Download Proyecto: Robot Araña Seguidora de Luz Autor: Antonio José

1.1. Memoria Descriptiva
1.1.1. Objeto
El objeto de este proyecto es el de construir un robot araña controlado por un PIC16F84A.
1.1.2. Antecedentes
El diseño original no se llegó a realizar en circuito impreso, en este caso se ha realizado el
diseño del circuito impreso desde su creación con software hasta su construcción. Además
antes de realizar su ensamblado se realizó una simulación del circuito con el archivo de
programación del PIC.
Otro modificación incluida en el proyecto son los servomotores, se han utilizado unos
microservos, pero con una gran potencia, al ser más pequeños se han tenido que modificar las
posiciones de las patas.
1.1.3. Justificación
La finalidad de este circuito es didáctica con él se aprende a utilizar los microcontroladores PIC
y los servomotores. Los microcontroladores poseen un gran rendimiento y versatilidad. La
ventaja de los servomotores es su fuerza y que si se le está entregando señal adecuada
quedan en una posición fija (gran ventaja en comparación a los motores DC y Paso a Paso.)
Proyecto: Robot Araña Seguidora de Luz
Autor: Antonio José Morente Martín
Página 1
1.1.4. Datos de partida
Los datos de partida de este proyecto es el siguiente circuito:
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Página 2
1.1.5. Análisis y Descripción del circuito
P1
P18
P6
P6
P7
P7
P8
P8
P18
P17
P17
SEÑAL ANALÓGICA
SERVOMOTORES
CONTROL DIGITAL
En este esquema esta detallada cada bloque de todo el conjunto, la parte Analógica que se
encarga de enviar la señal al microcontrolador (Control digital) su fuente de alimentación y
regulación y finalmente la parte de potencia que son los servomotores.
BLOQUE 1. ALIMENTACIÓN
6V
BT1
BATERIA 6V
GND
0
BT2
BATERIA 9V
VOUT
3
5V
2
VIN
GND
U1
1
78M05/TO
0
Para mover los servos usaremos 4 pilas AA de 1,5V. cada una (BT1) y para la parte electrónica
analógica y digital una pila de 9V (BT2). que limitaremos a 5V. con un regulador de voltaje
78M05 (U1).
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GND
6V
5V
GND
P1
ALIMENTACIÓN
B4
B3
5V
5V
6V
GND
B2
GND
B1
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BLOQUE 2. SEÑAL ANALÓGICA
VCC
VCC
P17
5V
4
LDR1
3
2
LM324
220 ohm
LED
11
R4
1k
D1
1
-
R1
U2A
R7
+
R8
10k
R.VARIABLE 1K
P18
VCC
4
LDR2
5
6
R5
1k
D2
7
-
LM324
220 ohm
LED
11
R2
U2B
R9
+
R.VARIABLE 1K
R10
10k
VCC
P1
4
LDR3
9
R6
1k
R3
U2C
D3
R11
+
8
-
220 ohm
LM324
LED
11
10
R.VARIABLE 1K
R12
10k
GND
A la izquierda del circuito tenemos las tres LDR (LDR1, LDR2 y LDR3) que nos da la posición
de la fuente de luz, esta señal se dirige a un circuito integrado LM324 (U2) que está
configurado como comparador de voltaje. El funcionamiento de la LDR junto con el comparador
es el siguiente: al aplicarle luz a la foto resistencia su valor disminuye ingresando por la entrada
negativa del operacional un valor que se compara por el de la resistencia variable de 1k (R1,
R2 y R3) cuando este valor es igual a la salida del operacional tenemos un alto (3,3V.
aproximadamente) y cuando no existe luz este valor de voltaje es diferente por el cual la salida
de ese operacional es de 0 Voltios. A la salida de cada operacional se conecta los diodos LED
(D1,D2 y D3) que se encargan de avisarnos el estado de las entradas y así poder verificar y
ajustar con las resistencias variables de 1k el valor de luz o mejor dicho la sensibilidad a la luz
que queremos que funcione nuestro robot, si se encuentra encendido algún led es porque está
llegando luz de alguna fuente del ambiente, para dejarlo apagado solo se tiene que ajustar la
resistencia de 1k hasta que se apague. Estos indicadores deben estar apagados en un
comienzo para así al aplicarles luz comience a funcionar el robot según la dirección del rayo de
luz.
