miércoles, 30 de diciembre de 2020

Tecnología Industrial I.E.S. Pintor Antonio López

Tecnología Industrial I.E.S. Pintor Antonio López


Coche robot arduino. Estudio sobre componentes y material utilizado

Posted: 30 Dec 2020 04:02 AM PST

Hola a tod@s.

En este tema vamos a proponer un trabajo de investigación sobre los diferentes componentes y materiales de los coches robot.

El trabajo va a consistir en elegir 2 componentes y 2 materiales del coche y realizar una investigación que dé respuesta a las preguntas que aparecen en la parte derecha.

COMPONENTES (Elegir 2 de los x componentes)

Apartados a investigar sobre los componentes

Motores eléctricos


Sensor sigue líneas


Controladora de motores L298N


Ultrasonido


Servo motor de giro


Bluetooth


Receptor infrarrojo / Mando a distancia


Fuentes de alimentación del coche

Esquema de conexión.

Funcionamiento.

Partes que lo componen a nivel interno.

Diferentes opciones y alternativas al componente elegido.


MATERIALES (Elegir 2 de los x componentes)

Apartados a investigar sobre los materiales

Acrílico


Acero


Estaño


Cobre


PVC


Material de las baterías


Materiales de los infrarrojos (estudiar esta opción cuenta cómo hacer dos elementos)


Componentes internos de un circuito electrónico (estudiar esta opción cuenta cómo hacer dos elementos)


Cualquier otro material que forme parte de los componentes del coche robot

Características del material.

¿Por qué es un material idóneo para usarse en ese componente?

Proceso de obtención y/o fabricación.

Mecanizado o como se trata el material original para construir el componente del coche robot.

Qué otras alternativas a este material existen para la misma función.


En el siguiente enlace tenéis las tablas en un documento de texto que puede servit de base para comenzar a trabajar las opciones que elijáis.

https://docs.google.com/document/d/14t-DUWKWEeLX8a3KlNWxDQRFUXT7r3vv7AHwQcchE8E/edit?usp=sharing

La entrega se realizará mediante un documento de texto o presentación y una breve exposición en clase, por grupos, de los resultados de las diferentes investigaciones.

La evaluación se realizará mediante una rúbrica para el escrito y otra para la presentación que pondré en classroom en el momento del envío de la actividad.

Un saludo,

Raúl.

P.D. A continuación tenéis los enlaces necesarios para obtener algo de información sobre los kits y que hemos comprado y sus componentes:

Diferentes propuestas de compra que planteamos:

OPCIÓN 1: Coche robot con 3 ruedas (dos con motor y una giratoria) + módulo bluetooth. 13,79€ + 3,02€ de bluetooth

Coche Robot:
Módulo Bluetooth:

OPCIÓN 2: Coche robot con 4 ruedas (que además lleva infrarrojos de sigue líneas) + módulo bluetooth.  19.12€ + 3,02€  de bluetooth

Coche Robot. Seleccionado la opción de 4 ruedas, que lleva también infrarrojos de sigue líneas:

OPCIÓN 3: Coche robot con 3 ruedas (dos con motor y una giratoria) con mando a distancia por infrarrojos. 18,15€


OPCIÓN 4: Coche robot con 4 ruedas (que además lleva infrarrojos de sigue líneas) con mando a distancia por infrarrojos. 24,44€



Litados de materiales que componen cada opción:


OPCIONES 1 Y 2:

Crisol de grafito mini horno de oro de la antorcha de fusión del metal:
. 4 x motorreductor
. 4 x neumático
4 x Motor de fijación
2 x Chasis de coche (material acrílico)
1 x L298N controlador de motor
. 1 x placa controladora UNO328
. 1 x para la placa del sensor
1 x kit
. 1 x engranaje de dirección
. 1 x módulo ultrasónico
. 1 x módulo de seguimiento
1 x cable USB
. 1 x dibujos de montaje en 3D
Tuerca de tornillo de varios pilares




OPCIONES 3 Y 4:

Lista de componentes: 
1 Uds R3 Junta
1 Uds cable de USB
1 Uds V5.0 Placa de extensión 
1 Uds L298N tarjeta de control para motor 
1 Uds Sensor ultrasónico
1 Uds ultrasónico titular
1 Uds Servo motor
Placa fija de servomotor 1 Uds
2 uds Motor

