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Manual de Lego Mindstorms

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  • INTRODUCCIN AL DISEO DE MICROROBOTS MVILES

    Trabajo realizado para la asignatura de Diseo de Microrrobots

    Mviles de la Universidad de Alcal

    por

    Estela Daz Lpez

    Ignacio Esperabe de Arteaga del Alamo

    Rubn Fernndez Carnicero

    David Gualda Gmez

    Julin Manzano DOnofrio

    Jos Antonio Martn Esteban

    Javier Mateos Andaluz

    Luis de Santiago Rodrigo

    Noviembre 2006

  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    0. NDICE

    0. NDICE...............................................................................................................................1

    1. INTRODUCCIN .............................................................................................................6

    1.1. QU ES LEGO-MINDSTORMS?.....................................................................................6 1.2. POR QU USAR LEGO-MINDSTORMS? ........................................................................6 1.2.1. VENTAJAS: .....................................................................................................................6 1.2.2. DESVENTAJAS ................................................................................................................7 1.3. BREVE HISTORIA DE LEGO:...........................................................................................7 1.4. QU VIENE CON LEGO? ...............................................................................................8

    2. DESCRIPCIN GENERAL...........................................................................................10

    2.1. EL RCX:.........................................................................................................................10 2.1.1. DESCRIPCIN ...............................................................................................................10 2.1.2. PUERTOS DE ENTRADA (1, 2,3).....................................................................................11 2.1.3. PUERTOS DE SALIDA.....................................................................................................12 2.1.4. BOTONES DE CONTROL: ...............................................................................................13 2.1.5. PANTALLA LCD:..........................................................................................................13 2.1.6. PUERTO DE COMUNICACIN INFRARROJA....................................................................13 2.1.7. TRANSMISOR DE INFRARROJOS. ...................................................................................13 2.1.8. ALIMENTACIN:...........................................................................................................14 2.2. EL NXT: .........................................................................................................................15 2.3. DIFERENCIAS HARDWARE ENTRE EL NXT Y RCX: ....................................................20 2.4. BIBLIOGRAFA PARA LA PARTE DE DESCRIPCIN: ......................................................21

    3. TRANSDUCTORES Y SENSORES:.............................................................................23

    3.1. DEFINICIONES Y CONCEPTOS PREVIOS: .......................................................................23 3.1.1. SENSOR: .......................................................................................................................23 3.1.2. TRANSDUCTOR:............................................................................................................23 3.1.3. SELECCIN DE LOS SENSORES: ....................................................................................24 3.2. SENSORES DE LEGO:......................................................................................................24 3.2.1. SENSOR DE TEMPERATURA:.........................................................................................24

    Pgina 1

  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    3.2.2. SENSOR DE CONTACTO: ...............................................................................................25 3.2.3. SENSOR DE LUZ:...........................................................................................................25 3.2.4. SENSOR DE ROTACIN: ................................................................................................26 3.2.5. SENSOR ULTRASNICO:................................................................................................26 3.2.6. SENSOR DE SONIDO: .....................................................................................................27 3.2.7. SENSOR DE COLOR HITECHNIC COMPATIBLE CON NXT :...........................................28 3.2.8. SENSORES DE PRESENCIA:............................................................................................29 3.3. FABRICACIN DE SENSORES PARA LEGO: ...................................................................30 3.3.1. SENSOR DE LUZ: ...........................................................................................................30 3.3.2. GP2D12 SENSOR DE DISTANCIAS: ...............................................................................30 3.3.3. SENSOR DE COLOR: ......................................................................................................33 3.3.4. CONSTRUCCIN DE UN SENSOR DE TEMPERATURA RCX COMPATIBLE:......................39 3.4. FABRICACIN DE SENSORES PASIVOS: .........................................................................44 3.4.1. SENSORES DE CONTACTO:............................................................................................44 3.4.2. SENSORES DE LUZ: .......................................................................................................46 3.4.3. SENSOR DE HUMEDAD:.................................................................................................46 3.4.4. SENSORES DE TEMPERATURA: .....................................................................................47 3.5. FABRICACIN DE SENSORES ACTIVOS: ........................................................................48 3.5.1. SENSORES DE LUZ REFLECTANTES:..............................................................................48 3.6. BIBLIOGRAFA PARTE DE SENSORES: ...........................................................................52

    4. MOTORES:......................................................................................................................53

    4.1. DESCRIPCIN GENERAL ................................................................................................53 4.1.1. MOTORES PARA QUE? ................................................................................................53 4.1.2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO..................................................................................53 4.1.3. MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA..............................................................................53 4.2. MOTORES LEGO: ...........................................................................................................55 4.2.1. PESO DE CADA MOTOR: ................................................................................................56 4.2.2. CARACTERSTICAS EN VACO (SIN CARGA):.................................................................57 4.2.3. CARACTERSTICAS EN PARADO:...................................................................................57 4.2.4. CARACTERSTICAS EN CARGA:.....................................................................................58 4.3. BIBLIOGRAFA DE LA PARTE DE MOTORES:.................................................................62

    Pgina 2

  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    5. TRANSMISIN DE MOVIMIENTO Y ESFUERZO:................................................63

    5.1. BIBLIOGRAFA PARTE TRANSMISIONES: ......................................................................68

    6. PROGRAMACIN .........................................................................................................69

    6.1. INTRODUCCIN A LA PROGRAMACIN PARA LEGO. .................................................69 6.2. RCX-CODE ....................................................................................................................69 6.2.1. INTRODUCCIN: ...........................................................................................................69 6.2.2. COMANDOS ..................................................................................................................73 6.2.3. BLOQUES DE CONTROL DE FLUJO.................................................................................75 6.3. INTRODUCCIN A ROBOLAB......................................................................................78 6.3.1. MODOS DE PROGRAMACION................................................................................78 6.3.2. MODO PILOT...............................................................................................................79 6.3.3. MODO INVENTOR......................................................................................................81 6.3.4. MODO INVESTIGATOR.............................................................................................85 6.3.5. BIBLIOGRAFA ROBOLAB .............................................................................................86 6.4. LABVIEW .....................................................................................................................86 6.4.1. QU ES LABVIEW?....................................................................................................86 6.4.2. PROGRAMACIN GRFICA CON LABVIEW ...................................................................87 6.4.3. ENTORNO LABVIEW ...................................................................................................88 6.4.4. FLUJO DE DATOS..........................................................................................................89 6.4.5. MANEJO DE PUERTOS CON LABVIEW ........................................................................90 6.4.6. PUERTO SERIE ..............................................................................................................92 6.4.7. BIBLIOGRAFA LABVIEW..............................................................................................95 6.5. LENGUAJE NQC ............................................................................................................95 6.5.1. INTRODUCCIN A NQC:...............................................................................................95

    INTRODUCCION A RCX COMMAND CENTER ............................................................96

    6.5.2. ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA..................................................................................99 6.5.3. CONSTANTES Y VARIABLES .......................................................................................100 6.5.4. INSTRUCCIONES .........................................................................................................101 6.5.5. SENTENCIAS DE CONTROL..........................................................................................102 6.5.6. FUNCIONES Y SUBRUTINAS ........................................................................................103 6.5.7. TAREAS ......................................................................................................................105

    Pgina 3

  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    6.5.8. SENSORES...................................................................................................................105 6.5.9. SALIDAS .....................................................................................................................108 6.5.10. SONIDOS...................................................................................................................110 6.5.11. BIBLIOGRAFA NQC.................................................................................................111 6.6. SPIRIT.OCX Y VISUAL BASIC: .....................................................................................111 6.6.1. INTRODUCCIN A SPIRIT.OCX ....................................................................................111 6.6.2. PROGRAMACIN EN VISUALBASIC ............................................................................111 6.6.3. FUNCIONES PARA EL MANEJO DE LAS SALIDAS..........................................................121 6.6.4. FUNCIONES PARA EL MANEJO DE LAS ENTRADAS. .....................................................122 6.6.5. OTRAS FUNCIONES .....................................................................................................123 6.6.6. SENTENCIAS DE CONTROL..........................................................................................123 6.6.7. BIBLIOGRAFA SPIRIT.OCX Y VISUALBASIC: .............................................................124 6.7. BRICKOS......................................................................................................................125 6.7.1. CONFIGURANDO E INSTALANDO BRICKOS................................................................125 6.7.2. PROGRAMACIN EN BRICKOS...................................................................................126 6.7.3. BIBLIOGRAFA BRICKOS............................................................................................130 6.8. INTERACTIVE C ...........................................................................................................131 6.8.1. BIBLIOGRAFA INTERACTIVE C:.................................................................................131 6.9. LEGOS ..........................................................................................................................132 6.9.1. INTRODUCCIN .....................................................................................................132 6.9.2. ASPECTOS GENERALES DE LEGOS.............................................................................132 6.9.3. ARQUITECTURA DE SOFTWARE USANDO LEGOS.......................................................132 6.9.4. EJEMPLOS DE PROGRAMAS.........................................................................................133 6.9.5. CMO SE PROGRAMA DESDE GNU/LINUX? .............................................................135 6.9.6. HERRAMIENTAS RELACIONADAS CON LEGOS ...........................................................136 6.10. EMULEGOS................................................................................................................136 6.11. WEBLEGOS ................................................................................................................138 6.12. PROGRAMACIN EN JAVA PARA LOS LEGO-MINDSTORMS (LEJOS) .....................138 6.12.1. INTRODUCCIN ........................................................................................................138 6.12.2. CMO USO LEJOS BAJO LINUX? ............................................................................138 6.12.3. CREAR Y EJECUTAR MI PRIMER PROGRAMA LEJOS .................................................140 6.12.4. MOTORES .................................................................................................................143 6.12.5. SENSORES.................................................................................................................144 6.12.6. LCD .........................................................................................................................147 6.12.7. BOTONES..................................................................................................................148 6.12.8. BIBLIOGRAFA LEGOS .............................................................................................151

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  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    7. LEGO MINDSTORMS EN LA ENSEANZA ..........................................................153

