Control de maquetas por ordenador: Arduino.

Control de maquetas por ordenador

Desde el área de Tecnología, podemos hablar, refiriéndose a la robótica, del control de maquetas con el ordenador. Para esto, necesitamos una interface o controladora, que es la que nos ayudará a que se puedan dar las órdenes desde el ordenador y las realice el robot; este, transformará las órdenes del ordenador de forma que las entienda el robot. Todo esto se realizará mediante un programa del ordenador.

Y si esto os gusta, a continuación voy a hablar de un programa que quizás os interesa; Arduino.

Arduino

Arduino es una placa programable con entradas y salidas digitales y analógicas, cuyo precio hace que sea ideal para iniciarse en automatización o realizar pequeños proyectos en robótica. Así  podremos disponer de algo que es capaz de recibir información del entorno y hacer que el robot realice acciones, según un programa que introducimos con un ordenador, y que puede ejecutar de forma autónoma.

Historia del Arduino

A través de sus entradas, puede controlar luces, motores y otros actuadores. El microcontrolador en la placa Arduino se programa mediante el lenguaje de programación Arduino (basado en Wiring). Los proyectos hechos con Arduino pueden ejecutarse sin necesidad de conectar a un computador. Estructura del programa

La estructura básica del lenguaje de programación de Arduino es bastante simple y se compone de al menos dos partes. Estas dos partes necesarias, o funciones, encierran bloques que contienen declaraciones, estamentos o instrucciones.

void setup() //Primera Parte

{

  estamentos;

}

void loop() //Segunda Parte

{

  estamentos;

}

La función setup() se invoca una sola vez cuando el programa empieza. Se utiliza para inicializar los modos de trabajo de los pins, o el puerto serie. Debe ser incluido en un programa aunque no haya declaración que ejecutar.

void setup()

{

  pinMode(pin, OUTPUT); // configura el 'pin' como salida

  digitalWrite(pin, HIGH);  // pone el ‘pin’ en estado HIGH

}

La función loop() hace precisamente lo que sugiere su nombre, se ejecuta de forma cíclica, lo que posibilita que el programa esté respondiendo continuamente ante los eventos que se produzcan 

en la placa.

void loop()

{

digitalWrite(pin, HIGH); // pone en uno (on, 5v) el 'pin'

delay(1000);                // espera un segundo (1000 ms)

digitalWrite(pin, LOW); // pone en cero (off, 0v.) el 'pin'

delay(1000);           

} 

Una función es un bloque de código que tiene un nombre y un conjunto de instrucciones que son ejecutadas cuando se llama a la función. Son funciones setup() y loop() de las que ya se ha hablado. Las funciones de usuario pueden ser escritas para realizar tareas repetitivas y para reducir el tamaño de un programa.

type nombreFunción(parámetros)

{

instrucción;

}

Las llaves sirven para definir el principio y el final de un bloque de instrucciones. Una llave de apertura “{“ siempre debe ir seguida de una llave de cierre “}”, si no es así el programa dará errores.

El punto y coma “;” se utiliza para separar instrucciones en el lenguaje de programación de Arduino. También se utiliza para separar elementos en una instrucción de tipo “bucle for”.

Los bloques de comentarios, o comentarios multi-línea son áreas de texto ignorados por el programa que se utilizan para las descripciones del código o comentarios que ayudan a comprender el programa. Comienzan con / * y terminan con * / y pueden abarcar varias líneas.

/* esto es un bloque de comentario no se debe olvidar

cerrar los comentarios estos deben estar equilibrados */

A continuación os dejo un vídeo que explica tanto que es el Arduino y cómo aprender a utilizarlo.

Y por último un mapa mental resumen de la entrada:

Bibliografía: http://es.wikipedia.org/wiki/Arduino

   http://arduinodhtics.weebly.com/historia.html

   http://playground.arduino.cc/ArduinoNotebookTraduccion/Structure

   http://www.luisllamas.es/2013/10/que-es-arduino-que-modelo-comprar/

   Libro de texto.

