Escuela Superior Politécnica del Litoral

Sistemas de Control

“Detectores de distancias infrarrojos”

Práctica: 2

Nombre:

ERICK ARCOS ANDRADE

Fecha de Entrega:

17/08/2014

Período:

I semestre 2015

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1. Objetivo Conocer el comportamiento y el funcionamiento de los detectores de distancia por luz

infrarroja del S.D.R. o M. Elaborar un programa de regulación de la unidad sea capaz de acercarse a un obstáculo y

mantener una distancia definida respecto al mismo. Realizar la función de transferencia de los sensores analógicos de distancia.

2. Materiales Sistema didáctico Robotino móvil. Software Robotino View 2. Computadora con capacidad de conexión inalámbrica Wifi. Cualquier objeto de obstáculo. Libreta de apuntes.

3. Marco TeóricoSistemas de reflexión directaEl sistema de reflexión directa sirve para la detección directa de objetos. El emisor y el receptor están integrados en la misma carcasa. La luz emitida por el emisor se refleja en el objeto que se va a detectar y es captada por el receptor. En este caso se evalúa la luz reflejada por un objeto.

Por eso no son necesarios componentes adicionales para que el sistema de reflexión directa funcione (como p.ej. los reflectores en el sistema réflex).Sistemas réflex En el caso del sistema réflex, los módulos de emisión y recepción están integrados en una sola carcasa. Con ayuda de un reflector, el haz de luz emitido se reenvía al receptor. El sistema réflex sin filtro de polarización actúa por infrarrojos, el sistema con filtro de polarización, con luz roja visible.

Figura1: Principio de funcionamiento del sensor infrarrojo.

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El sensor GP2DXX Sharp es un dispositivo de reflexión por infrarrojos con medidor de distancia proporcional al ángulo de recepción del haz de luz que incide en un sensor lineal integrado, dependiendo del modelo utilizado, la salida puede ser analógica, digital o booleana.

Figura2: sensor infrarrojo Sharp GP2D120.

Sensor de distancia Sharp GP2D120El Sharp GP2D120 es un sensor medidor de distancias por infrarrojos que indica mediante una salida analógica la distancia medida. Este sensor, es una versión modificada del GP2D12, por lo que eléctricamente es igual y lo único que varía es el rango de trabajo, gracias al empleo de un lente especial. La tensión de salida varía de forma no lineal cuando se detecta un objeto en una distancia entre 4 y 30 cm. La salida está disponible de forma continua y su valor es actualizado cada 32 ms aproximadamente. Normalmente se conecta esta salida a la entrada de un convertidor analógico digital el cual convierte la distancia en un número que puede ser usado por el microprocesador. La salida también puede ser usada directamente en un circuito analógico. Hay que tener en cuenta que la salida no es lineal. El sensor utiliza solo una línea de salida para comunicarse con el procesador principal. El sensor se entrega con un conector de 3 pines. Tensión de funcionamiento 5V, Temperatura funcionamiento:-10 a 60ºC, Consumo Medio: 35 mA.

4. Procedimiento ExperimentalSe identificó cada uno de los sensores asignados para realizar la práctica y se comprobó su correcto funcionamiento, lo cuales fueron el sensor 7 y 8.Luego se procedió a colocar a robotino en una mesa donde estaba señalado con una línea negra una longitud de 40cm, la cual estaba dividida de 4 en 4 cm hasta completar el total. Se alineo el sensor con el inicio de la línea negra y se procedió a colocar un objeto de color negro por cada 4cm hasta completar los 40 cm. Se conectó mediante una red inalámbrica el robotino con la computadora, para poder registrar los valores de cada medición se procedió a activar el programa robotino@view. Una vez registradas las medidas se anotó las respectivas preguntas de desarrollo para su posterior desarrollo adjuntas en este informe.

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5. Tabla de resultadosTabla1: Datos registrados del voltaje marcado por cada sensor a la distancia indicada.

sensor 7(v) sensor 9(v) Distancia(cm)2,54 2,54 41,94 1,51 81,3 0,9 12

0,96 0,62 160,8 0,48 20

0,68 0,4 240,53 0,35 280,43 0,31 320,33 0,23 360,22 0,19 40

6. Resultados obtenidosData sheet Gráfica del Data El Sharp GP2D120 del sensor

Figura3: Gráfica del voltaje vs distancia del Data sheet del sensor el Sharp GP2D120.

