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INFORME DE PRÁCTICAS Formato

Asignatura:

Diseño de sistemas lógicos y laboratorio

Carrera: Ing. Mecatrónica Integrantes Nivel y paralelo: 7 TD Jhon Gavilanez Fecha de práctica: 24/10/2018 Gustavo Suntaxi Fecha presentación informe: 05/11/2018 Marcelo Triviño

TÍTULO DE LA PRÁCTICA: Robot araña controlada por un sensor de flexión. 1. OBJETIVOS: General: Controlar los movimientos de una araña robótica mediante un sensor de flexión. Específicos: Programar el microcontrolador (Arduino nano). Establecer la comunicación maestro esclavo entre los módulos NRF24L01.

2. INTRODUCCIÓN:

Arduino Nano

El Arduino Nano es una pequeña y completa placa basada en el ATmega328 (Arduino Nano 3.0) o el ATmega168 en sus versiones anteriores (Arduino Nano 2.x) que se usa conectándola a una protoboard. Tiene más o menos la misma funcionalidad que el Arduino

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Duemilanove, pero con una presentación diferente. No posee conector para alimentación externa, y funciona con un cable USB Mini-B. Características           

Microcontrolador: Atmel ATmega328 (ATmega168 versiones anteriores) Tensión de Operación (nivel lógico): 5 V Tensión de Entrada (recomendado): 7-12 V Tensión de Entrada (límites): 6-20 V Pines E/S Digitales: 14 (de los cuales 6 proveen de salida PWM Entradas Analógicas: 8 Corriente máx por cada PIN de E/S: 40 mA Memoria Flash: 32 KB (ATmega328) de los cuales 2KB son usados por el bootloader (16 KB – ATmega168) SRAM: 2 KB (ATmega328) (1 KB ATmega168) EEPROM: 1 KB (ATmega328) (512 bytes – ATmega168) Frecuencia de reloj: 16 MHz Dimensiones: 18,5mm x 43,2mm

Energía El Arduino Nano posee selección automática de la fuente de alimentación y puede ser alimentado a través de:    

Una conexión Mini-B USB. Una fuente de alimentación no regulada de 6-20V (pin 30). Una fuente de alimentación regulada de 5V (pin 27) Al alimentar el arduino a través del Mini USB, el CH340 proporciona una salida de 3.3V en el pin 16 de la placa. Por ende, cuando se conecta a una fuente externa (no USB), los 3.3V no se encuentran disponibles.

El Sensor Flex (Sensor de Flexión)

El Sensor Flex (Sensor de Flexión) produce una resistencia variable en función del grado al que este doblada. Convierte la curvatura en distintos valores de resistencia eléctrica. Son por lo general en la forma de una delgada tira de 5 cm de largo que varía en resistencia de aproximadamente 10 a 50 kOhms. 2

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¿Como funciona? Los Sensores Flex son resistencias analógicas. Trabajan como divisores de tensión analógica variable. Dentro de la flexión del sensor son elementos resistivos de carbono dentro de un sustrato flexible y delgado. (Más carbono significa menos resistencia). Cuando se dobla el sustrato del sensor produce una salida de resistencia en relacion con el radio de curvatura. Con un sensor típico flex, una flexión de 0° dará la resistencia de 10K será una flexión de 90° dará entre 30 a 40 K ohmios. Características:       

Tolerancia de la Resistencia: ± 30%. Potencia nominal: 0,50 Volts continuos. La resistencia al no estar doblada es: 25K Ohms. Rango de la curva de la resistencia: 45K a 125K Ohms (dependiendo del radio de curvatura). Altura: 0.43 mm (0.017 "). Rango de temperatura: -35 ° C a +80 ° C. Voltaje: 5 a 12 Volts.

Módulo NRF24L01

El NRF24L01 es un pequeño transceptor inalámbrico de muy bajo consumo y muy fácil de utilizar que funciona en el rango de los 2.4 GHz. Puede enviar y recibir datos, pero no puede hacerlo al mismo tiempo. Esto hace que se abarate su coste y su funcionamiento sea muy sencillo y robusto. Puedes utilizarlo en cualquier proyecto que necesite enviar y/o recibir datos de forma inalámbrica sin complicaciones. Lo ideal es tener una pareja y hacer un enlace completo. Es totalmente compatible con Arduino. El NRF24L01 se alimenta con 3.3V y su control de datos se realiza mediante el bus SPI, los pines toleran niveles de 5V así que lo puedes conectar directamente a tu microcontrolador favorito de 5V sin necesidad de ningún conversor de niveles. También lo puedes utilizar con una Raspberry Pi. Más abajo encontrarás una librería para eso. Tiene una antena integrada, pero no esperes mucho alcance. Lo normal unos 10 o 20 metros aproximadamente en interiores (¡cuidado con las paredes!) y en campo abierto igual algo más.   

