Seguidor de Lnea. MAD

CONTENIDO

INTRODUCCIN

OBJETIVO

APLICACIONES POSIBLES DE UN SEGUIDOR DE LINEA

CARRITO SEGUIDOR DE LINEA.

MATERIALES UTILIZADOS

SOFTWAREISIS PROTEUSPIC C COMPILER

DESARROLLO Y METODOLOGIARESULTADOS OBTENIDOSFUNCIONAMIENTOPROGRAMA DEL SEGUIDOR DE LINEA.CARACTERSTICAS GENERALES DEL SEGUIDOR DE LINEA

MARCO TEORICOSensoresMotoresRuedasFuente de energaTransistorMotor Corriente ContinuaResistenciaDiodo LedTIP 120.

Estructura bsicaSistema mnimoMicroprocesador o CPU (Central Process Unit) PICSensores MotoresRuedas Fuente de energa:

Sensor Infrarrojo QRD1114Descripcin del sensor.

PIC 16F873A ETAPA DE POTENCIA.TIP 120.

VENTAJAS DEL ESQUEMA

FOTOS DEL SEGUIDOR DE LINEA CONSTRUIDO.

CONCLUSIONES

SUMARIO DEL CARRITO SEGUIDOR DE LINEA.INTRODUCCIN

La robtica es una rama fundamental de la electrnica. Un robot seguidor de lnea se clasifica en el campo de la robtica mvil un grupo de la rama de robtica. La tarea fundamental de un robot mvil es el desplazamiento en un entorno conocido o desconocido, por tanto es necesario que posea tres funciones fundamentales, la locomocin (nivel fsico), la percepcin (nivel sensorial) y la decisin (nivel de control). Entre las aplicaciones de robots mviles se encuentra el transporte de carga en la industria, robots desactivadores de explosivos, exploracin de terrenos no aptos para el hombre.Nosotros construimos un carro seguidor de lnea para poder adquirir estas competencias que se mencionan en el prrafo anterior.

-OBJETIVO: Este seguidor tiene como objetivo preliminar dar un enfoque en el desarrollo profesional del individuo, y ayudar a este en su preparacin para que en un futuro pueda servir a la sociedad.-APLICACIONES POSIBLES DE UN SEGUIDOR DE LINEA: El desarrollo tecnolgico permite que la vida cotidiana sea mucho ms fcil; de aqu la mayor motivacin a nuestro diseo, el SEGUIDOR DE LINEA PARA EL TRANSPORTE DE MATERIAL EN UN LUGAR DE TRABAJO, el cual est basado en mantener una direccin especfica, pudindose emplear en diversas situaciones, como envo de informes y material de oficina de un departamento a otro; teniendo como ventaja, la rapidez de la operacin, reduccin de horas-hombre de trabajo y evitar la distraccin que pudieran ocasionar los repartidores a los trabajadores.

-CARRITO SEGUIDOR DE LINEA: Son robots muy sencillos, que cumplen una nica misin: seguir una lnea marcada en el suelo (normalmente una lnea negra sobre un fondo blanco o viceversa) y es creado para movilizar un cierto tipo de carga desde un punto de inicio hasta un punto determinado de llegada, el cual va a estar establecido por el trazado de la lnea de color blanca para as poder guiar este dispositivo entre los puntos marcados.

MATERIALES UTILIZADOS

-PIC 16F873A

-Una computadora para por medio de programacin cambiar la velocidad de giro de los motores.

-2 motores a pasos a 9 Volts.

-8 sensores QRD1114 -1 Sistema mnimo.

-1 batera de 9 voltios

-2 llantas de goma delgada.

-1 rueda loca

-1 zcalo para el PIC.-Un kit de LEGOS.-Placa de cobre para hacer las placas del sistema mnimo y la etapa de potencia con el TIP120.-Acido Frrico.-Programador de PIC.-Software

SOFTWARE-ISIS PROTEUS: Programa ISIS, Intelligent Schematic Input System (Sistema de Enrutado de Esquemas Inteligente) permite disear el plano elctrico del circuito que se desea realizar con componentes muy variados, desde simples resistencias, hasta alguno que otro microprocesador o microcontrolador, incluyendo fuentes de alimentacin, generadores de seales y muchos otros componentes con prestaciones diferentes. Los diseos realizados en Isis pueden ser simulados en tiempo real, mediante el mdulo VSM, asociado directamente con ISIS.-PIC C COMPILER: El ambiente de desarrollo integrado de PCWHD le da a los programadores la capacidad de producir rpidamente cdigos muy eficientes usando un lenguaje fcil y manejable, pero de alto nivel.EL CCS IDE incluye un poderoso editor de C, debugger, lneas de comando PCB, PCM, PCH y PCD, un terminal de comunicacin serial perfecto, generacin de estadsticas y ms.

