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http://maranta.blogcindario.com/2006/02/00005-perifericos.html [Consultado 26.02.2010]                                    ...
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  1. 1. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 1 INTERFACES Interfaces Proyecto:Desarrollo de un Auto Robot utilizando material reciclable ASESOR: Lic. Rosa Norma García Morales Presentan: José Luis Pérez de la Cruz Urania Ochoa Pulido Juan Antonio Pérez Hernández Daniel Santos Magaña Ing. En Sistemas Computacionales VI A Comalcalco, Tabasco a 20 de abril del 2010.
  2. 2. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 2 INTERFACESContenidoIntroducción............................................................................................................................................... 4Objetivos ...................................................................................................................................................... 51. ANÁLISISUNIDAD 1 Sensores 6 1.1 Ópticos .................................................................................................................................. 7 1.1.1 Tipos ................................................................................................................................ 7 1.1.2 Funcionamiento .......................................................................................................... 10 1.1.3 Características............................................................................................................. 10 1.1.4 Modo de comunicación ............................................................................................... 11 1.2 Aproximación ..................................................................................................................... 12 1.2.1 Tipos ........................................................................................................................... 12 1.2.2 Funcionamiento .......................................................................................................... 12 1.2.3 Características............................................................................................................. 14 1.2.4 Modo de comunicación ............................................................................................... 15UNIDAD 2 Actuadores 16 2.1 Electrónicos ......................................................................................................................... 17 2.1.1 Funcionamiento .......................................................................................................... 17 2.1.2 Características............................................................................................................. 18 2.1.3 Modo de comunicación ............................................................................................... 18 2.2 Mecánicos ........................................................................................................................... 19 2.2.1 Funcionamiento .......................................................................................................... 20 2.2.2 Características............................................................................................................. 21 2.2.3 Modo de comunicación ............................................................................................... 21UNIDAD 3 Periféricos estandarizados 22 3.1 Tipos ................................................................................................................................... 24 3.1.1 Serial .......................................................................................................................... 25 3.1.2 Paralelo ...................................................................................................................... 25 3.2 Aplicaciones con lenguaje de programación híbrida........................................................... 26 3.3 Aplicaciones con lenguaje de programación híbrida........................................................... 26UNIDAD 4 Periféricos no estandarizados 27 4.1 A través de puertos ........................................................................................................... 27 4.1.1 Diseño ........................................................................................................................ 29 4.1.2 Programación ............................................................................................................. 31 4.1.3 Aplicación................................................................................................................... 32
  3. 3. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 3 INTERFACES 4.2 A través de interfaz ........................................................................................................... 34 4.2.1 Diseño ....................................................................................................................... 34 4.1.2 Programación ............................................................................................................ 36 4.1.3 Aplicación.................................................................................................................. 37UNIDAD 5 Interfaces 39 5.1 Conceptos básicos ............................................................................................................. 39 5.2 Clasificación ...................................................................................................................... 40 5.3 Programación de bajo nivel ............................................................................................... 42 5.4 Aplicaciones ...................................................................................................................... 442. DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS QUE CONFORMAN EL PROYECTO ..................................................... 453. DESARROLLO DEL PROYECTO EN LABORATORIO .................................................................................... 514. PUESTA EN MARCHA DEL Auto Robot 0 (Zero) ....................................................................................... 56Justificación ................................................................................................................................................ 60Conclusiones .............................................................................................................................................. 61Fuentes de Información.............................................................................................................................. 62Anexos........................................................................................................................................................ 64
  4. 4. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 4 INTERFACES INTRODUCCIÓNEl presente documento surge del desarrollo de un kit electrónico, en el cuál se pretendeconocer el funcionamiento de dispositivos (sensores, actuadores, periféricos e interfaces),que actualmente incluyen los dispositivos informáticos.La finalidad del proyecto es familiarizarse con el diseño, instalación y evaluación deinterfaces que hoy en día se utilizan en el área de informática para la comunicación con lacomputadora.Este documento, como primera parte describe de manera general todos los temas queabarca la asignatura en cuestión y ejemplos básicos de aplicación, con el fin de que secomprenda rápidamente la esencia del documento.Seguidamente, se realiza una breve descripción de todos los materiales que se utilizaránpara poder desarrollar el proyecto, así como los componentes básicos que conforman aestos materiales.Después de la descripción de todos los materiales empleados en el proyecto, se presentanuna serie de evidencias y fotografías del desarrollo del proyecto en el laboratorio, durantesu tiempo de elaboración.Por último, se realizan los anexos correspondientes, glosarios, evidencias y bibliografías,que conforman la información y pruebas del desarrollo del proyecto.
