Vehículo explorador terrestre.

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3.3 Sensor Óptico (QRD1114).

Para reconocer la distancia recorrida por el vehículo se utilizó un sensor óptico reflectivo, el cual está compuesto por un diodo infrarrojo y un fototransistor para detectar el reflejo de luz infrarroja y así poder detectar líneas negras sobre blanco en un intervalo de 0.5 cm a 1 cm. Utilizando dos sensores de este tipo, se diseñó un encoder [9] para reconocer la distancia recorrida por el vehículo. Dicho encoder envía una señal cada vez que la luz infrarroja de los sensores es rebotada.

3.4 Etapa de Potencia y Actuadores.

3.4.1Transistor BC557

Transistor tipo PNP [10], con encapsulado TO-92. Diseñado para aplicaciones de bajo ruido tiene una tensión emisor-colector máxima de 45V y una corriente de colector máxima de 100 mA.

Se utilizaron dos transistores de este tipo para amplificar la señal de los sensores ópticos.

3.4.2 Driver L293B

Tiene una corriente máxima de salida de 2 A y 36 V, la alimentación del driver es voltaje lógico (min 4.5 V max 7 V). Cuenta con 4 salidas por lo que se pueden controlar dos motores. El giro de los motores es controlado enviando una señal a los pines 2 ó 4 y 10 ó 15.

Para el vehículo se implementaron dos drivers, puesto que se controlan cuatro motores, la señal para el giro de los motores es enviada desde el pic.

3.4.3 Motores (VEX 2-WRE 393)

Para el movimiento del auto se utilizaron moto-reductores los cuales alcanzan una velocidad máxima de 100 rpm y un torque de 1.67 Nm, su corriente de alimentación es de 0.37 A en máxima velocidad, trabajando con voltaje de 7.2 V.

Se incluyen cuatro motores de este tipo para el movimiento del vehículo (tracción y dirección).

Para operar los motores se utilizó el puente H L293

3.6 Almacenamiento de Datos.

En muchas aplicaciones de sistemas electrónicos, y en general en cualquier sistema de instrumentación, es necesario almacenar grandes cantidades de datos en donde las memorias seriales EEPROM suelen ser insuficientes, por lo tanto, el uso de las memorias tipo flash (SD/MMC) nos brinda una gran ventaja, otorgándonos gran capacidad de almacenamiento y una gran disponibilidad en mercado a muy bajo costo. Estás memorias poseen dos protocolos de comunicación, la estándar denominada BUS SD que utiliza 4 líneas paralelas para la comunicación y el tipo serial SPI (Serial Peripheral Interface) [11].

Para realizar el almacenamiento de la ruta, se utilizo una tarjeta tipo SD estándar, trabaja en rango de tensiones entre 2.7 y 3.6V, con un sistema de archivos FAT32 y con una capacidad de 2GB, se puede manejar utilizando un protocolo SPI. Ya que Arduino Uno es compatible con dicho protocolo, se decidió emplearlo como dispositivo maestro para el almacenamiento de datos.

Para el desarrollo de la programación en Arduino, se hizo uso de dos librerías:

1. Serial Peripheral Interface (SPI) es un protocolo de datos en serie síncrono utilizado por los micro-controladores para comunicarse con uno o más dispositivos periféricos rápidamente en distancias cortas. Con una conexión SPI siempre hay un dispositivo de master (por lo general un micro-controlador) que controla los dispositivos periféricos [7]. Normalmente hay tres líneas comunes a todos los dispositivos:

- MISO (Master En Slave Out) - La línea de esclavo para el envío de datos al maestro,

- MOSI (Master Sale Slave In) - La línea de Maestro para el envío de datos a los periféricos,

- SCK (Reloj serie) - Los impulsos de reloj que sincronizan la transmisión de datos generada por el maestro y una línea específica para cada dispositivo:

- SS (Slave Select) - el pasador en cada dispositivo que el maestro puede utilizar para activar y desactivar dispositivos específicos.

2. La librería SD permite la lectura y escritura en tarjetas SD, por ejemplo, en el Escudo de Ethernet de Arduino. Está construido sobre sdfatlib por William Greiman. La biblioteca soporta FAT16 y FAT32sistemas de archivos en tarjetas SD estándar y tarjetas SDHC. Utiliza cortos 8.3 nombres de los ficheros. La comunicación entre el micro-controlador y la tarjeta SD utiliza SPI, que tiene lugar en los pines digitales 10(SS), 11(MOSI), 12(MISO) y 13(SCK ) de la placa Arduino Uno[7].

3.7 Descripción de las etapas

Lo primero en realizarse, fue la programación de los sensores ultrasónicos que consiste en la emisión y recepción de pulsos desde el micro-controlador hacia los sensores.

[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]Posteriormente se realizó la programación del encoder, considerando la señal que emiten los sensores opto-reflectivos. Esta programación fue desarrollada en Arduino, junto con el almacenamiento de la ruta.

[pic 8]

[pic 9]Una vez que se tuvieron esos dos fragmentos de programación se unificaron para lograr el movimiento auto-dirigido del vehículo, esto enviando las señales desde el micro-controlador a los drivers.

[pic 10]

[pic 11]

El vehículo se elaboró con estructura de metal de VEX Robotics, del Booster Kit [12]. De dicho kit, se tomaron dos Chasis Rail y cuatro Placas de agujeros, además de tornillería para el ensamble de dichas piezas y motores.

- Conclusiones y Resultados

El vehículo aún es incapaz de desplazarse con autonomía pues la programación en físico no cumple con lo planteado al comienzo, existe una interferencia entre los distintos voltajes manejados (Voltaje lógico y Voltaje de motores).

Los resultados satisfactorios del prototipo hasta el momento son:

- Uso del TIMER0 para el control del sensor ultrasónico HC-SR04.

- Medición de la distancia recorrida a partir de la señal obtenida del encoder.

- Escritura de datos (Dirección del vehículo) en una memoria SD a partir de Arduino UNO.