    7.1. TRABAJO CON LEGO MINDSTORMS EN LA ENSEANZA............................................153 7.1.1. MTODO DE TRABAJO ................................................................................................153 7.1.2. OBJETIVOS: A CONSEGUIR..........................................................................................155 7.1.3. UN CASO PRCTICO: VISITA AL GRUPO COMPLUBOT. ...............................................155 7.1.4. ALGUNAS ESTADSTICAS INTERESANTES...................................................................157 7.2. LEGO MINDSTORMS: VERSIN EDUCATIVA VS COMERCIAL ....................................158 7.3. ENTORNOS DE PROGRAMACIN POR FRANJAS DE EDADES: EVOLUCIN................158 7.4. LABVIEW VS ROBOLAB EN EL ENTORNO EDUCATIVO ..............................................160 7.5. BIBLIOGRAFA EDUCACIN. .......................................................................................161

    8. COMPETICIONES LEGO ..........................................................................................163

    8.1. FIRST LEGO LEAGUE...................................................................................................163 8.2. ROBOCAMPEONES .......................................................................................................165

    9. ROBOTS LEGO ............................................................................................................166

    9.1. UN EJEMPLO MECNICO. ............................................................................................166 9.2. UN EJEMPLO DE PROGRAMACIN: .............................................................................170

    10. PRECIOS ORIENTATIVOS......................................................................................172

    Pgina 5

  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    1. INTRODUCCIN

    1.1. Qu es LEGO-Mindstorms?

    Imagina poder construir un robot completo, con sensores, motores, engranajes, reductoras,

    estructuras, poder programarlo y configurarlo, y todo sin soldar, grapinar, taladrar, pegar o

    taladrar tornillos. Pues eso es LEGO-Mindstorms, una forma fcil y sencilla de aprender

    robtica y construir tu propio robot.

    Lego Mindstorms es una plataforma para el diseo y desarrollo de robots, que sigue la

    filosofa de la marca LEGO, armar y construir todo tipo de objetos simplemente uniendo

    bloques interconectables. Pues eso es LEGO Mindstorms,

    El bloque central es un microcontrolador, al que se le ha aadido un cscara de ladrillo con

    forma de LEGO. La conexin de sensores y actuadores es muy sencilla, por simple presin

    en cualquiera de las puertas y en cualquier posicin. Las piezas de Lego tienen mltiples

    formas y tamaos, lo que nos permite construir diversas estructuras, usando los bloques

    como ladrillos o vigas.Mediante un PC, se realiza la programacin del ladrillo, usando

    diferentes programas y lenguajes.

    1.2. Por qu usar LEGO-Mindstorms?

    En este apartado indicaremos las principales ventajas y desventajas de utilizar Lego.

    1.2.1. Ventajas:

    -Fcil de montar y desmontar, no es necesario usar soldadura, ni tornillo. Todo lo que se arma

    se puede desarmar rpidamente. Adems, eso permite usar las piezas en mltiples diseos

    distintos.

    -Muy extendido por todo el mundo, lo que permite encontrar gran cantidad de informacin e

    ideas por Internet, diseos, soluciones, participar en foros, competiciones.

    -No es un pack cerrado, es decir, se puede comprar ms ampliaciones de lego, adquirir

    piezas deterioradas o perdidas, o aadir piezas echas manualmente, como por ejemplo,

    sensores o motores, e incluso circuitos neumticos.

    -Mltiples posibilidades y lenguajes de programacin, desde el nivel ms bsico e intuitivo,

    como el Robolab, uso de lenguajes conocidos como C o Java, utilizacin de Linux

    Pgina 6

  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    -Que sea escalable, es decir, que a partir de un material bsico haya opciones de ampliacin.

    -Muy indicado para entornos educativos, desde colegios a universidades, pues se puede

    aprender de forma fcil tanto mecnica como electrnica.

    1.2.2. Desventajas

    -La principal desventaja de LEGO es su estructura. Est formada por bloques de LEGO, que

    se unen por simple presin. Cierto que se pueden aadir elementos de refuerzo y sujecin,

    pero para diseos exigentes, no es recomendable. Golpes, cadas, pueden debilitar

    rpidamente la estructura, llegando a desarmar el robot.

    -No se pueden construir estructuras circulares, pues todas las piezas y ladridos de LEGO son

    rectangulares.

    -Colocacin de las bateras. Tanto en el NXT cmo en el RCX de LEGO, se alimentan

    mediante seis pilas AA R6, que deben ser colocadas dentro del ladrillo. Esto obliga a disear

    el robot con la necesidad de acceder directamente al bloque, para poder cambiar las pilas,

    limitando la construccin del robot.

    -Relacin masa-volumen. Las piezas LEGO no son tiles en diseos donde la relacin masa-

    volumen se hace crtica. Por ejemplo, para construir un robot de SUMO, no sera eficiente,

    pues la estructura LEGO es demasiado liviana, y se deberan aadir pesos para hacer el

    robot ms robusto, o el caso contrario, para construir robot pequeos, ligeros, y resistentes,

    las piezas LEGO son mucho peores que los materiales cmo la fibra de carbono.

    -Precio. Obviamente, comprar un robot prefabricado, resulta ms caro que construirte tu

    propio robot.

    1.3. Breve historia de LEGO:

    LEGO, cuyo nombre viene de las palabras en dans "leg godt" ("jugar bien"), y de Mindstorms

    (tormentas de ideas).

    Todo empez en el MIT, dnde se empezaron las investigaciones sobre microcontroladores,

    que fuesen fcilmente programables, y se conectasen a sensores y actuadores. All surgieron

    los primero ladrillos programables. Fueron especialmente diseados para nios, jvenes y

    estudiantes, para que pudiesen hacer sus primeros pinitos en el mundo de la robtica.

    Pgina 7

  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    Inspirados en el ladrillo del MIT(aunque completamente creado por LEGO, la compaa

    juguetera lanz en 1998 al mercado el kit Robotics Invention System 1.0,un sistema basado

    un microcomputador denominado RCX. En Espaa deberamos esperar hasta 1999, con la

    versin 1.5 para poder comprarlo. En el 2006 Lego ha lanzado el nuevo modelo, el NXT.

    As, las piezas de LEGO, tanta veces usadas para armar y desarmar, se convirtieron en una

    autntica plataforma de desarrollo y estudio, implantndose en colegios y universidades.

    1.4. Qu viene con LEGO?

    En las dos plataformas de LEGO vienen las siguientes piezas:

    Sistema de Invencin de Robtica 2.0

    En l se incluye el RCX Microcomputer con su correspondiente CD-ROM de Software, la

    Contructopedia (dnde podrs encontrar mltiples diseos), con tres desafos guiados y

    seis desafos pro. Adems incluye el transmisor infrarrojo, y 718 piezas, entre las que se

    incluyen dos motores, dos sensores tctiles y un sensor luminoso

    Pgina 8

  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    LEGO MINDSTORMS NXT incluye el NXT Intelligent Brick con procesador de 32-bit, 3 Servo

    motores interactivos, un sensor de sonido, un sensor visual ultrasnico, un sensor de tacto

    mejorado, y un preciso sensor de luz. El kit incorpora 519 piezas de LEGO TECHNIC.

    Adems incorpora 4 puertos (input), 3 puertos (output), altavoces, las tecnologas USB 2.0 y

    Bluetooth junto con un software de programacin compatible con PC y Mac.

    Pgina 9

  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    2. DESCRIPCIN GENERAL

    La parte mas importante de este tipo de robots es el elemento de control, segn el modelo se

    le conoce por RCX o NXT.

    2.1. El RCX:

    2.1.1. Descripcin Es el cerebro de Robotics Invention System, que contiene el sistema de comandos para el

    robot. Es una mini computadora integrada en un ladrillo Lego. Se puede programar con un PC

    o utilizar uno de sus cinco programas que tiene integrados.

    El ncleo del RCX es un microcontrolador Hitachi H8, exactamente el H8/3292. Tiene una

    velocidad de funcionamiento de 16 MHz y esta alimentado con 5V.

    Tiene una memoria interna ROM de 16 KB que contiene el driver que se ejecuta cuando se

    alimenta por primera vez el RCX y los programas base para no perderlos en caso de que se

    desconecte la alimentacin, una memoria interna de tipo RAM de 512 bytes y otra externa del

    mismo tiempo de 32 KB para el firmware (sistema operativo que controla el boque), los

    programas y configuraciones personales, pues con este tipo de memorias si se va la

    alimentacin durante mas de un minuto se perdern sus datos y habr que volver a cargarlos

    desde el PC. Tiene dos temporizadores de 8 bits y uno de 16 bit, un conversor

    analgico/digital de 8 bit y un altavoz integrado, capaz de emitir sonidos sencillos (Beep).

    Pgina 10

  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    En las siguientes fotografas se muestra como es internamente el modulo RCX. El primero es

    una vista superior y la segunda inferior.

    2.1.2. Puertos de entrada (1, 2,3)

    Tiene tres puertos de entrada para los sensores. Dependiendo del tipo de sensores, activos o

    pasivos, tiene una forma de funcionar distinta.

    Si los sensores son pasivos, como son el de contacto o el de luz, que no necesitan

    alimentacin utilizan el siguiente hardware.

    Pgina 11

  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    Si los sensores son activos, necesitan alimentacin, pero como solo tenemos dos hilos, y uno

    es la masa, tenemos que conmutar el otro para poder leer el sensor.

    El interruptor S se mantiene cerrando durante 3 ms. para alimentar el sensor y durante 0.1

    ms. se abre para obtener el estado del sensor.

    2.1.3. Puertos de salida

    Tiene tres puertos de salida para los actuadotes (motores y lmparas). Cada puerto puede

    estar en tres estados: on, off y floating. Cada salida tiene solo dos hilos por ello solo tienen

    una direccin asociada, forward (hacia adelante) y reverse (hacia atrs) y utilizan una

    modulacin por ancho de pulso (PWM). Los pulsos se envan cada 8 ms. y presentan hasta

    ocho posibles anchos, desde 1ms. (nivel de potencia mas bajo) a 8ms. (nivel de potencia mas

    alto, potencia continua).

