Electronica Simple

Construcción de un brazo robótico comercial

2012-01-13T19:49:00.000-08:00

El siguiente video explica de manera rapida cuales son las etapas de construcción de un brazo robótico de uso comercial desde la realización de la carcasa hasta la instalación de los motores y el circuito electrónico. De manera breve explica cada una de las partes que conforman el brazo, bastante interesante de ver, da una idea del funcionamiento.

Robots, clasificación segun su construcción

2012-01-12T18:23:00.001-08:00

Al entrar a esta parte de la electrónica nos hacemos la siguiente pregunta, ¿Como construyo un robot? si ya cuentas con conocimientos básicos en electrónica y ya has implementado circuitos electrónicos será mas fácil contestar esa pregunta, si no tienes conocimientos en electrónica entonces habrá un problema, pero existe una solución.

Antes de entrar en materia debemos de tener en cuenta que un robot necesita varios elementos para funcionar entre los principales se encuentran:

Una Base, esto quiere decir un lugar en donde irán montados todos los circuitos electrónicos, dígase toda la electrónica.

Un Cerebro, el circuito encargado de hacer funcionar de manera correcta a nuestro robot.

Sentidos, todo lo referente a sensores de esta manera nuestro robot sentirá su entorno.

Movimiento, un robot tiene la particularidad de que posee movimiento, por lo tanto necesitara motores, actuadores, ruedas, orugas, patas, articulaciones, etc.

Base para un robot

La base también es conocida como plataforma, un robot puede ser construido de varias maneras teniendo diferentes tipos de bases y su clasificación en cuanto a la construcción es:

Robots de marca
Robots semicaseros
Robots caseros

Robots de marca, son aquellos que adquirimos en tiendas de electrónica ó por medio de internet, las piezas para su construcción como la circuiteria ya fueron fabricadas, ya no necesita un gran investigación y te dedicas enteramente a armar y programar el robot. En esta categoria entran los famosos Lego Mindstorms ó Vex Robotics.

Ventajas:

- No pierdes tiempo buscando elementos ni componentes para la construcción.

- No tendrás problemas para que las piezas encajen.

- Entras de lleno en la programación y funcionamiento del robot.

- Tendrás una guía para la construcción y la programación.

- Posibilidad de conseguir un componente exactamente igual si se rompe una pieza ó si se quema algún componente electrónico.

Desventajas

- Un costo elevado

- No disponible en todo lugar

Robots semicaseros, a mi criterio son los mas comunes en la red estos robots poseen una base de marca ó de fabrica con circuiteria creada y diseñada por una persona, por ejemplo en tiendas de electrónica es posible encontrar ruedas, motores, bases de plástico ó de acrílico para diseñar un robot, en otras palabras todo por separado para luego armar según los requerimientos del diseñador. Igualmente con los circuitos se compran las resistencias, los circuitos integrados, los sensores por separado para luego armar segun el diseño.

Ventajas

- Más facil de conseguir en las tiendas de electrónica.

- Tiene un costo medio y esto dependera del diseño del robot.

- El limite es la imaginación ya que existen cientos de partes.

- Las partes pueden ser reutilizadas en otras clases de robot.

Desventajas

- Lleva mayor tiempo en construcción y armado del circuito.

Robots caseros, estos también son conocidos como robots reciclados, la parte de la electrónica sigue siendo diseñada y creada por la persona igual que los robots caseros, pero la base se realiza por partes ya creadas para un fin especifico, estos robots se hacen cuando no se cuenta con presupuesto.

Por ejemplo; carros de control remoto, jueguetes con motores electricos, aspiradoras robóticas, robots de juguete, etc. Simplemente nos quedamos con los motores, sensores (en algunos casos) y la base, para luego modificarla y montar el circuito electrónico que hemos creado.

Ventajas

- Se encuentran en cualquier lugar.

- Algunas de las bases se consiguen gratis otras a un precio muy accesible.

- Por se reciclado a veces se le puede sacar el 100% de potencial.

- Utilizable para primeros robots.

