CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL
NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Per Xavier Pedrals Camprubí i Xavier Picas Pagerols
Treball de recerca
IES Guillem de Berguedà
2n de Batxillerat B
Curs 2011-2012
Tutor: Mario Cambredó
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 2
1. INTRODUCCIÓ ....................................................................................................... 3
2. ABSTRACT .............................................................................................................. 4
3. CONCEPTES PRÈVIS: L’ELECTRÒNICA ........................................................... 5
3.1. Tipus d’electrònica ........................................................................................................ 5
3.2. Electrònica analògica ..................................................................................................... 5
3.3. Electrònica digital .......................................................................................................... 5
3.3.1. Sistema binari ........................................................................................................ 5
3.3.2. Sistema hexadecimal ............................................................................................. 5
3.4. Components electrònics: .............................................................................................. 6
3.4.1. Classificació ........................................................................................................... 6
3.4.2. Components actius ................................................................................................ 6
3.4.3. Components passius............................................................................................ 12
4. ELECTRÒNICA DE CONTROL ........................................................................... 13
4.1. Sistemes de control ..................................................................................................... 13
4.2. Sistemes de control automàtics .................................................................................. 15
4.3. Robòtica ...................................................................................................................... 16
4.3.1. Components d’un robot: ..................................................................................... 16
4.3.2. Funcionament d’un robot: .................................................................................. 17
4.3.3. Classificació dels robots ...................................................................................... 18
5. DISSENY, CONSTRUCCIÓ I PROGRAMACIÓ D’EN PIC ............................... 19
5.1. Disseny ........................................................................................................................ 19
5.1.1. Components utilitzats ......................................................................................... 19
5.2. Construcció .................................................................................................................. 25
5.3. Programació ................................................................................................................ 36
5.4. Pressupost ................................................................................................................... 42
6. CONCLUSIONS ..................................................................................................... 46
7. AGRAÏMENTS ....................................................................................................... 49
8. BIBILOGRAFIA ..................................................................................................... 49
9. ANNEXOS .............................................................................................................. 51
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 3
1. INTRODUCCIÓ
Avui en dia l’electrònica es troba a tot arreu, des de qualsevol aparell que tenim
a casa fins les enormes màquines presents en la indústria passant pels telèfons mòbils
que tots tenim a dins la butxaca. Podem afirmar que la nostra societat es mou i avança
gràcies a l’electrònica. Qui hauria dit que tothom tindria un ordinador personal amb
internet a casa? O que tindríem un mòbil amb connexió wifi amb càmera incorporada de
8 mega-píxels i de 32GB de memòria? O que podríem guardar tots els treballs de
l’escola en un minúscul pen drive? I és que el món de l’electrònica és un món que tot
just s’estan descobrint totes les seves possibilitats. Qui sap com serà el món d’aquí a
quinze anys més.
I és per aquest motiu que hem decidit fer un treball sobre electrònica barrejat
amb la robòtica tot construint un robot rastrejador. El projecte ens resultava molt
interessant ja que estem les 24 hores del dia envoltats de productes electrònics. Ens va
semblar que obtenir uns coneixements bàsics o inclús una mica més profunds sobre
aquest tema ens serien molt útils pel nostre futur al món laboral ja que és un camp que
creiem que està en desenvolupament i és molt important.
L’objectiu d’aquest treball és dissenyar i construir un robot capaç de seguir una
línia de color contrastat amb el terra.
Inclou tres punts principals. El primer punt es fa una introducció a l’electrònica,
on s’expliquen els conceptes bàsics per comprendre millor el tema. Es fa un esment a
l’electrònica analògica i digital, on s’explica el sistema binari i hexadecimal. També hi
ha una classificació dels components electrònics, així com les característiques, utilitats i
funcionament de cadascun dels components més comuns.
El segon punt és sobre l’electrònica de control, on es parla el tema de sistemes
de control i es fa esment als tipus de sistemes. Seguidament es desenvolupen els
sistemes de control automàtic, on hi ha explicat que es un autòmat i un PLC. Finalment
es parla de la robòtica, on es fa una classificació tan de la seva arquitectura com la seva
cronologia.
Per acabar, l’últim punt parla sobre el nostre robot. Esta constituït de dos punts:
el primer parla sobre el disseny on s’explica tot el procés que vam abans de la
construcció i el segon sobre la construcció i programació on s’explica com el vam
construir i també com el vam programar. Finalment hi ha el pressupost final del robot.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 4
2. ABSTRACT
Nowadays electronics is everywhere, from any device which we have at home to
the huge machines presents in the industry going through the cell phones we all have
inside the pocket. We can say that our society moves and progresses thanks to
electronics. Who could have said that everyone would have a computer with internet at
home? Or that we would have a phone with Wi-Fi, with camera of 8 mega-pixels and
32GB of memory? Or that we could keep all school work in a tiny pen drive? The
electronics world is a world which all the possibilities are being discovered. Who knows
what the world will be like in fifteen years.
This is why we decided to do a project about electronics blended with robotics
by building a robot. The project was very interesting for us because we are surrounded
by electronics 24 hours a day. We thought that getting a basic or even a little deeper
understanding on this subject would be very useful for our professional future because it
is a field in constant development and we believe it is very important.
The aim of this essay is to design and build a robot which is able to follow a line
of a contrasting colour on the ground.
This essay consists of three main points. The firs point is an introduction to
electronics, which explains the basics for a better understanding of the topic. It makes
mention of analogue and digital electronics where binary and hexadecimal systems are
explained. There is also a classification of electronic components and features, utilities
and operation of each common component.
The second point is about control electronics, where the subject of control
systems is explained and types of systems are also mentioned. Then, automatic control
systems are described and there is a definition of what an automaton and PLC are.
Lastly, there is a part about robotics, where we can find a classification based on
architecture and chronology.
The last point is about our robot. It consists of two parts: the first one is about
the design, where we explain all the process we followed before its construction; and
the second one is about the building and programming, where there is an explanation of
how we built it and also how we created the program. Finally, there is the final budget
of the robot.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 5
3. CONCEPTES PRÈVIS: L’ELECTRÒNICA
L’electrònica és una branca de la física que estudia el comportament dels
electrons per tal de controlar-los utilitzant forces elèctriques i magnètiques. D’aquesta
manera es poden utilitzar per fer funcionar tot tipus d’aparells electrònics, que en són
una enorme varietat. Gairebé tot el que ens envolta funciona gràcies a aquest flux
d’electrons controlats per l’ésser humà.
3.1. Tipus d’electrònica
En el món de l’electrònica, el flux d’electrons no transporten res més que
informació perquè els diferents components puguin fer la seva funció depenent
d’aquesta informació. Hi ha dues maneres d’enviar, transportar i rebre aquesta
informació: de manera analògica i digital.
3.2. Electrònica analògica
Quan es treballa amb senyals elèctrics els quals el valor de la tensió pot tenir
valors continus en funció del temps, es diu que es treballa amb senyals analògics.
Aquests senyals poden representar la llum o el so perquè són senyals continus.
3.3. Electrònica digital
L’electrònica digital es caracteritza perquè els seus senyals no són valors
continus sinó nombres, d’aquí el seu nom, de dígit. Per transportar aquesta informació
en nombres els enginyers i informàtics van idear el que s’anomena sistema binari.
Consisteix a transformar els nombres en uns i zeros, tensió o no tensió.
3.3.1. Sistema binari
A la vida quotidiana no veiem uns i zeros si no que veiem nombres sencers.
Aquests nombres estan en sistema decimal o sistema de base deu. Això significa que
només es fan servir dos dígits per formar els nombres, el u i el zero. En aquest sistema
es fan servir potències de 2 enlloc de potències de 10 del sistema decimal.
3.3.2. Sistema hexadecimal
S’utilitza per comprimir més els nombres binaris i representar-los amb menys
dígits. Aquest sistema és de base 16 (incloent-hi el 0). Es caracteritza perquè les seves
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 6
xifres són 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F, on les lletres representen el 10, 11,
12, 13, 14 i 15 respectivament.
3.4. Components electrònics:
Un component electrònic és un dispositiu que forma part d’un circuit electrònic.
Es caracteritzen perquè afecten els electrons per portar a terme la seva funció per la que
han estat dissenyats. Normalment estan encapsulats i tenen dos o més terminals
metàl·lics per estar connectats entre ells i formar un circuit.
3.4.1. Classificació
Es poden classificar de dues maneres:
Segons la seva estructura física:
o Discrets: són els components que estan encapsulats un a un, com
resistors o transistors.
o Integrats: són els components que estan formats per diferents
components discrets com els circuits integrats que en tenen milions.
Segons el seu funcionament:
o Actius: són els components que poden subministrar energia elèctrica com
poden ser les piles o les bateries. També hi ha els semiconductors que
tenen la capacitat de modificar-la o ampliar-la com pot ser un transistor,
un díode o els microcontroladors.
o Passius: són components que suposen una carga pel circuit elèctric i per
si sols no modifiquen ni generen cap corrent elèctric. Poden ser les
resistències o els condensadors entre altres.
3.4.2. Components actius
Els principals components actius estan fabricats a partir de materials
semiconductors. El principal material semiconductor utilitzat és el silici, però acostuma
a estar “dopat” per canviar les seves propietats elèctriques. Aquest dopatge es basa en
l’addició d’electrons o forats (falta d’electrons). Per una banda, si se l’hi ha afegit
electrons és del tipus N. D’altra banda, si se l’hi ha afegit forats és del tipus P. Si
s’uneixen aquests dos materials i s’hi aplica una tensió positiva a la part del material del
tipus P (polarització directa), tan els forats com els electrons són atrets cap a la unió dels
dos materials. Quan passa això, els electrons ocupen els forats de la part del tipus P els
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 7
passen de llarg el material fins a arribar al càtode de la pila. En canvi, si posem la tensió
positiva al material de tipus N (polarització inversa), tan els forats com els electrons no
se’n van cap a la unió sinó que se’n van ben lluny d’ella i per aquest motiu el corrent
elèctric no pot circular.
Figura 8. Polarització directa i polarització inversa. Font: http://ca.wikipedia.org/
wiki/Semiconductor
Els principals components semiconductors són els següents:
Díode: és el component semiconductor més senzill. Esta format per la unió dels
materials N i P. La seva funció bàsica és que només deixa passar el corrent
elèctric en un sentit. Això passa quan està polaritzat directament, es a dir, quan
el pol positiu de la pila esta connectat amb l’ànode del díode (observar figura 8).
Això es degut a les característiques de la unió d’aquests dos materials explicades
en el punt anterior.
Hi ha diversos tipus de díodes, com el díode emissor de llum o més conegut
com a díode LED (de l’anglès light-emitting díode). El funcionament és el
mateix que un díode normal però amb la diferència que emet llum quan els
electrons passen del material N al P.
Transistors: és un component molt important en el món de l’electrònica. Es pot
utilitzar tan en electrònica digital com en l’electrònica analògica. Als circuits
digitals s’utilitza com a interruptor i d’aquesta manera permet que funcionin les
portes lògiques i microprocessadors. Als circuits analògics s’usen com a
amplificadors, com per exemple en els amplificadors d’àudio o en els
amplificadors de freqüència.
Es basa en la unió dels materials semiconductors P i N i consta de tres parts:
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 8
Figura11. Transistor. Font: http://www.reuk.co.uk/What-is-a-Transistor.htm
o Base (B): és la part que controla el pas del corrent elèctric del col·lector a
l’emissor. Com més corrent passi per la base més corrent deixarà passar.
Aquest corrent es pot calcular de la següent manera:
𝐼𝑐 = 𝛽 · 𝐼𝑏
On Ic és la intensitat del col·lector, 𝛽 és la constant d’amplificació que
varia per a cada transistor i Ib és la intensitat de la base.
o Col·lector (C): és l’encarregat de portar una intensitat major cap al
transistor perquè la base la deixi passar cap a l’emissor.
o Emissor (E): és el que rep el corrent del col·lector i te la funció de
distribuir aquesta intensitat amplificada que ve del transistor.
