¿Cómo piensa una placa controladora?

A veces crearás un proyecto o un robot que no se comportará como habías pensado. Recuerda que tu placa controladora es el cerebro de tu máquina, pero es mucho más limitado que un cerebro humano.

La placa controladora… Piensa (procesa) las cosas de una en una, no puede hacer dos cosas a la vez. Piensa y repite acciones muy rápido, tanto que a veces no podemos ni ver lo que está haciendo y hay que decirle que espere un poco. Nunca hace nada que no le hayas dicho. Hay que programar todo lo que quieras que haga y darle las órdenes de una en una. Normalmente, cuando la placa acaba su lista de órdenes, vuelve a empezar de nuevo, repitiendo su programación una y otra vez.

Los actuadores

Un actuador es un componente electrónico capaz de realizar una acción sobre el entorno. Por ejemplo, un motor que mueve una rueda, un LED que indica que un aparato está encendido, un altavoz que emite un sonido de alerta, etc.

Utilizando una placa ZUM o similares, todos los actuadores que utilicemos irán conectados a un pin digital. Hay actuadores, como un LED, que solo tienen dos estados, mientras otros como un servomotor, pueden tener múltiples posiciones y por tanto ser analógicos. Para este tipo de actuadores nuestra placa, que es digital, se servirá de un truco o método conocido como señal PWM. De momento no te preocupes por ella, veremos su utilidad más adelante.

El sensor analógico

Un sensor analógico puede tener múltiples estados siendo capaz de transformar la cantidad de luz, temperatura u otros elementos físicos en un valor comprendido entre 0 y 1023. Un ejemplo de sensor analógico es un sensor de luz, donde dependiendo de la cantidad de luz que el sensor recibe dará un valor mayor o menor. En una placa ZUM o similar los sensores analógicos irán conectados en los pines A0-A5.

El sistema de control: la placa controladora

El cerebro o la placa controladora es como un pequeño ordenador. Básicamente es un microcontrolador al que se le pueden conectar sensores (sentidos), y actuadores (músculos, voz, etc).

¿Cómo detectaríamos la presencia de gente?

• Temperatura (único ser vivo)
• Movimiento (todo lo demás es estático)
• Perfil (sistema sofisticado de imágenes)
• Color (el resto es diferente)

¿Cómo medimos distancias?

• Ultrasonidos y tiempo de eco
• Infra-rojos e intensidad recibida
• Dos cámaras (visión estereoscópica)
• Triangular con un laser y una cámara fija

Sensores internos

Posición y orientación Indican en que posición se encuentra un elemento del robot. Potenciómetros. Un contacto que se mueve sobre una espiral. Dan bajas prestaciones (mucho ruido, poca precisión, etc.) No se suelen usar salvo en contadas ocasiones (robots educacionales, ejes de poca importancia) Encoders (Codificadores angulares de posición) Diodo LED (emisor) más fototransistor (receptor) Miden el número de grados que gira algo (motor). Marcar el elemento que gira (p.e. haciendo agujeros a un disco) Resolución: número de agujeros Otra técnica: pintar sectores blancos y negros y medir reflexión Se obtiene una onda que puede procesarse ¿Cómo detectar el cambio de dirección?: dos canales. Ruido de los efectores (las ruedas patinan y deslizan) Resolvers y sincros 

Clasificación de los sensores Vamos a clasificar los sensores en dos grandes grupos:

Sensores internos: Nos da información sobre el propio robot. 
Posición y orientación Velocidad Aceleración Sensores externos: Nos da información sobre el entorno del robot.
Proximidad Tacto Fuerza Visión Otra clasificación: 
Sensores pasivos: Miden señales del entorno.
 Sensores activos: Producen un estímulo y miden su interacción en el entorno. 
El sensor consta de un emisor y un receptor. Necesitan más energía y en general más complejidad. 