Características: Chip NRF24L01 Frecuencia: ISM 2.4 GHz 3

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Modulación: GFSK con control de ganancia automática Control de datos: SPI Velocidad: 250kbps, 1Mbps y 2Mbps (configurable) Alimentación: 1.9V a 3.6V Consumo: Transmisión: 11.3mA, recepción: 13.5mA @ 2Mbps, 900nA en power down y 26uA en standby. Pin IRQ de interrupción para recepción

Módulo L298N Driver Puente H L298

El módulo puente H L298N es una tarjeta para el control de motores de corriente directa, motores a pasos, solenoides y en general cualquier otra carga inductiva. La tarjeta está construida en torno al circuito integrado L298N, el cual dispone en su interior de 2 puentes H independientes con capacidad de conducir 2 amperios constantes o 4 amperios en picos no repetitivos. La tarjeta expone las conexiones hacia el motor a través de bloques de terminales (clemas), mientras que las entradas de control y habilitación del puente H se exponen a través de headers macho estándar para facilitar todas las conexiones. Esta tarjeta es ideal para controlar motores en pequeños robots como seguidores de líneas, zumos, robots de laberinto, etc. El L298N también es una excelente opción para manejar motores a pasos bipolares. Recomendamos utilizar cables tipo dupont para conectar las señales de control. Características del Módulo L298N Driver Puente H L298: 

Circuito Integrado principal: L298N

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Corriente pico de operación: 4 Amperios

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Corriente constante de operación: 2 Amperios

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Bajo voltaje de saturación en los transistores de salida

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Corte de operación por sobrecalentamiento

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Voltaje de alimentación de motores de hasta 46 volts

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Excelente inmunidad al ruido

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Ideal para controlar motores en aplicaciones de robótica

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3. METODOLOGÍA: Materiales:  Aduino nano  Flexo sensor  Módulo Wireless para Arduino (Módulo NRF24L01)  Módulo puente H  Estructura de araña  Motor DC 12V  Servo motor  Leds  Resistencias  Condensadores  Batería 9V  Baquelita perforada

Funcionamiento El flexo sensor estará ubicado en el dedo índice para mayor facilidad de movimiento, mientras mayor sea la inclinación del sensor, este ira un poco más rápido, la inclinación del dedo también controlo la dirección de la araña sea hacia delante como hacia atrás. Los controles están programados en arduino y se comunican mediante Wireless para tener una recepción de información más estable. Diagrama Circuito Emisor de movimientos para el robot Mediante el sensor de flexión se enviará los datos de variación de resistencia a nuestro microcontrolador para controlar los movimientos de nuestro robot araña.

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Diagrama circuito receptor de movimientos para el robot Se receptará los valores enviados por nuestro sensor de flexión y activaremos nuestro motor mediante el puente H con el cual controlaremos los movimientos y la velocidad de nuestro robot.

4. CONCLUSIONES:

5. RECOMENDACIONES:

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6. ANEXOS Programa en Arduino

Planos

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Manual de usuario INTRODUCCIÓN El robot araña está diseñado para que te diviertas en cualquier parte que te encuentres, es un juguete que consta de un guante, el cual al colocártelo y mover tu dedo índice de la mano derecha la araña empezara a caminar gracias a la ayuda de un flex sensor que se encuentra ubicado en el guante. Contenido de la caja 1 araña robótica 1 guante de control

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REQUISITOS PARA LAS BATERIAS Tu robot funciona con dos baterías de 9V DC: una para la araña y la otra para tu guante. INSTALACIÓN DE LAS BATERIAS Colocar la primera batería en la parte superior de la araña y la segunda en el guante de control. INFORMACIÓN IMPORTANTE SOBRE LAS BATERIAS: Utiliza baterías recargables. Respeta la polaridad de las baterías, fíjate que estén colocadas correctamente. Retira las baterías del juguete mientras no lo estés utilizando. INDICACIONES DE QUE LA BATERIA SE ESTA ACABANDO La araña empezara a caminar muy lentamente. Los movimientos de la araña no responderán rápidamente. Comienzo Cuando ya hayas colocado correctamente las baterías en la araña y el guante, estarás listo para comenzar. Funciones básicas La araña robot camina hacia adelante y hacia atrás. Como controlar el robot araña Para activar la araña robot colócate el guante en tu mano derecha y flexiona tu dedo hacia adelante para que tu araña se desplace en dicha dirección, si flexionas tu dedo hacia atrás la araña retrocederá. NOTA: Este juguete genera y utiliza energía de radio frecuencia y si no se instala y se utiliza adecuadamente, es decir, siguiendo las instrucciones del fabricante, puede producir interferencias en la recepción de la señal, tampoco se debe introducir la araña al agua, es apto para todas las edades.

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BIBLIOGRAFÍA:

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https://www.arduino.cc/en/Main/Products https://hetpro-store.com/sensor-de-presion-fuerza-mf01/ https://www.coldfire-electronica.com/esp/item/230/72/sensor-de-flexion-resistivoflexo-sensor-corto

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