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UNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIA

INGENIERIA EN TELECOMUNICACIONES

ROBOT SEGUIDOR DE LUZ

Presentado por:

Evelyne D. Hinojosa Méndez 6° Semestre

Edwin Cruz Rocha 6° Semestre

Tutor:

Ing. Aldo Arano Suarez

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Integrantes

Evelyne D. Hinojosa Mendez

Edwin Cruz Rocha

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INDICE

1. RESUMEN EJECUTIVO DEL TRABAJO ............................................................................... 2

2. INTRODUCCION O ANTECEDENTES .................................................................................. 2

3. FORMULACION DEL PROBLEMA....................................................................................... 3

4. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION................................................................................... 3

4.1. OBJETIVO GENERAL........................................................................................................ 3

4.2. OBJETIVOS ESPECIFICO.................................................................................................. 3

5. MARCO TEÓRICO.................................................................................................................... 4

5.1. ROBÓTICA .......................................................................................................................... 4

5.2. AMPLIFICADORES OPERACIONALES .......................................................................... 4

5.3. LÓGICA COMBINACIONALES........................................................................................ 5

5.4. PUENTE “H”(CI)L293D...................................................................................................... 6

6. MARCO PRÁCTICO O MARCO PROPOSITIVO................................................................... 6

6.1. DISEÑO................................................................................................................................ 6

6.2. CIRCUITO DISEÑADO...………………………………………………………………. 10

6.3. SIMULACIÓN DEL CIRCUITO....................................................................................... 11

6.4 CONSTRUCCIÓN O IMPLANTACIÓN DEL PROTOTIPO .......................................... 12

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES........................................................................ 14

8. BIBLIOGRAFÍA....................................................................................................................... 14

9. ANEXOS................................................................................................................................... 15

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ROBOT SEGUIDOR DE LUZ

1. RESUMEN EJECUTIVO DEL TRABAJO

Los robots reducen el trabajo del hombre, costos y tiempo en la vida empresarial, trabajancon eficiencia y en periodos largos de tiempo.

El presente proyecto consiste en el diseño, simulación y construcción de un robot capazde seguir la luz, aplicando la teoría de la materia de Electrónica II y Sistemas digitales.Los componentes empleados para la construcción de este prototipo son componenteselectrónicos básicos de fácil acceso en el mercado local.

Es importante aclarar que en cuanto a nuestro prototipo (robot) se le dio más importanciala parte de la operatividad y funcionalidad, muy por encima del diseño, carcasas y molde.

El robot sigue luz implementado en forma práctica cumple con los requerimientos dediseño planteados. Es aceptable en cuanto a su funcionamiento.

A pesar de no contar con laboratorios se puede desarrollar prototipos que refuerzan elaspecto teórico de las materias de la carrera. Sin embargo es importante considerar laimplementación de laboratorios para el ,mejor aprovechamiento de las materias. En esesentido se sugiere con énfasis la búsqueda de recursos para hacer realidad los laboratoriosrespectivos.

2. INTRODUCCION O ANTECEDENTES.-

El primer paso fue conocer el funcionamiento de cada componente que constituye alrobot, así como crear el circuito eléctrico que rige la lógica del robot, con ayuda de lainvestigación y documentación.

El presente proyecto se trata básicamente de reforzar los conocimientos teóricos dela materia de electrónica II, sistemas digitales, implementando la parte práctica para locual se realizó el diseño del robot sigue luz en función a los amplificadores operacionalesutilizándolos como comparadores, se uso lógica combinacional, específicamente mapasK para el diseño del circuito controlador.

Para luego simular el circuito diseñado en el programa Isis 7 Professional (proteus).

Es importante mencionar que los alumnos participantes en este proyecto tienenconocimientos limitados de robótica, la idea del proyecto surgió del interés e inquietud delos alumnos por profundizar en estas áreas.

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3. FORMULACION DEL PROBLEMA.-

Los robots seguidor de luz que se muestran en internet muestran solamente el control dedirección de avance y muy pocos explican la teoría detrás de ellos. Esto constituye unproblema para los estudiantes que se inclinan a realizar esta clase de proyectos.

No se puede negar que el trabajo práctico en laboratorio proporciona la experimentacióny el descubrimiento y evita el concepto de “resultado correcto” que se tiene cuando seaprenden de manera teórica, es decir, sólo con los datos procedentes de los libros. Sinembargo, el uso de laboratorios requiere de tiempo adicional al de una claseconvencional, por ejemplo, para descubrir y aprender de los propios errores.[1]

4. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION.-

4.1 OBJETIVO GENERAL.-

Construir un robot seguidor de luz, que funcione mediante los amplificadoresoperacionales (utilizándolos como comparadores) también usando componentesbásicos de (electrónica II).

