Informe-del-Proyecto-De-Sistemas-Eléctricos PDF

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RESUMEN................................................................................................................................. ROBOT SEGUIDOR DE LUZ................................................................................................. I. OBJETIVOS...................................

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ÍNDICE RESUMEN..................................................................................................................................3 INTRODUCCIÓN.......................................................................................................................4 ROBOT SEGUIDOR DE LUZ..................................................................................................5 I.

OBJETIVOS.......................................................................................................................5

II.

CRONOGRAMA DE TRABAJO.....................................................................................5

III.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.................................................................................6

TENSIÓN O VOLTAJE.........................................................................................................6 INTENSIDAD O CORRIENTE.............................................................................................6 CIRCUITO ELÉCTRICO.......................................................................................................6 LEY KIRCHOFF....................................................................................................................7 ROBOT...................................................................................................................................8 PROTOBOARD.....................................................................................................................9 SENSORES DE LUZ - LDR................................................................................................9 LED.......................................................................................................................................10 MOTOREDUCTOR.............................................................................................................11 TRANSISTOR 2N2222A....................................................................................................11 DIODO..................................................................................................................................12 RESISTENCIAS..................................................................................................................12 LA LEY DE OHM.................................................................................................................12 BATERÍAS...........................................................................................................................13 ROBOT SEGUIDOR DE LUZ............................................................................................13 IV.

INGENIERÍA DEL PROYECTO.................................................................................14

DIAGRAMA DE BLOQUES...............................................................................................14 DIAGRAMA DEL CIRCUITO.............................................................................................15 ARCHIVOS DE SIMULACIÓN..........................................................................................16 V.

PRUEBAS Y EVALUACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO............................................16

VI.

IMPACTO AMBIENTAL..............................................................................................18

VII.

COSTOS Y PRESUPUESTOS..................................................................................18

VIII.

OBSERVACIONES.....................................................................................................19

IX.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..........................................................19

X.

LECCIONES APRENDIDAS..........................................................................................20

XI.

BIBLIOGRAFÍA...........................................................................................................21

XII.

ANEXO(S)....................................................................................................................22

RESUMEN

Este proyecto está destinado a implementar un robot controlador por sensores de luz LDR para que se mueva en dirección en que se apunta un haz de luz y así destacar la versatilidad y desempeño al trabajar con este tipo de control casi para todo lo que nosotros queramos. En este trabajo se presentarán los objetivos del proyecto, el procedimiento a seguir, los diagramas de bloques del proyecto además de una breve descripción del mismo acompañado del circuito y la lista de componentes que lo conforman. También se encontrarán toda la información necesaria para poder realizar réplicas del proyecto, costos, recomendaciones y todas las fuentes de información usadas para el presente proyecto. El robot seguidor de luz es un sistema eléctrico basado en fotorresistencias, cada uno controlará a los motores de las ruedas motrices.

INTRODUCCIÓN

Debido al constante avance de la tecnología y el amplio desarrollo en la alta gama de sistemas automatizados de control, se han desarrollado innumerables formas de controlar robots manipuladores y autómatas. Por el constante uso de estas tecnologías se ha desatado un auge en la automatización casi cualquier sistema que se desee. Dentro de los sistemas mecatrónicos más interesantes se encuentran los robots, maquinas autónomas diseñadas para cumplir una tarea específica. Un robot seguidor de luz lo podríamos definir como la unión de varias tecnologías como lo son la mecánica, eléctrica y electrónica, con la

correcta

implementación de cada una podemos obtener resultados sorprendentes. El funcionamiento será el siguiente: si sobre la LDR no incide luz suficiente, el dispositivo electrónico no activa el motor (rueda no gira). En el caso de que incida luz sobre LDR, esta activará al motor (rueda gira). Para que pueda seguir el foco de luz, la LDR derecha actúa sobre el motor izquierdo y viceversa, de esta forma si el foco de luz está delante, ambas ruedas se activan y avanza en línea recta; si sólo se activa una LDR, el robot gira buscando de donde viene el foco de luz. Con el proyecto se busca aplicar todos los conocimientos adquiridos en el curso de Sistemas Eléctricos y Electrónicos y poder interpretar esquemas eléctricos y electrónicos y realizar el montaje a partir de estos.

ROBOT SEGUIDOR DE LUZ I.

