Lundi, 24 Juin 2019
INICIACION A LA ROBOTICA (3) Control de máquinas con células LDR en pantalla I PDF Imprimer Envoyer
EQUIPAMIENTO TECNOLÓGICO - Robótica
Écrit par Ángel Oeo   
Vendredi, 11 Avril 2003 20:12
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rob02.jpg

Esta genial idea se la debemos al profesor de UNED D. Ramón Gonzalo.

Aprovechando que con una LDR (resistencia sensible a la luz) podemos abrir y cerrar un interruptor mediante un circuito sencillo, a D. Ramón Gonzalo se le ocurrió pegarlas en la pantalla de un ordenador y pintar en él, mediante programas sencillos (Logo, Basic, ...) círculos de luz sobre fondo negro que iluminarán las células. Esta sencilla "controladora" ha sido probada en muchos centros escolares de Primaria y Secundaria y ha aparecido también en numerosos libros de texto. Veamos cómo funciona.

Vamos a definir el problema en tres partes:

a) Descripción y construcción de la "controladora"
b) Programas para el control de células en pantallas (en WinLogo y MSWLogo)
c) Algunos prototipos de robots que podemos controlar mediante este ingenioso mecanismo.

Descripción de la controladora
Hay varios modelos, desde el más sencillo que solo utiliza una LDR, un transistor de potencia, y un relé, al más sofisticado que permite controlar varias células a la vez.

rob02.jpg

El aspecto de nuestra controladora terminada sería más o menos el siguiente:

rob03.jpg

Construcción del lector de pantalla (Por el Prof, D. Ramón Gonzalo Fdez)
(Apunte para la próxima edición de libro del Prof. D. Ramón Gonzalo Fdez : "Crear Con Ordenador: Control"  UNED, Edición 2004)

Materiales necesarios:

· Una tabla y varios clavos
· Una LDR
· Un conector para pilas de 9 V
· Una pila de 9 V
· Una resistencia variable de 10K ohmios,
· Una resistencia fija de 2.700 ohmios
· Un BDX54AC (Darlington)
· Un relé de 110 ohmios, con un conmutador (Ralux  RL-116, 9v) o equivalente

Montándolo tal como se ve en el dibujo, indiscutiblemente funciona. Si tuviese algún problema no es el de que no se active el relé, sino lo contrario: que no llegue a desactivarse  por exceso de luz. Lo podemos resolver por uno de los siguientes 4 procedimientos y además en este orden:

rob04.jpg

Simplificación del lector, que se logra con sólo tres clavos sobre una tabla

Métodos para "empeorar" la lectura y que se desactive el relé

Primero:
Por medio de "diafragmas" de cartulina negra.

Poner la LDR detrás de un trocito de cartulina con un pequeño agujero que le separa de la pantalla. Primero se pega la cartulina en la pantalla con cinta adhesiva, encima la LDR mirando hacia el agujerito, y un nuevo trozo de cartulina negra tapando al conjunto de modo que la LDR queda alojada dentro de un "sobre" formado por dos trozos de cartulina negra.

La regulación en este caso se consigue:

a) Se deja muy contrastada la pantalla de manera que haya mucha diferencia entre el blanco y el negro en el área que va a leer la LDR. Si en esas circunstancias enciende pero no puede apagar se le quita un poco de contraste hasta que lo consiga. Si aun así no lo consigue: 
b) Se hace más pequeñito el agujero de la cartulina negra que separa a la LDR de la pantalla. Si el agujero es suficientemente pequeño, habrá un momento en el que el relé pasará a desactivado y por lo tanto habremos conseguido la regulación.

He de advertir que dentro del BDX54AC. hay dos transistores. Uno de ellos amplifica la señal que produce la LDR y el otro amplifica multiplicativamente la señal del primer transistor (montaje Darlington).

Una forma cómoda de comprobar que se consigue mayor regulación achicando el agujero de la cartulina, consiste en pasar un tira de cartulina negra  ente la pantalla y la cartulina que lleva el agujero de modo que ajustándola cuidadosamente logramos,    como si fuera el diafragma de una máquina de fotos, la regulación de la luz que permite sin tener que desmontar el "sándwich" de la  célula entre cartulinas.

Segundo:
Inclusión de una resistencia entre la LDR y la base del transistor.
 
Esta resistencia (p.e. de 2700 Ohmios) resta algo de eficacia a la LDR en su tarea de permitir paso de corriente eléctrica cuando recibe luz. Para añadir ésta y la siguiente resistencia basta con añadir un clavo más al montaje, de modo que sirva en cada caso de apoyo a la resistencia correspondiente. Estos clavos, una vez hundidos en la madera,  se liman un poco para que admitan fácilmente el estaño que les aplicamos con ayuda del soldador.