Se’n poden trobar de diversos tipus però els més importants i més utilitzats són
els anomenats transistors bipolars o BJT (de l’anglès Bipolar Junction
Transisor). D’aquests n’hi ha de dos tipus: els NPN i PNP. Aquests noms
provenen dels materials els quals estan fets i amb el seu respectiu ordre.
o Transistors NPN: consisteix amb un material del tipus P que és la base,
envoltada per el material de tipus N. Es pot veure en la figura juntament
amb el seu símbol:
Figura 12. Símbol i material d’un transistor NPN. Font: http://www.allaboutcircuits
.com/vol_3/chpt_4/1.html
La fletxa de l’emissor indica el sentit convencional del corrent. Funciona com un
interruptor: quan li arriba corrent per la base deixa passar un corrent molt més elevat del
col·lector cap a l’emissor. En canvi si no li arriba corrent per la base, no deixa passar
aquesta intensitat major del col·lector cap a l’emissor.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 9
Figura 13. Funcionament transistor NPN. Font: http://www.edu365.cat/eso/muds/
tecnologia/problemes/diodes_transistors/index.htm
Nosaltres n’hem utilitzat dos d’aquest tipus per fer-los servir com a interruptor
per accionar els motors que faran avançar el robot, com es veu en la figura 13. El
microcontrolador enviarà una senyal cap a la base i deixarà passar una major intensitat
pels motors perquè puguin funcionar correctament.
o Transistors PNP: consisteix amb un material del tipus N que és la base,
envoltada pel material de tipus P. Es pot veure en la figura 15:
Figura 15. Símbol i material d’un transistor PNP. Font: http://www.allaboutcircuits
.com/vol_3/chpt_4/1.html
La fletxa de l’emissor indica el sentit convencional del corrent elèctric.
El seu funcionament és molt semblant al d’un transistor NPN. L’única diferència
és que perquè funcioni de la mateixa manera que un NPN la base necessita rebre
un petit voltatge negatiu.
Microprocessadors i microcontroladors: abans d’explicar què és, cal aclarir la
diferència entre aquests dos components. Un microcontrolador és un circuit
integrat que inclou tres unitats bàsiques: unitat de processament, memòria i
perifèrics. És totalment autònom i porta a terme les tasques per a les que ha estat
programat prèviament. En canvi, un microprocessador és una part essencial d’un
microcontrolador. És la unitat de processament del microcontrolador, i la seva
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 10
funció és interpretar les instruccions del programa i processar les dades. Es pot
observar en aquesta imatge:
Figura 17. Esquema d’un microcontrolador. Font: http://tecnolauto.blogspot.com/
2008/05/las-tecnologas-de-automatizacin-por.html
Les parts més importants d’un microcontrolador són les següents:
Memòria: serveix per emmagatzemar les dades. És com un gran armari amb
molts calaixos ordenats per poder accedir a ells amb facilitat. D’aquesta manera
es pot llegir i accedir al contingut més ràpidament.
Els diferents tipus de memòria més importants són les següents:
o Memòria ROM: s’utilitza per guardar permanentment el programa que
s’està executant.
o Memòria Flash: aquest tipus de memòria permet escriure i esborrar el seu
contingut un nombre il·limitat de vegades. És molt popular i la gran
majoria dels microcontroladors es fabriquen amb aquesta tecnologia.
o Memòria RAM: s’utilitza per emmagatzemar temporalment les dades i
els resultat creats i utilitzats durant el funcionament. Quan la font
d’alimentació es para, es perd aquesta memòria.
o Memòria EEPROM: és similar a la memòria RAM però amb la
diferència que quan la font d’alimentació para les dades es queden
permanentment guardades. S’utilitza per guardar valors creats durant el
funcionament que tenen que estar permanentment guardats.
Microprocessador (CPU): com hem dit la seva funció és interpretar les
instruccions del programa i processar les dades per poder controlar tots els
processos de dins el microcontrolador. Té tres parts fonamentals:
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 11
o Descodificador d’instruccions: té la funció de descodificar les
instruccions del programa i accionar diferents circuits per poder realitzar
l’operació per la qual ha estat programat.
o Unitat lògica aritmètica (ALU): realitza totes les operacions lògiques i
matemàtiques sobre les dades.
o Acumulador: és utilitzat per emmagatzemar totes les dades a les que se li
ha de realitzar alguna operació o també pot guardar resultats preparats
que seran usats en el procediment.
Perifèrics: els perifèrics més freqüents en els microcontroladors són els
següents:
o Entrades i sortides: són els pins d’entrada i sortida d’informació.
Permeten al microcontrolador saber el que està passant al seu voltant
gràcies a les entrades i enviar diferents respostes per les sortides
depenent d’aquestes entrades.
o Temporitzadors i comptadors: si el porten incorporat a dins se’n diu
temporitzador però si és extern es diu comptador. Són molt habituals i
s’utilitzen per la mesurar del temps. Es basen en contar els polsos de
l’oscil·lador per saber el temps que ha passat.
o Convertidor analògic/digital: és un circuit intern del microcontrolador
que té la funció de convertir les senyals continues en senyals digitals
perquè la CPU pugui processar la informació.
Un dels microcontroladors més famosos i populars són els de la família PIC de
la companyia Microchip. És degut a que són de baix cost i programables, fet que permet
utilitzar-los per moltes funcions diferents. Nosaltres hem utilitzat un Picaxe-14M que
equival a un PIC16F684, ja que porta un pre-programa que permet programar-lo amb
Basic. S’expliquen més detalladament les seves prestacions en la part de disseny.
Reguladors de tensió: és un component que té la funció de regular el voltatge
d’un circuit electrònic, com indica el seu nom. Normalment es posa a les fonts
d’alimentació per poder generar una sortida de voltatge constant i d’aquesta
manera s’aconsegueix protegir aparells electrònics que han de treballar amb un
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 12
voltatge constant pel seu bon funcionament, com pot ser un microcontrolador.
El que hem utilitzat nosaltres és el més famós, el 7805, que proporciona un
voltatge de sortida de 5V perfecte pel bon funcionament de tots els components
de la placa, principalment el microcontrolador.
Figura 18. Pinout del 7805. Font: http://taller.tagabot.org/index.php/Arduino/Armada
3.4.3. Components passius
Els principals components electrònics passius són els següents:
Resistències: tenen la capacitat d’impedir el pas dels electrons a través seu. La
resistivitat que presenta una resistència es calcula en Ohms.
Hi ha dos tipus de resistències:
o De valor fix: són els resistors els quals el seu valor de residència és
constant:
o De valor variable: són els resistors els quals el seu valor de resistència
pot variar.
Nosaltres hem utilitzat un total de 12 resistències de diferents valors per protegir
els diferents components de la placa.
Condensadors: els condensadors són elements que permeten emmagatzemar
electricitat i utilitzar-la quan es necessiti. Tenen dues plaques metàl·liques cara a
cara i estan separades per un material aïllant que es diu dielèctric.
La relació entre la càrrega elèctrica que emmagatzema un condensador i el
voltatge al qual està sotmès s'anomena capacitat. La seva unitat en el SI és el
farad (F).
Nosaltres n’hem fet servir dos de polièster de 100 nF per a filtrar el voltatge i
sigui més constant perquè els components puguin treballar correctament.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 13
4. ELECTRÒNICA DE CONTROL
L’electrònica de control és la branca de l’electrònica que estudia diferents
sistemes de control per obtenir una sortida desitjada en un procés.
En aquest punt s’explica què és un sistema de control i de quins tipus n’hi ha,
seguit d’una explicació sobre els sistemes de control automàtic on es fa esment de
l’automatització i finalment es desenvolupa el tema de la robòtica.
4.1. Sistemes de control
És la part de l’enginyeria automàtica que estudia el els sistemes de control. Es
caracteritzen perquè hi ha tot un seguit d’elements que permeten influir en un
comportament, de manera que es puguin controlar les sortides per poder portar a terme
un procés desitjat determinat.
Els elements bàsics d’un sistema de control són els següents:
Sensors: els sensors són un tipus de components electrònics que analitzen,
detecten o mesuren diferents variables del seu entorn. Per exemple, poden
mesurar la temperatura, la distància, l’acceleració, la inclinació, el desplaçament,
la pressió, la força, la humitat, el pH, etc.. Tenen la capacitat de transformar en
energia elèctrica la informació que reben de l’exterior per poder transmetre-la
cap al sistema de control. Cada sensor ha de complir la funció per la que ha estat
dissenyat i, per això, se li exigeix que compleixi una sèrie de característiques:
o Exactitud i precisió: la precisió i exactitud han de ser les màximes
possibles. Per exemple, si s’ha de col·locar un objecte sobre una
superfície gran, sense importar la posició de l’objecte, no es requereix
una gran precisió de la posició, però en canvi si s’ha de situar un cargol
sobre una femella, es necessitarà un precisió més elevada.
o Rang: és l’interval el qual el sensor és capaç de detectar variacions d’una
magnitud. Per seguretat, el rang ha de ser superior als valors màxims i
mínims que el sensor pogués assolir en qualsevol moment per poder
evitar errors en el sistema de control.
o Resposta: és el temps que el sensor tarda a proporcionar un senyal
després de realitzar una mesura. Perquè un sensor sigui útil ha de tenir
una resposta ràpida perquè la unitat de processament pugui reaccionar el
més aviat possible.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 14
Controladors: analitzen les entrades enviades pels sensors i calculen una acció
depenent del procés desitjat que volem que es faci.
Actuadors: són els mecanismes que executen l’acció del controlador per tal de
portar a terme el procés.
Els sistemes de control es poden classificar de la següent manera:
Sistema de llaç obert o no-realimentat: és un sistema el qual rep una informació,
la analitza i realitza un senyal de sortida per a realitzar una acció. La
característica principal és que no hi ha realimentació. Això vol dir que el procés
no és controlat per si s’està portant a terme correctament. Per exemple: tenim un
termòstat que funciona sense realimentació. El seu comportament seria que
mentre revés la senyal d’entrada d’estar engegat, donaria una senyal de sortida
que permetria als radiadors estar engegats, encara que la temperatura ambient no
sigui la que volem.
Aquests sistemes es caracteritzen perquè són senzills però no es pot assegurar el
seu bon funcionament, ja que si ens mirem l’exemple del termòstat, no es pot
controlar a quina temperatura volem que estigui la sala.
Sistemes de control de llaç tancat o realimentats: és un sistema el qual rep una
informació, la analitza i realitza un senyal de sortida per a realitzar una acció,
però aquesta senyal torna a ser enviada com a senyal d’entrada perquè passi per
un element anomenat comparador, que compara la senyal d’entrada amb la de
sortida o, dit d’una altra manera, mira el que s’està portant a terme amb el que es
vol portar a terme per aconseguir que el procés desitjat es porti a terme
correctament. Tornat a l’exemple anterior del termòstat: ara el tenim com un
sistema realimentat. Enlloc de tenir els radiadors engegats tota l’estona a una
temperatura constant, el que faria seria comparar la temperatura que hi ha amb la
temperatura que volem que hi hagi i d’aquesta manera faria variar la senyal
d’entrada per poder controlar la temperatura.
Senyal d’entrada Sistema de control Senyal de sortida
Senyal d’entrada
Comparador
Sistema de control Senyal de sortida
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 15
Aquests sistemes es caracteritzen perquè solen ser més complexos que els de llaç
obert. La diferència principal amb aquests es que la senyal d’entrada es compara amb la
sortida i per aquest motiu és molt més segur que es porti a terme el procés desitjat
correctament.
4.2. Sistemes de control automàtics
Es diu que un sistema de control és automàtic quan regula i controla el seu
procés per si sol, sense la intervenció dels humans. A més, corregeix els errors que
presenta en el seu funcionament. Gairebé tots els sistemes realimentats són automàtics.
Tornant a l’exemple del termòstat, es pot dir que és automàtic perquè només es
programa una temperatura de referència i ell sol farà augmentar o disminuir la
temperatura sense la nostra intervenció. Estan presents en diferents llocs:
En processos industrials: augmenten la quantitat i la qualitat d’un producte
gràcies a la producció en cadena i redueixen els costos de producció.
A les llars: milloren la qualitat de vida. Un clar exemple és la casa intel·ligent o
domòtica.
En avanços tecnològics: per exemple en el camp de l’automoció últimament
s’estan fent cotxes amb parabrises que s’accionen sols quan plou o quan entrem
en un túnel el fars també s’engeguen sols.