OBJETIVOS

a. Objetivos Generales  Conocer, analizar, diseñar e implementar un circuito eléctrico y/o electrónico. b. Objetivos Específicos  Implementar el circuito de un robot seguidor de luz.  Aplicar los conocimientos adquiridos en el curso de Sistemas Eléctricos y Electrónicos.  Conocer y usar adecuadamente los materiales como: protoboard, baterías, Leds, transistores, resistencias, sensores, etc. II. CRONOGRAMA DE TRABAJO a. ROLES DEL EQUIPO El integrante del trabajo está encargado de la obtención de materiales, la implementación del circuito y la prueba del mismo. b. PLAN DE TRABAJO Nombre de tarea Inicio del Proyecto Obtención de materiales Estudio del proyecto 1er Avance Integrante 2do Avance Integrante 3er Avance Integrante 4to Avance Integrante 5to Avance Integrante 6to Avance Integrante 7mo Avance Integrante 8vo Avance Integrante Entrega del proyecto

Duración 2 días 1 día 6 días 1 día 1 día 1 día 1 día 1 día 1 día 1 día 1 día 1 día

Comienzo Lun 09/10/17 Dom 15/10/17 Lun 09/10/17 Sáb 21/10/17 Sáb 04/11/17 Sáb 11/11/17 Sáb 18/11/17 Sáb 25/11/17 Sáb 09/12/17 Sáb 16/12/17 Mié 20/12/17 Lun 08/01/18

Fin Responsable Mar 10/10/17 Integrante Dom 15/10/17 Integrante Lun 16/10/17 Integrante Sáb 21/10/17 Integrante Sáb 04/11/17 Integrante Sáb 11/11/17 Integrante Sáb 18/11/17 Integrante Sáb 25/11/17 Integrante Sáb 09/12/17 Integrante Sáb 16/12/17 Integrante Mié 20/12/17 Integrante Lun 08/01/18 Integrante

III. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA TENSIÓN O VOLTAJE Diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. En otras palabras, es la energía que se requiere para mover un electrón de un punto a otro. También puede recibir el nombre de tensión eléctrica y se refiere a la presión capaz de empujar a los electrones a lo largo de un circuito. La unidad del voltaje es el voltio (se puede medir con un voltímetro). INTENSIDAD O CORRIENTE Flujo o cantidad de electrones que circulan por un conductor (algún material) por unidad de tiempo (segundos usualmente). Estos electrones deben pasar por un conductor eléctrico para producir una carga. La corriente se mide en amperios (se puede medir con un amperímetro). Existen dos tipos de corrientes, la corriente continua, que se da cuando los electrones fluyen sin cambiar de sentido (baterías, paneles solares, etc.) y la corriente alterna, es en el que la dirección de los electrones cambia constantemente. CIRCUITO ELÉCTRICO El circuito eléctrico es el recorrido preestablecido por el que se desplazan las cargas eléctricas. Todo circuito eléctrico está formado por una serie de elementos fundamentales: Generador o acumulador: Son los componentes del circuito capaces de mantener una diferencia de potencial entre sus extremos, llamado voltaje o tensión, generando electricidad. Conductor: Es el hilo a través del cual circulan los electrones impulsados por el generador. Interruptor o elementos de maniobra: Son aquellos elementos que permite regular el paso de la corriente eléctrica. Puede ser un pulsador, un interruptor o un conmutador. Receptor o consumidor: Son los integrantes que aprovechan el paso de la energía eléctrica.