Primera generación

Primera generación: Son llamados manipuladores. Son sistemas mecánicos multifuncionales con un sencillo sistema de control, bien manual, de secuencia fija o de secuencia variable.

piezas en la línea de montaje

1976 Se desarrolló un dispositivo de Remopte Center Compliance (RCC), con el propósito de emplearlo para la inserción de piezas en la línea de montaje.

programas de robots

1984 Se desarrollan programas de robots, utilizando gráficos interactivos en una computadora personal, y luego se cargaban en el robot.

control por computadora

1974 Cincinnati Milacron introdujo el robot T3 con control por computadora.

máquina mecánica

1946 El inventor americano G. C. Devol desarrolló un dispositivo controlador, que podía registrar señales eléctricas por medios magnéticos, y reproducirlas para accionar una máquina mecánica.

Durante los siglos XVII y XVIII

En Europa fueron construidos muñecos mecánicos esencialmente se trataba de robots mecánicos diseñados para un propósito específico: la diversión.

Desarrollo Histórico

žPor siglos el ser humano ha construido máquinas que imitan las partes del cuerpo humano. Los antiguos egipcios unieron brazos mecánicos a las estatuas de sus dioses.

Aplicaciones De el sensor ultrasónico

•Pruebe medir la distancia de un sensor ultrasónico cerca de un objeto. Mueva el objeto mas cerca y vea.
•Nota la diferencia que enmarca el sensor al reaccionar por un objeto que se acerca o aleja.

Caracterizan por ser:

•El sensor ultrasónico le permite la robot ver
•Reconoce objetos, evita obstáculos, medir las distancias
•Detectar movimiento



Funcione:
•Puede agregar al sensor ultrasónico a un modelo NXT

y luego programar el modelo.
•Cambia al activar el modelo ya programado y encendido.

triptico

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EJEMPLOS DEL SENSOR ULTRASÓNICO

Los sensores ultrasónicos de Pepperl+Fuchs cubren un amplio abanico de situaciones de aplicación de automatización industrial. Pueden detectar una gran variedad de materiales, no se ven afectados por superficies problemáticas y presentan una gran inmunidad frente a las influencias medioambientales. Sea cual sea su tarea, ya se trate de manipulación de materiales, equipos móviles, alimentación y bebidas, medición de nivel de llenado o detección en entradas y puertas, los sensores ultrasónicos aportan soluciones para los requisitos de aplicación más diversos. Eche un vistazo a 11 ejemplos de aplicación detallados que le muestran la versatilidad de los sensores ultrasónicos.

 

• Medición de nivel con los sensores ultrasónicos serie F65

La medición de nivel es una técnica empleada en una gran variedad de aplicaciones. Con independencia de la sustancia, los sensores ultrasónicos detectan prácticamente todos los materiales, ya sean líquidos, como leche, productos químicos o laca, lodo o productos voluminosos. Es decir, podrá controlar el nivel de llenado de los silos o depósitosusados por las empresas lácteas, químicas, mineras y muchas otras.

 

• Sensores ultrasónicos para el control del nivel de llenado en silos de grava

Las minas de grava a cielo abierto contienen materiales de construcción como arena,, roca fragmentada y grava. Estos materiales se excavan a profundidades de hasta 50 m y se deben almacenar de forma adecuada hasta que se puedan transportar a otro lugar. Las cintas transportadoras llevan los materiales de construcción a los silos. Los sensores ultrasónicos detectan si se alcanza el nivel de llenado máximo.

 

• Sensores ultrasónicos de detección del nivel de llenado de productos a granel

Los sistemas de tratamiento de aguas residuales, generan diariamente enormes cantidades de lodos, producto residual que debe procesarse o desecharse. En ambos casos, los lodos de aguas residuales deben cargarse en contenedores de transporte adecuados. Los sensores ultrasónicos supervisan el proceso a fin de impedir el rebosamiento de los contenedores.

 

• Detección de altura del brazo en maquinaria agrícola

Para garantizar una cobertura de pulverización óptima en terrenos desiguales y cultivos con diferentes alturas, además de evitar que el brazo impacte con los cultivos o el suelo, es necesario controlar y ajustar su altura. Los sensores ultrasónicos, inmunes a los efectos del polvo, la suciedad y los químicos y con capacidad para detectar superficies de cualquier color con la misma precisión, resultan ideales para esta aplicación.

