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Sensores Sensores Presentation Transcript

  • SENSORES EN ROBÓTICA Grupo SIRP (Sistemas Inteligentes, Robótica y Percepción) Departamento de Electrónica – Pontificia Universidad Javeriana – Bogotá Contacto: gruposirp@gmail.com
  • INTRODUCCIÓN LLas actividades que se presentarán a través de este medio, son desarrolladas por el grupo de investigación en Sistemas Inteligentes, Robótica y Percepción -SIRP- del Departamento de Electrónica de la Pontificia Universidad Javeriana, Bogotá-Colombia. EEl objetivo de éste documento es orientar a los estudiantes sobre los tipos de sensores que existen.
  • CONTENIDO • SENSORES ▫ DEFINICIÓN ▫ TIPOS DE SENSORES ▫ SENSORES EN ROBÓTICA:  DE POSICIÓN  DE FINAL DE CARRERA  TEMPERATURA  LUZ  OTROS • ALGUNOS ELEMENTOS ELECTRÓNICOS • TALLERES • BIBLIOGRAFÍA
  • SENSORES • Sensor viene de la palabra sentir, esto quiere decir que los sensores de una persona son los órganos correspondientes a los sentidos. A través de éstos, tenemos la capacidad de captar información del ambiente, por ejemplo la temperatura, la luz, el color, entre otras. • De la misma manera, existen sensores que se utilizan en aplicaciones electrónicas para capturan información del medio ambiente para que una máquina pueda entenderla. • Entonces, un sensor es un dispositivo que mide magnitudes físicas o químicas, que llamaremos variables del entorno y las transforma en variables eléctricas para que una máquina, las pueda entender.
  • DEFINICIÓN DE SENSORES • En algunos casos, se tienen aplicaciones que requieren obtener información del ambiente, por lo que es necesario medir o detectar variables químicas o físicas para que una máquina pueda interactuar con el ambiente o para que pueda ejecutar alguna acción definida por un usuario previamente. Por ejemplo: • Supongamos que se quiere usar una máquina de aire acondicionado para enfriar el ambiente en una habitación hasta los 20º. Para lograr el objetivo, se debe medir la temperatura del ambiente, para que la máquina se prenda cuando la habitación está a una temperatura mayor que 20º. Cuando la temperatura alcanza los 20º, la máquina debe apagarse.
  • USO DE LOS SENSORES • Se utilizan sensores por ejemplo, en la industria automotriz, en industrias de manufactura, en robótica, entre muchas otras áreas. • Así, para dar a los robots la capacidad de realizar tareas de forma independiente, es necesario dotarlos de sensores, a partir de los cuales pueden percibir su entorno y pueden llevar a cabo múltiples funciones.
  • Tipos de Sensores • Según la magnitud que miden, los sensores electrónicos más comunes son: ▫ De posición, lineal o angular: Encoder, potenciómetro ▫ Aceleración/Inclinación: Acelerómetro ▫ Temperatura: termopar ▫ Proximidad: de contacto o de final de carrera ▫ De luz: Fotosensor ▫ Micrófono ▫ Ultrasonido ▫ Cámaras de video
  • Otra clasificación de los sensores: • Análogos: Este tipo de sensores convierten el valor medido de la variable real, en una señal eléctrica equivalente. • Encendido/apagado (On/Off): Este tipo de sensores determinan un umbral en la variable medida, de modo que a partir de este valor, hacia arriba, entregan una señal eléctrica alta (por ejemplo 5V), mientras que del umbral hacia abajo, entregan una señal eléctrica baja (por ejemplo 0V) • Para mayor información, visite el siguiente sitio en la red: http://www.todorobot.com.ar/documentos/sensores.pdf
  • A continuación se describen algunos de estos sensores: Sensores de posición • Descripción: Un encoder incremental es un dispositivo que se compone de partes mecánicas y eléctricas, usado para convertir la posición angular de un eje a un código que lo puede entender un computador (digital). • Funcionamiento: Tiene una rueda mecánica, una fuente de luz y un fotosensor. A medida que la rueda gira interrumpe o deja pasar la luz y con esto se obtienen pulsos correspondientes al movimiento angular. • Consulte http://es.wikipedia.org/wiki/Codificador_rotatorio
  • Sensores de contacto Sensor de final de carrera o microswitch • Descripción: Es un interruptor de 2 posiciones con resorte de retorno a la posición de reposo y con una palanca de accionamiento. • Usos: detección de obstáculos por contacto directo. No son adecuados para robots de alta velocidad ya que detectan el obstáculo al chocarse con éste y no se tiene el tiempo para frenar el robot.