Elementos de protección: Se encargan de proteger al circuito de las posibles sobrecargas que se puedan producir mediante fusibles, diferenciales, magneto térmica, etc. Tipos de circuitos eléctricos Los circuitos eléctricos se pueden dividir en dos grandes grupos en función de la manera en la que hayan sido conectados: Circuitos eléctricos conectados en serie: En este tipo de circuitos eléctricos, sus aparatos están conectados en serie, de manera que los electrones que pasan por el primer aparato del circuito circulan también posteriormente por todos los demás aparatos. Presenta la misma intensidad de la corriente en todos los puntos del circuito. Circuitos conectados en paralelo: Los elementos están ubicados en diferentes trayectorias para conseguir que si un electrón circula por uno de los aparatos, no pase por ninguno de los otros. Este tipo de circuito eléctrico, posee una intensidad de corriente distinta en función de la resistencia del aparato conectado en ella. Es decir, cuánta más elevada sea la resistencia de un aparato, menos electrones circularán y, por tanto, la intensidad de la corriente de dicha trayectoria será menor. LEY KIRCHOFF Las dos primeras leyes establecidas por Gustav R. Kirchhoff (1824-1887) son indispensables para los cálculos de circuitos, estas leyes son: 1. La suma de las corrientes que entran, en un nudo o punto de unión de un circuito es igual a la suma de las corrientes que salen de ese nudo. Si asignamos el signo más (+) a las corrientes que entran en la unión, y el signo menos (-) a las que salen de ella, entonces la ley establece que la suma algebraica de las corrientes en un punto de unión es cero. 2. Para todo conjunto de conductores que forman un circuito cerrado, se verifica que la suma de las caídas de tensión en las resistencias que constituyen la malla, es igual a la suma de las f.e.ms. Intercaladas.

Considerando un aumento de potencial como positivo (+) y una caída de potencial como negativo (-), la suma algebraica de las diferencias de potenciales (tensiones, voltajes) en una malla cerrada es cero. Como consecuencia de esto en la práctica para aplicar esta ley, supondremos una dirección arbitraria para la corriente en cada rama. Así, en principio, el extremo de la resistencia, por donde penetra la corriente, es positivo con respecto al otro extremo. Si la solución para la corriente que se resuelva, hace que queden invertidas las polaridades, es porque la supuesta dirección de la corriente en esa rama, es la opuesta. ROBOT Un robot es una entidad virtual o mecánica artificial. En la práctica, esto es por lo general un sistema electromecánico que normalmente es conducido por un programa de una computadora o por un circuito eléctrico. Existen diferentes tipos y clases de robots, entre ellos con forma humana, de animales, de plantas o incluso de elementos arquitectónicos pero todos se diferencian por sus capacidades y se clasifican en 4 formas: Androides: robots con forma humana. Imitan el comportamiento de las personas, su utilidad en la actualidad es de solo experimentación. El principal limitante de este modelo es la implementación del equilibrio en el desplazamiento, pues es bípedo. Móviles: se desplazan mediante una plataforma rodante (ruedas); estos robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro. Zoomórficos: es un sistema de locomoción imitando a los animales. La aplicación de estos robots sirve, sobre todo, para el estudio de volcanes y exploración espacial. Poliarticulados: mueven sus extremidades con pocos grados de libertad. Su principal utilidad es industrial, para desplazar elementos que requieren cuidados.

PROTOBOARD El protoboard o breadbord: Es una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica, esta tableta sirve para experimentar con circuitos electrónicos, con lo que se asegura el buen funcionamiento del mismo. Estructura del protoboard: Básicamente un protoboard se divide en tres regiones: Canal central: Es la región localizada en el medio del protoboard, se utiliza para colocar los circuitos integrados. Buses: Los buses se localizan en ambos extremos del protoboard, se representan por las líneas rojas (buses positivos o de voltaje) y azules (buses negativos o de tierra) y conducen de acuerdo a estas, no existe conexión física entre ellas. La fuente de poder generalmente se conecta aquí. Pistas: La pistas se localizan en la parte central del protoboard, se representan y conducen según las líneas rosas.

SENSORES DE LUZ - LDR Un LDR (light-dependent resistor) es un resistor que varía su valor de resistencia eléctrica dependiendo de la cantidad de luz que incide sobre él. Se le llama, también, fotorresistor o fotorresistencia. El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (en algunos casos

puede descender a tan bajo como 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (puede ser de varios megaohms). Los LDR se fabrican con un cristal semiconductor fotosensible como el sulfuro de cadmio (CdS). Estas celdas son sensibles a un rango amplio de frecuencias lumínicas, desde la luz infrarroja, pasando por la luz visible, y hasta la ultravioleta. La variación de valor resistivo de un LDR tiene cierto retardo, qie es diferente si se pasa de oscuro a iluminado o de iluminado a oscuro.