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  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    2.1.4. Botones de control:

    Son 4 los botones de control. El botn rojo (On-OFF) enciende y apaga el RCX. Los demos

    solo funcionan cuando el ladrillo controlador esta encendido. El botn verde (RUN) inicia y

    detiene el programa seleccionado. En este modo el personaje de la ventana de visualizacin

    aparece andando. El botn gris (PRGM) permite cambiar entre los 5 programas integrados del

    RCX. El nmero de programa seleccionado aparece a la izquierda del personaje en la

    ventana de visualizacin. El botn negro (VIEW) slo est activo despus de descargar el

    firmware y permite obtener informacin de los sensores y motores. Se pueden ver las lecturas

    de sensor en los puertos de entrada 1,2 o 3 y la direccin del motor en los puertos de salida

    A, B o C.

    2.1.5. Pantalla LCD:

    Es una pantalla de cristal liquido, donde se visualiza es estado del robot.

    2.1.6. Puerto de comunicacin infrarroja.

    A travs de el puede comunicarse con el PC o con otros RCX.

    2.1.7. Transmisor de infrarrojos.

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  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    Sirve para establecer un vnculo inalmbrico entre el PC y el RCX. Con el transmisor de

    infrarrojos se puedes descargar programas al ladrillo controlador y para ejecutarlos. Para que

    se establezca una comunicacin el RCX y el transmisor infrarrojos deben verse el uno al

    otro con una separacin de entre 10m y 15 m aunque en condiciones de iluminacin optimas

    pueden separarse hasta 30 m.

    2.1.8. Alimentacin:

    La alimentacin del RCX se lleva a cabo mediante seis pilas de tipo AA/LR6. Se recomienda

    utilizar alcalinas aunque tambin se pueden utilizar recargables pero su potencia ser menor.

    Curiosidades:

    Al tener esta forma de ladrillo Lego, permite la construccin muy rpida de robots con piezas

    de tipo ladrillo Lego y de otros tipos.

    La primera vez que se enciende el RCX o despus de cambiar las bateras tardando ms de 1

    min., el RCX se encuentra en Modo de arranque. En la pantalla de visualizacin no aparece

    el reloj.

    Pgina 14

  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    En el Modo arranque no puedes descargar programas en tu robot porque el RCX necesita el

    firmware. El firmware es un software especial que permite la comunicacin entre tu equipo y

    el RCX. Se necesita descargar desde el PC.

    2.2. El NXT:

    En la figura anterior se muestra el NXT brick, es el objeto donde reside todo el control del

    robot. Para ello, esta compuesto por un microprocesador ARM-7 de 32 bits, el

    AT91SAM7S256 de Atmel. Este microprocesador de arquitectura Risc incluye 256 KB de

    memoria flash (no voltil), 64 kB de RAM (voltil) y una velocidad de funcionamiento de 48

    MHz. (Ver hojas caractersticas para conocerlo con mayor profundidad).

    Tiene cuatro botones en la parte superior para utilizar los programas que tengamos

    instalados, configurarlos y ejecutarlos. Tambin podemos visualizar en la pantalla el estado

    de los sensores o crear pequeos programas sin necesidad de utilizar el ordenador y

    programas adicionales. El botn de color naranja tiene como funciones el encendido (ON), la

    confirmacin de acciones (Enter) y el comenzar (Start). Las flechas de color gris son para

    moverse por los mens y el rectngulo gris oscuro es para limpiar la pantalla (Clear) y volver

    atrs (Go back).

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  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    Mediante una pantalla grfica de LCD de 1000 x 64 pxel blancos y negros, con un rea de

    visin de 26 x 40,6 mm manejamos el NXT de una manera muy sencilla. El LCD se controla

    mediante un UltraChip 1601 que se conecta mediante un bus SPI de 2 MHz de velocidad, al

    ARM7. Lo que se visualiza en el display esta almacenado en memoria como si fuera un array

    bidimensional (X, Y) y se actualiza cada 17 ms.

    Podemos emitir sonidos, pues tambin incluye un altavoz con un sistema de sonido de 8 bits

    de resolucin, 8 Khz. de calidad de sonido y que soporta una frecuencia de muestreo entre 2

    y 16 kHz. La seal de salida es una seal PWM controlada por el microprocesador ARM7. Se

    filtra, pasa por un amplificador diferencial (SPY0030A de SunPlus) de ganancia mxima igual

    a 20 y sale al exterior por un altavoz de impedancia caracterstica de 16 y un dimetro de

    21 mm. A continuacin se muestra su esquemtico:

    Para interactuar con el exterior, esta compuesto por 8 puertos de entrada/salida que se unen

    mediante conectores muy similares a los de tipo telefnico. Tienen 6 hilos pero tienen la

    ranura a la derecha en vez de en el medio como el del telfono. (Para convertir un cable

    telefnico al uno valido para el NXT visitar el siguiente enlace:

    http://philohome.com/nxtplug/nxtplug.htm)

    Pgina 16

  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    Los puertos de salida son el A, el B y el C y son para los motores. El siguiente esquemtico

    muestra en detalle un puerto de salida.

    MA0 y MA1 son seales de salida para controlar a los actuadotes. El pin 3 es masa y el pin 4

    es Vcc que esta conectado internamente a todos los Vcc de todos los puertos tanto de

    entrada como de salida. TACHOA0 y TACHOA1 son seales de entrada al microcontrolador

    ARM-7.

    Los puertos de entrada son el 1, el 2, el 3 y el 4 y son para los sensores. Como antes,

    mostramos el esquemtico de un puerto de entrada.

    El pin 1, ANA es un pin analgico conectado a un convertidor analgico/digital del procesador

    AVR y tambin a un generador de corriente para alimentar al sistema sensorial.

    Los pines 5 y 6, DIGIAI0 y DIGIAI1, son pines digitales de entrada/salida usados para la

    comunicacin digital con el ARM-7 mediante un bus I2C a una velocidad de 9600 baudios.

    El puerto 4 puede funcionar como un puerto de alta velocidad. Un RS485 esta implementado

    en el interior el puerto. Esto permite una comunicacin bidireccional de alta velocidad.

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  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    Tambin consta de un puerto USB de gran velocidad (12Mbits/s) que se encuentra al lado de

    los puertos de salida, es el primero de la parte superior derecha.

    La gestin de las entradas y salidas es llevada a cabo por un procesador AVR de 8 pines, el

    ATmega48 de Atmel. Que tiene 4 kB de memoria Flash, 512 B de RAM y una velocidad de

    funcionamiento de 8 MHz. Sus funciones mas importantes son el control de la alimentacin,

    la creacin de las seales de salida PWM para los motores y la conversin A/D de las

    seales de entrada de los sensores. Se conecta con el microprocesador ARM7 a travs de un

    bus I2C. A causa de las limitaciones del ARM7, esto solo funciona como maestro en la

    comunicacin por el I2C.

    Para la gestin del Bluetooth tiene otro microcontrolador de la empresa CSR (Cambridge

    Silicon Radio), llamado BlueCoreTM 4 y una memoria Flash externa de 8 Mbit, que contiene

    todo el hardware necesario para una comunicacin inalmbrica.

    Se conecta al ARM7 a travs de un modulo SPI (Interfaz serie sincrona) y un modulo UART

    (Transmisor-Receptor Asncrono Universal).

    Gracias a este sistema pueden conectarse hasta 4 NXT-brick a la vez, uno como maestro y

    los otros tres como esclavos, pero solo puede comunicarse con uno en un mismo tiempo.

    Como fuente de alimentacin podemos utilizar 6 pilas AA o una batera recargable de litio,

    que se conecta en la parte inferior del modulo NXT.

    Pgina 18

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    A continuacin se muestra un dibujo donde se representan los componentes del controlador y

    su interconexin con otros componentes:

    Pgina 19

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    2.3. Diferencias hardware entre el NXT y RCX:

    RCX NXT

    N puertos salida 3 3

    N puertos de entrada 3 4

    Sistema de batera

    recargable

    NO SI

    Compatibilidad con IR SI NO

    Compatible con Bluetooth NO SI

    Comunicacin mltiple de

    bricks

    SI SI

    Velocidad de motor 100 100

    Sonidos 6 beeps Infinitos

    Drive straight NO SI

    On-board variables 64 100-100

    Display control Nmeros Texto, imgenes, nmeros

    N de programas cargados 5 Infinitos

    Programacin sobre el brick NO SI

    Usa nuevos y viejos sensores NO SI

    Unin con el ordenador por

    cable rpido

    NO SI

    Grficos en display en placa NO SI

    A pesar de las diferencias que tienen, se pueden usar los motores y los sensores del RCX

    para el nuevo NXT. Esta conexin se facilita gracias al siguiente cable de conexin.

    Cuya funcin es unir el PIN1 y el PIN2 con los hilos del conector antiguo.

    Pgina 20

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    Diferencias generales entre RCX y NXT:

    2.4. Bibliografa para la parte de descripcin:

    http://mindstorms.lego.com/ : sobre el NXT, hay PDF con toda la descripcin hardware (lego

    Xtreme).-

    http://www.etse.urv.es/~aoller/robmob_eaiei/LEGO%20MindStorms%20RIS.htm: sobre el

    RCX

    http://complubot.educa.madrid.org/inicio.php?seccion=principal pagina de los nios de alcala

    Pgina 21

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    Archivos en PDF de la universidad politecnica de Catalua sobre Robotic invention system

    (http://bibliotecnica.upc.es/bustia/arxius/40427.pdf ), de la universidad de las Palmas de Gran

    Canaria sobre una practica sobre sistemas roboticos moviles (http://serdis.dis.ulpgc.es/~ii-

    srm/MatDocen/notas_practicas/Prac_1-2/Practica1y2.pdf ).