2 uds rueda
1 Uds remoto

1 Uds Módulo receptor de infrarrojos

1 Uds celular caja
1 Uds placas de acrílico

2 tornillos y tuercas para cada pieza
1 Uds 20pin F-F dupont de alambre
1 Uds destornillador

2 uds Bunding cinturón

1 Uds CD con el tutorial


 Imagen OPCIÓN 3:



 Imagen OPCIÓN 4:




A todos estos componentes habría que sumarle los que hemos aportado nosotros: Cableado, estaño para las soldaduras y baterías para alimentar a los motores y componentes electrónicos.



Sobre el módulo bluetooth:


Nota: Es HC-06 módulo Bluetooth

 

Permite que tu dispositivo envíe o reciba los datos TTL a través de la tecnología Bluetooth sin conectar un cable serial a tu ordenador.
  • Funciona con cualquier adaptador USB Bluetooth.
  • Tasa de baudios predeterminada: 9600,8,1,n.
  • Antena integrada.
  • Cobertura de hasta 30 pies.
  • Versión Bluetooth: V2.0 + EDR
  • Voltaje de funcionamiento: 3,3 V
  • Tasa de baudios predeterminada: 9600,8,1,n.
  • Cobertura de la señal: 30 pies
  • Tamaño del artículo: 4,3*1,6*0,7 cm
  • Peso del artículo: 3g
  • Tamaño del paquete: 9*3*1cm
  • Peso del paquete: 8g
  • Serie comercial: serie de módulos Bluetooth
  • Con luz indicadora de LED, utiliza un chip de regulación de 150mA y 3,3 V.
  • Con pie VCC.GND.TXD.RXD para el Bluetooth
  • Con el botón "Re-seach" (ON/OFF/WAKE pie para él, MCU externo outinput "High level" puede controlar el módulo para volver a coser)
  • Compatible con módulo maestro bluetooth ". Módulo esclavo" o módulo maestro-esclavo (todo).
  • Voltaje de entrada: 3,3 ~ 6V
  • Tamaño: 1,55 cm * 3,98 cm

Nota:

Fuente de alimentación de entrada 3,3 ~ 6V, prohibido más de 7V
No "evita automáticamente que la fuente de alimentación peversing func", así que conecta la fuente de alimentación correctamente 
Recomendamos instalar "Módulo maestro Bluetooth" 
El "estado" es el pie de salida para el estado del LED, Cuando bluetooth "no está conectado", salida "Pulse"; Cuando bluetooth "conectado", salida "alto nivel", podemos determinar los estados de "MCU" 
Si solo es la placa, No hay ninguna "función Bluetooth"






Coche robot con arduino: Sigue líneas de 4 canales (Parte 1 de 3)

Posted: 30 Dec 2020 02:53 AM PST

 Hola a tod@s.

En este tema vamos a ver como realizar las conexiones de hardware de los diferentes componentes del sigue líneas, la comprobación de que funcionan correctamente y las ideas principales de como programarlo. 

Con el kit de coche robótico tenemos 4 sensores. Cada uno de ellos compuesto por un emisor de LED infrarrojo y un receptor fototransistor. De la web <enlace> : El LED infrarrojo emite luz infrarroja, o sea, de mayor longitud de onda (o menor frecuencia) que la podemos ver los humanos, así que para nosotros es invisible. Si esta luz choca contra una superficie blanca se reflejará y llegará al fototransistor. Si por el contrario golpea en una superficie negra, el material absorberá la mayoría de la luz y no llegará al fotorreceptor. Pero el concepto de la emisión y recepción de señales infrarrojas no es, ni mucho menos trivial, y exige tener nociones de ondas electromagnéticas (energía, frecuencia, longitud, etc...) que sobrepasan nuestro nivel. No obstante para aquellos que querás profundizar más en el tema os recomiendo la excelente descripción de  artículo de Prometec sobre sensores infrarrojos.

Además de los 4 sensores tenemos una placa controladora que permite tres cosas principalmente:

- Reducir los 4x3 = 12 cables que vienen de los 4 sensores a 6 cables, 4 de señal uno de voltaje y otro de ground, ya que unifica todos los voltajes y ground de los sensores.