Gràcies a aquests sistemes de control automàtics va néixer l’automatització que
és el control de maquinària o processos industrials per reduir el treball humà. Neix de la
mecanització, de la necessitat que les eines pensin, que tinguin un “cervell” que permeti
que treballin per elles soles, sense la nostra ajuda. D’aquestes màquines que tenen
“cervell” se’ls diu autòmats. Un autòmat és una màquina que funciona de manera
automàtica, moltes vegades fent el mateix moviment repetitiu, i sense cap intervenció
humana. Un exemple pot ser un braç industrial.
El “cervell” dels autòmats són els PLC (de l’anglès Programmable Logic
Controller) Són uns aparells electrònics que poden ser programats pels humans per
aconseguir que controlin màquines i processos industrials. Perquè un PLC aconsegueixi
complir amb la seva funció és necessari programar-lo amb certa informació sobre els
processos que es vol portar a terme. Aquesta informació és rebuda per sensors, que
envien un senyal d’entrada i el PLC genera un senyal de sortida perquè els actuadors
facin la seva feina i d’aquesta manera s’aconsegueix portar a terme el procés desitjat.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 16
L’estructura de qualsevol PLC és la següent:
Convertidor de tensió: converteix el voltatge altern de 220V de la xarxa a un
voltatge continu de 24V o 12V.
CPU: és la unitat central de processos que és com el verdader cervell de tot el
sistema. Rep les ordres de l’operari i de les entrades de dades. Després processa
aquestes dades per enviar una resposta de sortida.
Mòdul de sortida: és l’encarregat d’activar i desactivar els actuadors depenent de
les respostes de sortida del CPU.
Terminal de programació: és el que permet comunicar al ser humà amb el
sistema. Fa la funció de transferir i modificar els programes.
4.3. Robòtica
La robòtica neix gràcies a l’automatització de màquines. Sense l’automatització
no hi hauria robòtica ja que la robòtica inclou un conjunt de disciplines que permeten
realitzar i automatitzar estructures mecàniques destinades a la producció industrial, que
són capaces d’exercir tasques repetitives on es necessita una alta precisió que seria
impossible per un humà.
D’aquestes màquines automàtiques se’n diu robots. Un robot és un aparell
automàtic capaç de manipular objectes o d’executar operacions segons un programa i fa
tasques que normalment fan les persones. Segueix les següents característiques:
Pot saber que passa al seu entorn amb l’ajuda de sensors.
Pot manipular coses del seu entorn amb l’ajuda d’actuadors.
Té certa intel·ligència per prendre decisions en una seqüencia programada
automàtica.
Es programable
Pot moure’s en un o més eixos de rotació o translació.
Pot realitzar moviments coordinats.
4.3.1. Components d’un robot:
Els robots consten de dues parts diferenciades:
Part mecànica: està constituïda per una estructura més o menys complexa
formada per un conjunt de peces rígides que s'uneixen entre si mitjançant
articulacions. Aquesta estructura es mou gràcies als actuadors, elements
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 17
mecànics que transmeten els moviments a les articulacions del robot.
L'accionament del sistema mecànic pot ser de tres formes diferents:
o Pneumàtic: utilitza aire comprimit. Els actuadors són cilindres
pneumàtics.
o Hidràulic: utilitza un líquid, normalment algun tipus d’oli. Els actuadors
són cilindres i motors hidràulics.
o Elèctric: utilitza l’energia elèctrica per alimentar motors o algun altre
tipus de dispositius elèctrics.
El moviment combinat de les articulacions permet que es realitzin les tasques,
depenent de la seva utilitat per adoptar diverses formes.
Sistema de control: està format pels sistemes electrònics que controlen les accions
que ha de realitzar cada element del robot. Com hem explicat, aquest sistema de
control pot ser un PLC, però hi ha vegades que pot ser un ordinador o un
microcontrolador.
4.3.2. Funcionament d’un robot:
Un robot ha de realitzar una sèrie de tasques en unes condicions determinades,
sempre supervisat per un programa que li ordena què ha de fer en cada moment. El seu
funcionament intern es basa en la recepció de senyals d'entrada, que són les
instruccions, i l'execució de les accions corresponents mitjançant els senyals de sortida.
Aquest procés es pot diferenciar en tres fases:
Fase de percepció de l'entorn: el robot disposa de sensors per saber el que passa
al seu entorn. Cada sensor detecta una magnitud física variable: temperatura,
excessiva humitat en un terreny, un obstacle enmig d'una trajectòria, etc... I la
converteix en un senyal elèctric. El conjunt de senyals generades pels sensors
formen les dades d'entrada al sistema.
Processament i interpretació de les dades: la CPU del PLC o de l’ordinador rep
les dades digitals procedents del sensor, les interpreta i activa els senyals de
sortida corresponents per a executar una acció.
Execució de l'acció: és l'execució física d'un canvi al robot, ja sigui un moviment
d'una articulació, un canvi de posició, una parada, etc... Aquestes tasques són
realitzades per dispositius motrius que com hem dit poden ser motors elèctrics,
cilindres pneumàtics o hidràulics.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 18
Figura 19 . Esquema del funcionament d’un robot. Font: http://www.kalipedia.com
/informatica/tema/graficos-esquema-funcionamientorobot.html?x1=
20070821klpinginf_47.Ees&x=20070821klpinginf_92.Kes
4.3.3. Classificació dels robots
La seva classificació més comuna es basa en la seva cronologia:
1a generació: són robots manipuladors que realitzen un procés seguint unes
instruccions programades prèviament de forma seqüencial. Es basen en sistemes
de control de llaç obert.
2a generació: són robots d’aprenentatge. Disposen de sistemes de control de llaç
tancat amb sensors que els hi permet adquirir informació del medi on es troben i
adaptar la seva actuació. L’operador realitza els moviments requerits mentre el
robot li segueix i els memoritza.
3a generació: són robots amb control sensorial. Tenen la capacitat de planificar
feines i d’adaptar-se a diferents entorns. Són capaços de re-programar-se d’una
manera automàtica en funció de les dades dels sensors.
4a gernació: són robots intel·ligents. Tenen la capacitat de prendre decisions i
resoldre problemes per ell mateix. Això és possible gràcies a que els sensors
envien informació a la computadora de control sobre l’estat del procés.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 19
5. DISSENY, CONSTRUCCIÓ I PROGRAMACIÓ D’EN PIC
5.1. Disseny
Abans de començar a construir un robot cal fer un plantejament previ per decidir
que ha quines funcions ha de tenir el robot. En el cas d’en Pic vam pensar en les
següents accions:
Que sigui capaç de seguir una línia sense perdre-la.
Si es troba un objecte pel camí, que sigui capaç de detectar-lo i parar per no
xocar contra ell.
També vam decidir quines característiques volíem que tingués:
Que el tamany no fos gaire gros perquè tingués una bona mobilitat.
Fer servir piles AA recarregables per poder-les recarregar en lloc de comprar-ne
de noves cada vegada que s’esgotessin.
Fer servir peces de fusta per fer el xassís per aconseguir un robot lleuger i de
baix cost.
Que tingués tres rodes: dues controlades per dos motors elèctrics i l’altra que fos
una roda boja i pogués anar en totes direccions.
Que el microcontrolador fos de la família PIC ja que són programables.
Finalment, però, gràcies al consell del nostre tutor és un Picaxe, que és molt més
fàcil de programar ja que es pot fer amb el llenguatge Basic.
5.1.1. Components utilitzats
Tot seguit vam pensar en quins components hauríem d’utilitzar per portar a
terme el nostre projecte, que són els següents:
Piles: 6 piles d’1’2V recarregables, que són un total de 7,2V. Proporcionen
l’energia elèctrica al circuit per poder alimentar a tots els components de la
placa, els sensors i els dos motors elèctrics. Tenen una capacitat de 2100 mAh i
utilitzen la tecnologia de níquel i hidrur metàl·lic.
Regulador de tensió: Vam pensar en el regulador de tensió TS7805. Aquest
component és molt important ja que protegeix la placa i els sensors d’un voltatge
massa elevat pel seu funcionament ja que proporciona una tensió constant de
5V. Té tres terminals: un d’entrada, un de sortida i la massa. Pel seu bon
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 20
funcionament i el de tot el circuit, s’ha de col·locar un condensador entre la
sortida i la massa.
Figura 21 Figura 22
Figura 21. TS7805 donant una sortida de 4,95V. Font: pròpia.
Figura 22. TS7805 soldat a la placa. Font: pròpia.
Sensors òptics: vam pensar en els sensors d’infrarojos per reflexió CNY70. La
nostra primera idea va ser només utilitzar-ne dos però després d’estar pensant i
reflexionant ens vam decidir per utilitzar-ne quatre perquè les possibilitats que el
robot perdés la línia disminuirien.
Són un dels sensors òptics més utilitzats i populars per construir robots
rastrejadors gràcies a la seva fiabilitat i el seu baix cost. Tenen la funció de distingir la
línia negra sobre el terra blanc. Per aconseguir-ho en el seu interior tenen un LED
emissor de rajos infrarojos i un receptor que es diu fototransistor. El seu funcionament
és senzill: els rajos infrarojos emesos es reflecteixen contra el terra i retornen cap al
sensor on hi ha el fototransistor, el qual deixa passar corrent a través seu si li retornen
aquests rajos infrarojos, com si fos un interruptor. És per aquest motiu que treballa amb
senyals digitals. Quan el terra és negre els rajos no es reflecteixen però, en canvi, si el
terra és blanc, si que ho fan. Per poder detectar aquest canvi cal que el sensor estigui a
pocs mil·límetres del terra. Es pot observar en la següent figura:
Figura 23
Emissor de
rajos
infrarojos
Receptor
fototransistor
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 21
Figura 24 Figura 25
Figura 23. Funcionament sensor CNY70. Font: http://www.kreatives-
chaos.com/artikel/liniensensor-mit-cny70
Figura 24. Esquema sortida cap al microcontrolador. Font:
http://www.comohacerturobot.com/Taller/taller-sensorOptico.htm
Figura 25. Sensor CNY70. Font: igual que la figura 24
Sensor de distància: vam estar mirant diversos sensors però ens vam decidir pel
sensor GP2Y0A21YK0F ja que estava disponible en la pàgina web del Picaxe,
no és gaire car i a més és fàcil d’utilitzar. El seu funcionament és semblant al
d’un sensor CNY70. També emet rajos infrarojos, però es reflecteixen encara
que la superfície sigui negre, i un receptor els capta. Tot seguit, un circuit que
porta integrat calcula el temps que ha tardat en arribar l’ona emesa després de
xocar amb l’objecte. Un cop calculat el temps es pot saber a la distància a la que
està un objecte i depenent d’aquesta distància genera un voltatge o un altre, per
tant dóna una sortida analògica que varia amb la distància. La seva funció és
detectar si hi ha quelcom davant del robot. En el cas que hi hagi un objecte, el
microcontrolador analitzarà el voltatge obtingut i accionarà el procés de parar.
Figura 26. Sensor de distància utilitzat. Font: pròpia
Emissor Receptor
Senyal de sortida
cap al
microcontrolador
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 22
Resistències: vam pensar en un total de 12 resistències per protegir els
components de la placa:
o Quatre són de 220Ω pels LEDS d’infrarojos dels sensors òptics perquè si
calculem la resistència mínima que necessita que és de
V/Imax=5/0,05=100Ω. Per tant, li posem una resistència que és una mica
més del doble que la mínima que necessita.
o Quatre més són de 10kΩ per la part del fotodíode dels sensors òptics.
Com més gran sigui aquesta resistència millor, perquè la seva funció és
impedir un curtcircuit amb la pila. El que realment importa són els volts
que arriben al microcontrolador i no la intensitat.
o N’hi ha dues de 330Ω pels dos LEDS vermells a la sortida del
microcontrolador. Són de 330Ω per impedir que es cremin els LEDS.
o Les dues últimes resistències són de 1kΩ per impedir que els transistors
s’espatllin ja que com a màxim hi poden arribar 0,2A a la base.
Condensadors: després de llegir-nos tots els “datasheets” dels components vam
descobrir que necessitàvem dos condensadors de 100nF. Serveixen per filtrar el
voltatge i sigui més constant. Estan situats entre la massa i el voltatge de sortida
del regulador de tensió pel seu bon funcionament igual que entre la massa i el
voltatge d’entrada del microcontrolador perquè els motors puguin funcionar
correctament. Si no hi fossin i els motors es volguessin accionar no es podria
perquè no pararia d’haver-hi caigudes de tensió i no podrien engegar.