    Otras paginas visitadas:

    http://nxtbot.com/blog/?p=133 -> costruccion con lego rcx de juego de bolas

    http://www.micromundos.com/solutions/mwexroboticspage2.html foto lego_mosca

    http://www.donosgune.net/2000/ documento educacin robots

    http://legolab.daimi.au.dk/ robots lego para investigacin

    http://www.crynwr.com/lego-robotics/ sobre RCX

    http://gonzo.teoriza.com/2005/08/03/robotica-con-lego-mindstorms/

    http://graphics.stanford.edu/~kekoa/rcx/

    http://www.lego.com/eng/education/mindstorms/home.asp?pagename=rcx

    http://robotics.benedettelli.com/

    Pgina 22

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    3. Transductores y Sensores:

    3.1. Definiciones y conceptos previos:

    3.1.1. Sensor: Dispositivo sensible que utiliza un fenmeno fsico o qumico dependiente de la naturaleza y

    el valor de la magnitud fsico qumica a medir, lo cual permite la transduccin del estmulo a

    una seal utilizada directa o indirectamente como medida.

    Como sabemos un sensor es un dispositivo capaz de detectar diferentes tipos de materiales,

    con el objetivo de mandar una seal y permitir que contine un proceso.

    3.1.2. Transductor:

    Un transductor es un dispositivo que transforma un tipo de variable fsica (por ejemplo, fuerza,

    presin, temperatura, velocidad, etc.) en otro.

    Un sensor es un transductor que se utiliza para medir una variable fsica de inters. Algunos

    de los sensores y transductores utilizados con ms frecuencia son los calibradores de tensin

    (utilizados para medir la fuerza y la presin), los termopares (temperaturas), los velocmetros

    (velocidad).

    Cualquier sensor o transductor necesita estar calibrado para ser til como dispositivo de

    medida. La calibracin es el procedimiento mediante el cual se establece la relacin entre la

    variable medida y la seal de salida convertida.

    Los transductores y los sensores pueden clasificarse en dos tipos bsicos, dependiendo de la

    forma de la seal convertida.

    Los dos tipos son:

    Transductores analgicos: Proporcionan una seal analgica continua, por ejemplo voltaje o

    corriente elctrica. Esta seal puede ser tomada como el valor de la variable fsica que se

    mide.

    Transductores digitales: Producen una seal de salida digital, en la forma de un conjunto de

    bits de estado en paralelo o formando una serie de pulsaciones que pueden ser contadas.

    En una u otra forma, las seales digitales representan el valor de la variable medida. Los

    transductores digitales suelen ofrecer la ventaja de ser ms compatibles con las

    computadoras digitales que los sensores analgicos en la automatizacin y en el control de

    procesos.

    Pgina 23

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    3.1.3. Seleccin de los Sensores: La seleccin se basa en la decisin sobre cual es el sensor ms adecuado. Esto depende del

    material del objeto el cual debe detectarse.

    Si el objeto es metlico, se requiere un sensor inductivo. Si el objeto es de plstico, papel, o si

    es lquido (basado en aceite o agua), granu1ado o en polvo, se requiere un sensor capacitivo.

    Si el objeto puede llevar un imn, es apropiado un sensor magntico.

    Sensores activos y pasivos:

    Los sensores pasivos, no necesitan alimentacin para funcionar. Los sensores activos, por otra parte, son los que necesitan su propia alimentacin. Una manera fcil de distinguir los

    sensores activos de los pasivos es contar el nmero de pines que tienen. Lo sensores activos

    tienen un tercer pin extra para obtener la alimentacin, mientras que los sensores pasivos

    slo tiene dos.

    Conector para sensores pasivos.

    Conector para sensores activos.

    Los sensores activos son ms complejos, pero abren una amplia gama de posibilidades de

    deteccin. Entre los ejemplos de sensores activos se incluyen los sensores infrarrojos [que

    detectan presencia y distancia], los sensores de efecto Hall [que detectan los campos

    magnticos], los sensores de ruido, los sensores de vibracin, etc.

    3.2. Sensores de Lego:

    3.2.1. Sensor de Temperatura:

    El sensor de temperatura permite leer el valor aproximado de la temperatura, mediante la

    interaccin de un termistor en uno de los extremos, generando un campo magntico que

    permite la deteccin aproximada de la temperatura del bloque que lo contiene. El bloque

    original de Lego posee un termistor de 12 k a 25 C con un coeficiente de correccin

    aproximado de un -3,7%/C

    Pgina 24

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    La frmula Temp = (785 RAW) / 8 puede determinar la temperatura detectada por el sensor.

    Funciona en un rango de temperaturas entre 20 y +50 grados Celsius. El RCX puede leer y

    mostrar las lecturas en grados Celsius o Fahrenheit (ref. W979889).

    3.2.2. Sensor de Contacto: El sensor de contacto permite detectar si el bloque que lo posee ha colisionado o no con

    algn objeto que se encuentre en su trayectoria inmediata. Al tocar una superficie, una

    pequea cabeza externa se contrae, permitiendo que una pieza dentro del bloque cierre un

    circuito elctrico comience a circular energa, provocando una variacin de energa de 0 a 5

    V.

    En este caso, si la presin supera una medida estndar de 450, mostrado en la pantalla de

    LCD, se considera que el sensor est presionado, sino est sin presin. Este Sensor se

    puede utilizar para determinar cuando un Robot toca algo con el fin de que tome la decisin

    de regresar o cambiar de direccin. (ref. W779911).

    3.2.3. Sensor de Luz:

    El sensor de luz permite tomar una muestra de luz mediante un bloque modificado que un

    extremo trae un conductor elctrico y por el otro una cmara oscura que capta las luces. Esta

    cmara es capaz de captar luces entre los rangos de 0,6 a 760 lux. Este valor lo considera

    como un porcentaje, el cual es procesado por el bloque lgico, obteniendo un porcentaje

    aproximado de luminosidad. El bloque RCX calcula con la frmula Luz = 146 RAW / 7 para determinar el porcentaje

    obtenido por la lectura de la luz, tomando una muestra cada 2,9 ms, siendo ledo en 100 us. ,

    el valor que se lee a partir del sensor.

    Pgina 25

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    Debido a que este sensor capta grados de luminosidad, no es capaz de distinguir colores,

    slo captando la existencia del blanco (claridad), negro (oscuridad) y los tonos de grises que

    corresponden a los distintos porcentajes de luz existentes en el medio. (ref. W779758).

    3.2.4. Sensor de Rotacin:

    El sensor de rotacin permite conocer la posicin del robot en cualquier instante. Para

    conocer la posicin del robot, el sensor produce una variacin de energa entre cuatro

    estados, los cuales son detectados cada 2,9 ms. y procesados por el bloque RCX durante 100

    us, en los cuales pasa entre cuatro estados de energa: 2,0volts -> 4,5 volts -> 1,3 volts -> 3,3 volts (en sentido horario)

    3,3 volts -> 1,3 volts -> 4,5 volts -> 2,0 volts (en sentido antihorario)

    Con estos estados se permite verificar cuantas variaciones de energa han sucedido desde la

    lectura. Cada voltaje representa un giro aproximado de 22,6 del sensor, por lo tanto

    existiendo cerca de 16 ciclos de voltaje para detectar un giro completo. El problema de esta

    lectura es a bajas velocidades, debido a que genera unas minsculas variaciones de energa,

    debido a que los valores intermedios no son considerados como movimiento vlido. Lee 16

    posiciones de rotacin con un mximo de 500 revoluciones por minuto (RPM). El RCX puede

    leer tanto ngulos de rotacin como dieciseisavas partes de un giro completo. (ref. W979891).

    3.2.5. Sensor ultrasnico:

    El sensor Ultrasnico slo se incluye en el empaque de Lego Mindstorms NXT, y su principal funcin detectar las distancias y el movimiento de un objeto que se interponga en el camino

    Pgina 26

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    del robot, mediante el principio de la deteccin ultrasnica. Este sensor es capaz de detectar

    desde 0 a 255 cms, con una precisin relativa del +/- 3 cms.

    Mediante el principio del eco, el sensor es capaz de recibir la informacin de los distintos

    objetos que se encuentren en el campo de deteccin, teniendo un mejor reflejo del eco los

    elementos planos que los curvos, como pelotas u otros elementos similares. Una advertencia

    que se realiza es acerca de las conexiones mltiples de este sensor, ya que se puede detener

    la ejecucin y/o lectura de los distintos elementos.

    El sensor estar configurado por defecto para medir la distancia a un objeto, pero tambin

    puede ser capaz de medir las distancias hasta un mximo de 8 objetos en un nico periodo

    de medida.

    3.2.6. Sensor de sonido:

    El sensor incluido en el nuevo LEGO MindStorms NXT permitir programar robots que

    respondan ante un nuevo estmulo como lo es el sonido. Las caractersticas del sensor

    permitirn programarlo para que realice una tarea cuando una persona le da una orden o que

    haga otra cuando varias personas le den la misma orden de modo simultneo.

    El sensor de sonido tambin puede reconocer patrones de sonido. Por ejemplo, puede

    programarse el robot para desarrolle un comportamiento en concreto mientras que con dos

    palmadas haga algo totalmente diferente. El sensor tambin es capaz de discriminar tonos.

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    3.2.7. Sensor de Color HiTechnic Compatible con NXT : El sensor de color compatible con NXT est diseado para detectar con precisin el color de

    un objeto, el sensor de color es perfecto para construir un organizador de ladrillos o cualquier

    otro diseo que requiera deteccin de color.

    El sensor de color funciona iluminando la superficie del objetivo con tres fuentes de luz

    coloreadas (Diodos emisores de luz o led): uno rojo, otro verde y el tercero azul. La diferencia

    entre la luz ambiente y el aumento debido a las fuentes de luz del sensor es utilizada para

    medir la luz de cada color absorbida por la superficie del objeto. Los tres valores de color se

    procesaran para corregir la dispersin en el espectro de emisin de cada uno de los led.

    El NXT recibe tres valores: el nivel de ROJO, el nivel de VERDE y el nivel de AZUL.

    El valor correspondiente a cada color est comprendido entre 0 y 255. por ejemplo, si el valor

    devuelto es Rojo =255, Verde =255 y Azul =255 el color ledo es el Blanco.