  5. 5. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 5 INTERFACES OBJETIVOSObjetivo general:Que el alumno conozca y analice los diferentes tipos de dispositivos (sensores,actuadores, periféricos, etc.) que contienen la mayoría de los equipos electrónicosinformáticos hoy en día.Objetivo del proyecto:Llevar a cabo la construcción de un auto robot, a través de material reciclado, paraconocer el funcionamiento y uso de dispositivos electrónicos como sensores, actuadores,periféricos e interfaces.
  6. 6. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 6 INTERFACES ANALISISAntes de iniciar el desarrollo de nuestro proyecto ....A continuación primeroveremos los elementos que integran un sist de interface, estos dispositivos que asimple visto no no los vemos, pero que sin embargo los cuales se encuentran ennuestro entormo. Un ejemplo son los aparatos electromesticos que tenemos ennuestros hogares, desde el mas simple al mas sofisticado.UNIDAD 1 SENSORESIntroducciónSe denomina sensor a todo elemento que es capaz de transformar señales físicas comotemperatura, posición, longitud etc., en señales eléctricas.1 La Figura 1 nos muestraalgunos tipos de sensores.1 CSIC-CDTI: Introducción a los sensores. Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, 1987.
  7. 7. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 7 INTERFACES Figura 1. Algunos tipos de sensores1.1 ÓpticosUn sensor óptico se basa en el aprovechamiento de la interacción entre la luz y la materiapara determinar las propiedades de ésta.2 Una mejora de los dispositivos sensores,comprende la utilización de la fibra óptica como elemento de transmisión de la luz.La Figura 2 nos muestra algunos ejemplos de sensores ópticos. Figura 2. Sensores ópticos2 http://www.nortecnica.com.ar/pdf/teoria_opticos_2_2.pdf [leído 10.02.2010]
  8. 8. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 8 INTERFACES1.1.1 TiposLos sensores ópticos los forman los foto-interruptores de barrera, reflectivos y losencoders ópticos.3Foto-interruptores de barreraEstán formados por un emisor de infrarrojos y un fototransistor separados por una aberturadonde se insertará un elemento mecánico que producirá un corte del haz. La salida será 0o 1. La Figura 3 nos muestra un ejemplo de foto-interruptor de barrera. Figura 3. Foto-interruptor de barreraFoto- interruptores reflectivosEstán formados por un emisor y un receptor de infrarrojos situados en el mismo plano desuperficie, que por reflexión permiten detectar dos tipos de colores, blanco y negronormalmente, sobre un elemento mecánico. La Figura 4 nos muestra un tipo de foto-interruptor reflectivo.3 Smith, S.D.: Optoelectronics devices. Prentice Hall, 1995.
  9. 9. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 9 INTERFACES Figura 4. Foto-interruptor reflectivoEncoders ópticosCon los foto-interruptores y los reflectivos se pueden montar los encoders ópticos,formados por un disco que tiene dibujados segmentos para ser detectados por lossensores. Existen dos tipos de encoders, los Encoders Incrementales y EncodersAbsolutos.-Encoders Incrementales: permiten que un sensor óptico detecte el número desegmentos que dispone el disco y otro sensor detecte la posición cero de dicho disco. LaFigura 5 nos ilustra el funcionamiento típico de los encoders incrementales. Figura 5. Funcionamiento de un encoder incremental-Encoders Absolutos: permiten conocer la posición exacta en cada momento sin tenerque dar una vuelta entera para detectar el punto cero del disco. La diferencia es que senecesitan varios sensores ópticos y el disco debe de tener una codificación tipoManchester. La Figura 6 muestra un esquema de encoder absoluto.