Figura 27. Condensador soldat a la placa. Font: pròpia
Transistors: per poder accionar els motors vam pensar en dos transistors NPN
que es diuen BDX53 i la seva funció és controlar els motors. Com hem explicat
abans, quan els NPN reben una intensitat petita per la base, deixa passar un
corrent molt més gran del col·lector a l’emissor. Així doncs, hem connectat la
base a una sortida del microcontrolador perquè li arribés una corrent petita i
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 23
d’aquesta manera pogués deixar passar el corrent molt més elevat que necessiten
els motors per poder funcionar correctament.
Figura 28.Els dos transistors soldats a la placa. Font: pròpia
LEDS: per fer més estètic el robot vam pensar en fer servir LEDS. La seva
funció no és essencial pel seu funcionament ja que serveixen per indicar cap a
quina banda esta girant. N’hi hem posat dos, un per a cada motor i són de color
vermell. Cada un esta protegit per una resistència de 330Ω per evitar que es
cremin a causa dels 5V de sortida del microcontrolador.
Motoreductors: per fer moure el robot vam pensar en moto-reductors perquè
porten un mecanisme d’engranatges reductor que redueix la velocitat de gir del
motor per tenir una velocitat de sortida moderada. Hem utilitat dos moto-
reductors RBL4100, un per a cada banda, pel seu baix cost comparat amb molts
d’altres moto-reductors, que eren molt més cars.
Figura 29. Motoreductor RBL4100. Font:
http://www.picaxe.biz/tienda/index.php?page=pp_producto.php&md=0&ref=rbl4100
Microcontrolador: primerament vam pensar en utilitzar el Picaxe-08, el qual té 8
pins, però ens vam decidir pel Picaxe-14M. La raó principal es que com que
volíem utilitzar quatre sensors òptics no teníem les entrades i sortides suficients
amb el Picaxe-08. En canvi, el Picaxe-14M té catorze potes les quals cinc són
entrades: quatre de digitals i dues digitals/analògiques. Les quatre entrades
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 24
digitals serveixen pels quatre sensors òptics i una entrada analògica serveix pel
sensor de distància. També te sis sortides, però només em fem servir quatre:
dues pels dos LEDS i dues pels dos motors. Totes quatres són digitals, es a dir,
donen 1 (5V) o 0 (0V). El voltatge amb que ha de treballa ha de ser de 5V
constants, per aquest motiu hem utilitzat el regulador TS7805. Una altra raó és
que li pots introduir fins a 80 línies de programa.
Figura 30. Pinout del Picaxe-14M. Font: http://www.hvwtech.com/
products_view.asp?ProductID=601
A l’hora de programar-lo es pot fer amb llenguatge Basic, malgrat que els
microcontroladors nomes es poden programar amb el llenguatge C. Això és possible
gràcies a que el Picaxe-14M equival al PIC16F684 el qual ja porta un pre-programa per
poder-lo programar en llenguatge Basic. Es necessita el programa anomenat “PICAXE
Programming Editor” que serveix exclusivament per la programació de
microcontroladors Picaxe. Només s’ha d’escriure el programa i connectar el
microcontrolador amb l’ordinador mitjançant un cable de descàrrega Picaxe (amb
connector estèreo de 3,5mm) i descarregar-li el programa. El circuit de connexió és el
següent:
Figura 31. Circuit de programació Picaxe-14M. Font: http://www.picaxe.com.mx/prog.
xhtml
El programa que vam dissenyar al principi es basa en el processament de les
dades que li arriben dels 5 sensors (òptics i de distància) per executar les ordres perquè
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 25
el robot aconsegueixi seguir la línia. L’organigrama que hi ha a continuació traduït al
llenguatge humà seria el següent: si els dos sensors del mig detecten la línia el robot
anirà recte. En el moment en que un dels dos sensors del mig no la detecten i un dels
extrems si, executa l’ordre de girar cap a la banda corresponent. També hi ha la l’ordre
de parada en cas que hi hagi un obstacle a davant.
Figura 32. Esquema del funcionament del robot. Font: pròpia
5.2. Construcció
Material utilitzat:
6 piles recarregables d’1,2V.
Resistències:
o 4 resistències de 220Ω i 0,25W
o 5 resistències de 10kΩ i 0,25W
o 3 resistències de 1kΩ i 0,25W
o 2 resistències de 330Ω i 0,25W
2 condensadors de polièster de 100 nF
2 LEDs de 3mm vermells
4 sensors òptics CNY70
1 sensor de distància Sharp GP2Y0A21YK0F
Sensor 1
Sensor 2
Sensor 3
Sensor 4
Processament
(Picaxe)
Si la línia està a la
part del mig, els dos
motors s’accionen
Si la línia està a la
part de l’esquerre, el
motor dret s’acciona
per girar cap a
l’esquerre
Sensor de
distància
El robot es para si
detecta un objecte
Si la línia està a la
part de la dreta, el
motor esquerre
s’acciona per girar
cap a la dreta
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 26
1 regulador de tensió TS7805
2 transistors NPN
1 microcontrolador Picaxe-14M
2 moto reductors RBL4100
1 interruptor
1 sòcol de 14 pins
1 placa protoboard
1 placa de fibra de vidre de 10x10cm amb una cara positiva per la placa PCB
2 rodes de fusta
1 roda boja
1 tauler premsat o tàblex per fer el xassís
Peces del joc de construccions Knex
Filferro dolç
Cartolines
Paper de diari
Cola d’empaperar
Pintura tempera
La nostra primera idea del robot era més simple del resultat final actual. A mida
que avançàvem en el projecte vam introduir canvis en el robot per tal de millorar el seu
funcionament o per fer-lo més estètic.
El nostre primer prototip que vam construir el dia 28/6/11 consistia en una placa
de fusta rectangular amb un motoreductor per cada banda. Era molt ample i curt (figura
33). Ja que era un prototip, vam fer servir una placa protoboard (figura 34) on hi vam
muntar tot el circuit electrònic amb tots els components. Gràcies a aquesta placa ens va
ser molt fàcil trobar la manera de col·locar els components i dissenyar el programa pel
microcontrolador de tal manera que tot funcionés correctament.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 27
Figura 33. Prototip1. Font: pròpia. Figura 34. Placa protoboard. Font: pròpia.
En les primeres proves que vam fer amb aquest prototip ja ens vam adonar que
havíem de fer canvis. El primer canvi va ser col·locar dos sensors més, ja que fins
llavors només en teníem dos. D’aquesta manera el robot no perdria la línia tan
fàcilment. El segon canvi significatiu va ser alimentar els sensors amb 5V i no amb 9V,
com fins estàvem fent fins llavors. El problema era que amb 9V anava massa de pressa i
perdia la línia constantment. Amb el canvi a 5V vam aconseguir reduir aquest problema,
però encara no era suficient. Vam estar observant i analitzant perquè perdia la línia fins
que al final vam arribar a la conclusió que era problema de la col·locació dels sensors.
Fins a aquell moment els teníem col·locats en línia i vam fer un canvi que consistia en
endarrerir els dos sensors dels extrems de tal manera que quedessin en forma de U
(figura 35). D’aquesta manera, si els dos sensors del mig perdien la línia encara quedava
la possibilitat que un dels dos extrems més endarrerits la pogués tornar a localitzar.
Figura 35. Sensors en forma de U. Font: pròpia.
Un com vam aconseguir que tot funcionés correctament vam dissenyar i
construir el segon prototip durant els dies 14/7/11 i 15/7/11. Aquest el vam construir
amb un tauler premsat d’una forma més estètica. Era més allargat i més petit que el
prototip 1 i ja estava pensat com si fos el robot definitiu. En aquest prototip bàsicament
ens vam dedicar a retocar detalls del programa del microcontrolador perquè funcionés
millor. Un dels problemes que teníem fins llavors es que perdia la línia amb de tan en
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 28
tan i per evitar-ho vam canviar el programa. Li vam introduir que si estava girant cap a
la dreta i de cop no rebia cap senyal de cap sensor girés cap a l’esquerra per tornar a
recuperar la línia i al revés, si estava girant cap a l’esquerra i de cop no rebia cap senyal,
girés cal a la dreta.
Figura 36. Prototip 2. Font: pròpia.
Un cop el robot no perdia la línia vam fer un pas endavant per arribar al resultat
final. Vam dissenyar la placa PCB (de l’anglès Printed Circuit Board o placa de circuit
imprès) el dia 19/07/11. És una placa on es col·loquen els components i es connecten
entre ells a través de pistes o rutes normalment de coure. Es basa en soldar els
components en aquesta placa de tal manera que quedin permanentment connectats allà.
Per aquesta raó vam fer servir la placa protoboard per fer tot el disseny.
Nosaltres vam fer servir un programa anomenat PCB Wizard per dissenyar la
placa. És un programa que es pot descarregar gratuïtament a
http://www.gratisprogramas.org/descargar/pcbwizard-full. Permet dibuixar les pistes de
coure juntament amb tots els components. Aquest programa també permet visualitzar la
placa com si fos real, amb tots els components soldats a la placa. En aquesta captura de
pantalla es pot veure la nostra placa d’aquesta manera:
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 29
Figura 37. Programa PCB Wizard amb la nostra placa dissenyada. Font: pròpia.
Figura 38. Disseny de la placa PCB. Font: pròpia.
Un cop la vam tenir dissenyada, el dia 2/8/11 vam haver de fer un procés
laboriós per tenir-la físicament. Aquest procés va consistir en diferents passos:
Insolació: en aquest pas es necessita una placa positiva de fibra de vidre, un
insolador i el disseny del circuit imprès en una transparència. S’ha de col·locar
la transparència sobre la placa i enganxar-la amb cinta adhesiva de tal manera
que no es pugui moure. Tot seguit s’ha de posar sota d’un insolador durant uns 3
minuts perquè la llum reaccioni amb la resina fotosensible.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 30
Figura 39. Procés d’insolació de la nostra placa. Font: pròpia.
Figura 40. Representació del procés d’insolació. Font:
http://optimus.meleeisland.net/downloads/misc/construccion_pcb.pdf
Per tal de millorar l’eficàcia d’aquest pas, es millor col·locar dues transparències
iguals una sobre l’altra per impedir que reaccioni tota la resina. D’aquesta manera
s’assegura que aquest pas surti correctament.
Revelat: el segon pas consisteix en eliminar de la placa la resina que ha
reaccionat amb la llum. Per aconseguir-ho vam haver de posar la placa dintre
d’un líquid anomenat revelador. Permet deixar al descobert el coure on hi ha
incidit la llum i és, per tant, el coure que posteriorment haurà de marxar per
poder formar les pistes adequades.
Llum
Transparència
Resina fotosensible
Fibra de vidre Coure
Durant el revelat Després del revelat
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 31
Figura 41. Representació de l’abans i el després del procés de revelat. Font:
http://optimus.meleeisland.net/downloads/misc/construccion_pcb.pdf
Figura 42
Figura 43
Figura 42. La nostra placa durant el revelat. Font: pròpia.
Figura 43. La nostra placa després del revelat. Font: pròpia.
Atacat: el que hem aconseguit amb els dos passos anteriors és tenir el coure que
ha de fer de pista protegit per la resina fotosensible. En aquest pas el que es fa és
atacar el coure desprotegit amb una solució d’aigua i clorur de ferro a uns 40ºC
perquè desaparegui i només quedin les pistes. Es pot veure en la figura següent:
Figura 44. Representació de la placa després del revelat. Font:
http://optimus.meleeisland.net/downloads/misc/construccion_pcb.pdf
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 32
Figura 45
Figura 46
Figura 45. La nostra placa durant l’atacat. Font: pròpia.
Figura 46. Placa acabada. Font: pròpia.
Fer els forats: per poder soldar tots els components a la placa fa falta fer els
forats. Per tant, en aquest pas es porta a terme el foradament de la placa per fer
els forats. Es pot veure en les següents imatges:
Figura 47 i 48. La placa durant el procés de fer els forats. Font: pròpia
Soldadura: el dia 3/8/11 vam soldar tots els components a la placa. Per fer-ho
vam utilitzar un soldador i estany. Es pot veure en les imatges següents:
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 33
Figura 50 Figura 49
Figura 49. Placa per la part de les soldadures. Font: pròpia.
Figura 50. Placa per la banda dels components. Font: pròpia.
Figura 51. Robot definitiu. Font: pròpia.