  • Sensores de contacto • Funcionamiento: En un circuito, se conecta un sensor de contacto con la función que tiene un interruptor: para prender o apagar un dispositivo. • Los sensores de contacto tienen 2 posiciones: ▫ Normalmente Abierto: Cuando el interruptor está conectado en un circuito y no hay contacto, el circuito está abierto, no existe un camino para la corriente. Cuando se oprime (al hacer contacto) se cierra y se tiene un camino que permite el paso de la corriente ▫ Normalmente Cerrado: Cuando el interruptor está conectado y no está oprimido, hay un camino de corriente. Al oprimir el interruptor (cuando hace contacto) el circuito queda abierto y por tanto no hay un camino de corriente
  • Sensores de temperatura • Termopar: Descripción: Es un dispositivo formado por la unión de dos metales distintos (generalmente constantán y cobre). Funcionamiento: el termopar produce un voltaje que depende de la diferencia de temperatura entre un extremo (llamado punto caliente o terminal de medida) y el otro extremo (llamado punto frío o http://www.eni.es/pags/infotec/infotec_abajo referencia). 1.htm • Termistores: Descripción: son elementos resistivos (resistencias) que cambian su valor según la temperatura. Usos: detección de la temperatura que se tiene alrededor. También sirven para activar actuadores que le permitan realizar tareas.
  • Sensores de luz • LDR (Light Dependent Resistor, por sus siglas en inglés). Resistencia dependiente de la luz, es una resistencia que varía su valor en función de la luz que incide sobre su superficie, de igual forma que el termistor antes mencionado. Cuanto mayor sea la intensidad de la luz que incida en la superficie de la LDR, su resistencia será menor y cuanto menor sea la intensidad de la luz que incida, mayor será la resistencia. • Usos: Detectar niveles de luz ambiente. También para seguir luces o linternas. Así, se puede crear un seguidor de luz con varias LDR dispuestas alrededor del robot y hacer que éste siga una luz directa.
  • Otros sensores • Los micrófonos y los parlantes: sirven para que el robot detecte voces o para que emita sonidos. • Sensor de ultrasonido: sirven para detectar obstáculos, cuando emiten una onda acústica de alta frecuencia y captan la reflexión de estas ondas. • Cámaras de video: Son parte importante de la visión por computador de un robot, puesto que permiten captar la forma, la dimensión y otras características del ambiente.
  • ALGUNOS ELEMENTOS ELECTRÓNICOS • RESISTOR: (resistencia) Es un componente electrónico que tiene el objetivo de aumentar la oposición a la corriente eléctrica de un circuito. • POTENCIÓMETRO: Es un resistor con valor de resistencia variable. • DIODO: Es un dispositivo electrónico (semiconductor) que permite el paso de la corriente en un solo sentido. Se prende con un voltaje característico proporcionado por el fabricante (por debajo de este valor el circuito queda abierto). Cuando está encendido su resistencia es muy pequeña. • LED: (light emitting diode, por sus siglas en inglés) Es un diodo que emite luz. El color de la luz depende del material semiconductor con el que está fabricado. • ADICIONALMENTE, las siguientes herramientas y conceptos son de utilidad para realizar los talleres propuestos: ▫ Tabla de prototipos o PROTOBOARD: es un tablero de conexiones para construir circuitos de prueba. ▫ TIERRA de un circuito: Punto de Referencia de voltaje (se considera 0V)
  • Taller: sensores de final de carrera caseros • Un sensor de final de carrera o de contacto es un interruptor de dos posiciones: ▫ Estado inactivo o CIRCUITO ABIERTO: (no emite ningún tipo de señal). ▫ Estado activo: (CORTO CIRCUITO) si se realiza de la forma más común. De esta forma se trasmite una señal. • En este taller se observa el funcionamiento de este tipo de sensores, mediante la construcción de un circuito sencillo.
  • Montaje • Ver video: http://www.youtube.com/watch?v=e0X7sPq8UvY
  • BIBLIOGRAFÍA • Enciclopedia Wikipedia, Sensor, disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor. Consultado el 03-08-2010 • Enciclopedia Wikipedia, Encoder, disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Codificador_rotatorio. Consultado el 03-08- 2010 • Enciclopedia Wikipedia, Potenciémetro, disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Potenciómetro. Consultado el 03-08-2010 • Enciclopedia Wikipedia, Termopar, disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Termopar. Consultado el 03-08-2010 • Wikimedia, Microswitch, disponible en: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Microswitch.jpg. Consultado el 03-08-2010 • Sensores internos. Disponible en: http://proton.ucting.udg.mx/robotica/r166/r69/r69.htm . Consultado el 23/08/2010 • Teoría de termopares. Efecto Seebeck. Disponible en: http://www.eni.es/pags/infotec/infotec_abajo1.htm. Consultado el 23/08/2010