Fundamentos de Minirobótica 2

CONSTRUCCIÓN DE UN MOVIL

Autor: Ing. Juan Carlos Téllez Barrera

e-mail: tellezgcarlos@gmail.com

En la nota anterior  quedo definida y justificada la estructura básica con la cual se va a trabajar, también se puntualizo el porque de las características del mismo y sus ventajas, a continuación se dará una guía para la construcción física del mismo que no requiere de materiales caros y en la medida que sea posible puedan ser elementos de reciclaje.

Se hace la aclaración de que las dimensiones usadas y los elementos de construcción son sugerencia del autor y no deben tomarse de manera rígida, sino como una guía en la cual el lector pueda utilizar elementos similares o a su gusto lo cual puede verse reflejado en mayor economía o una vistosa presentación visual.

La base se construirá a partir de una lamina de acrílico de 3 mm, se cortara con las dimensiones marcadas en la Figura 1, en el centro de la misma se harán tres perforaciones para la colocación de los cables hacia los sensores y motores, dichas perforaciones serán aproximadamente de un diámetro de ¼ de pulgada. He visto móviles que usan como base un CD inservible, lo cual es muy buena opción ya que le da un toque moderno además que la perforación central será útil para pasar los cables.

Figura 1.

La perforación para la rueda loca, también conocida como Caster,será de acuerdo a la que el lector pueda conseguir en cualquier tienda de herrajes para muebles, inclusive en los supermercados en el área de ferretería ya pueden encontrarse y son económicas, la usada por el autor fue de manufactura propia tomando como base una de esas ruedas comerciales solo para darle un toque de uniformidad con el material de la base.

Rueda loca o Caster.

 Para las cajas reductoras con motor incluido se usaron las unidades de un modelo comercial, pero estas pueden ser sustituidas por cualquier reducción mecánica de algún juguete en desuso o similar que se consiga en modelos  a motor. Como característica principal debemos respetar que las cajas sean idénticas, esto para no tener diferencia significativas en el régimen de giro cuando se encuentren en funcionamiento simultáneo. También que los motores funcionen a voltajes de entre 3 y 5 volts ya que nuestra fuente de alimentación será de 4.5 volts. De cualquier forma se presenta la figura de la constitución interna de la caja de reducción usada y tener una referencia para conseguir una similar o  en dado caso de tener los elementos y la habilidad  esta pueda ser construida por el lector.

Caja reductora.

Para su colocación tomamos como referencia las perforaciones que la caja tiene, esta se hará en la parte inferior realizando perforaciones previamente marcadas  de acuerdo a una presentación previa sobre la base, en caso de que la caja procurada por el lector no tenga manera de sujetarse con tornillos podemos aplicar pegamento de Cianoacrilato y de esa manera tendremos colocadas nuestras unidades motrices.

La colocación de la “rueda loca” se hará en la parte frontal  de tal manera que quede el espacio suficiente para la colocación de los sensores que serán tema de otro artículo, lo que es muy importante es que esta rueda junto con las de las cajas reductoras proporcionen la altura necesaria para que la base este paralela al piso , esto es sin inclinación, sino tendremos que colocar algo que sirva para nivelar la altura lo cual podrían ser pequeñas laminas de acrílico como el que usamos o algún otro similar. La fuente de energía será un portapilas que pueda albergar a unidades tipo “AA” con lo cual tendremos una fuente de energía de 4.5 Volts que servirá para cualquiera de los circuitos que armaremos progresivamente., claro, si el lector lo prefiere puede usar “packs” de pilas recargables de un voltaje similar, o en su defecto una de mayor voltaje para lo cual tendremos que adicionar una etapa reguladora con un C.I. 7805 para que sea compatible con los circuitos usados.

Altura de la placa

Vista lateral

Como pueden observar si respetamos la estructura básica nuestra unidad principal estará lista para adicionarle los elementos necesarios para funcionar, recuerden que la plataforma de construcción y los materiales son a gusto del lector o simplemente sigan esta pequeña guía, recuerden todo depende de la habilidad y de la imaginación de cada quien.

¿Y ahora como pruebo su funcionamiento? Una vez terminado el móvil procedemos a probar  el sistema de tracción energizando con el portapilas los motores, uno a la vez o ambos en el mismo sentido o contrasentido, esto para verificar que ambos motores están funcionando adecuadamente antes de probarlos con un circuito de prueba.

Circuito de prueba con temporizadores

Para ello tenemos el siguiente circuito que usa un solo C.I. 556 con doble temporizador, dos transistores y unos cuantos resistores, la finalidad es activar los motores de manera aleatoria, o sea, que a intervalos diferentes de tiempo cada motor se active y se inactive. Cada temporizador se configurara en modo astable, los valores de R1 y R2 le darán tiempos aproximados de 1 seg. para cada estado de salida del astable 1, R3 y R4 de 1.5 seg. para cada estado de salida del astable 2. Cada salida activara a los transistores T1 y T2 a tiempos distintos, los valores asignados a R5 y R6 (1 Kohm) son los adecuados para que los transistores entren en la región de saturación y manejen sin ningún problema a sus motores respectivos (M1 y M2). Claro esta que estamos tomando en consideración motores de juguete que funcionan desde 3 volts a 5 volts los cuales tienen un consumo promedio de 300 miliamperios como los que el autor uso para el proyecto.

Como entre los temporizadores habrá diferencia de tiempos y no estarán sincronizados de ninguna manera el móvil no tendrá control preestablecido, pero si realizara en forma intermitente el funcionamiento de las ruedas de tracción dando como resultado la activación conjunta de los motores, el paro de uno o ambos, lo que se traducirá en avance, virado a la izquierda, virado hacia la derecha o alto total.

La fuente de alimentación son las mismas 4 pilas tipo “AA” para lo cual el C.I. no tendrá problema de funcionamiento ya que el rango de valores de alimentación para este es amplio; solo se presenta el circuito para que sea armado en un pequeño “protoboard” o si es gusto del lector lo realice en tableta universal, he considerado que el presentar el impreso no es muy relevante ya que este es solo un circuito de prueba temporal y en posteriores notas los módulos serán mas interesantes.

Vista completa con circuito de prueba

La importancia de este circuito de prueba es analizar las posibles fallas mecánicas de nuestro móvil, la velocidad de desplazamiento que es de vital importancia para su ajuste posterior de manera electrónica y verificar la correcta ubicación y libertad de la rueda loca.

En la nota del siguiente número se presentara el circuito completo de control de los motores  con un solo C.I. el cual tendrá la capacidad de inversión de giro y que será nuestra base para conectar prácticamente cualquier modulo que realizaremos progresivamente o en dado caso el que el lector diseñe de acuerdo a sus inquietudes y conocimientos.

Lista de materiales para el movil:

Lamina de acrilico 3 mm (ver texto)

Cajas reductoras con motor (ver texto)

Portapilas x 4 “AA”

Rueda loca (ver texto)

Varios:

Cables y conectores varios, tornillos , cianoacrilato(p.ej. KolaLoca o similar), etc.

Lista de Materiales para el circuito de prueba.

T1 y T2 – BC547B – Transistores NPN.

CI – NE556 – Integrado

R1 – 470 k ohms

R2 y R3 – 1 M ohm

R4 – 2.2 M ohm

R5, R6 – 1 k ohm

C1, C3 - 1 uF x 16V

C2, C4 – 10 nF