    La siguiente tabla muestra las lecturas que devolvern algunos colores:

    Color Rojo Verde Azul

    Negro 0 0 0

    Blanco 255 255 255

    Rojo 255 0 0

    Verde 0 255 0

    Azul 0 0 255

    Amarillo 255 255 0

    El sensor actualiza las lecturas a razn de 100 muestras por segundo. Las caractersticas del

    modo de control del sensor de color permiten dos tipos de calibracin a efectuar por el

    programa del NXT.

    La calibracin por nivel de negro puede utilizarse para eliminar reflejos no deseados

    provenientes de la estructura en la que el sensor est colocado.

    La calibracin por balance de blancos puede utilizarse para adecuar la sensibilidad del sensor

    para cada uno de los tres led cuando ilumina una superficie blanca a una distancia

    determinada.

    El modo de control por defecto es el 0, modo normal de medicin. Si el modo de control se

    establece en 1, el sensor operar en modo calibracin de balance de blancos y esperar ser

    dirigido a una superficie blanca difusa a una distancia de unos 15 mm. Cuando la funcin

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    calibracin finaliza, los led destellarn y el modo de funcionamiento pasar automticamente

    a 0, modo normal de medida. El proceso calibracin dura alrededor de segundo. El valor

    de calibracin se almacena en memoria no-voltil y ser recuperado cada vez que se aplica

    tensin al sensor.

    Si el modo de control se establece en 2, el sensor operar en modo calibracin de nivel de

    negro y esperar ser situado en espacio vaco sin objetos en un cono de 90 en una distancia

    de al menos 0.5m. La funcin calibracin nivel de negro mide la seal de cada color y crea un

    desplazamiento (offset) para anular el nivel de luz ambiente en futuras mediciones. Cuando la

    funcin calibracin finaliza, los led destellar y el modo de funcionamiento pasar

    automticamente a 0, modo normal de medida. El proceso calibracin dura alrededor de 1

    segundo. Esta funcin puede ser utilizada para contrarrestar seales devueltas por partes de

    la estructura circundante. El valor de calibracin se almacena en memoria no-voltil y ser

    recuperado cada vez que se aplica tensin al sensor.

    3.2.8. Sensores de presencia:

    Estn hechos con un Opto-Switch que contiene una fuente IR y un fototransistor separados

    por una ranura de 0.15 pulgadas. Cuando se inserta un objeto en la ranura, la luz no alcanza

    al fototransistor, que se pone en corte. Cuando el objeto se retira, el fototransistor conduce de

    nuevo.

    La ranura es suficientemente ancha para acomodar varias piezas Lego. En particular, una

    rueda de 0.95 pulgadas con 6 huecos, de modo que bloquea el haz infrarrojo 6 veces por

    revolucin. El sentido de la rotacin no se puede determinar monitorizando la seal del

    fototransistor, pero esto es irrelevante si la rueda se halla conectada al motor, cuyo sentido de

    giro es conocido.

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    3.3. Fabricacin de sensores para Lego: 3.3.1. Sensor de luz:

    Introduccin: Probablemente tendrs en el aula uno o ms sensores de luz Lego, pero si

    necesitas alguno ms lo puedes hacer de un modo muy sencillo. Adems te saldr mucho

    ms econmico que el comercial. En cuanto al material, el nico elemento electrnico que

    necesitas es un LDR. Lo puedes comprar en cualquier comercio de electrnica, en la figura

    puedes ver el LDR y las dos piezas de Lego necesarias (el LDR de la figura tiene la referencia

    MKY 76C348).

    Circuito: El circuito es muy sencillo, y del mismo modo que sucede con el resto de

    resistencias no es necesario tener en cuenta la polaridad.

    Montaje: Hay diferentes modos para montar este sensor. El ms simple es cortar un cable de

    los utilizados para conectar motores y sensores, y soldar directamente el LDR a l. Otro es el

    que se puede ver en la figura. El LDR tiene sus terminales soldadas a los conectores de la

    pieza blanca inferior. De este modo, podremos conectar el sensor por medio de un cable

    estndar Lego.

    Programa: El sensor que hemos montado a pesar de ser un sensor de luz es un sensor

    pasivo, es decir, no requiere alimentacin. En consecuencia, en lugar de configurarlo como

    sensor de luz lo haremos como sensor de contacto en modo RAW (tambin es posible

    configurarlo en modo porcentual, pero siempre la precisin ser mayor en modo RAW).

    Notas: Existe otro componente electrnico de semejante comportamiento al LDR, cuya

    resistencia vara con el cambio de temperatura. Con l es posible hacer un sensor de

    temperatura.

    3.3.2. GP2D12 Sensor de distancias:

    Lo que se intenta conseguir con este sensor es aadir potencia al conjunto de Lego, ya que

    aunque tiene un buen con junto de sensores, nos faltara uno para medir distancias y que

    fuera barato. Lo que conseguimos adaptando este pequeo sensor.

    Pgina 30

  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    Estos dispositivos infrarrojos pequeos pueden medir distancia entre 10 y 80 centmetros con

    buena precisin y bastante inmunes a las variaciones producidas por la reflectividad de los

    obstculos y de la luz ambiente.

    Para poder conectar el sensor con salida anloga GP2D12 usando un diseo lo ms simple

    posible y utilizando solo la energa que viene de la entrada del sensor. Esto supone un

    verdadero desafo debido a los 35mA del GP2D12 por debajo de 5V, mientras que la entrada

    del sensor de RCX se encuentra limitada a 14mA!

    El concepto principal para alcanzar esta meta seria: almacenar la energa en un condensador

    mientras que el GP2D12 no se acciona, una vez cargado utilizaremos la carga para obtener

    una medida. Por supuesto hay un pequeo problema con esta tcnica: el tiempo de la carga

    es largo. El GP2D12 requiere 50ms por medida, mientras que el circuito necesita 300ms!

    Con el siguiente circuito, podemos ver que durante 250ms, se configura el sensor mientras

    que se acciona un pequeo sensor, entonces se carga C1 con D1 hasta alcanzar el valor

    necesario para obtener una medicin. El regulador U1 de la entrada genera una tensin

    regulada de +5V. Q1 es cortado por D2 (D2 mantiene la base a una tensin ms alta o igual

    a su tensin del emisor), as que GP2D12 no se acciona.Q3 tambin esta en corte, por lo que

    la corriente no atraviesa D3/R5/Q2. La nica corriente significativa es la de la carga C1 que

    con R1 se hace menor de 2mA, y al final de esta fase C1 se carga completamente.

    Fase de la medida: Durante los 50ms siguientes, el sensor se configura como sensor de tacto (pasivo). Como la tensin de +5V con 10K (interior RCX), que existe a su entrada

    resulta

    escasa para bloquear Q1. Q1 y Q3 entonces entran en conduccin y se acciona GP2D12.

    Q2, montado como seguidor del emisor, protege la salida GP2D12 que ofrece unos valores

    correspondientes a la medida tomada validos para RCX.

    Cdigo de la muestra para leer el sensor:

    Pgina 31

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    SetSensor (SENSOR_1, SENSOR_LIGHT); Espera (25); SetSensor (SENSOR_1, SENSOR_TOUCH); Espera (5); SetSensorMode (SENSOR_1, SENSOR_MODE_RAW); distancia = SENSOR_1; Carga de //Enable C1 cuanto antes SetSensor (SENSOR_1, SENSOR_LIGHT);

    Lista De Componentes:

    D1 evita que se destruya el sensor en caso de la conexin inversa. No utilizar el rectificador

    usado en el sensor de Lego que permite a los sensores trabajar cuando est conectado al

    revs (el nmero de diodos necesarios salta a partir del 3 al 8). Utilizamos el diodo 1N5819 de

    1 amperio Shottky para D1, que es barato y fcilmente disponible. Con un pequeo voltaje a

    la entrada, en este caso menos de 0.1V para la corriente que lo atraviesa, ste permite cargar

    C1 con el voltaje ms alto posible.

    C1 almacena la energa que ser utilizada durante fase de medida. Debe proporcionar +5V

    en el extremo de esta etapa. Los valores tpicos asumidos para el GP2D12 (I=35mA,

    conversin time=50ms) y un +7.5V inicial a travs de C1, su valor son C = I * despegue/dV =

    35 * 50/(7.5-5) = el F 700. Margen pequeo con el F 1000

    Para U1 utilizamos un Telcom TC55RP5000 aunque tambin podemos utilizar otros

    reguladores como STMicroelectronics L4931-50. Los reguladores estndares tales como el

    78L05 no nos sirven porque requieren ms de +7V en la entrada para conseguir tomar un

    dato valido a la salida.

    Para Q1 podemos utilizar un transistor de Zetex de alto rendimiento, como el ZTX718 que

    ofrece un rpido aumento de intensidad.

    El C2 estabiliza U1 y permite absorber los picos de corriente. Lo mejor seria una versin

    barata del ESR.

    Construccin del mdulo de interfaz del sensor

    El mdulo de interfaz.

    Vista superior

    Pgina 32

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    Vista superior, con la identificacin de los

    componentes

    Viste inferior. Un circuito impreso de una

    capa es fcil de dibujar.

    Para el montaje se usan 3 ladrillos huecos

    4x2

    Todo introducido dentro de las piezas

    Terminar el mdulo.

    Listo para ser usado

    Distancia contra la lectura del sensor Curva linealizada: 1000/(distance-2) contra

    la lectura del sensor + lnea lo ms mejor

    posible cabida

    3.3.3. Sensor de color:

    Construccin: Las piezas necesitadas para construir el circuito estn muy comunes y disponibles de la mayora de los surtidores electrnicos. Los lectores al corriente de mi libro

    extremo de Mindstorms deben reconocer el mtodo de la construccin ilustrado en los

    cuadros 3 y 4. Primero construyes y pruebas el circuito en un tablero para cortar el pan

    Pgina 33

  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    electrnico y en seguida transfieres las piezas al tablero de PC relacionado del prototipo.