4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Diseñar un prototipo de un robot sigue luz aplicando la teoría de la materia deElectrónica II.

Simular el funcionamiento de un robot sigue luz en el software de desarrolloelectrónico Isis 7 Professional (Proteus).

Construir el robot sigue luz.

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5. MARCO TEORICO.-

“Solamente a un sistema motorizado que tome decisiones mediante sensores se lepuede llamar robot.”

5.1 ROBOTICA.

La robótica es la ciencia y la tecnología de los robots. Se ocupa del diseño,manufactura y aplicaciones de los robots. La robótica combina diversas disciplinascomo son: la mecánica, la electrónica, la informática, y la ingeniería de control.Los robots seguidores de luz cumplen una única misión: seguir la luz que mandemospara poder controlarlo.

Estos robots pueden variar desde los más básicos (van tras la luz) hasta los másavanzados, sin embargo, poseen (por lo general) ciertas partes básicas comunes entretodos:

5.2 AMPLIFICADOR OPERACIONAL (1)

Los amplificadores operacionales son amplificadores diferenciales con acoplamientodc de muy alta ganancia.

Para hacerse una idea de su funcionamiento se puede pensar en el amplificadordiferencial clásico con componentes discretos, con sus dos entradas y una sola salida,como prototipo, aunque a decir verdad los amplificadores operacionales reales tienenganancias mucho mayores (valores típicos 10 ^ 5 a 10 ^ 6) e impedancia de salidamenor, y permiten a la salida barrer el rango de voltajes casi completo de laalimentación (Usualmente se usan fuentes bipolares de ±15V).

En el caso del robot sigue luz utilizamos el amplificador operacional comocomparador.

En este circuito, se alimenta el amplificador operacional con dos tensiones +Vcc =15V y -Vcc = -15 V. Se conecta la patilla V+ del amplificador a masa (tierra) paraque sirva como tensión de referencia, en este caso 0 V. A la entrada V- delamplificador se conecta una fuente de tensión (Vi) variable en el tiempo, en este casoes una tensión sinusoidal.

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Hay que hacer notar que la tensión de referencia no tiene por qué estar en la entradaV+, también puede conectarse a la patilla V-, en este caso, se conectaría la tensiónque queremos comparar con respecto a la tensión de referencia, a la entrada V+ delamplificador operacional.

A la salida (Vo) del amplificador operacional puede haber únicamente dos niveles detensión que son en este caso 15 o -15 V (considerando el AO como ideal, si fuese reallas tensiones de salida serían algo menores).

Cuando la tensión sinusoidal Vi toma valores positivos, el amplificador operacionalse satura a negativo; esto significa que como la tensión es mayor en la entrada V- queen la entrada V+, el amplificador entrega a su salida una tensión negativa de -15 V.

Esta es una aplicación sin la retroalimentación. Compara entre las dos entradas y saca unasalida en función de qué entrada sea mayor. Se puede usar para adaptar niveleslógicos.[2]

5.3 COMPUERTAS LOGICAS

Las compuertas son bloques del hardware que producen señales en binario 1 ó 0cuando se satisfacen los requisitos de entrada lógica. Las diversas compuertas lógicasse encuentran comúnmente en sistemas de computadoras digitales. Cada compuertatiene un símbolo gráfico diferente y su operación puede describirse por medio de unafunción algebraica. Las relaciones entrada - salida de las variables binarias para cadacompuerta pueden representarse en forma tabular en una tabla de verdad.[3]

Un mapa de karnaugh es un diagrama utilizado para la simplificación de funcionesalgebraicas Booleanas, los mapas de karnaugh reducen la necesidad de hacer cálculosexternos para la simplicacion de expresiones booleanas consiste en una represntacionbidimensional de la tabla de verdad de la función a simplificar, puesto que la tabla deverdad en una función de N variables posee 2N filas, el mapa K correspondiente debeposeer también 2N cuadrados.[4]

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5.4 CIRCUITO INTEGRADO (CI) L293D (2)

Los circuitos individuales se pueden usar de manera independiente para controlarcargas de todo tipo y, en el caso de ser motores, manejar un único sentido de giro.Pero además, cualquiera de estos cuatro circuitos sirve para configurar la mitad deun puente H.