  10. 10. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 10 INTERFACES Figura 6. Funcionamiento de un encoder absoluto1.1.2 FuncionamientoPrincipio básico de funcionamiento: emisión y recepción de luz. Tanto en el emisor comoen el receptor existen pequeñas lentes ópticas que permiten concentrar el haz de luz y seencuentran en un mismo encapsulado. El primero suele ser un diodo emisor de luz (LED)y el receptor un fotodiodo. Generalmente trabajan por reflexión de la luz, es decir, elemisor emite luz y si esta luz es reflejada por un objeto, el receptor lo detecta.4Muchos dispositivos electrodomésticos usan estos tipos de sensores, como por ejemploslectores de CD/DVD, en copiadoras, etc. La Figura 7 nos muestra el funcionamientobásico de los sensores de tipo óptico.4 http://www.4shared.com/file/220943487/29b8607a/26_SENSORES_OPTO_ELECTR_NIC.html [leído 15.02.2010]
  11. 11. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 11 INTERFACES Figura 7. Funcionamiento del sensor óptico1.1.3 CaracterísticasAlgunas características más importantes de los sensores ópticos son las siguientes: y La luz como medio detector. Los sensores ópticos utilizan principalmente los siguientes componentes emisores: - LED de luz roja Luz visible, óptima como ayuda de alineación y para el ajuste de sensor. - LED infrarrojo (IR) Radiación invisible con elevada energía. - Láser de luz roja Luz visible, óptima para la detección de piezas pequeñas y elevados alcances debido a las propiedades físicas del láser. y Refracción de luz. y Conducción de luz por reflexión total. y Distancia de actuación.1.1.4 Modo de comunicaciónEl modo de operación de los sensores ópticos varía de acuerdo a su tipo, a continuaciónmencionaremos estas comunicaciones en los tipos de sensores ya descritos. y Barrera de Luz - Rango amplio (20m) - El Alineamiento es crítico. y Retro-reflectivo (Réflex) - Rango 1-3 m. - Popular y barato
  12. 12. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 12 INTERFACES y Reflectivo Difuso - Rango 12-300 mm. - Barato y fácil de usar.1.2 AproximaciónEl sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que seencuentran cerca del elemento sensor.5 La Figura 8 muestra algunos ejemplos desensores de aproximación. Figura 8. Sensores de proximidad1.2.1 Tipos.5 AENOR: Norma EN50010 de Sensores de Proximidad. [Consultado 16.02.2010]
  13. 13. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 13 INTERFACESExisten varios tipos de sensores de proximidad según el principio físico que utilizan. Losmás comunes son: y SENSOR CAPACITIVO. y SENSOR INDUCTIVO. y SENSOR FIN DE CARRERA. y SENSOR INFRARROJO. y SENSOR ULTRASONICO. y SENSOR MAGNETICO. y SENSORES DE HUMEDAD.1.2.2 Funcionamiento.El funcionamiento de los sensores de aproximación depende de su tipo y aplicación, acontinuación se describe el funcionamiento de los sensores de aproximación másutilizados: SENSOR FUNCIONAMIENTO Sensores inductivos: Detectan materiales férricos basándose en variaciones de campo magnético. Sensores capacitivos: En determinados entornos no se pueden utilizar las variaciones de campo magnético y se utilizan otros dispositivos cuya característica de variación es la capacidad eléctrica. Sensores fin de carrera: Son elementos actuadores de conmutación, generalmente provistos de muelles y utilizados en procesos automáticos donde la detección debe ser más robusta). Sensor infrarrojo El receptor de rayos infrarrojos suele ser un fototransistor o un fotodiodo. El circuito de salida utiliza la señal del receptor para amplificarla y adaptarla a una salida que el sistema pueda entender. Sensor ultrasónico: Su elemento principal es un transductor electroacústico. Este elemento, en primer lugar, emite unas ondas ultrasónicas; a continuación pasa a modo de espera, en el que, durante un cierto tiempo, espera la vuelta de las ondas reflejadas en algún objeto. Si las ondas llegan, quiere decir que hay algún objeto en