    Aunque el mtodo trabaja bien, los resultados adentro no son muy compactos y hay una

    ocasin de los errores del cableado. Por esta razn, he preparado un tipo pequeo tablero

    del por-agujero de PC para hacer el edificio y la cubierta el circuito ms fcil.

    El cuadro 5 demuestra el tablero de PC poblado con tres fotoclulas de los CDes para los

    sensores. Las fotoclulas particulares usadas (Mouser #338-54C348) son bastante pequeas

    caber en la poca rea ahuecada alrededor de los agujeros en vigas de la tcnica de Lego.

    Los pedazos cortos de tubera aislada resbalaron sobre el plomo infundado de las fotoclulas

    evitan el poner en cortocircuito durante la operacin. Las tres fotoclulas se deben alimentar

    a travs de la viga antes de soldar al tablero de PC. Una caja del caramelo de Tictac

    proporciona un recinto simple para el proyecto terminado segn las indicaciones del cuadro

    6. La conexin al RCX es hecha cortando un alambre del motor de Lego #5111 9V por la

    mitad.

    Alternativamente, el tablero de PC es bastante pequeo para que el proyecto sea contenido

    en una caja de la batera de #5391 Lego 9V. Esto es un recinto prctico con un conectador

    construido a la derecha en la tapa. Es ms fcil conectar los sensores con un pedazo corto

    de alambre del cuatro-conductor al usar esta caja. Los alambres cortos soldaron a los postes

    donde la batera 9V habra unido pares el circuito al conectador de Lego en la tapa de la caja.

    Pgina 34

  • ROBOTS LEGO MINDSTORMS

    Sensor de color: La deteccin del color depende de medir la intensidad de la luz en diversas longitudes de onda. Un espectrmetro hace esto partiendo la luz con un prisma o una rejilla

    de difraccin en sus longitudes de onda componentes. Sin embargo, los espectrmetros son

    complejos y demasiado difciles de construir. Otro acercamiento mide la intensidad de luz en

    tres vendas del color primario: rojo, verde, y azul. Entonces calcula el color o la tonalidad de

    la luz en software.

    La tonalidad es un solo nmero que describe el color total de una luz. Se extiende a partir de

    la 0 a 360, como los grados del ngulo alrededor de un crculo. En el caso de tonalidad: 0 es

    rojo, 120 es verde, 240 es azules y 360 est detrs alrededor al rojo otra vez. Los colores

    intermedios tienen tonalidades como 60 para el amarillo, 180 para cinico y 300 para la

    magenta. El clculo de la tonalidad de valores rojos, verdes y azules es un algoritmo simple

    descrito ms adelante.

    Mi primer acercamiento era utilizar las lentes coloreadas del LED para los filtros. Puedes

    verlos en el cuadro 3. Resultaron ser demasiado plidos y de color para las medidas

    exactas. Entonces investigu con las placas transparentes de Lego. Son rojo disponible,

    verde y azul en el kilt de accesorios transparente de Lego #5316. Tapan perfectamente en

    los agujeros de las vigas de la tcnica para formar los filtros para los sensores de los CDes

    demostrados en el cuadro 6.

    Despus de la experimentacin substancial, encontr que las placas azules y verdes eran

    demasiado plidas para el uso individualmente. Apilar dos placas verdes y tres azules cre

    bastante densidad del filtro para la buena medida de color. El espectro real del color de los

    filtros que resultan se puede considerar por la luz del sol que fotografa que brilla a travs de

    ellos con una rejilla de difraccin segn las indicaciones del cuadro 8.

    La sensibilidad espectral de la fotoclula es otro factor importante en la determinacin de la

    exactitud de la medida de color. No todas las fotoclulas de los CDes son semejantes en este

    respeto. El mejor tipo para la discriminacin de color se llama Type 5. Tiene sensibilidad

    mxima aproximadamente 560nm en la parte verde del espectro. La mayora de los otros

    tipos de la fotoclula tienden para ser sensibles demasiado rojo o an infrarrojo. He

    experimentado con las fotoclulas de varias fuentes y encontr el Mouser #338-54C348 tengo

    la mejor respuesta espectral tan bien como la geometra deseable para montar mencionada

    previamente.

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    Descripcin del programa: Enumerar 1 es no absolutamente un programa de C que controla el multiplexor y convierte las intensidades rojas, verdes y azules en un valor de la tonalidad.

    Da vuelta al RCX en un colormetro simple continuamente exhibiendo la tonalidad en su LCD.

    Usar el sensor para construir un compaginador robtico del ladrillo de Lego sera un uso ms

    til del sensor.

    Programa de la demostracin del sensor del color de //

    // de Michael Gasperi

    Sensor del COLOR SENSOR_1 //color del #define en el puerto 1 del sensor

    Espera del #define SHORT_WAIT 2 //short para que valor se estabilice

    tonalidad interna; //hue como global

    caera de la tarea () {

    r interno, g, b, mximo, minuto, d, rd, gd, bd, h; //declare el resto de las variables

    SetUserDisplay (tonalidad, 0); exhibicin de //set para demostrar valor de la tonalidad

    SetSensor (COLOR, SENSOR_LIGHT); //power en el sensor hacindote el tipo de la luz

    mientras que //loop (verdadero) por siempre {

    mientras que (COLOR! de = el canal 0 del mux 100) //only leer 100 {

    SetSensor (COLOR, SENSOR_TOUCH); //power del sensor haciendo tacto

    SetSensor (COLOR, SENSOR_LIGHT); energa de //reapply de accionar la palanca del canal

    Espera (SHORT_WAIT); //wait para que lectura se estabilice

    PlaySound (SOUND_LOW_BEEP); sonido de //alarm

    }

    SetSensor (COLOR, SENSOR_TOUCH); energa de //toggle de cambiar al canal 1

    SetSensor (COLOR, SENSOR_LIGHT);

    Espera (SHORT_WAIT);

    r = COLOR*100; //read el rojo y la escala por 100

    SetSensor (COLOR, SENSOR_TOUCH); energa de //toggle de cambiar al canal 2

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    SetSensor (COLOR, SENSOR_LIGHT);

    Espera (SHORT_WAIT);

    g = COLOR*100; //read el verde y la escala por 100

    SetSensor (COLOR, SENSOR_TOUCH); energa de //toggle de cambiar al canal 3

    SetSensor (COLOR, SENSOR_LIGHT);

    Espera (SHORT_WAIT);

    b = COLOR*100; //read la escala de color azul por 100

    SetSensor (COLOR, SENSOR_TOUCH); energa de //toggle de cambiar al canal 0

    SetSensor (COLOR, SENSOR_LIGHT);

    si (r>g) {mximo = r;}{mximo = g;} //find el color con intensidad mxima si (b>max) {max=b;} si (r

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    no debe necesitar entrar este lazo otra vez. Si el RCX guarda el hacer del sonido del zumbido

    para ms que algunos segundos, hay algo mal con el multiplexor.

    El programa siguiente camina palanca la energa y ley los valores rojos, verdes y azules.

    Porque el RCX tiene solamente matemticas del nmero entero, los valores necesitan ser

    escalados para arriba por 100 para una aritmtica ms ltima. En nmero entero la

    matemticas 1 se dividi por 4 resultados en 0 no 0.25 puesto que no hay particiones

    fraccionarias. Escalando el denominador por ciento ante la divisin, el resultado se convierte

    en 25. Una palanca adicional de la energa despus del azul de la lectura fija el multiplexor

    para comenzar el proceso encima otra vez.

    El clculo de la tonalidad requiere primero la determinacin de qu color tena el mximo y de

    cul tena valor mnimo. Despus de ese, la diferencia entre el mximo y el mnimo se

    calcula. Entonces el dividirse por la diferencia normaliza las intensidades del color.

    Necesitaras ordinariamente ser referido sobre el acontecimiento inverosmil que la diferencia

    igual cero, pero el RCX hace el resultado de la divisin por cero simplemente cero. Se

    computa la tonalidad usando el color con el valor mximo. Si la tonalidad es negativa,

    agregando 360 arreglos el resultado.

    Resultados: Cuadro 9 demostraciones como de bien el sensor del color funciona. La carta compara la tonalidad de casi 100 diversas fuentes de luz a la lectura de RCX. Los valores de

    la transmisin fueron obtenidos brillando la luz fluorescente del amplio-espectro a travs de

    los filtros transparentes fabricados por Rosco Laboratorio Ltd. y disponible de Edmund

    cientfico como nmero de catlogo CR30394-17. Un ingeniero de Rosco me envi los

    valores rojos, verdes y azules equivalentes de los filtros, que fueron utilizados para calcular la

    tonalidad prevista. Los valores de la emisin fueron tomados sosteniendo el sensor contra

    una ventana del color slido en la pantalla de un monitor de la computadora. Un programa

    bsico visual simple permiti el control de los componentes rojos, verdes y azules del color

    para el color de la ventana. Los valores reflejados donde medido reflejando la luz de las

    muestras del color de un patrn de prueba en un profesional Photoguide de Kodak.

    Parece la medida de la tonalidad es exacto dentro de ms o menos 60. Eso significa por

    ejemplo, puede ser que no puedas discriminar entre verde y cinico, pero puedes decir

    ciertamente verde del azul. El color y el tipo de fuente de luz tienen un efecto significativo en

    la exactitud tambin. Si utilizas el sensor del color para clasificar ladrillos, necesitas calibrar la

    lectura de la tonalidad para los ladrillos que deseas clasificar con una fuente de luz

    controlada.

    Pgina 38

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    3.3.4. Construccin de un sensor de temperatura RCX compatible:

    Componentes bien escogidos. Esta clase de sensor se construye generalmente con una

    variedad especial de resistor que su valor disminuya mientras que la temperatura sube (NTC,

    resistor negativo del coeficiente de la temperatura). La resistencia del sensor de LEGO es

    12K a 25C. Pero, Este valor no es fcilmente disponible, y el sensor se construye

    probablemente usando una serie de 10K NTC montada con un resistor fijo 2K2.

    Despus de agregar a ellos un resistor de la serie 2K2K, compare la temperatura exhibida

    por RCX con la temperatura real (medida con un termmetro).