- Algunas veces se puede conseguir mas de lo que se espera.

- Se puede tener una mayor comprensión de lo que se esta haciendo cuando se construyen este tipo de robots.

- Algunos no requieren mayor cosa que quitar los circuitos electrónicos de fabrica y asi tener una base completa.

Desventajas

- Debido a que son de fabrica existe la posibilidad de que la base no se pueda modificar.

- Si no se tienen los conocimientos suficientes puede haber problemas para que la base se integre con los circuitos electrónicos que hemos diseñado.

- Si se diseña un robot con funciones muy especificas la base simplemente no servirá.

- En algunos casos la base nos indicara como debera ser los circuitos de control y si no es lo que debemos de hacer tendremos problemas.

Tomar en cuenta que esta es la clasificación en cuanto a la construcción de un robot que yo he podido apreciar, Para la próxima entrare en mas detalle en cuanto al cerebro, sentido y movimiento de un robot.

Que es un Robot?

2012-01-08T13:34:00.000-08:00

¿Qué es un robot?

Antes de iniciar a realizar cualquier proyecto de robótica se deben de conocer algunos conceptos que son necesarios conocer, ¿Qué es un Robot?, La palabra Robot viene del vocablo checo robota en otras palabras servidumbre, trabajo forzado ó esclavitud. En la antigüedad un robot era conocido como autómata, segun ISO 8373 un robot es un manipulador automáticamente controlado, reprogramable, multiuso, programable en tres o más ejes, que pueden estar fijos en un lugar o movilizarse para ser usado en aplicaciones de automatización industrial.

Pero en palabras mas generales podemos definir un robot como un dispositivo electrónico de partes mecánicas, un sistema electromecánico que es capaz de realizar tareas automáticamente, controlado por un software de computadora ó a través de supervisión humana. El hombre crea un robot con un cuerpo y una conexión de retroalimentación entre el sentido (sensores) y la acción (actuadores ó motores) de manera "inteligente". Un robot puede funcionar con energia electrica, neumatica ó hidraulica.

¿Que es Robótica?

En palabras sencillas es la ciencia de ingeniería, diseño, construcción y aplicación de robots relacionada con la electrónica, la mecánica y el software. Es una ciencia que avanza a grandes pasos y cada vez se desarrollan robots mas y mas avanzados capaces de realizar muchas tareas que a una persona normal le tomaria demasiado tiempo.

Fuentes

Que es un robot?

La robotica

Roboticspot

Imagen de la mano robótica

Fuente de Voltaje Regulable Bipolar

2012-01-07T15:23:00.000-08:00

Fuente de voltaje bipolar regulable

+15V, -15V, 1.5A

Para todo proyecto electrónico es necesario una fuente de voltaje, también conocida como fuente de alimentación, la cual nos proporciona la alimentación para que el circuito funcione, existen un gran número de tipos de fuentes de voltaje, en esta ocasión les presento una fuente simple una de las más sencillas que presenta las siguientes características:

• Es una fuente regulable; esto indica que puede variar su voltaje de 0 a 15 voltios, el voltaje en el que funcionan la gran mayoría de proyectos.

• Es una fuente bipolar; esto indica que la fuente proporciona dos voltajes; de 0 a 15 voltios positivos y de 0 a 15 voltios negativos, muy útil en proyectos con amplificadores operacionales.

• El amperaje es de 1.5A el cual es proporcionado por los reguladores, al menos la mitad de los circuitos electrónicos no necesitaran más de 1 amperio.

• Posee ventilador para que el circuito este refrigerado aparte de que los reguladores tengan su disipador.

• Es una fuente básica de uso general para circuitos electrónicos perfecta para un laboratorio personal ó para experimentación de prototipos.

Una fuente regulable consta de una perilla que ajusta el voltaje, posee dos bornes uno para positivo (+) y otro para negativo (-). El valor medido con un multimetro entre ambas borneras es la diferencia de potencial entre ellas.

¿Cómo funciona una fuente de voltaje?