-DESARROLLO Y METODOLOGIA.La simulacin de los circuitos se realiz en ISIS PROTEUS. Los diagramas se muestran en este reporte estn indicados.

La programacin se hizo en el PIC C COMPILER. Y esta se explica ms adelante.

RESULTADOS OBTENIDOS.Nuestro seguidor de lnea que consta de 8 sensores pticos mencionadas en como los QDR1114 y la utilizacin de componentes discretos como lo son: transistores, resistencias.

Su funcionamiento es que el LED emisor del sensorse alimenta a travs de una resistencia , cuando una superficie reflectante como el color blanco de la superficie por donde se mover el rastreador, refleja la luz del led emisor, el fototransistor contenido en el sensorbaja su resistencia interna entre Colector y Emisor con lo cual conduce la corriente que hace que tambin entre en conduccin el transistor que estaba polarizado a masa por medio de otra resistencia. El otro transistor sirve para invertir la seal para que de este modo se desactive el motor cuando ve blanco y se ponga en marcha cuando ve negro el sensor, con lo que al activarse transitor1 hace que se active el 2 cortando a el transistor 3 con l, ya que este ltimo estaba activo porque esta polarizado por una tercera resistencia R3, con lo cual lo que ha pasado es que la salida del motor se ha desactivado cuando el sensor a detectado una superficie reflectante, en estado de reposo la salida estar siempre activa y el tercer transistor conduciendo..

-FUNCIONAMIENTO.-Todos los seguidores de lnea se basan su funcionamiento en los sensores en este caso los QRD1114. Aunque, tambin dependiendo de la complejidad del recorrido, el robot debe ser ms o menos complejo (y, por ende, utilizar ms o menos sensores). Nuestro rastreador tiene 8 de los sensores de luz QRD1114, ubicados en la parte inferior de la estructura de nuestro carro que construimos con LEGOS, los sensores QRD1114 los colocamos 4 en un lado (izquierda de la estructura parte frontal) y 4 del otro lado (derecha de la estructura parte frontal.) Uno junto al otro. Cuando uno de los 8 sensores detecta el color negro va derecho nuestro carro seguidor por la pista blanca, y si detecta blanco es que significa que el robot est saliendo de la lnea blanca por ese lado. -Cuando ocurre esto, En ese momento, el robot gira hacia el lado contrario de donde se est saliendo hasta que vuelve a estar sobre la lnea blanca. Esto en el caso de los seguidores de lnea blanca como el nuestro, ya que tambin hay seguidores de lnea negra.

-Utilizamos transistores y un sistema mnimo para la parte digital. Y programacin para el PIC (micro controlador) que controla los sensores. Estas partes y componentes se explican a continuacin.

EL PIC SE PROGRAMA PARA QUE LOS SENSORES FUNCIONEN ADECUADAMENTE, EL PROGRAMA SE MUESTRA ACONTINUACION:

PROGRAMA DEL SEGUIDOR DE LINEA.

#include #FUSES NOWDT //No Watch Dog Timer#FUSES HS //High speed Osc (> 4mhz for PCM/PCH) (>10mhz for PCD)

#use delay(clock=20000000)

#byte TRISA = 0X85#byte PORTA = 0X05#byte TRISB = 0x86#byte PORTB = 0x06

int1 sensor_1 = 0;int1 sensor_2 = 0;int1 sensor_3 = 0;int1 sensor_4 = 0;int1 sensor_5 = 0;int1 sensor_6 = 0;

void main(){TRISB = 0xFF;TRISA = 0XFF;setup_timer_2 (T2_DIV_BY_16, 200, 16 );setup_ccp1 (CCP_PWM);setup_ccp2 (CCP_PWM);

while(true){sensor_1 = bit_test(portb,0);sensor_2 = bit_test(porta,0);sensor_3 = bit_test(portb,1);sensor_4 = bit_test(porta,1);sensor_5 = bit_test(portb,2);sensor_6 = bit_test(porta,2);