    Si el margen de error es aproximado a 1C lo consideraremos como bueno (el RCX mide

    temperaturas de -20C a 70C solamente).

    Comparativa del RCX y temperatura real

    Construccion del sensor:

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    Material necesario:

    ladrillo 2x4

    placa 2x4

    cable elctrico del 1/2 LEGO

    resistor de 10KOhm NTC, utilic a Murata ms pequeo uno

    resistor 2.2KOhm

    2 pedazos del tubo de cobre amarillo del dimetro de 4m m, un 1cm largo, un 4 cm largo

    un pedazo de calor-contrae el tubo bastante grande para caber el tubo de cobre amarillo

    el alambre elctrico fino, soldadura, multa calor-contrae el tubo para aislar los alambres

    rpido-curar el pegamento de epoxy y el pegamento cyanoacrylic

    Montaje:

    Sujetar juntos ambos tubos de cobre amarillo con el tubo del encogimiento del calor, mientras

    que dejar un 1 milmetro abre entre los pedazos. La extremidad de la punta de prueba ser

    separada termal del resto del sensor. Los alambres de la soldadura y el resistor 2.2KOhm al

    resistor de NTC, aslan las soldaduras con el tubo fino del encogimiento del calor.

    Pgina 40

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    Insertar la punta de prueba en el tubo.

    Sellar el tubo y fijar el NTC con una gota de rpido-curan el pegamento de epoxy.

    Usar el cortador que mola mont en el taladro de la energa con el soporte, quita dos de tres

    tubos internos del ladrillo 2x4. Perforar un agujero de 4 milmetros a travs del extremo del

    ladrillo y del tubo interno restante. Hacer una muesca en parte posterior del ladrillo termina

    con el archivo para permitir que el cable haga salir.

    Insertar el tubo en agujero del ladrillo, despus cable elctrico de la soldadura LEGO. Pegar

    el tubo de cobre amarillo al ladrillo con pegamento cyanoacrylic.

    Cerrar el ladrillo con la placa 2x4.

    La entrada Mux de RCX y sensor del color:

    Un multiplexor funciona conectando los sensores mltiples con una sola entrada una a la vez.

    La mayora de las computadoras emplean un multiplexor en su hardware a digital de la

    conversin anloga al espacio y al dinero de ahorro. De hecho, el RCX tiene un multiplexor,

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    pero solamente tres entradas estn disponibles para el usuario. El RCX utiliza uno de los

    otros canales internamente para leer su propio voltaje de la batera.

    El diseo de un multiplexor para el RCX es difcil. Algunos esquemas obvios utilizan salidas

    del motor con los relees para seleccionar los sensores mltiples. Sin embargo, porque el

    RCX tiene solamente tres salidas, estos mtodos no se parecen muy aceptables. Algo es

    necesario que pueda detectar que el programa de RCX desea cambiar a un diverso sensor

    sin perder una de las salidas preciosas.

    Para disear un multiplexor aceptable que necesitas entender cmo el RCX lee sus entradas

    del sensor. El RCX tiene dos modos del sensor, pasivo y accionado. Los ejemplos de tipos

    pasivos son sensores del tacto y de temperatura. Mientras que estn accionados los tipos

    incluyen los sensores de la luz y de la rotacin.

    En el modo pasivo, el RCX mide un voltaje en la entrada. Para hacer lectura los sensores o

    los interruptores resistentes ms fciles, hay un resistor del ohmio 10K que intenta tirar de la

    entrada hasta 5V. En modo accionado, el RCX se aplica sobre 8V a la entrada para 3ms y

    despus lee la entrada apenas como un tipo pasivo durante un perodo corto 0.1ms.

    Rpidamente accionando la palanca de una entrada del modo accionado a la voz pasiva y a

    la parte posterior un circuito del multiplexor podra detectar que el programa de RCX dese

    cambiar a otro sensor. La seleccin de si una entrada est en pasivo o el modo accionado se

    puede cambiar en marcha dentro de lenguajes de programacin como no absolutamente C o

    bsico visual. Desafortunadamente, la lengua de la escritura del P-ladrillo del cdigo de RCX

    y de Lego no permite esta flexibilidad.

    La limitacin del tipo de sensores multiplexados a la voz pasiva alcanza una gran

    simplificacin en el diseo del multiplexor. Significa que solamente las seales del sensor

    estn cambiadas y no la energa de funcionarlos. La deteccin ligera pasiva con las

    fotoclulas del sulfuro de cadmio (CDes) trabaja sobre as como el sensor ligero de Lego de

    todos modos.

    Descripcin del circuito:

    El cuadro 1 es el diagrama esquemtico del multiplexor del sensor. Permite que los tres

    sensores resistentes S1, S2 y S3 compartan una sola entrada de RCX. Los buenos ejemplos

    de sensores resistentes son fotoclulas, termistores, y potencimetros. Los interruptores

    pueden tambin ser utilizados puesto que son apenas ejemplos extremos de sensores

    resistentes.

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    Los diodos D1 a travs de D4 y del condensador C2 forman la fuente de alimentacin. El

    arreglo de onda completa del puente permite que el accesorio del conectador de energa al

    RCX est en cualquier orientacin. Te cercioras de observar la polaridad del C2. Los

    circuitos integrados U1 y U2 del Cmos tienen sus conexiones de la fuente de alimentacin

    demostradas en tablas al lado de VCC y de la tierra. VCC debe medir por lo menos 6V

    durante la operacin normal con las buenas bateras.

    El circuito integrado U2 es un contador digital que ordena a partir la cero a tres y entonces

    reajustes. Los diodos D7 y D8 junto con el resistor R3 y el condensador C1 crean el reloj para

    U2. El voltaje en la entrada de reloj permanece alto durante la lectura accionada normal del

    modo del sensor por el RCX, pero el punto bajo de las gotas durante el tiempo mucho ms

    largo en que la entrada del sensor cambia a la voz pasiva. Cuando el sensor entr palancas

    de nuevo a modo accionado el circuito crea el borde de levantamiento necesitado para

    registrar U2.

    El circuito integrado U1 contiene los interruptores anlogos usados para conectar un sensor

    con el RCX a la vez. U1A proporciona la regeneracin al RCX para la sincronizacin. Si no,

    no podras decir qu sensor fue conectado. El interruptor anlogo U1A se cierra cuando U2

    cuenta cero y ste conecta el RCX a travs del diodo D5 o D6 y R1 con la tierra. La lectura

    creada en el RCX bajo esta condicin es siempre 100. Los tres sensores conectan con R2,

    que es clasific de modo que su lectura mxima alcance nunca absolutamente 100.

    El cuadro 2 demuestra una gama de entradas y la lectura que resulta en el RCX. Los

    sensores resistentes o los voltajes se pueden aplicar a las entradas. Las lecturas son al revs

    de lo que puede ser que esperes. Voltio cero da lugar a una lectura cerca de 95 mientras que

    sobre 4.3V es 0. La resistencia cero da lugar a una lectura cerca de 95 mientras que la

    resistencia muy alta lee 0.

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    3.4. Fabricacin de sensores pasivos:

    Como curiosidad mostramos como se pueden fabricar otro tipo de sensores de forma barata y

    a la vez sencilla.

    Aqu te enseamos como fabricar tres sensores pasivos: de contacto, de luz, y de

    temperatura. Todos los sensores pasivos necesitan slo dos pines (sensor y tierra, como se

    muestra arriba).

    3.4.1. Sensores de contacto:

    Los sensores de contacto son algunos de los ms simples, pero son sin embargo los ms

    tiles. La idea general es muy simple: si tenemos dos objetos conductores que deben tocarse

    entre ellos para activarse (por ejemplo al ser pulsado o pisado) o viceversa. A continuacin

    les presentamos algunos ejemplos de sensores de contacto.

    Papel y papel de aluminio:

    Es probablemente la manera ms fcil de fabricar un sensor de contacto. Pegamos el papel

    de aluminio a una hoja de papel doblada de tal manera que al apretarla se establecer el

    contacto entre las lminas. Despus conectamos un conductor a cada hoja. Podemos, por

    supuesto, sustituir la lmina de aluminio por otros elementos conductores (por ejemplo clips o

    clavos).

    Palitos de madera y papel de aluminio:

    Los palitos de madera son excelentes para fabricar estructuras simples. Son ms slidos que

    el papel, por lo cual, al usarlos con una lmina de aluminio podemos fabricar sensores de

    contacto mucho ms rgidos. La foto siguiente muestra un ejemplo.

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    Sensores de contacto superpuestos:

    Para fabricar este tipo de sensor se necesita dos contactos conductores superpuestos a un

    material no conductor. Las protecciones de diapositivas son muy tiles porque son flexibles.

    Podemos pegar en ellas la lmina de aluminio y usar dos de ellas para hacer una especie de

    bocadillo con un pedazo de cartulina. Debemos hacer agujeros en la cartulina para permitir

    que las lminas entren en contacto al tocarlas.

    Interruptores comerciales:

    Tambin se puede comprar interruptores en las tiendas de productos electrnicos y ponerlos.

    Estos interruptores son de diferentes formas y tamaos. Los ms comunes son los

    interruptores de palanca y los botones.

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    3.4.2. Sensores de luz: El sensor de luz ms comn es conocido como LDR (Light Dependant Resistor) (Resistencia

    dependiente de la luz). Tambin se le conoce como "Clula fotoelctrica" Un LDR es

    bsicamente una resistencia, que cambia su resistencia cuando cambia la intensidad de la

    luz. Se ven a menudo en los sistemas automticos de iluminacin.

    Como los LDRs son simplemente resistencias, se pueden conectar sencillamente los dos

    pines del sensor.

    3.4.3. Sensor de humedad:

    Puede conectar sencillamente dos cables o clips a los pines para medir la humedad en el

    suelo. Cuando el suelo se humedece conduce ms electricidad. As, las lecturas del sensor

    que obtendremos se modificarn con los cambios de la humedad del suelo. Esta misma idea

    puede ser usada para fabricar un sensor detector de agua. Cuando los dos cables tocan el

    agua, las lecturas del sensor cambian.