Un cop vam tenir la placa muntada vam provar si funcionava tot correctament el
dia 31/8/11. Per sorpresa de tots, no va anar. Primer vam pensar que podia ser que a
algun lloc es fes mal contacte, però va resultar que no. Després de fer diverses proves
vam descobrir que si posàvem el microcontrolador al sòcol no funcionava i si el
posàvem a la placa protoboard si. Després de mirar-nos els manuals i les diferències que
hi havia de la placa al protoboard, vam descobrir que ens havíem deixat de posar dues
resistències, concretament no vam llegir que s’havien de posar les dues resistències del
circuit de programació al pin 2. Així dons vam haver de soldar les resistències a la placa
per la part de la soldadura perquè tot funciones correctament.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 34
Figura 52. Les dues resistències soldades posteriorment. Font: pròpia.
Finalment el dia 2/9/11 per acabar el robot vam pensar de fer-li una carcassa
perquè no es veiessin tots els cables i quedés més estètic. La nostra primera idea va ser
fer una carcassa perquè sembles un cotxe de Formula 1, però després d’intentar fer-la
vam veure que era massa complicat i laboriós. Vam passar a un “pla B” que era fer una
carcassa com si fos un cotxe antic. D’aquesta manera seria més original i peculiar. Pel
disseny i construcció vam utilitzar peces d’un joc que es diu Knex.
Figura 53. Esquelet de la carcassa. Font: pròpia.
Després ho vam reforçar amb filferro dolç per acabar de donar-hi la forma desitjada i ho
vam cobrir tot amb cartolina durant els dies 3, 7 i 8 de setembre.
Figura 54
Figura 55
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 35
Figura 54. Detall del morro amb filferro. Font: pròpia.
Figura 55. Carcassa coberta amb cartolina. Font: pròpia.
Finalment els dies 8 i 9 de setembre vam utilitzar cola d’empaperar barrejada amb aigua
per cobrir-ho tot amb paper de diari i poder pintar-ho després.
Figura 56 Figura 57
Figura 56. Carcassa coberta de paper de diari amb cola d’empaperar. Font: pròpia.
Figura 57. Carcassa pintada. Font. Pròpia.
Així doncs, després d’afegir uns detalls a la carcassa i muntar-la el dia 27/11/11, el
robot queda acabat.
Figura 58. En Pic acabat. Font: pròpia
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 36
5.3. Programació
Per programar el microcontrolador hem utilitzat el programa PICAXE
Programmig Editor. És un programa fet expressament per programar xips Picaxe que
utilitza el llenguatge Basic. Nosaltres el vam comprar en format CD perquè hi anava
inclòs un programa anomenat ISIS Picaxe VSM que ens permetia poder dissenyar
circuits electrònics. Abans de poder programar el microcontrolador vam haver de
configurar-lo de la següent manera:
Vam haver de dir-li que el que volíem programar era un microcontrolador
Picaxe-14M
Figura 59. Captura de pantalla del programa Picaxe Programming Editor. Font:
pròpia.
Tot seguit també vam haver de dir-li amb quin port volíem connectar-nos amb el
microcontrolador. En el nostre cas vam haver d’utilitzar el port COM 11.
Figura 60. Captura de pantalla del programa Picaxe Programming Editor. Font:
pròpia.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 37
Per entendre el procés de programació del robot també cal saber el seu
funcionament.
Tot comença quan es dóna contacte ON amb l’interruptor. El primer component
a funcionar és el regulador de tensió, ja que esta just després de la pila. Rep un voltatge
de 7,2 V i el redueix a 5V per poder alimentar els quatre sensors i tota la placa
electrònica. Un cop els sensors han rebut aquest voltatge comencen a treballar. Com
hem explicat, cada sensor té un LED de rajos infrarojos que reboten contra el terra i
tornen cap al sensor. Si reboten contra la línia negre els sensors no donen senyal de
sortida, és a dir, envien un 0. En el cas contrari envien un 1. Aquests senyals arriben al
microcontrolador, el “cervell” del robot. La seva funció consisteix en interpretar aquesta
informació per tal d’efectuar una resposta. Per interpretar-la, el microcontrolador
segueix el programa que prèviament li hem descarregat. Es pot trobar en tres casos
diferents:
Que només els sensors de la dreta estiguin sobre la línia. En aquest cas interpreta
que ha de girar cap a la dreta per recuperar la línia i no perdre-la. Per aconseguir
que el robot giri, dóna una senyal de sortida 1 cap al transistor, que fa la funció
d’interruptor, i s’acciona el motor esquerre. Mentre està girant, analitza si s’ha
sortit de la línia per recuperar-la girant cap a la banda contrària, es a dir,
l’esquerre. També dóna senyal 1 a un LED de color vermell per indicar que
s’està girant cap a la dreta.
Figura 61. Captura d’imatge del codi font on s’analitzen les entrades per girar cap a la
dreta. Font: pròpia.
Que només els sensors de l’esquerre estiguin sobre la línia. En aquest cas
interpreta que ha de girar cap a l’esquerre per recuperar la línia. Per fer aquest
gir cap a l’esquerre, el microcontrolador dona una senyal 1 però aquest cop a
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 38
l’altre transistor perquè accioni el motor dret. Mentre està girant analitza si s’ha
sortit de la línia per recuperar-la girant cap a la banda contrària, es a dir, lla
dreta. També dóna senyal 1 a un LED de color vermell per indicar que s’està
girant cap a l’esquerre.
Figura 62. Captura d’imatge del codi font on s’analitzen les entrades per girar cap a
l’esquerre. Font: pròpia
Que el sensors del mig estiguin sobre la línia. Interpreta que el robot ha d’anar
recte i per aquest motiu dóna senyal 1 als dos transistors perquè accionin els dos
motors i d’aquesta manera el robot no giri. També dóna senyal 1 als dos LEDS
de color vermell per indicar que s’està anant recte.
Figura 63. Captura d’imatge del codi font on s’analitzen les entrades per anar recte.
Font: pròpia.
El microcontrolador apart de rebre informació d’aquests quatre sensors òptics
també rep informació del sensor de distància, que dóna una sortida analògica. Per aquest
motiu el microcontrolador transforma el voltatge rebut en una variable del 0 al 255.
Com més voltatge rebi més gran serà aquesta variable i voldrà dir que el sensor de
distància té un objecte a prop. Al contrari, quan rebi un voltatge baix voldrà dir que no
hi ha cap objecte. Per configurar el microcontrolador perquè llegís en analògic vam
haver de dir-li que llegís la pota 4 com una entrada analògica i que els valors que rebés
els transformés amb una variable b0 que anava del 0 al 255 (1B de memòria). Però com
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 39
sap si el valor de la variable vol dir que està a prop o que està lluny d’un objecte? Doncs
això s’ha de configurar en el programa. Nosaltres hem utilitzat el valor de 110 després
de fer diferents proves. Es pot trobar en dos casos diferents:
Figura 64. Codi font del programa on li diem que llegeixi la pota 4 com una entrada
analògica i ho transformi en una variable b0. Font: pròpia.
Quan el valor de la variable sigui inferior de 110. El microcontrolador
interpretarà aquest fet com si no tingués cap objecte a davant, i per tant,
continuarà seguint la línia.
Quan el valor de la variable sigui superior a 110. En aquest cas interpretarà que
té algun objecte al davant i executarà l’ordre de parada, és a dir, donarà senyal 0
als dos transistors perquè els motors es parin.
Figura 65. Captura d’imatge del codi font on s’analitza la variable b0 per parar per si
hi ha algun objecte. Font: pròpia
Finalment per poder descarregar-li el programa nomes vam haver de connectar
el cable de descàrrega Picaxe correctament amb el microcontrolador utilitzant el circuit
de la figura 31. La condició principal perquè se li pugui descarregar un programa al
microcontrolador és que estigui alimentat per 5V. Un cop el vam tenir alimentat només
vam haver de prémer a “program” i ja el vam tenir programat.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 40
Figura 66. Captura de pantalla del Picaxe Programming Editor amb el botó
“program” encerclat. Font: pròpia
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 41
Tot seguit hi ha l’esquema del circuit on es poden veure totes les connexions
entre els components:
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 42
Captura de pantalla del circuit d’en PIC amb el programa Picaxe VSM. Font: pròpia
5.4. Pressupost
Material Nom Preu unitari Unitats Preu
total
Piles
recarregables AA
1,2V
3,2 € 6 19,49 €
Porta piles per 6
piles AA 1,14 € 1 1,14 €
Regulador de
tensió TS7805 0,25 € 1 0,25 €
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 43
Sensor òptic
CNY70 0,93 € 4 3,72 €
Sensor de
distància Sharp
GP2Y0A21YK0F
10,10 € 1 10,10 €
Microcontrolador
Picaxe-14M 2,15 € 1 2,15 €
Transistor
BDX53 1,48 € 2 2,96 €
Resistències
(diferents valors) 0 € (deixades) 12 0 €
Condensadors de
polièster de 100
nF
0 € (deixats) 2 0 €
LED vermell de
3mm 0,08 € 2 0,016 €
Motoreductor
RBL4100 2,84 € 2 5,68 €
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 44
Interruptor 0 €
(reutilitzat) 1 0 €
Sòcol de circuit
integrat de 14
pins
0,10 € 1 0,10 €
Placa de fibra de
vidre positiva (per
PCB)
0 € (deixada) 1 0 €
Tauler de tàblex 0 €
(reutilitzat) 1 0 €
Peces del Knex 0 €
(reutilitzades) - 0 €
Fil ferro dolç 0 €
(reutilitzat) 1 0 €
Cartulina 0 €
(reutilitzades) 1 0 €
Cola d’empaperar 0 €
(reutilitzada) 1 0 €
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 45
El preu de 85,16 € és el preu que ha costat fer el primer, però a partir d’aquest ja
seria més barat ja que hi ha coses que només necessitem comprar-ne una vegada, com
per exemple el sòcol Picaxe (0,13€), el cable USB (13,29€), i el programa per
programar (3,69€). Ens estalviem 17,11€ i per tant el robot sortiria a 68,05€. Per altra
Pintura tempera 0 €
(reutilitzada) 1 0 €
Sòcol Picaxe
Stereo 3,5mm 0,13 € 1 0,13 €
Cable USB
descàrrega Picaxe 13,29 € 1 13, 29 €
Software Picaxe
Programming
Editor
3,69 € 1 3,69 €
Rodes de fusta 0 €
(reutilitzades) 2 0 €
Roda boja 0 €
(reutilitzada) 1 0 €
Ports - - 9 €
Reemborsament
agencia de
transports
- - 4,15 €
Total import net - - 72,17 €
18% IVA - - 12,99 €
TOTAL
IMPORT - - 85,16 €
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 46
banda si compréssim els components a l’engròs i no al detall ens sortirà bastant més
barat. Com es pot veure en aquesta taula de pressupostos, hi ha diversos materials que
hem reutilitzat o que ens han deixat, com poden ser els materials per la carcassa, el
xassís i per fabricar la placa PCB. Per tant n’hauríem de comprar i el preu del robot final
tornaria a pujar. Creiem que hi ha massa hores de feina com perquè surtis rendible
vendre’n perquè el preu del robot final hauria de ser d’uns 90€ - 100€ perquè hi
tinguéssim un benefici, i aquest preu tan elevat per un robot que solament segueix una
línia creiem que és excessiu.
6. CONCLUSIONS
Per construir aquest robot rastrejador ens hagués estat pràcticament impossible
només amb els coneixements que teníem de la nostra etapa a l’institut. Una de les coses
que hem utilitzat que ja sabíem ha estat la famosa llei d’Ohm per calcular els valors de
les resistències que necessitàvem. Cal dir que el nostre robot és un prototip, és a dir, no
està destinat a la venda i per aquest motiu no té les mateixes qualitats d’un producte del
mercat. Per aquest motiu ha estat sotmès a gran quantitat de proves per tal de millorar-lo
i eliminar al màxim els defectes que tingués. També cal aclarir que no és cap còpia d’un
altre robot semblant que es pugui trobar al mercat, sinó que ha estat dissenyat i construït
dels de zero basant-nos en els coneixements que hem adquirit, ja sigui a través
d’internet, per diferents contactes, o per nosaltres mateixos. Per últim esmentem que
tots els problemes que ens han anat sorgint els hem solucionat a mesura que el
construíem.