 

• Sensores ultrasónicos para la protección antichoques en plataformas de trabajo aéreas

Las plataformas de trabajo aéreas con conductor son comunes en muchos emplazamientos de obras. Estas plataformas facilitan el trabajo en zonas de gran altura y aumentan la productividad. Sin embargo, dado que pueden producirse accidentes graves relacionados con las plataformas de trabajo aéreas debido a colisiones, no deben ignorarse las cuestiones de seguridad. Los sensores ultrasónicos protegen el funcionamiento de este equipo.

 

• Sensores ultrasónicos en boquillas rociadoras

Con el objetivo de mantener los árboles en un estado óptimo, se aplican productos químicos mediante un proceso de pulverización que genera unos costes muy elevados. Para vender la cosecha a un precio razonable, es fundamental que la pulverización sea eficiente. Los sensores ultrasónicos permiten ahorrar en pesticidas, ya que detectan los huecos entre los árboles. En el momento en el que se detecta un hueco, el proceso de pulverización se detiene temporalmente.

 

• Control sencillo de vehículos de recogida de residuos con los sensores ultrasónicos

Para un funcionamiento fiable, los equipos móviles necesitan sensores que puedan soportar las condiciones más adversas cada día. Temperaturas extremas, traqueteos bruscos y vibraciones son algunos de los retos habituales que afrontan estos vehículos. Los sensores ultrasónicos, que se utilizan en vehículos como camiones de recogida de basura, deben ser muy resistentes para garantizar un funcionamiento seguro.

 

• Detección de palés en carretillas elevadoras

Las aplicaciones de logística en el sector de la manipulación de materiales confían en las carretillas elevadoras para transportar cargas pesadas con seguridad. Los sensores ultrasónicos controlan partes específicas de las carretillas elevadoras para garantizar su precisión y fiabilidad. Con los sensores ultrasónicos, es posible determinar si la horquilla cuenta con un palé y hasta qué punto está insertada en él.

 

• Transporte de placas de circuitos impresos

Desde los smartphones y los electrodomésticos hasta los coches que conducimos, los sistemas electrónicos (y, por tanto, las placas de circuito impreso o PCB) son una característica esencial de prácticamente todas las máquinas que usamos en la actualidad. Los PCB constituyen el núcleo de cualquier dispositivo y deben manipularse con el mayor cuidado. Los sensores ultrasónicos contribuyen a controlar el proceso de producción de estos delicados PCB.

 

• Recuento de botellas en máquinas de llenado de bebidas con sensores ultrasónicos

La detección y el recuento de botellas en varios puntos de la máquina garantizan el control continuo del flujo de material. La entrada y salida de botellas en el sistema de llenado se optimiza, y se detectan de forma fiable las botellas que faltan en la cadena. Con los sensores ultrasónicos de un haz, la detección fiable de botellas está garantizada, incluso en las zonas donde se genera gran cantidad de vapor.

 

• Detección de vehículos en sistemas de barrera con sensores ultrasónicos

En los aparcamientos y garajes, la entrada de vehículos se controla con sistemas de barrera. La barrera no debe bajar si hay un vehículodebajo. Los sensores ultrasónicos resultan ideales para controlar este proceso. Detectan objetos independientemente del tipo o color del vehículo y controlan todo el espacio que hay debajo de la barrera.

¿QUÉ ES UN SENSOR DE ULTRASONIDOS?

Se utilizan para construir mapas del entorno y evitar obstáculos.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL SENSOR DE ULTRASONIDOS

·Funcionan en presencia de polvo, humo o vapor.
·No se ven afectados por el color ni translucidez.
·Alcance sobresaliente.
·Poco desgaste.
·No hay necesidad de contacto.
·La precisión disminuye según el material y la forma del objeto.
·No pueden ser utilizados en el vacío.
·Pueden sufrir de interferencias de otros dispositivos que trabajen a la misma frecuencia.