Controladoras y Aplicaciones

Controladoras y Aplicaciones

3.2 Controladoras:

Las controladoras son dispositivos que funcionan de interfaz entre el ordenador y el robot. Su comunicación se realiza mediante señales o impulsos eléctricos de las entradas y salidas. Pueden ser:

• Entradas analógicos. La magnitud capturada puede tomar cualquier valor. Una resistencia LDR cuyo valor depende de la luz.
• Entradas digitales. Solo son posibles dos valores 0 o 1, esto quiere decir que es un sistema binario. Un PNA pulsado es n 1 y deja pasar la corriente; en caso contrario, es un 0.
• Salidas analógicas. Se utilizan para el control de motores. Los diferentes valores en la salida originan distintas velocidades de giro.
• Salidas digitales. Para el control del encendido de una bombilla: si hay tensión es 1 y la bombilla está encendida; en caso contrario, es un 0 y está apagada.

  

  Controladora Fischertechnik.

Entrada analógicas.

3.3 Aplicaciones:

Los robots se utilizan para realizar trabajos o tareas repetitivas, duras o peligrosas para el ser humanos. 

En opinión de algunos expertos, la cirugía robótica es la medicina del futuro. Se trata de la aplicación de robots a diferentes técnicas quirúrgicas, pudiendo dirigir el instrumental a distancia.
La "cibercirurgía" propone amplios campos de acción, algunos de ellos ya han sido experimentados con éxito.

Aplicación de la robótica en medicina.

También se utilizan labores de riesgo, como los trabajos de manipulación de productos radiactivos en las centrales nucleares, las labores de manipulación de piezas a elevadas temperaturas en industrias siderúrgicas, etc.
En las explotaciones espaciales, os robots construidos para este fin realizan funciones en ambientes totalmente inhabitables para el ser humano.

Geminoid, un androide idéntico a su creador.

Otra tendencia actual es la construcción de robots a imitación del ser humano, incluidos los gestos y otras características particulares.

Carlota Ortas Olivares 

3. Robots:

3. ROBOTS:

Un robot es una entidad virtual o mecániaca artificial, es un automatismo reprogramable, es decir, que en cualquier momento se puede modificar las instrucciones que existen con el controlador. Por lo general es un sistema electromecánico que ofrece la sensación de tener un propósito propio. La palabra robot puede referirse tanto a mecanismos físicos como a sistemas virtuales de software, aunque suele referirse a estos últimos con el término bots.

3.1 PARTES DE UN ROBOT:

-Sensores o Captadoes: miden el valor de las variables que hay que controlar.

-Actuadores: realizan operaciones emitidas por el controlador.

-Alimentación: formado por baterias y generadores.

-Cador: ordenador incluido en el robot.

-Ordenador: sistema de control.

PARTES DE UN ORDENADOR:

Información obtenida del libro, wikipedia y google imágenes.

2.3 Automatismos electronicos

AUTOMATISMOS ELECTRONICOS

1.- SENSORES DE HUMEDAD

Fundamentos básicos

Un sensor de humedad es un dispositivo que mide la humedad relativa en un área dada. Un sensor de humedad puede ser utilizado tanto en interiores como en exteriores. Los sensores de humedad están disponibles en formas tanto analógicas como digitales.

Cómo funcionan los sensores analógicos de humedad

Un sensor analógico de humedad mide la humedad del aire relativo usando un sistema basado en un condensador. El sensor está hecho de una película generalmente de vidrio o de cerámica. El material aislante que absorbe el agua está hecho de un polímero que toma y libera el agua basándose en la humedad relativa de la zona dada. Esto cambia el nivel de carga en el condensador del circuito en el cuadro eléctrico.

