Robot Seguidor de Luz

Descripción:El siguiente robot es un rastreador de luz

Robot

Robot seguidor de lu

específicamente diseñado a tal efecto y su única tarea es encontrar un punto de luz dentro de su ángulo de detección de 180º frontales y dirigirse lo mas rápido posible hacia tal fuente de luz.

Dispone de 3 sensores de luz LDR dispuestos en ángulo de 60º los unos de los otros y metidos en  una bocina dividida en 3 partes y echa al efecto con cartulina negra para evitar que la luz ambiente afecte a la buena detección de la fuente de luz a encontrar, también dispone de 3 circuitos comparadores analógicos de tensión en torno a amplificadores operacionales en modo comparador  y lógica digital programable (a mano) en torno a circuitos integrados de la serie 74, el driver controlador de los motores es un ULN2003 con lo que se controla el encendido de los dos motores independientemente, al usar el ULN2003 no se dispone de control de dirección de giro y las ruedas en ningún caso correrán hacia atrás, por ultimo y terminar con la descripción, e usado una base móvil con dirección de giro diferencial (tipo tanque) construida a partir de 2 kits motorizados 4×4 a escala 1/32 de camiones de mina que comercializa TAMIYA, como los motores actúan sobre las dos ruedas de un costado e juntado dos camiones y ahora cada motor de cada camión actúa sobre un lado con lo que ya tenemos el sistema diferencial de dirección. La alimentación de la parte lógica de control es mediante una pila de 9V y la parte de potencia y motores es mediante las mismas pilas que trae cada camión compuesta por 2 pilas LR6 de 1,5 V, estos dos grupos de pilas los e conectado en paralelo para disponer de mas corriente y que se agoten por un igual los dos grupos de pilas, como puede deducirse los motores son de 3V cada uno y gastan una media de 400mA aunque el pico de arranque es bastante elevado y ronda 1 Amperio.

Funcionamiento: Paso ahora a describir el funcionamiento del circuito principal del robot que contiene la lógica digital compuesta por circuitos integrados de la serie 74xx, el diseño del circuito es tal que se puede programar de manera manual y sin tener grandes conocimientos de electrónica digital, mediante cableado entre los conectores J7 y J6. De esta manera seremos nosotros mismos los que programemos la actitud del robot según las condiciones o eventos externos captados por los sensores, como se verá mas adelante la configuración optima de la parte programable no la describo y no puede verse en ninguno de los esquemas, no obstante estará explicado de una forma muy sencilla y completa el modo de hacerlo y cada cual tendrá que programarse el robot a gusto ya que de esta manera será mas satisfactorio el montaje de este robot y de paso aprenderemos un poco sobre circuitos digitales simples.

Sensores: El siguiente esquema muestra el circuito utilizado para poder ajustar la sensibilidad o histerisis del nivel luz a detectar y de este modo poder dejar fuera de acción a la luz ambiente u otras posibles fuentes de luz.

Diagrama de los Sensores

El funcionamiento de este circuito es como sigue; como ya sabemos, la LDR varia su resistencia interna en función de la luz que incide sobre ella, a mas luz menos resistencia y viceversa, si nos fijamos en el circuito anterior veremos que lo que se a hecho es un divisor de tensión simple en base a dos resistencias, una de ellas es la LDR que variara su valor en función de la luz y la otra es una resistencia fija de 10K, al variar la LDR de valor lo que también hará es variar la tensión en el punto intermedio entre las dos resistencias, con lo que ya tenemos un nivel de tensión proporcional a la luz. Seguidamente lo que se hace es comparar el nivel de tensión proporcionado por el conjunto divisor de tensión LDR-Resistencia con otra tensión variable esta vez obtenida de un potenciometro, el amplificador operacional lo que hace es activar su salida o desactivarla en función de si los valores en su entrada positiva es igual o mayor al de su salida negativa, de este modo podemos ajustar el nivel de histeris del circuito es decir con que valor mínimo de luz se activara su salida.

Como también podemos observar, en la salida del amplificador operacional se a dispuesto un diodo LED para tener una indicación de visual del estado de salida del circuito y de este modo poder ajustar fácilmente sin instrumento externo alguno, también se a dispuesto un jumper en el caso que no queramos que los leds luzcan una vez ajustado el circuito.

El robot consta de dos circuitos idénticos como este, como cada uno maneja dos LDR en total serian 4 pero como en este caso tan solo necesitamos 3 sensores LDR podemos dejar sin montar media parte de uno de los circuitos si así lo creemos conveniente (aunque teniendo en cuenta el bajisimo precio de los componentes que lo forman no vale la pena).

Lógica de control 1/2: Aquí tenemos la mitad del corazón del sistema lógico de control que se describirá en dos partes como ya habréis intuido.

El problema principal que se me planteaba en el diseño de este robot era el uso de 3 sensores LDR ya que no podía hacerlo tan simple como si hubiese sido con 2 LDR, aunque ni que decir de las ventajas de usar 3 sensores en la practica. Pues bien al pensar un poco y hacer unos bocetos sobre papel se me ocurrió (lo que a todo el mundo con un mínimo de electrónica digital jeje) que 3 LDR equivalían a 8 posibles estados de salida en conjunto, bien esta parte ya la tenemos pensada, ahora queda el que hacer con estos 8 posibles estados, en forma binaria no nos son muy útiles a no ser que usemos un microcontrolador o sistema complejo con lo que la siguiente fase será convertir los 3 bits binarios en 8 salidas independientes y para tal efecto usaremos el circuito integrado 74LS138 que es un conversor BCD-Decimal de 3 bits y nos viene al dedillo para este caso, las salidas de este integrado son pull-up y se activan a nivel bajo (siempre están a 5V menos cuando se activa la salida que pasa a ser 0V o GND).

Pues bien esta parte del circuito ya la tenemos echa, o casi.. os habréis fijado en que e puesto unos disparadores trigger schmitt  tipo 74LS14 en las entradas, pues bien esto es debido a que los amplificadores operacionales LM358 no dan mas que 3,3 V a sus salidas y si los dirigiésemos directamente al 74LS138 este ni se enteraría de los niveles lógicos y tomaría todo como 0, hay otros operacionales que dan a su salida lo mismo que su alimentación pero bueno esto ya esta echo y funcionando 🙂

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Comment
  1. paul dice:

    tengo una pregunta.. no podras poner una lista de componentes?? .. porfavor

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