LED Un diodo emisor de luz (LED - light- emitting diode) es una fuente de luz constituida por un material semiconductor dotado de dos terminales. Se trata de un diodo de unión p-n, que emite luz cuando está activado. Si se aplica una tensión adecuada a los terminales, los electrones se recombinan con los huecos en la región de la unión p-n del dispositivo, liberando energía en forma de fotones. Este efecto se denomina electroluminiscencia, y el color de la luz generada (que depende de la energía de los fotones emitidos) viene determinado por la anchura de la banda prohibida del semiconductor. Los ledes son normalmente pequeños (menos de 1 mm2) y se les asocian algunas componentes ópticas para configurar un patrón de radiación.

MOTOREDUCTOR En electricidad, es necesario, frecuentemente establecer una conexión eléctrica entre una parte fija y una rotatoria en un dispositivo. Un motorreductor se constituye por un motor eléctrico y una serie de engranajes que van acoplados a la flecha de un motor eléctrico y sirve para reducir el número de rpm del motor y mantenerlo en una velocidad constante. TRANSISTOR 2N2222A Un transistor es un dispositivo que regula el flujo de corriente o de tensión actuando como un interruptor o amplificador para señales electrónicas. Es un componente electrónico formado por materiales semiconductores, de uso muy habitual, pues lo encontramos presente en cualquiera de los aparatos de uso cotidiano como las radios, alarmas, automóviles, ordenadores, etc. Un transistor es un componente que tiene, básicamente, dos funciones:  Deja pasar o corta señales eléctricas a partir de una PEQUEÑA señal de mando. Como Interruptor. Abre o cierra para cortar o dejar pasar la corriente por el circuito.  Funciona como un elemento Amplificador de señales. Le llega una señal pequeña que se convierte en una grande. Pero el Transistor también puede cumplir funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. Funcionamiento del Transistor

Un transistor puede tener 3 estados posibles en su trabajo dentro de un circuito:  En activa: deja pasar más o menos corriente (corriente variable).  En corte: no deja pasar la corriente (corriente cero).  En saturación: deja pasar toda la corriente (corriente máxima). El 2N2222A, también identificado como PN2222, es un transistor bipolar NPN de baja potencia de uso general, tanto para aplicaciones de amplificación como de conmutación. Puede amplificar pequeñas corrientes a tensiones pequeñas o medias; por lo tanto, solo puede tratar potencias bajas. Puede trabajar a frecuencias medianamente altas.

DIODO Un diodo es una válvula electrónica que cuenta con un ánodo frío y un cátodo caldeado y cuyo uso se encuentra destinado a la rectificación de la corriente y a aparatos electrónicos. Como dispositivo semiconductor permitirá el paso de la corriente eléctrica en una sola dirección y presenta las mismas características que cualquier interruptor. Asimismo, es común que al mismo se lo llame rectificador, ya que es un dispositivo capaz de suprimir aquella parte negativa que presente cualquier señal, en principio, para luego transformar una corriente alterna en una corriente continua. RESISTENCIAS Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de

circulación de las cargas eléctricas o electrones. El ohm es la unidad de medida de la resistencia que oponen los materiales al paso de la corriente eléctrica y se representa con el símbolo o letra griega "Ω" (omega). LA LEY DE OHM Postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como son:  Tensión o voltaje "E", en volt (V).  Intensidad de la corriente " I ", en ampere (A).  Resistencia "R" en ohm () de la carga o consumidor conectado al circuito.

BATERÍAS Las baterías son aparatos electroquímicos que convierten la energía química en energía eléctrica. Están compuestas por un conjunto de células electrolíticas utilizadas para suministrar una provisión de corriente eléctrica continua o directa. Hay células primarias y células secundarias. Las células primarias ordinariamente llamadas pilas producen electricidad en un proceso químico irreversible, y es necesario eliminarlas y sustituirlas cuando se agotan. Las células secundarias o acumuladoras actúan de acuerdo con un principio reversible, y es posible recargarlas conectándolas con otra fuente adecuada de corriente eléctrica.

ROBOT SEGUIDOR DE LUZ El circuito electrónico en general, son dos circuitos gemelos en paralelo, que unidos funcionan como un divisor de corriente el cual solo puede ser desequilibrado por la cantidad de luz infrarroja que llegue a cada uno de los sensores. En él, se observan dos estados de equilibrio: Primero, Cuando no hay luz que afecte los sensores. Segundo, Cuando llega igual cantidad de luz a los sensores. En el primer caso el robot se mante...