4

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 440

0.5

1

1.5

2

2.5

3

f(x) = − 0.0574393939393939 x + 2.23666666666667

Curva voltios vs Distancia sensor 7

Distancia de Reflexión del Objeto(cm)

volti

os(v

)

Figura4: Gráfica obtenida del sensor 7 del robotino entre el voltaje vs distancia medida.

La función transferencia del sensor 7 es igual a y = -0,0574x + 2,2367.

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 440

0.5

1

1.5

2

2.5

3

f(x) = − 0.0514393939393939 x + 1.88466666666667

Curva Voltios vs Distancia sensor 9

Curva Voltios vs Distancia

Distancia de Reflexión del Objeto(cm)

volti

os(v

)

Figura5: Gráfica obtenida del sensor 9 del robotino entre el voltaje vs distancia medida.

La función transferencia del sensor 7 es igual a y = -0,0514x + 1,8847.

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Los sensores están separados a 40 grados entre ellos y las ruedas están separadas entre sí a 120grados.

Figura6: Separación en grados de cada sensor del robotino.

Cálculo de la distancia

Cálculo de la distancia a la que debe estar robotino cuando el sensor #9 este a 15cm, para lo cual se traza una línea para formar un triángulo rectángulo mostrado en la siguiente figura:

Figura7: Análisis del desplazamiento del robotino a una distancia de 15cm del Sensor9.

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El diámetro de robotino es igual a 70 cm y el ángulo formado es de 20grados debido a que esta medido con respecto a la línea de acción de las ruedas que se encuentra a la mitad de la distancia con respecto al segundo sensor.

Triángulo Rectángulo

Figura8: Triángulo rectángulo obtenido.

Donde z es el radio de robotino y l es el valor de la distancia que deseamos hallar, para lo cual resolvemos el sistema utilizando la función coseno:

cos (20 ° )= z+ lz+15

cos (20 ° )= z+ lz+15

cos (20 ° ) 50=(35+ l )

l=11.95 cm

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Cálculo para el voltaje generado del sensor 9, debido a un desplazamiento de 15cm respecto a la pared.

Figura9: Determinación del voltaje aproximado obtenido a un desplazamiento del robotino de 15cm.

El valor del voltaje a 11.95 cm es 0.9 voltios aproximadamente.

Cálculo de voltaje

Cálculo del voltaje, del sensor 7 cuando se encuentra a una distancia de 18 cm de un objeto, para lo cual se utilizó la figura4 y se determinó aproximadamente el valor del voltaje.

Figura10: Determinación del voltaje aproximado obtenido a una distancia de 18cm.

Valor obtenido :18 cm≈0.87Voltios

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7. Análisis de los resultados

Al analizar la curva obtenida con cada uno de los sensores y compararlas con la proporcionada por el data sheet del sensor, se observó que la gráficas poseen una tendencia similar, que puede ser corroborada mediante la observación de la función de transferencia obtenida por cada uno de los sensores en la figura 4 y 5.El valor obtenido por el desplazamiento de robotino de 15cm con respecto al sensor 9 es de 11.95cm, obtenido mediante la función trigonométrica del coseno utilizando un triángulo rectángulo, donde el valor debe ser menor porque el cateto mayor está representado por la hipotenusa del triángulo que le corresponde al desplazamiento de los 15cm del robotino.El voltaje obtenido de 0.87 v a una distancia de reflexión 18cm del sensor7, está en un rango aproximado de la medida real mediante la tendencia de la gráfica del sensor.

8. Conclusiones

Las gráficas para determinar la función transferencia difieren entre ellas por influencias de factores como la luz solar, por el desgaste, por la mala colocación de los sensores, por la superficie en la cual se refleja el rayo del láser, también la sensibilidad del equipo y a perturbaciones externas debido a vibraciones que afectan a las medidas registradas por cada uno de los sensores.

La distancia del robot a la pared es de 15cm pero la distancia del sensor es de 11.95 cm, debido a que en la representación del triángulo rectángulo la hipotenusa esta representada por la distancia recorrida del robotino, donde la hipotenusa es el lado con mayor medida en el triángulo rectángulo, cabe recalcar que la medida puede variar en milímetros hasta que se estabilice la medición.

En las gráficas obtenidas podemos ver que existe una relación inversamente proporcional entre la distancia y el voltaje registrado debido a que a mayor distancia, la reflexión se realiza con menor intensidad.

9. Recomendaciones

Leer la guía con anticipación Respetar los horarios de la práctica. Realizar todas las respectivas preguntas al ayudante.

10. Bibliografía

http://www.festo.com/cms/es_corp/9766.htm http://www.ifm.com/ifmes/web/pinfo010_050_040.htm

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