    Se puede mejorar el sensor de humedad conectando los dos cables a un pedazo de yeso,

    argamasa o cualquier otro material que absorba el agua. La idea es siempre la misma, pero

    mejorando la pureza del medio conductor. El comportamiento del sensor no cambiar

    demasiado de un lugar a otro. El yeso es el material usado para cubrir el interior de los

    edificios (cielos rasos, muros, etc. Se usa tambin para hacer una escayola a un paciente.

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    3.4.4. Sensores de temperatura: Para fabricar un sensor de temperatura necesitar un termistor. Algunos termistores son

    simplemente resistencias, que cambian su resistencia cuando cambia la temperatura. Otros

    termistores son sensores activos que necesitan una alimentacin extra para funcionar.

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    3.5. Fabricacin de sensores activos:

    A continuacin les presentamos algunos ejemplos de sensores activos tiles.

    3.5.1. Sensores de luz reflectantes: Este tipo de sensor es til cuando deseamos detectar la presencia de objetos sin tocarlos. Por

    ejemplo, desea detectar cuando alguien camina a travs de una puerta o cuando alguien est

    demasiado cerca.

    El uso de LEDs y sensores de luz:

    Una idea simple para este sensor es emitir luz sobre un LDR (sensor de luz). Si alguien pasa,

    bloquea la luz y el LDR lo detecta. Si la fuente luminosa es un foco, estamos simplemente

    detectando sombras. Si usamos un puntero lser como fuente luminosa, su deteccin tendr

    ms alcance y sus lecturas sern muy precisas.

    Existe otra idea para cumplir la misma tarea. Puede emitir luz hacia afuera y medir la cantidad

    de luz que se refleja de vuelta. Cuando no hay nada que la bloquee, la luz reflejada ser muy

    pequea. Sin embargo, si un objeto bloquea la luz, ella reflejar ms luz de vuelta. Esto es lo

    que se llama un sensor de luz reflectante. El beneficio de este tipo de sensor es que est

    situado totalmente fijo en un lugar y no se necesita ninguna alineacin cuando cambiamos la

    direccin del sensor.

    Se pueden fabricar sensores reflectantes simplemente con un LED y un LDR. Necesitamos un

    LED brillante. Esto funciona bastante bien pero el alcance de la deteccin es limitado (menos

    de 1 pulgada). Puede haber tambin muchas interferencias de fuentes luminosas externas.

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    A continuacin mostramos un esquema de cmo fabricar este sensor. La resistencia se

    coloca para limitar la corriente que pasa a travs del LED. Cuanto ms pequeo es el valor de

    la resistencia ms brillante ser el LED.

    Uso de luz infrarroja (IR):

    Puede conseguirse una mejor versin del sensor reflectante anterior usando luz infrarroja (IR),

    ya que hay muchas menos interferencias. La IR es un tipo de luz que los seres humanos no

    podemos ver. Es conveniente cuando no se desea que la gente vea nuestro sensor (por ej. en

    los sistemas de seguridad).

    Observe en el diagrama, como usamos un fototransistor IR en lugar del LDR. En este caso,

    los dos funcionan de la misma manera, pero el fototransistor IR es mucho ms sensible a la

    luz IR que un LDR. A continuacin mostramos un esquema de cmo fabricar este sensor.

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    Sensores reflectantes comerciales:

    Tambin puede comprar los sensores reflectantes IR. Generalmente vienen en un tamao

    compacto y las lecturas de los sensores son ms fiables.

    ste es un ejemplo de como preparar un sensor reflectante IR comercial (como el QRD1114-

    ND).

    Sensor de efecto Hall (campo magntico):

    Podemos usar este sensor para detectar la presencia de imanes. Las aplicaciones son

    similares al sensor reflectante IR pero no dependen de la luz, lo que a menudo significa que

    son ms fiables. Sin embargo, necesita tener un imn, mientras que la luz se encuentra en

    todas partes.

    ste es un ejemplo de cmo montar un sensor de efecto Hall (de digikey.com, nmero de

    pieza DN6848-ND)

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    Clculo de las lecturas del sensor:

    Para aqullos que se interesen por los detalles tcnicos ms a fondo, hay una resistencia de

    referencia de 33K en cada puerto de sensor, que es usada para determinar las lecturas que

    obtenemos. La figura de abajo muestra cmo se coloca la resistencia de referencia. El

    microcontrolador mide la cada de tensin a travs del sensor, la cual puede calcularse

    mediante la siguiente ecuacin.

    V = 5 x ( Rs / (33K + Rs))

    Donde Rs = Resistencia del sensor

    Sabemos que si la tensin cae de 5v obtenemos una lectura de 1023. Podemos usar la

    misma ecuacin para determinar las lecturas del sensor directamente.

    Lecturas del sensor = 1023 x (Rs / (33k + Rs))

    Por ejemplo, si nuestro sensor tiene una resistencia de 10k Ohmios, nuestra lectura de sensor

    ser:

    1023 x (10000 / (33000 + 10000)) = 238

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    3.6. Bibliografa parte de sensores:

    http://mindstorms.lego.com/

    www.tik.ee.ethz.ch/tik/education/lectures/PPS/mindstorms/sa_nxt/index.php?page=home

    www.labview.ch/doc/FAQ/FAQ.LEGO.M/LEGO%20MINDSTORMS_NXT?set_language=en&c

    l=en

    www.lego.com/eng/education/mindstorms/home.asp?pagename=input

    www.radioshack.com

    www.allelectronics.com

    www.digikey.com

    Pgina 52

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    4. Motores:

    4.1. Descripcin general

    4.1.1. Motores Para que? En numerosas ocasiones es necesario convertir la energa elctrica en energa mecnica,

    esto se puede lograr, por ejemplo, usando los motores de corriente continua. Los usos ms

    habituales pueden ser,

    Traccin y direccin.

    Orientacin de sistemas sensoriales.

    4.1.2. Principio de funcionamiento Los motores elctricos, en general, basan su funcionamiento en las fuerzas ejercidas por un

    campo electromagntico y creadas al hacer circular una corriente elctrica a travs de una o

    varias bobinas. Si dicha bobina, generalmente circular y denominada estator, se mantiene en

    una posicin mecnica fija y en su interior, bajo la influencia del campo electromagntico, se

    coloca otra bobina, llamada rotor, recorrida por una corriente y capaz de girar sobre su eje,

    esta ltima tender a buscas la posicin de equilibrio magntico, es decir, orientar sus polos

    NORTE-SUR hacia los polos SUR-NORTE del estator, respectivamente. Cuando el rotor

    alcanza esta posicin de equilibrio, el estator cambia la orientacin de sus polos, aquel tratar

    de buscar la nueva posicin de equilibrio; manteniendo dicha situacin de manera continuada,

    se conseguir un movimiento giratorio y continuo del rotor y a la vez la transformacin de una

    energa elctrica en otra mecnica en forma de movimiento circular.

    4.1.3. Motor de Corriente Continua Tipos y funcionamiento.

    Servomotores.

    Motor que funciona con corriente elctrica contina. El campo magntico se crea en el

    inducido (rotor) y en el inductor (estator). Necesitan un colector en el rotor y escobillas para su

    alimentacin elctrica. Este tipo de motor fue el primero que se utiliz en la traccin de los

    vehculos elctricos por la simplicidad de los sistemas de control de revoluciones. Tiene un

    elevado mantenimiento por el desgaste de las escobillas y de los colectores por el alto

    consumo de corriente que tienen. En los motores de alta potencia, su tamao llega a ser muy

    voluminoso.

    En lugar de un armazn con un ncleo de hierro y muchos bobinados, hay una nica espira

    conductora cuadrada girando alrededor de un eje, el cual no se dibuja.

    Pgina 53

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    Las flechas rojas indican el sentido convencional de la corriente (de ms a menos). Las lneas

    de campo magntico aparecen en rojo, dirigindose desde el polo norte (pintado en azul)

    hacia el polo sur (pintado en verde). Las flechas de color negro representan la fuerza de

    Lorentz que se ejerce sobre un conductor por el que circula una corriente elctrica situado en

    el seno de un campo magntico.

    Una vez explicado lo que es un motor y para que nos sirva, pasamos a mostrar los motores

    que tiene Lego.

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    4.2. Motores Lego:

    Motor Elctrico Technic 9V

    Lego 74569: El motor de 9v ms antiguo de Technic

    (1990). Sin engranajes internos, esto le confiere alta

    velocidad de rotacin y un momento de rotacin bajo, por

    esto requiere para la mayor parte de usos una reduccin

    de engranajes externa.

    Micromotor Elctrico Technic

    Lego 70823: Aparecido en 1993, es pequeo, de poco

    peso y baja velocidad, ofrecen el momento de rotacin

    bajo - pero respetable para su tamao. Debe ser usado

    generalmente con la polea, la cima y la base, pero otras

    transmisiones de movimiento tambin son posibles.

    Mini-Motor Elctrico Technic 9v

    Lego: 71427. Desde 1997, este motor sustituye al 2838.

    Engranado abajo y bastante eficiente, supone la mejor

    opcin para la mayor parte de usos.

    Mini-Motor Elctrico Technic 9v

    Lego 43362: En 2002, Lego substituy el motor 71427

    por un nuevo tipo, el 43362. Por fuera casi idntico, su

    estructura interna es muy diferente. El funcionamiento es

    igual de bueno pero con un peso mucho inferior.

    Motor Elctrico para Buggy RC

    Peeron 5292: Presentado en 2002, este motor apareci

    con el Coche de Carreras de RC. Resulta muy poderoso,

    pero consume mucha energa. No recomendado para el

    empleo con un RCX que no puede entregar la corriente

    que necesita esta bestia. El agujero de eje interno es

    aumentado por un factor 23/17. Slo la salida exterior es

    probada debajo.

    Pgina 55

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    Motor Elctrico Technic 9V con engranajes

    Peeron 47154: Aparecido en 2003, este motor viene con

    un orificio en el eje de friccin, permitiendo escoger la

    longitud de eje sin la necesidad de un extensor. Permite