- Permite regular los sensores utilizando los potenciómetros azules con la rueda blanca que pueden girarse para graduar la sensibilidad de los mismos.

- Permite también comprobar la recepción de señal de cada sensor gracias a los pequeños leds que lleva incorporados la controladora que se encienden o apagan para cada uno de los 4 sensores en función de que mande una señal de 1 o 0.

Y por último el kit viene con el cableado para realizar las conexiones:



Las conexiones son sencillas de realizar simplemente hay que tener cuidado de conectar el pin de OUT, VCC y GND de cada sensor con el correspondiente de IN, VCC y GND en la controladora. En los sensores y en la controladora viene escrito en pequeñito la función de cada PIN.



El siguiente paso será montar la controladora y los sensores en el coche y conectar los 6 pines de la controladora a Arduino. Dos pines para Vcc y GND y los otros 4 para cada una de las señales de los sensores. En mi caso he seguido el siguiente orden:

- Sensor de la derecha exterior PIN 7 de arduino.
- Sensor de la derecha interior PIN 8 de arduino.
- Sensor de la izquierda interior PIN 11 de arduino.
- Sensor de la izquierda exterior PIN 12 de arduino.




En el siguiente vídeo hay más información detallada sobre la controladora de infrarrojos:


Con todo montado en el coche podremos hacer las primeras pruebas utilizando los leds de señal de la controladora sigue líneas. Para ello habría que ir poniendo los sensores encima de una superficie oscura para comprobar que se apagan y encienden las luces de cada sensor. Con el potenciómetro de cada uno de ellos podemos regular los encendidos. Estas comprobaciones también se pueden hacer desde arduino como veremos en el siguiente paso.

Utilizando bitbloq para la programación en la siguiente imagen vemos un programa dedicado solo al sigue líneas por eso no tiene el resto de componentes del coche, aunque al final acabaremos teniendo todos juntos. Lo primero será colocar cada componente de bitbloq en los mismos pines y con un nombre que nos ayude a saber de que sensor se trata. En la siguiente imagen se ve el componente del pin 7 que he llamado: infraref_right_ext.


En la siguiente imagen puede verse un sencillo programa que nos permitirá enviar por puerto serie la información de los sensores previamente guardada en una variable. Como la información de los sensores es numérica y con decimales, previamente la convertimos a entero para que aparezca solo un 0 o un 1 y la convertimos a texto para que en la línea de resultados nos aparezcan 4 dígitos, ceros o unos, indicando el estado de cada sensor. El resultado serán líneas del tipo 0000 si todos los sensores están encima de algo claro o 1111 si están encima de algo oscuro, o 0011 si los dos primeros están sobre algo claro y los dos siguientes sobre algo oscuro.


Una imagen de la línea completa. Haciendo click sobre la imagen puede agrandarse:


Ya por último abriendo el monitor serie podemos comprobar los valores que envían los sensores que coincidirán con el encendido de los leds de la controladora que comentaba antes y que pueden regularse con los potenciómetros de la controladora de sigue líneas.



Una vez comprobado que los sensores funcionan correctamente el siguiente paso será programarlos para que hagan que el coche siga una línea negra. Para ello tendremos que tener en cuenta que tal y como hemos visto en el programa que enviaba los datos al puerto serie, los sensores devuelven un 1 cuando están sobre una línea negra y 0 cuando están sobre algo blanco o más claro.

Teniendo esto en cuenta hay muchas opciones para ir creando el programa y la forma en que el coche sigue la línea y responde a los cambios depende mucho de la eficiencia con la que se programe, de manera que dejo en las siguientes imágenes unas ideas de posibles condicionales a utilizar pero sin mostrar su contenido para que sirvan de idea, pero realmente os invito a ir haciendo vuestras propias pruebas e ir aprendiendo de ellas para ir mejorando el comportamiento del coche a la hora de seguir las líneas. Para ello es muy útil crear un pequeño circuito de pruebas o al menos una recta con un giro para probar el resultado de la programación.




Mucho ánimo con la programación, pruebas y ajustes, según vayamos avanzando en el control sigue líneas nos podremos retos algo más difíciles y circuitos más complejos.

Un saludo,

Raúl.

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