El que hem hagut d’aprendre per portar a terme aquest projecte han estat moltes
coses, ja que al principi no sabíem per on començar. Vam haver d’endinsar-nos en el
món de l’electrònica i començar a buscar informació sobre tots els tipus de xips i tots
els altres components, perquè servien i com funcionaven. Vam aprendre que hi ha molts
tipus de xips, entre els quals hi ha els microcontroladors i que es poden programar.
Gràcies el nostre tutor vam descobrir que hi havia uns microcontroladors especials per
principiants, els Picaxe, que són fàcils de programar i utilitzen el llenguatge Basic. Per
aquest motiu vam haver d’entrar en el món de la programació i aprendre a utilitzar
aquest llenguatge llegint-nos manuals. A l’hora de triar els altres components, com
poden ser els transistors o el regulador de tensió, vam tenir alguns problemes ja que n’hi
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 47
ha de molts tipus diferents i cadascun té unes característiques específiques. Per aquest
motiu vam haver de buscar els components que més bé s’adaptessin a les nostres
necessitats llegint els manuals o “datasheets” de cada component fins trobar l’adequat.
També vam haver d’aprendre com funcionava una placa protoboard i
posteriorment com es construïa una placa PCB. Gràcies a certs contactes, que ens van
facilitar el material, vam poder dissenyar-la i construir-la ràpidament.
Un dels problemes més greus que hem tingut ha estat a l’hora de poder
connectar l’ordinador amb el microcontrolador, ja que els circuits que vam trobar per
internet eren enganyosos i ho vam connectar tot malament. Finalment, després de fer
moltes proves i obtenir consells de contactes, vam aconseguir programar el Picaxe-14M.
Un altre gran problema ha estat la correcte utilització del microcontrolador, ja
que ens vam llegir els manuals molt per sobre i no ens vam adonar que les dues
resistències del circuit de programació hi havien d’estar sempre presents i connectades a
la pota 2 del microcontrolador, ens en vam donar compte quan posàvem el
microcontrolador sobre el sòcol, ja que no funcionava. Ho vam haver de solucionar
soldant les dues resistències que ens faltaven a la placa com es pot veure en la figura 51.
Un altre problema sense tanta rellevància va ser la construcció del xassís del
robot i l’acoblament de les rodes de fusta als moto reductors. Com que tot el robot està
construït per nosaltres i amb peces que vam trobar per casa va ser bastant difícil que tot
encaixés perfectament i tingués una bona estabilitat. Per acoblar les rodes de fusta als
moto reductors vam tenir alguns problemes perquè quedessin ben encaixades i no es
moguessin però finalment amb un bis ho vam aconseguir.
Un altre problema que també ens va portar maldecaps va ser la base on es
col·loquen els sensors òptics. Va ser bastant dificultós trobar les mides adequades entre
els sensors perquè el robot pogués seguir bé la línia, però finalment, després de fer
moltes proves vam trobar les mides justes. També va ser dificultós fer els forats amb la
mida exacte perquè els sensors hi cabessin i alhora no quedessin massa poc ajustats i
poguessin caure.
L’últim problema a destacar, i és probablement el que ens ha ocupat més temps,
ha estat la bona programació del microcontrolador. Al principi el nostre robot anava bé
però perdia la línia sovint. Després de fer molts retocs i provar diferents coses vam
aconseguir reduir la possibilitat de perdre la línia.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 48
Si comencéssim aquest projecte ara, després d’haver adquirit tots aquests
coneixements, ho enfocaríem d’una manera diferent. Alhora de fer el disseny i triar els
components pensem que ho faríem d’una manera més ràpida perquè ara ja estem
familiaritzats amb segons quins components i ja sabríem on buscar-los. Tampoc
hauríem de llegir-nos un altre cop tots els manuals per a la programació dels
microcontroladors Picaxe i a l’hora de programar-lo ens seria molt més fàcil perquè ens
hem passat bastantes hores modificant i perfeccionant el programa i considerem que
hem assolit un nivell bàsic. Una gran avantatge és que no tornaríem a cometre els
mateixos errors i problemes que ens hem anat trobant, com pot ser la connexió entre el
microcontrolador i l’ordinador, que la vam fer malament, o, posteriorment, el moment
que ens vam deixar de soldar un parell de resistències al Picaxe i no ens funcionava res.
Per millorar el robot que hem construït se’ns han acudit diverses coses:
Que fos capaç de decidir si anar cap a la dreta o cap a l’esquerre en el cas que es
trobés en un encreuament.
En el cas que es trobi un objecte, que tingués la capacitat d’evitar-lo passant-lo
pel costat o fer marxa enrere o simplement que gires sobre si mateix i continues
el circuit en sentit contrari.
Per evitar la utilització de piles, la placa podria estar alimentada per plaques
solars o amb piles de combustible que utilitzen hidrogen.
Incorporar-li una càmera per poder observar per on passa el robot.
Que pugui ser controlat per ordinador a través d’internet
De cara a les aplicacions que podria tenir un robot rastrejador podria ser en el
món de la indústria. Per exemple, en un magatzem industrial molt gran es podrien
utilitzar els principis de funcionament d’en Pic per fabricar un robot que sigui capaç de
transportar material d’un lloc a un altre del magatzem seguint una línia del terra. Però
l’aplicació que pensem que li escau millor al nostre robot és de diversió, com si fos una
joguina per regalar per Nadal perquè un nen hi pugui jugar.
Com a valoració personal d’aquest projecte ens agradaria dir que ha estat un
projecte molt interessant i entretingut i que malgrat els entrebancs que ens hem anat
trobant i el munt d’hores que hi hem dedicat, ha estat una molt bona experiència. Hem
de dir que en alguns moments vam estar a punt d’abandonar perquè ja se sap, si falla un
component electrònic res no funciona i es molt difícil identificar el causant de aquest
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 49
problema ja que s’han de revisar tots els components un per un i tot i així a vegades no
trobes el problema. Ens ha servit per assolir uns coneixements en electrònica que ens
han ajudat a encaminar-nos de cara a l’any que ve per cursar una carrera universitària de
tipus tècnica. Ens agradaria advertir a qualsevol persona que vulgui fer un treball similar
que cal començar amb temps ja que el treball és laboriós i s’ha de tenir paciència i ganes
per acabar-lo.
7. AGRAÏMENTS
Volíem agrair al nostre tutor Mario Cambredó l’ajuda que ens ha proporcionat
en els moments de dubtes i, sobretot, els seus consells per poder realitzar el treball
escrit correctament i amb unes bones pautes.
També agraïm a Pere Picas i Josep Picas el temps que ens han donat resolent
dubtes i la seva ajuda desinteressada en la construcció de la placa PCB i la programació
del microcontrolador.
8. BIBILOGRAFIA
Webs visitades:
Comprar tot tipus de components: http://es.rs-online.com/web/ [15/5/11]
Web de la casa Picaxe: http://picaxe.es/ [29/5/11]
Informació de robots rastrejadors: http://www.robolot.org [15/5/11]
Descarregar gratuïtament un programa per simulacions: http://www.yenka.com
[22/5/11]
Informació robòtica: http://robots-argentina.com.ar/ [29/5/11]
Informació general: http://www.edu365.cat/ [29/5/11]
Informació general: http://www.xtec.cat/ [29/5/11]
Informació electrònica i picaxe: http://www.tecnologiaseso.es [13/6/11]
Informació sensors òptics: http://www.micropik.com/pdf/cny70.pdf [14/6/11]
PICs, electrònica i robòtica: http://picrobot.blogspot.com [15/6/11]
Datasheets de components: http://www.datasheetcatalog.com/ [18/6/11]
Datasheets de components: http://www.alldatasheet.com/ [18/6/11]
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 50
Construcció placa PCB: http://optimus.meleeisland.net/downloads/misc/
construccion_pcb.pdf [26/7/11]
Informació components electrònics: http://tecnologiafuentenueva.
wikispaces.com/file/view/COMPONENTES+ELECTR%C3%93NICOS+B%C3
%81SICOS.pdf [3/9/11]
Conceptes de robòtica: https://sites.google.com/site/aulatecrobotica
n/home/conceptes [3/9/11]
Conceptes bàsics sobre electrònica: http://www.elprisma.com/apuntes
/ingenieria_electrica_y_electronica/conceptoselectronica/ [[3/9/11]
Conceptes generals electrònica: http://www.superpbenavides.com/conceptos-
basicos-electronica.html [3/9/11]
Informació general: http://www.monografias.com/ [19/9/11]
Electrònica analògica: http://guimi.net/descargas/Monograficos/G-
Electronica_analogica.pdf [19/9/11]
Circuits i sistemes digitals: http://www.iearobotics.com/
personal/juan/docencia/apuntes-ssdd-0.3.7.pdf [19/9/11]
Electrònica en general: http://www.unicrom.com/ [1/7/11]
Informació microcontroladors: http://www.mikroe.com/ [2/7/11]
Blog de tecnologia: http://tecno4ovaz.blogspot.com/ [2/7/11]
Llibres consultats:
Tecnologia 4ESO. Editorial Teide. ISBN: 978-84-307-8684-8 [16/6/11]
Tecnologia Industrial I. Editorial Edebé. ISBN: 978-84-236-9207-1 [4/9/11]
Ciències per al món contemporani. Batxillerat. Editorial Teide. ISBN 978-84-
307-5246-1. [24/9/11]
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 51
9. ANNEXOS
Ampliació de conceptes
9.1. Annex 1: Plànols del xassís d’en Pic
170mm
30mm
15mm
100mm
60mm 100mm 15mm
60mm
20mm
Alçat
Planta
Perfil
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 52
9.2. Annex 2: Fitxes tècniques dels components utilitzats
Regulador de tensió TS7805:
Paràmetre Mínim Típic Màxim
Voltatge de sortida 4,90V 5V 5,10V
Voltatge d’entrada 7V - 35V
Potència dissipada - - 2W
Temperatura de
treball -20ºC 25ºC 85ºC
Sortida de tensió de
soroll - 40μV -
Caiguda de tensió - 2V -
Resistència de
sortida - 17mΩ -
25mm
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 53
Corrent màxima de
sortida - 2,2A -
Coeficient de
temperatura - -0,6 mV/ºC -
Temperatura de
treball -55ºC 25ºC 150ºC
Sensors CNY70:
Paràmetre Mínim Típic Màxim
Voltatge emissor - 1,25V 1,6V
Voltatge receptor - 5V 32V
Corrent emissor - - 50mA
Corrent receptor 0.3 mA 1 mA 50mA
Potència dissipada - - 200mW
Temperatura de
treball -55ºC 25ºC 85ºC
Sensor de distància Sharp:
Paràmetre Mínim Típic Màxim
Rang de mesurament 10 cm - 80 cm
Voltatge entrada 4,5 V 5 V 5,5 V
Intensitat - 30 mA 40 mA
Voltatge sortida 0 V - Voltatge
entrada
Temperatura de treball -10ºC - 60ºC
Transistors BDX53:
Paràmetre Mínim Típic Màxim
Voltatge col·lector-emissor - - 45 V
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 54
Voltatge col·lector-base - - 45 V
Voltatge emissor-base - - 5 V
Corrent del col·lector - - 8-12 A
Corrent de la base - - 0,2 A
Potència dissipada - - 60W
Temperatura de treball -65ºC 25ºC 150ºC
Moto reductor RBL4100:
Paràmetre Mínim Típic Màxim
Voltatge d’alimentació 3V 4,5V 12V
Velocitat sense càrrega - 100 rpm -
Velocitat amb càrrega - 87 rpm -
Consum sense càrrega - 0,2A -
Consum amb càrrega - 0,5A -
Potència - 0,4W -
9.3. Annex 3: Codi font sencer del programa d’en Pic.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 55
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 56
9.4. Annex 4: Taula d’equivalències de nombres decimals, binaris i
hexadecimals
Sistema decimal Sistema binari Sistema hexadecimal
0 0000 0
1 0001 1
2 0010 2
3 0011 3
4 0100 4
5 0101 5
6 0110 6
7 0111 7
8 1000 8
9 1001 9
10 1010 A
11 1011 B
12 1100 C
13 1101 D
14 1110 E
15 1111 F
9.5. Annex 5: Origen del disseny de la carcassa
En construir el primer prototip ja vam veure clar que el robot necessitava
millorar el seu acabat estètic ja que tants cables i peces soltes semblaven un
trencaclosques electrònic mal muntat. La idea inicial per construir la carcassa era fent-la
amb un disseny similar al d’un cotxe de fórmula 1 com els que es veuen a la televisió
però després de veure tots els inconvenients que ens resultava alhora de muntar-lo ens
vam decantar per un disseny més clàssic, l’escarabat.