  14. 14. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 14 INTERFACES las proximidades. Sensor magnético: En robótica, algunas situaciones de medición del entorno pueden requerir del uso de elementos de detección sensibles a los campos magnéticos. Sensores de humedad: La detección de humedad es importante en un sistema si éste debe desenvolverse en entornos que no se conocen de antemano. Por esta razón se deben tener en cuenta una variedad de sensores de humedad disponibles, entre ellos los capacitivos y resistivos, más simples, y algunos integrados con diferentes niveles de complejidad y prestaciones.1.2.3 Características.Algunas características importantes que presentan la mayoría de los sensores deproximidad más usuales (inductivos y capacitivos) son:Sensores inductivos Tipo de sensor Rosca M12, M18, M30,... Distancia de detección nominal mm +-x%(3mm +-10%) Rango de detección mm (0-2mm) Frecuencia de detección Hz (500Hz) Objeto detectable estándar Acero (12x12x1mm) Histéresis <x% del rango de medida (<20% del rango) Tipo de salida ma (50, 100, 200 ma) Consumo nominal ma (0.8 ma) Material de la carcasa Acero, latón, níquel, etc. Protección IP Dimensiones Diámetro x longitud (M12x30mm) Conexión Cable 2m, 3m,... Tensión de operación V (10-30V DC) Temperatura de trabajo ° centígrados (-25 + 55°C)
  15. 15. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 15 INTERFACES Peso gr (55g. 90g. 200g.Sensores capacitivos Tipo de sensor Rosca M6, M8,... Distancia de detección nominal mm, m Rango de detección Frecuencia de detección Hz (500Hz) Objeto detectable estándar Acero (12x12x1mm) Tipo de salida Transistor, Relé Consumo nominal ma (12 ma) Material de la carcasa Plástico, PVC, etc. Protección IP Dimensiones Diámetro x longitud (M12x30mm) Conexión Cable 2m, 3m,... Tensión de operación V (10-30V DC) (20-300 AC) Temperatura de trabajo ° centígrados (-25 + 55°C) Peso gr1.2.4 Modo de comunicación.El modo de operación básico de los sensores de proximidad capacitivos, se ilustra en laFigura 9. Figura 9.Operabilidad del sensor capacitivo
  16. 16. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 16 INTERFACESLa Figura 10 nos representa el modo de comunicación básico de los sensores inductivos. Figura 10. Modo de operabilidad del sensor inductivo UNIDAD 2 ACTUADORESIntroducciónSe denominan actuadores a aquellos elementos que pueden provocar un efecto sobre unproceso automatizado.Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, deenergía eléctrica y de gas. Existen 3 tres tipos de actuadores: Los actuadores hidráulicosse emplean cuando lo que se necesita es potencia, pero es muy costosa. Los actuadoreseléctricos también son muy utilizados en los aparatos mecánicos y electrónicos. 66 Traball de Recerca | Jon Roura | I.E.S. Joan Ramón Benaprès http://automatastr.galeon.com/actuadores.htm [Consultado 18.02.2010]
  17. 17. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 17 INTERFACESLos actuadores neumáticos, los más usados en las industrias, son actuadores deposicionamiento, es decir: posicionar objetos. La Figura 11 muestra algunos ejemplos deactuadores comunes. Figura 11. Algunos ejemplos de ACTUADORES2.1 ElectrónicosSe le da el nombre de actuadores eléctricos cuando se usa la energía eléctrica para quese ejecuten sus movimientos.7 La Figura 12 ilustra algunos tipos de actuadoreselectrónicos.7 SIPOS Aktorik GmbH Actuadores eléctricos Im Erlet 2 D-90518 Altdorf Sujeto a cambios sin previo aviso. 2008 >>Edición 08/08 << Referencia SIP-DO 00.01.001 ES Y070.104/ES.http://www.sipos.de/downloaddateien/prospekte/Technology_SIPOS_5_Flashspanish.pdf Consultado [20.02.2010]