if(sensor_1 == 0 && sensor_2 == 0 && sensor_3 == 0 && sensor_4 == 0 && sensor_5 == 0 && sensor_6 == 0)//Recto{set_pwm1_duty (180);set_pwm2_duty (180);delay_ms(5);}if(sensor_1 == 1 && sensor_2 == 0 && sensor_3 == 0 && sensor_4 == 0 && sensor_5 == 0 && sensor_6 == 0)// Izq{set_pwm1_duty (180);set_pwm2_duty (144);delay_ms(5);}if(sensor_1 == 1 && sensor_2 == 0 && sensor_3 == 1 && sensor_4 == 0 && sensor_5 == 0 && sensor_6 == 0)//Izq {set_pwm1_duty (180);set_pwm2_duty (72);delay_ms(5);}if(sensor_1 == 1 && sensor_2 == 0 && sensor_3 == 1 && sensor_4 == 0 && sensor_5 == 1 && sensor_6 == 0)//vuelta Izq{set_pwm1_duty (180);set_pwm2_duty (36);delay_ms(5);}if(sensor_1 == 0 && sensor_2 == 1 && sensor_3 == 0 && sensor_4 == 0 && sensor_5 == 0 && sensor_6 == 0)//Derecha{set_pwm1_duty (144);set_pwm2_duty (180);delay_ms(5);}if(sensor_1 == 0 && sensor_2 == 1 && sensor_3 == 0 && sensor_4 == 1 && sensor_5 == 0 && sensor_6 == 0)//vuelta Izq{set_pwm1_duty (72);set_pwm2_duty (180);delay_ms(5);}if(sensor_1 == 0 && sensor_2 == 1 && sensor_3 == 0 && sensor_4 == 1 && sensor_5 == 0 && sensor_6 == 1)//vuelta Izq{set_pwm1_duty (36);set_pwm2_duty (180);delay_ms(5);}

}}

CARACTERSTICAS GENERALES DEL SEGUIDOR DE LINEA.-Estos robots pueden variar desde los ms bsicos (van tras una lnea nica) hasta los robots que recorren laberintos. Todos ellos, sin embargo, poseen (por lo general) ciertas partes bsicas comunes entre todos, que se muestran en el marco terico a continuacin.MARCO TEORICO

Sensores: Un rastreador detecta la lnea a seguir por medio de sensores. Hay muchos tipos de sensores que se pueden usar para este fin; sin embargo, por razones de costos y practicidad los ms comunes son los sensores infrarrojos (IR), que normalmente constan de un LED infrarrojo y un fototransistor. O bien fotodiodo o fototransistor. QRD1114.

Motores: El robot se mueve utilizando motores. Dependiendo del tamao, el peso, la precisin del motor, entre otros factores, stos pueden ser de varias clases: motores de corriente continua, motores pasos a paso o servomotores.(En nuestro caso se utilizaron 2 motores a pasos capacidad de carga de 3kg/cm^2).

Ruedas: Las ruedas del robot son movidas por los motores. Normalmente se usan ruedas de materiales anti-deslizantes para evitar fallas de traccin. Su tamao es otro factor a tener en cuenta a la hora de armar el robot. (Llamada rueda loca)

Fuente de energa: El robot obtiene la energa que necesita para su funcionamiento de bateras o de una fuente de corriente alterna, siendo esta ltima menos utilizada debido a que le resta independencia al robot. (Pila de 9v).

Transistor:Es un dispositivo electrnico utilizado tanto a nivel de circuitos discretos como integrados, existen dos clases de transistores que son el PNP y NPN.

Motor Corriente Continua:El motor elctrico es un dispositivo electromotriz, esto quiere decir que convierte la energa elctrica en energa motriz. Todos los motores disponen de un eje de salida para acoplar un engranaje, polea o mecanismo capaz de transmitir el movimiento creado por el motor.

Resistencia:Propiedad de un objeto o sustancia que hace que se resista u oponga al paso de una corriente elctrica. La resistencia de un circuito elctrico determina segn la llamada ley de Ohm cunta corriente fluye en el circuito cuando se le aplica un voltaje determinado.Diodo Led:Un diodo es un componente electrnico a travs del cual la corriente pasa en un solo sentido. Los diodos emisores de luz (LED, acrnimo de Light-Emitting Diode) son semiconductores que generan luz al pasar una corriente a travs de ellos.

TIP 120: Son componentes activos, capaces de amplificar una corriente pequea que circula entre base y emisor, copiando su forma para modular una corriente mucho ms grande entre Colector y emisor.Otro importante entre sus mltiples usos es el de actuar como interruptor electrnico, controlando la conexin y desconexin de una carga relativamente grande mediante una pequea corriente de la base. En esta configuracin (conocida como saturacin/corte) es la que se los suele utilizar con micro controladores.