Una fuente de voltaje funciona como una batería, ambos proporcionan alimentación a un circuito electrónico, pero una fuente de voltaje convierte el voltaje alterno que se suministra en un toma corriente a un voltaje menor y continuo, y debido a que se encuentra conectada a un toma corriente una fuente de voltaje no se descarga en comparación de una batería, pero claro la fuente debe de estar siempre conectada.

Para comprender el funcionamiento de la fuente de voltaje veremos que constan de varias etapas que son:

Etapa del Transformador

El transformador permite disminuir el voltaje del tomacorriente (el cual es de 120VAC 60Hz en cualquier hogar) a un voltaje menor con la misma frecuencia para un mejor manejo (en este caso el transformador disminuye a 12VAC 60Hz). Un transformador está constituido por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce, el primer devanado se conoce como primario y el segundo devanado se conoce como secundario.

En la imagen anterior se aprecia como es el devanado primario y secundario de un transformador, el usado en este proyecto:

Sus especificaciones son las siguientes:

Primario: 110-120 V AC

Secundario con center tap, algunos transformadores lo tiene otros no, la diferencia reside en que podemos obtener 12VAC ó 24VAC en el secundario debido al center tap.

Realizando la simulación en Livewire se observa en la siguiente imagen la disminución de voltaje de 120V a 12V. En la simulación se requirió el valor RMS que es el valor del voltaje en AC que produce el mismo efecto de disipación de calor que su equivalente de voltaje, por lo tanto:

Vpico=120V

Vrms=Vpico * 0.707 = 120V *0.707= 84.84V

Etapa del Rectificado

Aun en la etapa del transformador tenemos una tensión alterna pero con un valor mucho menor, la etapa del rectificado se encarga de convertir el voltaje alterno en directo por medio de diodos, específicamente por medio de un puente de diodos ó rectificador de onda completa. En la entrada del puente tenemos un voltaje alterno mientras que en su salida se tendrá un voltaje directo con polo positivo y otro negativo.

Al ver la fotografía el transformador tiene en su salida 12V, ese voltaje es conocido como voltaje eficaz, y al medir con el multimetro estaremos midiendo el voltaje máximo ó voltaje pico, el cual viene dado por la siguiente ecuación:

Vmax = V * 1.4142

Vmax = 12V * 1.4142

Vmax = 16.97 V

Al ser este el voltaje aseguramos los 12V ya que todo componente por mínimo que sea consumirá voltaje, por ejemplo el rectificador está conformado por 4 diodos de silicio los cuales consumen 0.7V cada uno, haciendo la cuenta, al final tendremos 14.17V y aun así no baja de los 12V.

Cuando el voltaje del secundario se encuentra en el semiciclo positivo los diodos D3 y D2 conducen, siendo el voltaje de salida del puente de diodos positiva igual que el secundario. Cuando el voltaje del secundario se encuentra en el lado negativo D1 y D4 conducen, de manera que se invierte el voltaje de entrada del secundario haciendo que el voltaje de salida del puente de diodos sea positiva nuevamente. Aquí ya tenemos un voltaje positivo pero que aun no es continuo, como se ve en la imagen siguiente.

Etapa del filtro

Como se aprecia en la imagen anterior el voltaje aumenta de cero a un valor pico para luego descender nuevamente a cero, este tipo de voltaje no es el adecuado para los diferentes circuitos electrónicos ahora este voltaje debe ser continuo para obtener esto se emplea un filtro ó condensador que también es conocido como capacitor electrolítico.

Cuando los diodos conducen el capacitor se carga al voltaje pico (Vmax), una vez que se rebasa el pico positivo el condensador se abre, ya que el capacitor tiene un voltaje Vmax en sus extremos y el voltaje en el secundario del transformador es un poco menor que Vmax, el cátodo de los diodos esta a mas tensión que el ánodo, debido a esto el capacitor inicia su descarga por medio de la carga, en ese tiempo el diodo no conduce y el capacitor tiene que “mantener” y hacer que el voltaje de la carga no baje de Vmax. Cuando el voltaje sea menor que el del secundario del transformador el diodo volverá a conducir y asi carga nuevamente el capacitor, por lo que el voltaje queda de la siguiente manera:

Etapa Regulador

El regulador de voltaje permite estabilizar el voltaje reduciendo el rizado y proporciona un voltaje continuo a la salida de un valor determinado, el más común es el regulador de 3 pines de encapsulado TO-220, para esta fuente se utilizo el LM317 para el voltaje positivo y el LM337 para el voltaje negativo.