El Volkswagen Sedan, també conegut com a Volkswagen Tipus 1 i més
comunament com Escarabat, és un automòbil de baix cost produït pel fabricant alemany
Volkswagen a l’any 1938. Fou el primer automòbil de la marca i van construir-se'n 21
milions, una xifra més que espectacular en aquells temps.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 57
Investigant una mica sobre els orígens d’aquest clàssic ens vam endur una
sorpresa ja que no teníem ni idea de la curiosa història que s’amaga rere el disseny
d’aquest automòbil. Tot començà en els temps en que Adolf Hitler, llavors canceller a
Alemanya, ideà una xarxa d'autopistes dissenyades per unir tot el país per carretera
ràpidament, però es trobà amb l'inconvenient que la majoria de la població alemanya no
tenia cotxe.
El 1933 Hitler feu cridar a Ferdinand Porsche per encarregar-li el disseny d'un
"Volkswagen" que significa vehicle popular o més ben dit, un automòbil a l'abast de
l'economia popular. Es tractava d’un vehicle bàsic que havia de ser capaç de transportar
dos adults i tres nens a una velocitat màxima de 100km/h, i que fos assequible per a la
classe obrera. A més a més el propi Hitler va especificar que el cotxe havia de necessitar
el mínim manteniment possible i a més a més havia de tenir una carcassa moderna i
aerodinàmica.
A l’any 2003 es va fabricar l’últim Escarabat que actualment està exposat al
museu de Wolfsburg, Alemanya.
9.6. Annex 6: Diari
15/5/11 dia 0:
Comencem a investigar des de zero ja que el nostre coneixement en el camp de
la robòtica és pràcticament nul i necessitem començar a informar-nos sobre xips i altres
elements electrònics com els transistors, díodes, resistències, etc...
Objectiu d’avui: recopilar informació sobre diferents tipus de xips que podríem
utilitzar.
Problemes: hem començat a buscar xips i hem vist que n’hi ha de molt tipus. Al
investigar una mica més hem après que funcionen a base de portes lògiques. N’hi ha que
es poden programar i n’hi ha que ja venen programats amb les diferents portes lògiques
introduïdes a dins.
Per exemple: hem trobat un xip anomenat “CD74AC32M” que les seves potes o
pins formen portes del tipus OR.
També hem descobert que els xips del tipus PIC són programables, com aquest
PIC16LF1828.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 58
Hem començat a ficar-nos dins el món de les portes lògiques, de moment ja
n’hem distingit de 6 tipus:
-Portes AND
Amb una porta AND, les dues entrades han d'estar activades (1) per que la
sortida estigui activada. Si A i B estan activades (1), la sortida estarà activada (1). Si A
o B es troben desactivades (0) la sortida també estarà desactivada (0).
ENTRADA SORTIDA
A B A AND B
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Es simbolitza així:
-Portes OR
Amb una porta OR, si qualsevol de les entrades està activada (1), la sortida
estarà activada (1). Si A o B estan activades, la sortida també estarà activada (1). Si tant
A com B estan desactivades (0), la sortida estarà desactivada (0).
ENTRADA SORTIDA
A B A OR B
0 0 0
0 1 1
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 59
1 0 1
1 1 1
Es simbolitza així:
-Portes NOT:
La porta lògica NOT es limita a canviar el senyal que arriba a l’entrada, si és
positiu (1) el canvia per negatiu (0) i al revés, si és negatiu (0) el canvia per positiu (1).
ENTRADA SORTIDA
0 1
1 0
Es simbolitza així:
-Portes EXOR:
Aquesta porta dóna com a sortida positiu (1) a la sortida únicament quan les
dues entrades són diferents, és a dir, que és negativa (0) i l’altra és positiva (1). Quan les
dues entrades tenen el mateix estat (totes dues 0 o totes dues 1) la sortida és negativa
(0).
ENTRADA SORTIDA
A B A EXOR B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 60
Es simbolitza així:
-Portes NAND:
Aquesta porta està composta per una AND i una NOT. A la sortida surt l’estat
contrari que una AND, és a dir, dóna negatiu (0) únicament quan les dues entrades valen
1.
ENTRADA SORTIDA
A B A NAND B
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Es simbolitza així:
-Porta NOR:
Aquesta porta està composta per una OR i una NOT. A la sortida surt l’estat
contrari que una OR, és a dir, dóna positiu (1) únicament quan les dues entrades valen 0.
ENTRADA SORTIDA
A B A NAND B
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 61
Es simbolitza així:
22/5/11 dia 1:
Hem trobat a http://www.yenka.com/en/Free_Yenka_home_licences/ un
programa que ens podem descarregar gratuïtament i que ens permet fer circuits
electrònics amb microcontroladors PIC.
29/5/11 dia 2:
Avui ens disposem a trobar informació sobre tot tipus de components electrònics
per poder fer-los servir en el nostre robot rastrejador.
Resistències: és un objecte format per un material que oposa el pas del corrent
elèctric. La seva unitat es l’ohm (Ω). La resistència d’un circuit es pot calcular de la
següent manera amb la llei d’Ohm:
Hi ha un codi de colors que serveix per identificar el valor en Ohms d'una
resistència
Els dos primers anells corresponen a les dues primeres xifres, i el tercer anell, indica el
nombre de zeros. Finalment hi ha un quart anell que indica la tolerància del component.
Semiconductors:
Díode: està fabricat amb materials semiconductors. Això permet que nomes
deixa passar el corrent elèctric en un sentit, quan li arriba per A (ànode) i surt per K
(càtode). Quan passa això actua com un interruptor tancat i es diu que està en estat de
conducció amb polarització directe. Del contrari es diu que esta en estat de blocatge i
actua com un interruptor obert. Es diu que esta amb polarització inversa.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 62
Díode LED: és un emissor de llum. Actua igual que un diode i quan està en estat
de conducció emet llum. La caiguda de tensió entre els seus terminals ha de ser de 1,5 V
i hi pot passar entre 10 i 30 mA d’intensitat.
Transistors: està format per tres parts de semiconductors. Aquestes parts
s’anomenen col·lector, base i emissor. La base sempre esta entre el col·lector i
l’emissor. Hi ha dos tipus de transistors:
Tipus PNP:
Tipus NPN:
Aquest tipus és el més utilitzat i probablement el que farem servir en la part de
potència per poder fer funcionar els motors, ja que els voltatges i intensitats que s’han
de fer servir pels motors i per la placa de control són diferents.
Actua com un transistor de commutació. Això vol dir que quan li arriba el
corrent per la base, deixa passar el corrent que arriba pel col·lector i passa cap a
l’emissor.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 63
En el cas que no li arribi corrent per la base actua com un interruptor obert i no
deixa passar el corrent del col·lector a l’emissor.
Condensadors: es un dispositiu que té la capacitat d’emmagatzemar energia
elèctrica i desprès alliberar-la. En funció de la seva capacitat per emmagatzemar
l’energia (mesurada en Farads) en distingim la següent classificació:
Condensadors fixos: mantenen la seva capacitat i es distingeixen pel material
dielèctric que han estat construïts.
Condensadors variables: tenen la capacitat de ser ajustats i així variar la seva
capacitat d’emmagatzematge.
13/6/11 dia 3:
Avui comencem a projectar els nostres objectius per al robot, que de moment
són aquests:
-Que sigui capaç de seguir una línia que contrasti amb la superfície on està
pintada
-Que sigui capaç de assolir certa velocitat
-Que no es desviï del rumb pintat
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 64
De moment ens centrarem única i exclusivament en el primer que és l’objectiu
fonamental d’aquest treball.
Pressupost
Volem construir el millor robot amb tantes característiques i funcions com sigui
possible pel preu de 30€, 15 per cap.
Hem pensat en fer servir un microcontrolador del tipus PIC. El que ens ha cridat
més l’atenció ha estat el fet que poden ser programats. D’aquesta manera podrem
processar la informació que ens arribi dels sensors CNY70, i poder accionar els
diferents servomotors. Encara hem de triar el tipus de PIC que utilitzarem, ja que n’hem
trobat diferents models. Per exemple els PIC12 tenen menys pins que els PIC16 i aquest
menys que els PIC18.
A l’hora de programar-los s’usa un dispositiu anomenat programador.
- Els principals programadors de PICs que hem trobat:
PICStart Plus (port sèrie y USB)
Promate II (port sèrie)
MPLAB PM3 (port sèrie y USB)
ICD2 (port sèrie y USB)
ICD3 (USB)
PICKit 1 (USB)
IC-Prog 1.06B
PICAT 1.25 (port USB2.0 para PICs y Atmel)
WinPic 800 (port paral·lel, sèrie y USB)
PICKit 2 (USB)
PICKit 3 (USB)
Terusb1.0
Eclipse (PICs y AVRs. USB.)
MasterProg (USB)
14/6/11 dia 4:
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 65
Avui al ser la primera setmana de vacances ens disposem a començar a pensar
com farem la placa de control i amb quins components.
Probablement optarem pel sensor CNY70 òptic reflectiu. L’hem triat perquè els
seu cost es bastant barat i és fàcil d’utilitzar. Actua com un transistor NPN. Com més
llum rep del detector, més corrent deixa passar.
Avui també ens hem centrat en el microcontrolador que utilitzarem. Ahir vam
veure que els microcontroladors del tipus PIC són programables, però avui hem entrat a
la pàgina web de picaxe i en hem adonat que potser seria més fàcil fer-ho amb un
Picaxe-8M, de nomes 8 pins, ja que hem pensat que només necessitem dues entrades
(pels dos sensors) i 4 sortides (dues pels servomotors i dues per dos LEDs). Aquests dos
LEDs ens indicaran si el robot està girant cap a la dreta o cap a l’esquerra.
Estem decidint si fer servir Picaxe o Pic.
15/06/11 dia 5:
Amb l’ajuda del llibre de 4t d’ESO de tecnologia de l’editorial Teide hem
descobert que existeixen un tipus de aparells anomenats reguladors de tensió que són
més eficaços, barats i més fàcils de fer servir que un conjunt de resistències en sèrie,
anem a informar-nos primer del tema per corroborar si la informació que tenim és vàlida
i és apte per el nostre tipus de treball.
Reguladors de tensió:
Un regulador de tensió és un dispositiu electrònic dissenyat amb l'objectiu de
proporcionar un voltatge constant i inferior al voltatge que proporciona la font
d’alimentació per tal de que els aparells que no puguin suportar el voltatge original
puguin funcionar correctament.
Avui també ens hem estat mirant com farem que el nostre robot es mogui
utilitzant servomotors. Potser utilitzarem 2 servomotors que Hitec HS-311 que al llibre
de 4t d’ESO de tecnologia també fan servir. Allà diu que té una tensió de funcionament
d’entre 4,8 i 6V.
Com que el regulador 7805 necessita una tensió d’entrada igual o major que 8V
per poder tenir una sortida de 5V, hem hagut de trobar un motoreductor que es pugui
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 66
utilitzar amb més de 8V. A la web de picaxe n’hem trobat un que es diu RBL4100 i a
més a més es barat i fiable.
16/06/11 Dia 6:
Avui volem començar a aclarir els components que necessitarem comprar per
poder muntar i programar el nostre robot, a continuació posem la llista:
-Resistències: decidir els valors
-Transistors: BDX53(X2)
-Sensor òptic: CNY70 (X2)
-Micro controlador: PICAXE-08M
-Connectors: Picaxe 8 pins,
-Soldador: JBC 14S 11W
-Protoboard (+ programador) Kit Picaxe 08M amb cable de sèrie
-Interruptor
-Servos: -Futaba BLS651 o Hitec HS311
- Motoreductor: RBL4100
-Cables: Normals (negre i vermell)
-Pila i porta pila
-Regulador de tensió: TS7805
-Díodes LED (verd i vermell)
-Estany: per soldar
-Rodes : de cotxe teledirigit
Pels preus que estem veient és obi que superarem el nostre pressupost, per la
qual cosa intentarem reciclar alguns dels materials que ens fan falta de joguines o
aparells vells que trobem per casa.
