinta está impregnado con un

adhesivo. El PVC ha sido elegido por ser un material de bajo costo, flexible y tener excelentes

propiedades de aislante eléctrico, aunque posee la desventaja de endurecerse con el tiempo y

el calor.

Puede fabricarse en varios colores, siendo el más común el negro.

1.11. CABLES

Son los elementos que proveen la trayectoria para el flujo de la corriente en

las instalaciones eléctricas. Con los conductores eléctricos se hace la distribución de la energía eléctrica para el control yconsumo de los equipos de la instalación.

Las partes de un conductor, son las siguientes:

a) Alma conductora: es la parte que lleva toda la corriente de consumo.

Los materiales comúnmente utilizados son el cobre y el aluminio, pero con más

frecuencia de aluminio.

b) Aislante: se encarga de separar o aislar el flujo de corriente del exterior, para

evitar cortocircuitos y la electrocución. Este se fabrica de un

material termoplástico o en hule.

c) Cubierta protectora: no todos la traen, esta se encarga de proteger el material aislante y el arma conductora contra daños físicos y químicos. Se construye

generalmente de nylon, esto varía según el ambiente al que se vaya a utilizar.

2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL

Armar el circuito robot seguidor de línea en base al sensor óptico CNY70 y asi permitir

la exploración de lugares inaccesibles para reemplazar la mano del hombre sin poner

la vida en riesgo del mismo.

Realizar el montaje con los dispositivos correspondientes para su posterior uso.

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

Realizar el robot seguidor de línea.

Quemar el diagrama del circuito esquemático en el ácido correspondiente y dejarlo

reposar.

Poner en marcha el circuito ya habiendo terminado con el armado, cálculo y

mediciones que permitan el buen funcionamiento de dicho proyecto.

3. JUSTIFICACION

Este proyecto fue realizado con la finalidad de mostrar el desarrollo tecnológico que se

muestra en nuestro diario vivir, y que además se lo puede implementar con distintas

finalidades dentro del campo de la industria y el transporte.

Nuestra visión esta marcada en una de las varias funciones que cumple el robot seguidor

de línea que es el transporte de materiales u objetos que le sean complicados al hombre o

simplemente no poner en riesgo la vida humana, de modo que se pueda reemplazar la

mano del hombre por la del robot mediante la automatización, y ahorrar tiempo para asi

poder lograr mayor y mejores resultados que le sean de utilidad a las empresas o

industrias que posean dicho robot.

Mencionar que con este proyecto lo que se busca es dar a conocer a los alumnos de

grados inferiores y a todo el colegio Nacional Calama que opten por elegir la especialidad

de electricidad, para crear juventud de bien fortaleciendo la creatividad e iniciativa de

cada estudiante, muy aparte demostrar a todo el municipio de Quillacollo que la

institución siempre se encarga de innovar y poner a la practica los conocimientos para los

retos que nos muestra una vida llena de competitividad y oportunidades.

4. PROCEDIMIENTO

PRIMER PASO.

Realizamos el diagrama del circuito robot seguidor de línea viendo cada uno de los

componentes que lo integran.

SEGUNDO PASO.

Ya teniendo los dispositivos que se requieren comenzamos con el montaje en el

protoboard por seguridad y realizar pruebas.

TERCER PASO.

Analizamos el comportamiento de los sensores ópticos y demás elementos para ver

que efectos producia dentro y fuera de la línea negra.

CUARTO PASO.

Se comenzó con las pruebas y simulación dentro de una pista para el robot seguidor

de línea para su posterior buen funcionamiento.

QUINTO PASO.

Ya habiendo concluido las pruebas a las que fue sometida; el robot ya puede depender

por si mismo sin la intervención de nosotros.

5. SEGURIDAD INDUSTRIAL

Se debe tener en cuenta las siguientes normas de seguridad:

Use la manga de la camisa por encima del codo.

Evite que alguna prenda sea cogida equipos

Quítese todas las prendas o joyas, por ser causantes de ciertos accidentes.

Pónganse siempre las prendas de protección tales como : Guantes, lentes, casco, etc.

Al empezar a trabajar con herramientas:

Cuide el manejo y empleo de las herramientas en forma correcta, no solo cuando esta trabajando sino en cualquier momento.

Emplee los dispositivos protectores para guardar las herramientas en el lugar correspondiente del almacén.

Evite emplear equipos defectuosos si desconoce su funcionamiento o aplicación.

Al empezar a trabajar con maquinas:

Ponga en funcionamiento una maquina teniendo en cuanta que las partes mecánica y eléctrica estén en perfectos condiciones.

Desconecte las líneas de alimentación de la maquina cuando no se usen.

No se aproxime a ninguna maquina que no tiene relación con su trabajo.

En el laboratorio:

Cuando tenga que desbastar alambres, corte siempre del cuerpo hacia afuera.

No es permitido que un estudiante cierre un circuito, antes que no revise bien toda la instalación.

Antes de poner en funcionamiento una maquina fíjese que las demás personas estén a cierta distancia

Nunca ponga un fusible en un tablero de distribución sin antes cortar la corriente y verificar el origen del desperfecto.

Para hacer funcionar una maquina, siempre debe constatar que se encuentre en perfectas condiciones, tanto mecánicas como eléctricas.

Antes de usar herramienta cerciórese si están en buenas condiciones.

Mantenga los dedos fuera de la mordaza de los alicates cuando deberá usarse empalmes

No debe permitirse que nadie trabaje en el taller sin ropa adecuada.

Mantenga la llama o chispa alejada de cualquier material inflamable, como el alcohol, aguarrás, kerosene, gasolina, etc.

6. DISEÑO Y CÁLCULO

6.1. DISEÑO

6.2. MATERIALES UTILIZADOS

Para el montaje de este robot se necesito.

Un protoboard

2 diodos LED rojos

2 sensores ópticos CNY70

6 resistencias de 1k

2 resistencias de 20k

2 resistencias 560 ohmnios

4 transistores 2N2222A

2 motorreducores de 9V

Alambres del teléfono

Batería de 9v

Cinta aislante

Pedazo de carton prensado