Ambos reguladores son de tensión ajustable capaz de suministrar 1.5A en un rango de 1.25 hasta 37 voltios, estos reguladores son los más usados en fuentes de voltaje básicas, estos poseen protección por sobrecarga.

Encapsulado LM337T e identificación de pines

Encapsulado LM317T e identificación de pines

Ventilador

El objetivo del ventilador es proporcionar un ambiente ventilado al circuito y ayuda a los reguladores para que tengan una buena temperatura. El ventilador consume 12 voltios 0.12A la resistencia que este debe de tener es:

R=V/I

R=12V/0.12A

R=100 Ohms

Pero al usar una de ese valor el ventilador trabaja al mínimo, en este caso, use una resistencia de 68 ohms y el ventilador trabaja a una velocidad regular. De que vateaje usar la resistencia?

P=IxIxR

P= (0.12x0.12)68

P= 0.97W = 1W

Se utilizo una resistencia de 2W ya que no se desea que la resistencia permanezca a una temperatura elevada.

Diagrama del Circuito

En vez de implementar un puente de diodos se pueden utilizar 4 diodos de uso general 1N4004 ó 1N4007 en cuanto a los capacitores todos deben ser mayor a 35 Voltios ya que deben de sobrepasar al voltaje utilizado que son 15 voltios.

El circuito del ventilador posee una configuración de diodo conocida como rectificador de media onda, en donde un diodo rectifica la señal de AC a DC y el capacitor se carga permitiendo al ventilador girar sin detenerse, posee su propio fusible por cualquier altecargado que pueda tener el ventilador.

Debido a que es una fuente de voltaje bipolar se utiliza las dos líneas del transformador como el center tap, ambas líneas entran al puente de diodos y el center tap es utilizado como común ó 0 voltios, una de las líneas será el lado positivo para el regulador LM317T y la otra línea el lado negativo (más negativo que 0 voltios) para el regulador LM337T.

Existe una fórmula para conocer el voltaje de salida del regulador:

Vout = 1.25V(1 + VR1/R2)

Y si R2 es fija con un valor de 220 ohm y deseamos un Vout= 16V nuestra resistencia variable VR1 deberá ser:

VR1= R2*((Vout/1.25V) – 1 )

VR1 = 220 * ((16V/1.25V) – 1)

VR1 = 2596 = 2.6Kohms

Así es cómo podemos variar el voltaje del LM317T con esta fórmula y claro que el transformador pueda proporcionar ese voltaje, de ser posible colocar ese valor de potenciómetro pero como no pude encontrarlo le coloque potenciómetros de 5K que fue el más pequeño que conseguí, es posible que proporcione mas voltaje inclusive que llegue a los 24V al variarlo pero se debe de tomar en cuenta que el voltaje podrá ser alto pero la corriente disminuye.

Circuito Impreso

Material necesario para armar fuente de voltaje

1 Puente de diodos de 4A 200V
2 Capacitores electrolíticos 4700uF 35V
2 Capacitores de polyester 47nF 50V
1 LM317T encapsulado TO-220
1 LM337T encapsulado TO-220
2 Potenciometros de 3K
2 Resistencias 220 ohms 1/4W
3 Diodos 1N4004
2 Capacitore electrolítico 1uF 50V
2 Disipador para encapsulado TO-220
1 Resistencia 68 ohms 2W
1 Capacitor electrolítico 1000uF 35V
1 Ventilador 12V 0.12A
1 Fusible 1A
1 Portafusible para placa
2 Borneras triples para placa
1 Bornera doble para placa
1 Transformador 120V primario y 24V secundario con center tap
1 Placa de cobre (ver circuito impreso)

Materiales extra

3 borneras para empotrar (2 rojas y 1 negra)
1 Caja para instalar la placa y transformador
1 Cable de computador con conector para chasis
1 Interruptor de palanca (para encendido de la fuente)
1 Fusible de 3A (para la protección de la red)
1 Portafusible para empotrar en la caja

Fotografías del proyecto ya terminado

En el siguiente link podra descargar la documentación completa, teoria, imagenes, diagrama y circuito impreso.