Piro sensores

Pirosensores (sensores de llama a distancia)
Existen sensores que, basados en la detección de una gama muy angosta de ultravioletas, permiten determinar la presencia de un fuego a buena distancia. Con los circuitos que provee el fabricante, un sensor de estos (construido con el bulbo UVTron) puede detectar a 5 metros de distancia un fósforo (cerilla) encendido dentro de una habitación soleada. En el mercado de sensores industriales se puede encontrar una variedad amplia de sensores de llama a distancia, algunos que detectan también ultravioleta y otros que se basan en los infrarrojos, aunque por lo que pude ver, la mayoría son de tamaño bastante mayor que el que utiliza la tecnología UVTRon.

Sensor de Temperatura Diodos

Los semiconductores ocupan un lugar prominente en el conjunto de los materiales. Esto se debe al alto grado de desarrollo que se ha alcanzado en el conocimiento de sus propiedades básicas así como también en el de sus aplicaciones. Podemos decir que hoy día los semiconductores son piezas básicas en toda la tecnología electrónica.

Uno de los dispositivos semiconductores más importante lo constituye el diodo, e cual está construido a partir de dos materiales semiconductores diferentes (tipo P y tipo N) colocados juntos de tal forma que la carga fluya fácilmente en una dirección, pero no en dirección contraria.

Circuitos Integrados

Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una estructura de pequeñas dimensiones de material semiconductor, normalmente silicio, de algunos milímetros cuadrados de superficie (área), sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida .

•RTD (Resistance temperature detector):

Es un sensor basado en la variación de resistencia de un conductor con la temperatura.

•TERMOPAR:

También llamado termocupla y que recibe este nombre por estar formado por dos metales, su funcionamiento es el efecto termoeléctrico.

Sensores de Temperatura

Los sensores de Temperatura son dispositivos que transforman los cambios de temperatura en señales eléctricas que son procesados por un equipo eléctrico.

•TERMISTOR:

Basado en la resistencia de semiconductores, es variable en función de la temperatura:

triptico

La resistencia ajustable sirve para controlar manualmente el límite de temperatura o umbral de disparo del sensor, es decir podemos ajustar la sensibilidad del dispositivo, actuando sobre esta resistencia. Con el jumper podemos variar la configuración del sensor  y así decidir su forma de funcionamiento. Que se active por exceso o por defecto de temperatura. · Con la cápsula del jumper quitada, cuando el  grado de temperatura no llegue al ajustado, el diodo bicolor tendrá un color rojo y el monocolor estará apagado. No emitirá ninguna señal de salida a la placa. Cuando se supere el umbral de temperatura el diodo bicolor se iluminará de color verde y el monocolor de naranja.  Estará emitiendo señal a la placa. · Con la cápsula del jumper puesta, si el grado de temperatura no llega a la del umbral determinado, el diodo bicolor se iluminará de color rojo y el monocolor de naranja. El sensor  dará señal a la placa. En el momento que el grado de temperatura sea superior al ajustado en la resistencia variable, el diodo bicolor se iluminará de color verde y el monocolor se apagará dejando de enviar señal alguna a la placa.

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La resistencia ajustable sirve para controlar manualmente el límite de temperatura o umbral de disparo del sensor, es decir podemos ajustar la sensibilidad del dispositivo, actuando sobre esta resistencia. Con el jumper podemos variar la configuración del sensor  y así decidir su forma de funcionamiento. Que se active por exceso o por defecto de temperatura. · Con la cápsula del jumper quitada, cuando el  grado de temperatura no llegue al ajustado, el diodo bicolor tendrá un color rojo y el monocolor estará apagado. No emitirá ninguna señal de salida a la placa. Cuando se supere el umbral de temperatura el diodo bicolor se iluminará de color verde y el monocolor de naranja.  Estará emitiendo señal a la placa. · Con la cápsula del jumper puesta, si el grado de temperatura no llega a la del umbral determinado, el diodo bicolor se iluminará de color rojo y el monocolor de naranja. El sensor  dará señal a la placa. En el momento que el grado de temperatura sea superior al ajustado en la resistencia variable, el diodo bicolor se iluminará de color verde y el monocolor se apagará dejando de enviar señal alguna a la placa.