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En conclusión que para los tres LDR tenemos 8 posibles combinaciones que nos darán los
diferentes estados que serán procesados por el microcontrolador, esta tabla muestra los
posibles estados:
CONTROL CON LDR
Nº
LDR1
LDR2
LDR3
MOVIMIENTO
0
0
0
0
PARADO
1
0
0
1
IZQUIERDA
2
0
1
0
ADELANTE
3
0
1
1
IZQUIERDA
4
1
0
0
DERECHA
5
1
0
1
PARADO
6
1
1
0
DERECHA
7
1
1
1
ADELANTE
Sabemos que el 0 corresponde a un 0 lógico y los 3,3V. a un 1 lógico por lo que tenemos una
tabla con todas las posibles combinaciones y su respectivo movimiento que llevara a cabo
finalmente.
BLOQUE 3. CONTROL DIGITAL
VCC
5V
P17
GND
P18
0
U3
17
18
1
2
3
C1
1n
RB0/INT
RB1
RB2
RB3
RB4
RB5
OSC1/CLKIN
RB6
OSC2/CLKOUT
RB7
16
15
Y1
4 MHZ
4
C2
MCLR
14
VDD
6
7
8
9
10
11
12
13
P7
P8
5
1n
P6
RA0
RA1
RA2
RA3
RA4/TOCKI
GND
P1
0
PIC16F84
VCC
VCC
0
R13
10k
C3
0,1F
0
SW1
PULSADOR RESET
0
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En la parte de control Digital se utiliza un microcontrolador PIC16F84A (U3) configurado con
un oscilador de cristal a 4 Mhz (Y1) y un pulsador (SW1) para poder resetear el
microcontrolador en cualquier momento sin tener que desconectar la alimentación.
El PIC recibe los valores del comparador que se obtiene por las conexiones denominadas P17,
P18 y P1 y según nuestra tabla, se le enviaran las señales al servo que corresponda (P6, P7 y
P8) para hacer un movimiento en particular.
BLOQUE 4. SERVOMOTORES
P8
P7
P6
SM1
3
2
1
SM2
3
2
1
PATAS DELANTERAS
SM3
3
2
1
PATAS DEL MEDIO
PATAS TRASERAS
6V
GND
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Como se muestra en la figura el servo tiene una movilidad de 180° y funciona con lo que se
conoce como modulación por ancho de pulsos o PWM. Es decir, este servo funciona a 50Hz, o
sea en un segundo le son enviados 50 pulsos, y con un simple cálculo se puede dividir 1/50 y
nos dará 20miliseg , el ancho de pulso se utilizara para el trabajo del movimiento de este.
Trabajando en este pequeño intervalo, podemos poner en un ángulo a nuestro antojo el
servomotor y que se quede fijo hasta que cambiemos ese pulso por otro. Para 0° tenemos que
tener un pulso de 0,2 mili segundos y el resto un pulso bajo hasta los 20 mili-segundos, esto
repetidamente 50 veces nos da los 50 Hz y por consecuencia el servo en la posición 0° como
se muestra en la figura. Para 90° tenemos que aplicar un pulso de 1,5 mili segundos y el resto
en pulso bajo hasta los 20 mili-segundos, esto repetidamente por 50 Hz nos dará la posición
90°, también mostrado en la figura. Y para 180 ° tenemos que aplicar un pulso de 2,2 mili
segundos y el resto en pulso bajo hasta los 20 mili-segundos, esto repetidamente por 50 Hz
nos dará la posición 180°. Para este caso en particular se usó como centro 90° y se calcularon
matemáticamente los pulsos para 66,5° y 112,5° que serán los 3 ángulos usados para que
camine nuestra araña.
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