DESCARGAR

Polarización de un diodo semiconductor

2012-01-02T18:41:00.000-08:00

No hay como un video para comprende el funcionamiento de un componente electrónico, precisamente el siguiente video explica como polarizar un diodo semiconductor; de manera directa ó inversa. El video fue realizado por el Ing. Sergio Villarreal Pérez, video visto en youtube.

Ecualizador

2011-12-31T19:47:00.000-08:00

Para complementar el proyecto del mezclador, realice un ecualizador que fue perfectamente compatible. El ecualizador es un dispositivo que modifica el contenido en frecuencias de la señal que procesa (por ejemplo una canción). Es decir, cambia las amplitudes de sus coeficientes de Fourier lo que se traduce en diferentes volúmenes para cada frecuencia.

De un modo doméstico generalmente se usa para reforzar ciertas bandas de frecuencias, ya sea para compensar la respuesta del equipo de audio (amplificador + parlantes) o para ajustar el resultado a gustos personales.

Puede descargar la información, fotografía y diagrama completo del archivo adjunto.

ECUALIZADOR

Preamplificador-Mezclador-Amplificador

Etapa proyecto MEZCLADOR + ECUALIZADOR

Descargar Documentación

Mezclador de Audio

2011-12-30T11:33:00.000-08:00

Este fue uno de mis primeros proyectos y por pura suerte funciono a la primera pero que requirió de mucha investigación debido a que algunos circuitos de la red funcionan y otros no.

Este mezclador ó también conocido como mixer, como bien dice su nombre, permite mezclar dos ó mas señales sin que se elimine ninguna de ellas. Este mezclador consta de varias etapas, debido a que un micrófono no puede ir conectado directamente al circuito mezclador, este se conecta a un pre-amplificador de manera que ayuda a aumentar la señal del micrófono y luego porsupuesto del mezclador va el amplificador que termina en una bocina.

La explicación se encuentra en el documento adjunto con el respectivo diagrama.

Nota:

- Como fuente de alimentación utilice una batería de 9 voltios

- Entre la salida del mezclador y la entrada del amplificador colocar un capacitor de 10uF

- Este circuito funciono muy bien con un micrófono dinámico con una impedancia de 600 ohms y una sensibilidad de 80 a 12500 Hertz, marca miyako.

FOTOGRAFÍAS

Vista del preamplificador y mezclador (con dos entradas)

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Mezclador (visto desde arriba)

Etapas completas ya armada

Etapas que conforma el circuito

DESCARGAR DOCUMENTACIÓN

Nuevo Blog!

2011-12-29T18:50:00.001-08:00

En el pasado el blog se llamaba Proyectos Electrónicos y después de 2 años retomo el rumbo, estrenando este blog, Electrónica Simple, pero con un mejor ambiente; más detalle, más explicación, más fotografías y vídeos de mejor calidad en los proyectos y circuitos que publicare. Empezare todo de nuevo ya que ponerme al dia, buscar los circuitos que deje pendientes, me tomaría un tiempo mucho mayor.

En estos dos años he aprendido bastante y quiero compartirlo con ustedes y empezare con buen pie, algunos proyectos del anterior blog se publicaran nuevamente aqui, otros serán mejorados y porsupuesto habrán nuevos. E irónicamente el nombre del blog es Electrónica Simple, pero siendo realistas la electrónica en la mayoría de veces no es simple, pero el nombre me gusto y al final quedo asi.