El integrado L293D incluye cuatro circuitos para manejar cargas de potencia media,en especial pequeños motores y cargas inductivas, con la capacidad de controlarcorriente hasta 600 mA en cada circuito y una tensión entre 4,5 V a 36 V.

El integrado permite formar, entonces, dos puentes H completos, con los que se puederealizar el manejo de dos motores. En este caso el manejo será bidireccional, confrenado rápido y con posibilidad de implementar fácilmente el control develocidad.[5]

6.- MARCO PRÁCTICO O MARCO PROPOSITIVO

IntroducciónEn este punto se muestra: el diseño, el circuito diseñado la simulación del circuitodiseñado y la implementación del circuito.

6.1 DiseñoAplicando la materia de sistemas digitales y mediante los mapas de karnoutdiseñamos el siguiente circuito.

Los mapas de karnout nos sirven para la reducción de compuertas lógicas

ADELANTE ATRÁS DERECHA IZQUIERDA

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TABLA DE VERDAD PARA A1

# Ader Ad Aizq A B1 A2 B2

0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 1 0 0 0 1

2 0 1 0 1 0 0 0

3 0 1 1 1 0 0 1

4 1 0 0 0 0 1 0

5 1 0 1 0 0 0 0

6 1 1 0 1 0 1 0

7 1 1 1 0 0 0 0

RESOLUCION

A1= Ad

A1=

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TABLA DE VERDAD PARA B1

# Ader Ad Aizq A B1 A2 B2

0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 1 0 0 0 1

2 0 1 0 1 0 0 0

3 0 1 1 1 0 0 1

4 1 0 0 0 0 1 0

5 1 0 1 0 0 0 0

6 1 1 0 1 0 1 0

7 1 1 1 0 0 0 0

RESOLUCION

A2=

A2=

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TABLA DE VERDAD PARA A2

# Ader Ad Aizq A B1 A2 B2

0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 1 0 0 0 1

2 0 1 0 1 0 0 0

3 0 1 1 1 0 0 1

4 1 0 0 0 0 1 0

5 1 0 1 0 0 0 0

6 1 1 0 1 0 1 0

7 1 1 1 0 0 0 0

RESOLUCION

B2=

B2=

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6.2 Circuito diseñado

Luego de los resultados obtenidos mediante los mapas de karnout diseñamos elcircuito.

Fig. 1 Esquema de las compuestas lógicas

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6.3 SIMULACIÓN DELCIRCUITO

Se realizo la simulación del circuito mediante el programa Isis 7 Professional (Proteus)

Fig. 2 Circuito de los sensores en simulación.

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Fig. 3 Circuito lógico en simulación.

6.4. Construcción o implantación del prototipo

Fig.4 Fotografía de los sensores montados en placa universal.

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Fig. 5 Fotografía del circuito lógico montado en protoboard

Fig. 6 Circuito terminado del robot seguidor de luz

7.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

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Se diseñó e implementó, un robot seguidor de luz y de acuerdo a los objetivos trazadosllegamos a la conclusión que el funcionamiento del robot cumple la meta propuesta. Sedemostró que a pesar de que se usaron componentes básicos de electrónica sonsuficientes para realizar un proyecto interesante y vistoso.

El robot cumple las expectativas esperadas atreves de la simulación, construcción yfuncionamiento.

Pero al no contar con un laboratorio se presentaron muchas dificultades como ser la faltade material de trabajo, la comodidad ya que un hogar no es apto para la realización deeste tipo de trabajos por lo que tuvimos varios inconvenientes una que mencionaremos esnuestro puente H que probamos primeramente con un circuito integrado L293D el cualno resulto como esperábamos por esta razón obtamos por utilizar el puente H del auto dejuguete y resulto como esperábamos.

Se logro todos los objetivos con nuestros propios medios pero sería muy diferente sicontáramos con un laboratorio ya que nos facilitaría la realización del proyecto.

8.- BIBLIOGRAFÍA

[1] Revista Construcción y tecnología,2006, articulo “la importancia de los laboratorios”,disponible en: www.imcyc.com

[2] «http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Amplificador_operacional&oldid=51251576»

[3] Análisis y diseño de circuitos lógicos digitales

-autores: Víctor P. Nelson, H Troy Tagle, Entro otros.

-Editorial: PHH Prentice Hall ipoamericana.

-Edicion: 1er 1996

[4] http//www_extremeelectronics_co_in-avrtutorials-images-motor-controller

[5] http//www2_bp_blogspot_com_YcoaddtwQVw-TEmRyLzWVAI-AAAAAAAAADQ-MIBw9Zs_U1o-s320-func_logicas

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9.- ANEXOS

(1) (2)