Cómo funciona un sensor digital de humedad

Un sensor digital de humedad funciona a través de dos micro-sensores que se calibran a la humedad relativa de la zona dada. Estos se convierten luego en el formato digital a través de un proceso de conversión de analógico a digital que se realiza mediante un chip situado en el mismo circuito. Un sistema basado en una máquina hecha de electrodos con polímeros es lo que constituye la capacitancia del sensor.

Circuito detector de humedad

Consiste en dos electrodos que trasmiten una señal a través de la tierra que previamente ha sido mojada para disminuir su resistencia (utilizando la propiedad conductora del agua).

La tierra tiene una resistencia que normalmente es muy alta, pero si humedecemos con bastante agua, la tierra variará su resistencia eléctrica de forma considerable, y si colocamos dos electrodos a una distancia predeterminada y la conectamos a la base de un transistor (que en el caso de nuestro circuito es Q2), éste empezará a conducir (vea el circuito de la figura 1). Y si llevamos la señal a un pequeño amplificador de uso general con otro transistor (Q1 en nuestro caso), la corriente de este último será capaz de excitar y hacer funcionar a un zumbador conectado al colector de dicho transistor (el montaje Darlington consiste en conectar dos transistores en “serie” de modo que multiplicamos sus ganancias).

FUNCIONAMIENTO

Para hacer funcionar el detector, se introducen los electrodos en la tierra, a la profundidad donde se quiere medir la humedad existente, procurando que las puntas metálicas, hagan contacto en su totalidad con la tierra.

Se presiona el botón pulsador, BP, con lo que se iluminará el led.

Tenga en cuenta que solo se “cierra” la primera parte del circuito, que consiste en la batería, la resistencia R1 y el pulsador, lo cual indicará el buen estado de la batería. Tomando en consideración el resto del circuito, si las puntas del medidor siguen introducidas en la tierra y está mojada en exceso, el zumbador emitirá un sonido intenso; si el zumbido es débil, indicará que el nivel de humedad es bajo y si no emite zumbido alguno, pero esta encendido el led, significa que no hay humedad suficiente.

Circuito detector de humedad (con circuito integrado digital)

Este sencillo detector de humedad nos informa de manera visual el nivel de humedad que tiene un terreno bajo prueba, tiene mucha utilidad en el sector agrario. Para lograr el objetivo se acoplan al circuito un par de puntas, colocadas como se muestra en el diagrama. Estas puntas se colocan en el terreno a probar.

El circuito utiliza dos diodos led, que alternan su iluminación a una velocidad que depende del grado de humedad del suelo. Es muy útil para saber cuándo es necesario regar.

- Con un terreno totalmente seco el circuito mostraría un solo led encendido.
- Cuando el terreno está muy húmedo, la velocidad de la alternancia de iluminación entre los leds es muy alta.

FUNCIONAMIENTO

Para el funcionamiento de este circuito, se utiliza un circuito integrado.

Creamos un oscilador con el circuito integrado. La velocidad de oscilación será proporcional a la resistencia que tiene el terreno bajo prueba, cuando por él pasa la corriente (se obtiene con ayuda de las puntas de prueba), o sea, al grado de humedad del material a medir, es decir cuanto más húmedo, más rápido será la oscilación y se puede visualizar en los diodos led verde y rojo.

Dependiendo del grado de humedad del terreno, la resistencia de éste variará y por ende la frecuencia de oscilación, visualizándose en los diodos LED. Los diodos LED pueden ser del mismo color, pero en este caso se puso uno verde y uno rojo para hacer más notoria la visualización.

Luego amplificamos esta señal y colocamos en la salida un relé para aplicar este circuito al control real de aparatos tales como motores, aspersores, bombas, etc.

2.- CIRCUITOS INTEGRADOS

Un circuito integrado es aquel en el cual todos los componentes, incluyendo transistores, diodos, resistencias, condensadores y alambres de conexión, se fabrican e interconectan completamente sobre un chip o pastilla semiconductor de silicio. Una vez procesado, el chip se encierra en una cápsula plástica o de cerámica que contiene los pines de conexión a los circuitos externos.