Estructura bsicaSistema mnimo: La toma de decisiones y el control de los motores estn generalmente a cargo de un micro controlador. La tarjeta de control contiene dicho elemento, junto a otros componentes electrnicos bsicos que requiere el micro controlador para funcionar.Un microprocesador por s mismo no es capaz de realizar tarea alguna, es necesario hardware de soporte; los elementos mnimos que requiere son: Una fuente de alimentacin Un circuito de reloj Dispositivos de memoria Interfaz o mdulo de entrada y salida (E/S) La implementacin de todo este hardware constituye lo que se conoce como sistema mnimo, el siguiente diagrama corresponde a un sistema basado en la estructura de Von Newman. Sus bloques bsicos son los siguientes:

Microprocesador o CPU (Central Process Unit) PIC, formado por los bloques principales: Unidad de Control y Unidad de Proceso. Memoria, dispositivos o circuitos donde residen los cdigos de las instrucciones del programa y los datos. Mdulos E/S, dispositivos o circuitos encargados de recibir y entregar informacin entre el CPU y la aplicacin.

Sensores: Un rastreador detecta la lnea a seguir por medio de sensores. Hay muchos tipos de sensores que se pueden usar para este fin; sin embargo, por razones de costos y practicidad los ms comunes son los sensores infrarrojos (IR), que normalmente constan de un LED infrarrojo y un fototransistor.

Motores: El robot se mueve utilizando motores. Dependiendo del tamao, el peso, la precisin del motor, entre otros factores, stos pueden ser de varias clases: motores de corriente continua, motores paso a paso o servomotores.

Ruedas: Las ruedas del robot son movidas por los motores. Normalmente se usan ruedas de materiales anti-deslizantes para evitar fallas de traccin. Su tamao es otro factor a tener en cuenta a la hora de armar el robot.

Fuente de energa: El robot obtiene la energa que necesita para su funcionamiento de bateras o de una fuente de corriente alterna, siendo esta ltima menos utilizada debido a que le resta independencia al robot.

Sensor Infrarrojo QRD1114

Descripcin del sensor: Este sensor utiliza un diodo emisor infrarrojo en combinacin con un fototransistor infrarrojo para detectar las seales infrarrojas. Sirve para detectar transiciones Negro-Blanco (robots sigue-lneas) o para detectar objetos cercanos (0.5 a 1 cm).

PIC 16F873A

Es el micro controlador programable en el cual se procesa la informacin proveniente de los sensores.

ETAPA DE POTENCIA.TIP 120. -Para la etapa de potencia utilizamos 2 T120 los cuales hacen que la corriente no sea demanda toda por el PIC a su vez entrega un voltaje mayor y suficiente para que los motores trabajen de forma adecuada y giren ms rpido. Asi que esto separa las etapas de potencia.

Este es el circuito de la etapa de potencia. Dnde vas los 2 TIP 120.

-AHORA SE MUESTRA EL CIRCUITO QUE SE USO PARA ARMAR EL SEGUIDOR.

Esta es la tarjeta de desarrollo del sistema minimo.

VENTAJAS DEL ESQUEMA

-Bajos costos a la hora de adquirir los componentes.-Fcil manejo del control de los motores de CC.-Simplicidad del circuito.-Velocidad.Esta etapa de potencia descrita anteriormente es responsable de las siguientes tareas:

-Manejo de activacin y desactivacin de los motores de CC adecuadamente ya que si esta no sera suficiente el voltaje.-Sensores reconozcan la pista por donde va a transitar el seguidor de lnea.

FOTOS DEL SEGUIDOR DE LINEA CONSTRUIDO.

Parte inferior de carro seguidor.(Se observa las placas de los sensores QRD1114).

Parte superior del carro seguidor. (Se observa sistema mnimo)

Imagen Frontal del carro seguidor.

Imagen Superior - Lateral del carro seguidor.

Parte trasera del carro seguidor.

CONCLUSIONES-Se realiz una recopilacin de datos sobre todos los componentes que van a ser utilizados en este proyecto, lo cual permiti tener una idea ms clara y detallada para la elaboracin de la etapa de potencia.

-Se obtuvo un conocimiento ms preciso sobre el funcionamiento y desarrollo del sistema a implementar.

-Dentro del tiempo de desarrollo del proyecto logramos centrarnos en objetivos puntuales como es la elaboracin de la Etapa de Potencia como punto fundamental y consecuente de la produccin del proyecto ya que esta hace parte del diseo y la aplicacin que se encuentra entre la estructura funcional del sistema.

-Tener siempre claro los objetivos propuestos.