Tercero:
Inclusión de resistencia variable
El papel de esta resistencia (por ejemplo de 10K ohmios) consiste en derivar parte de la corriente que pasa por la LDR de modo que vuelva directamente a la pila de 9 voltios sin ser amplificada. 

No se debe colocar la resistencia variable, si previamente no se ha colocado la resistencia fija, a fin de evitar la producción de un cortocircuito en el caso de que llevemos el cursor hasta el extremo.

rob05.jpg

Cuarto:
Uso simultáneo de los tres recursos anteriores

 Recurriendo a ambas resistencias más el diafragma de cartulina negra, y utilizando atenta e inteligentemente las posibilidades de ambos recursos, habremos proporcionado al alumnado no solo un instrumento eficaz en el control de dispositivos sino también un buen medio de coordinar recursos encaminados a la comprensión de los fenómenos ópticos y electrónicos.

Preparación de las Células LDR
Las células LDRs a veces precisan una cierta "preparación" para disponerlas en el monitor del ordenador. En la figura siguiente se muestran algunas ideas al respecto:

rob06.jpg

Programas de "control"

Vamos a necesitar un programa que "pinte" en la pantalla del ordenador un punto de luz mas o menos grande para que pueda accionar la célula LDR.

Suponemos que habrá más de un punto en la pantalla (la complejidad de las máquinas que vamos a construir con este procedimiento rara vez requieren más de tres) por lo que vamos a necesitar en Logo (podría ser cualquier otro lenguaje ) lo siguiente:

Procedimiento para pintar, en una posición determinada de la pantalla, un (círculo, cuadrado, trazo grueso, etc...) iluminado, mientras el resto de la pantalla está en negro.

Procedimiento para pintar de negro, en esa misma posición, esa misma figura. Si la borramos mediante la primitiva de Logo interferiríamos en los otros puntos de luz que pueden estar encendidos.

Un programa "principal" que Repita las veces necesarias la llamada a los procedimientos anteriores, y que mediante la primitiva mantenga encendidas o apagadas las células.

Un programa "tipo" para controlar una sola célula podría ser el siguiente: (Es muy fácil si se entiende ampliarlo a varias más). Proponemos una sintaxis válida para WinLogo, pero que fácilmente se puede adaptar a otros Logos de otras casas.

Procedimientos que pintan un rectángulo blanco y uno negro en la pantalla:

PARA RECTANBLANCO
 OT
 PONCL 16
 REPITE 2 [AV 20 GD 90 AV 80 GD 90]
 SL
 AV 3 GD 90 AV 3
 BL
 RELLENA
 RE 3 GI 90 RE 3
FIN

PARA RECTANNEGRO
 OT
 PONCL 1
 REPITE 2 [AV 20 GD 90 AV 80 GD 90]
 SL
 AV 3 GD 90 AV 3
 BL
 RELLENA
 RE 3 GI 90 RE 3
FIN

Programa principal:

PARA MIROBOT
 BP
 PONFONDO 1
 PONPOS [ x  y]
 REPITE veces [RECTANBLANCO  ESPERA  encendido  RECTANNEGRO  ESPERA apagado]
FIN

La única aclaración es la necesidad de sustituir (x, y, veces, encendido, apagado) por su valor correspondiente

Algunos tipos de máquinas que podemos Controlar por ordenador mediante este sencillo procedimiento:

4. Ejemplos de máquinas robotizadas

Canicas a "ritmo de puerta"

rob07.jpg

Al abrir la  puerta, la bisagra toca con el contacto (B) de forma que puestea el circuito. La polea da una vuelta completa hasta el contacto (1) del sensor (A) vuelve a introducirse en el hueco de la polea.
Es necesario abrir de nuevo la puerta para que se repita la secuencia.
En cada vuelta cae una canica por la rampa al ser empujada por el émbolo. Entre el motor y la polea-hoyo seguramente haya que intercalar otra polea reductora.

Canicas a ritmo de ordenador (robotización de  la máquina)

rob08.jpg

Para robotizar esta máquina basta sustituir la puerta por un montaje de lector de pantalla con una célula LDR: al incidir la luz del punto programado en el televisor sobre la LDR producirá el mismo efecto que se daba cuando se abría la puerta.

En la continuación de este artículo pensamos incluir el mecanismo que desde la máquina da información al ordenador para actuar de una manera o de otra (sensores o entradas), así como muchos otros diseños de máquinas sencillas controladas por ordenador realizadas e ideadas por profesores y alumnos. También pensamos ir ampliando la información en Logo, en esta o en la sección correspondiente del Observatorio

 

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