Los Circuitos Integrados han ido evolucionando con el paso del tiempo, sus funciones han crecido y su tamaño ha disminuido considerablemente, la llamada “Miniaturización”.

Estos circuitos están formados por una delgada oblea de silicio sobre la cual se fabrican los transistores; la técnica llamada fotolitografía ha permitido a los diseñadores crear centenares de miles de transistores en un solo chip situando de forma adecuada las numerosas regiones.   

El primer circuito Integrado fue creado por Jack Kilby en la empresa Texas Instruments en el año de 1959. Se fabricó sobre una pastilla de germanio cuadrada; cada lado medía 6 milímetros y lo componían un condensador, tres resistencias y un transistor. El debut fue todo un éxito, lo cual permitió a este revolucionario ingeniero continuar investigando y mejorando su invento. En el año 2000 Kilby fue galardonado con el Premio Nobel de Física por la enorme contribución de su invento al desarrollo de la tecnología. Cabe mencionar que el nombre de “chip” deriva del término inglés homónimo utilizado para referirse a las astillas, entre otras cosas.

Los circuitos integrados comenzaron a producirse en masa y el mundo pudo comprobar que además de su evidente ventaja con respecto a las válvulas, eran fiables y fáciles de complejizar.

Al día de hoy, encontramos esta tecnología en los microprocesadores de dispositivos tan dispares como ordenadores y teléfonos móviles, y también en memorias digitales, las cuales utilizan un chip en lugar de partes mecánicas.

Los circuitos integrados han hecho posible el desarrollo de muchos nuevos productos, como computadoras y calculadoras personales, relojes digitales y videojuegos. Se han utilizado también para mejorar y rebajar el costo de muchos productos existentes, como los televisores, los receptores de radio y los equipos de alta fidelidad. Los chips de memorias digitales son otra familia de circuitos integrados que son de importancia crucial para la moderna sociedad de la información.

El desarrollo de los circuitos integrados ha revolucionado los campos de las comunicaciones, la gestión de la información y la informática. Los circuitos integrados han permitido reducir el tamaño de los dispositivos con el consiguiente descenso de los costes de fabricación y de mantenimiento de los sistemas. Al mismo tiempo, ofrecen mayor velocidad y fiabilidad.

De hecho, muchos estudiosos piensan que la revolución digital causada por los circuitos integrados es uno de los sucesos más significativos de la historia de la humanidad.

CONTROL Y ROBÓTICA 2. Automatismo

El movimiento de un ascensor, la apertura de las puertas, los semáforo, el encendido y apagado de las faloras, etc. son sistemas que funcionan de forma automática.

＊Un automatismo es un sistema que repite constantemente las  acciones para las 

que ha sido diseñado 

2.1 Automatismo Mecánico

① Sistema de palanca

En una máquina de escribir mecánica se emplea un sistema de palancas formado, como mínimo, por 5 palancas de primero, segundo y tercer grado para transmitir el movimiento desde la tecla hasta el tipo.

Los movimientos de entrada y de salida pueden ser lineales o circulares indistintamente.

Se emplea en multitud de máquinas: cortaúñas, alicates, pantógrafo, máquinas de escribir, pianos, lámparas de sobremesa, cortadores de ramas, andamios móviles, elevadores, mesas regulables, camas de hospital, trenes, básculas de baño.

② Sistema de Engranajes

El sistema de engranajes es similar al de ruedas de fricción. La diferencia estriba en que la transmisión simple por engranajes consta de una rueda motriz con dientes en su periferia exterior, que engrana sobre otra similar, lo que evita el deslizamiento entre las ruedas. Al engranaje de mayor tamaño se le denomina rueda y al de menor piñón.

③ Sistema de levas

La leva es siempre la que recibe el movimiento giratorio a través del eje o del árbol en el que está montada. Su perfil hace que el seguidor ejecute un ciclo de movimientos muy preciso.

④ programador ciclico semaforo