17/06/11 Dia 7:
El pressupost real queda així:
Component Unitats Preu
Kit Inicación Picaxe 08M,cable Serie
1
10,75
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 67
Microcontrolador Picaxe-08m
1
1,85
Regulador de tensión 5V-1A
1
0,25
LED rojo de 3mm
1
0,08
LED verde de 3mm
1
0,08
Pack 10 Resistores 220 ohm
1
0,42
Zócalo circuito integrado 8 pins
1
0,08
Motoreductor RBL4100
2
5,68
CNY70
2
1,86
Transistor BDX53
2
2,96
Subtotal 24,01
Costs de transport 9,00
Reemborsament agencia de transportes 4,15
IVA 6,69
Total (€) 43,85
18/6/11 Dia 8:
Ens hem adonat que el nostre robot només complirà una funció i hem pensat de
fer-li fer dues funcions. La primera, com ja hem dit, serà la de seguir la línia i la segona
hem pensat de ficar-li un sensor de proximitat perquè eviti algun obstacle i no hi xoqui.
A la web de picaxe hem trobat diferents sensors d’ultrasons que podríem fer servir. Però
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 68
ens hem trobat davant d’un problema i es que el nostre microprocessador triat no té
suficients entrades per poder acoblar-li aquest nou sensor. Per tant, hauríem d’agafar un
microprocessador que pogués tenir més entrades i això portaria a variar la nostra llista
de la compra i l’esquema de la placa.
20/6/11 Dia 9:
Ahir dia 19 vam estar parlant amb uns familiars entesos en electrònica perquè
ens donessin la seva opinió sobre com havíem dissenyat el circuit. Ens van aconsellar
que poséssim 4 sensors fotoelèctrics enlloc de 2 per evitar que el robot perdés la línia.
També ens van dir que els LEDs que havíem posat abans del transistor els poséssim
amb un altre output del picaxe perquè no hi hauria prou intensitat per fer-li fer llum. I
per últim també ens van aconsellar que el motoreductor el poséssim al col·lector del
transistor i no a l’emissor. També ens van advertir que amb 9V els motors potser anirien
massa de pressa i els sensors no tindrien temps d’actuar, i per això potser hauríem de
baixar la tensió que passes pels motors.
Així dons, la llista de la compra i l’esquema tornen a canviar.
21/6/11 Dia 10:
Avui hem discutit sobre com programarem el nostre Picaxe-14M. Ens van
aconsellar de fer el prototipus en una placa protoboard i programar-lo directament allà
sense haver-lo de treure i posar tota l’estona perquè es podria espatllar. Per aquest
motiu, hem trobat un circuit molt simple que ens permetria programar-lo però
necessitem un cable USB de descàrrega Picaxe i un sòcol Picaxe Stereo 3’5mm i una
resistència de 22k i una de 10k. Així dons la llista de la compra torna a canviar i es la
següent (i esperem que sigui la definitiva):
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 69
Component Unitats Preu
Portapilas para 6 pilas formato AA con clip
1
1,14
Regulador de tensión 5V-1A
1
0,25
CNY70
4
3,72
Sensor de distáncia Sharp GP2Y0A21YK0F
1
10,10
Microcontrolador Picaxe-14M
1
2,15
Transistor BDX53
2
2,96
LED rojo de 3mm
2
0,16
Motoreductor RBL4100
2
5,68
Zócalo circuito integrado 14 pins
1
0,10
Zocalo Picaxe Stereo 3,5mm
1
0,13
Cable USB descarga Picaxe
1
13,29
Software Picaxe Programming Editor
1
3,69
SubTotal 43,37
Gastos de envío 9,00
Reembolso agencia de transportes 4,15
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 70
IVA 10,17
Total (€) 66,69
Les resistències no les hem comprat perquè ens les deixen uns familiars per no
haver de comprar un pack de 10.
Les resistències són de 220 ohms i 100k per la següent raó:
Necessitem que hi hagi el mínim consum d’intensitat perquè les piles puguin
durar més. La resistència mínima que es pot posar al díode LED d’infrarojos del sensor
CNY70 es calcula:
R=V/I=5/0,05=100 ohms (mínim). Si posem una resistència de 220ohms tenim
una intensitat de I=V/R= 5/220= 0,022 A = 22 mA (menys de la meitat) i també hem
triat que sigui de 220 ohms perquè es el valor de la resistència que permet que hi hagi
mes o menys la meitat del consum màxim.
La resistència que hi ha desprès del fotodíode com més gran sigui millor perquè
el que importa es que arribin els volts a l’input del picaxe-14m, per tant haurà de ser de
100k.
Les resistències dels LEDs que fan d’intermitent també tindran una resistència
de 330 ohms perquè no s’espatllin amb la intensitat que surt dels outputs.
La resistència de 10k que hi ha abans dels transistors serveixen perquè no
s’espatlli per la intensitat.
El condensador que hi ha entre els 5V d’entrada al picaxe i els 0V de sortida del
picaxe serveix perquè no hi hagin fluctuacions de la tensió i perquè sigui constant quan
entri al picaxe.
28/6/11 Dia 11:
Ahir ens van arribar les peces i avui ens disposem a començar a muntar el
prototip a la placa protoboard, però abans comprovarem que les peces funcionin.
Hem començat comprovant el regulador de tensió. Tot seguit hem soldat els
cables al sensor CNY70 i hem comprovat si funciona. Quan el sensor estava sobre el
paper blanc el LED feia més llum i quan estava sobre la superfície negre no en feia.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 71
També vam intentar de programar el nostre picaxe-14M amb el Programming
Editor però a la hora que li dèiem de descarregar el programa al xip ens deia que no
detectava el hardware.
29/6/11 Dia 12:
Avui hem parlat amb el Mario sobre els problemes a la hora de programar el
picaxe -14M. Hem aconseguit un parell de rodes reutilitzades d’un cotxe teledirigit
però no hem sabut programar el xip novament.
30/6/11 Dia 13:
Avui hem començat a programar per escrit el programa que haurem de
descarregar al nostre picaxe-14M. Ho hem programat en Basic i en diagrama de línies,
de les dues maneres, tot i que no esta acabat.
Avui també ens hem fixat en el disseny de la carcassa del nostre robot. Com que
a davant hi haurà 4 sensors en línia, hem pensat de que el nostre robot s’assembli a un
cotxe de Ferrari de formula 1. Hem fet el primer esbós del cotxe i no ens ha desagradat
la idea.
6/7/11 Dia 14:
Avui després de molts intents fallats hem aconseguit muntar be el circuit per tal
de poder programar el nostre processador Picaxe, el problema principal ha sigut un
esquema enganyós que tenia la vista equivocada, amb la qual cosa ens ha fet equivocar
a l’hora de connectar els cables, després de molts intents i de canviar opcions per
casualitat se’ns ha acudit que el circuit podria estar mal connectat, hem repassat els
esquemes i manuals subministrats amb el producte i finalment hem canviat el circuit per
curiositat i ens ha funcionat.
Hem fet un programa senzill per provar el funcionament del xip i ha funcionat
correctament.
Dia 11/7/11 Dia 15:
Avui hem fet el prototip de tot el circuit sobre la placa protoboard i hem
programat el microcontrolador per tal que tot funcioni correctament i li hem tirat fotos.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 72
Avui també hem construït el prototip del robot, de manera senzilla tot i que ja
ens ha portat bastants problemes i ens ha conduït a canviar certs aspectes del disseny
definitiu del robot, com per exemple la posició dels sensors, que aniran més avançats i
en formació de semicercle respecte al robot.
El resultat ha resultat satisfactori tot i que el robot se’ns ha perdut el més d’una
corba i l’hem hagut de redreçar perquè pogués seguir el circuit.
Dia 12/7/11 Dia 16:
Hem canviat el programa que havíem escrit per al robot per tal que funcioni a la
inversa, és a dir, que detecti una línia negra sobre un fons blanc enlloc de detectar una
línia blanca sobre un fons negre.
Dia 13/07/11 Dia 17:
Avui hem seguit fent algun canvi al programa per tal que el robot es posi a donar
voltes quan perd la línia per tal que pugui retrobar-la. Comencem a planejar la
construcció d’un segon prototip més estret i amb les rodes més grans.
Dia 14/07/11 Dia 18:
Avui hem començat a construir el nostre nou prototip, de moment sembla que
funcionarà bé però encara ens falta muntar els motors i les rodes.
Dia 15/07/11 Dia 19:
Ens hem trobat amb problemes per canviar les rodes del robot, hem fet canvis en
l’estructura del prototip i finalment ha quedat acceptable, ara comencem a fer proves per
tal de millorar l’eficàcia dels sensors.
Dia 16/07/11 Dia 20:
Hem canviat altre cop la posició dels sensors. Hem endarrerit més els dels
extrems i estem buscant una manera de fer que el robot vagi més lent a l’hora de girar
quan perd la línia però no ens en sortim.
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 73
Dia 18/07/11 Dia 21:
Hem tornat a canviar la posició dels sensors ja que quedava massa espai entre la
línia i els sensors exteriors i això li provocava un error al robot que creia haver perdut la
línia i es posava a donar voltes.
Dia 19/07/11 Dia 22:
Avui hem fet al disseny de la placa amb l’ajuda del programa PCB Wizard.
Dia 26/7/11 dia 23:
Avui hem buscat informació sobre com es fa una placa PCB i a on podem
comprar els materials necessaris.
Dia 2/8/2011 dia 24:
Avui gràcies a l’ajuda d’en Josep Picas, que ens ha facilitat el material, hem
construït la placa PCB.
Dia 3/8/2011 dia 25:
Avui hem soldat a la placa els components electrònics.
Dia 31/8/2011 dia 26:
Avui després d’un més sense treballar, continuem amb el nostre robot. L’hem
provat amb la placa PCB i va de meravella. No se surt de la línia ni un sol cop. Però hi
ha un problema: quan posem el picaxe-14M al sòcol el robot es torna boig, però si
posem el xip sobre la placa protoboard i fem que surtin cables del sòcol cap a la placa
protoboard on hi ha el xip funciona perfectament. Hem descobert que ens vam deixar
unes resistències. Només hem hagut de soldar-les a la part de les soldadures per no
tornar a fer una nova placa.
Dia 1/9/2011 dia 27:
Avui hem estat parlant i hem decidit fer la carcassa amb filferro dolç per després
cobrir-lo amb cola d’empaperar i després pintar-ho. Com que ens costava molt que el
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Página 74
filferro quedés recte hem decidit provar-ho amb palets de fusta que es fan servir per fer
els “pinxos”.
Dia 2/9/2011 dia 28:
Avui hem tingut una magnífica idea de fer l’esquelet de la carcassa amb peces
del Knex, ja que es poden unir entre elles fàcilment i es poden fer moltes formes
diferents i originals. Avui hem començat a fer la carcassa. Quan l’acabem, tenim previst
acabar-la i tapar-la amb tires de paper de diari untades amb cola d’empaperar per
després poder pintar-hi a sobre.
Dia 3/9/2011 dia 29:
Avui hem continuat fent la carcassa. Ens pensàvem que tindríem temps per
acabar-la però ens ha faltat temps.
Dia 7/9/2011 dia 30:
Avui hem continuat fent la carcassa.
Dia 8/9/2011 dia 31:
Avui al matí hem acabat de fer la carcassa amb peces del Kenex, filferro
enganxat amb cinta adhesiva i cartolina per sobre. Quan hem acabat de fer tot això ja ha
sigut hora de dinar, per aquest motiu hem fet una primera capa de paper de diari amb
cola d’empaperar perquè quan acabéssim ja estigués la cola seca per poder fer una
segona capa per acabar de polir les arrugues.
Dia 9/9/2011 dia 32:
Avui hem quedat per pintar la carcassa d’en Pic. L’hem pintat amb temperes de
color groc. Hem fet una primera capa i quan s’ha assecat hem fet la segona.
Dia 12/9/2011 dia 33:
Avui hem fet les línies de color negre a la carcassa.
Dia 27/11/11 dia 34:
CONSTRUCCIÓ DEL PIC, EL NOSTRE ROBOT RASTREJADOR
Pàgina 75
Avui hem acabat de fer els últims detalls a la carcassa i finalment l’hem
col·locada a sobre del robot. Per fi hem acabat el robot.