  18. 18. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 18 INTERFACES Figura 12. Tipos de actuadores electrónicos2.1.1 FuncionamientoEl proceso bajo control, la acción que se tiene que llevar a cabo y la velocidad con queésta deba realizarse, son factores que influyen en la clase de actuador que se ha deutilizar.Los dispositivos eléctricos ofrecen una mayor exactitud y repetitividad, necesitan de unmenor espacio de piso y, como consecuencia, son muy adecuados para el trabajo preciso,como el ensamblaje.Por lo general, los robots se pueden accionar con un acondicionamiento eléctrico, pormedio de los motores paso a paso o de los servomotores. Una salida de un motor paso apaso consiste en incrementos de movimiento angular discreto iniciado por una serie depulsos eléctricos discretos.2.1.2 CaracterísticasA continuación se describen algunas características de actuadores electrónicos másusuales. Motores de corriente continúa y Estator (imanes) y rotor. y Interacción entre campo magnético y eléctrico provoca movimiento. y Velocidad giro proporcional a V. y Compra: a más corriente más par. y Eficientes para girar con poca fuerza y gran velocidad. Servo motores y Capaces de colocarse en una posición.
  19. 19. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 19 INTERFACES y Motor de DC + engranajes + sensor de posición + controlador proporcional. y Suelen estar limitados a 180 grados. y Anchura proporcional a posición.2.1.3 Modo de comunicaciónEl actuador representa la interfaz entre el sistema de control de proceso y la válvula.Los comandos de control transmitidos de forma binaria, analógica o a través de bus decampo deben ser analizados por el actuador para así posicionar la válvula; a la inversa, elsistema de control de proceso espera una respuesta del actuador.8Ésta puede producirse en forma de mera respuesta de estado a través de las señalesbinarias de salida (p.ej. par ABIERTA/CERRADA, posición final ABIERTA/CERRADA,fallo, etc.) o el envío de datos dinámicos (p.ej. posición de la válvula) a través de la salidaanalógica. En líneas generales, todos los datos estáticos y dinámicos se encuentrandisponibles en todo momento a través del bus de campo.2.2 MecánicosLos actuadores mecánicos son dispositivos que transforman el movimiento rotativo a laentrada, en un movimiento lineal en la salida. Los actuadores mecánicos aplicables paralos campos donde se requiera movimientos lineales tales como: elevación, traslación yposicionamiento lineal.9 La Figura 13 nos muestra algunos ejemplos de actuadoresmecánicos.8 REPUBLICA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO ³SANTIAGO MARIÑO´ DIRECCION DEESCUELA DE INGENIERIA CATEDRA: ELECTIVA V (ROBOTICA).9 http://www.pmzcomatrans.com/transmision/actuadores-mecanicos/ [Consultado 23.02.2010]
  20. 20. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 20 INTERFACES Figura 13. Algunos ejemplos de actuadores mecánicos.TIPOS DE ACTUADORES MECANICOS Tipo de actuador mecánico Descripción Los actuadores hidráulicos son los que han de utilizar un fluido a presión, generalmente un tipo de aceite, para que el robot pueda Actuadores hidráulicos movilizar sus mecanismos. Los actuadores hidráulicos se utilizan para robots grandes, los cuales presentan mayor velocidad y mayor resistencia mecánica. Solo resta hablar de aquellos robots que se valen de los actuadores Actuadores neumáticos neumáticos para realizar sus funciones. En los actuadores neumáticos se comprime el aire abastecido por un compresor, el cual viaja a través de mangueras. Los robots pequeños están diseñados para funcionar por medio de actuadores neumáticos.2.2.1 Funcionamiento.Es importante comprender el funcionamiento de los actuadores para su correctaaplicación.Funcionamiento del actuador RotatorioEl objetivo final del actuador rotatorio es generar un movimiento giratorio. El movimientodebe estar limitado a un ángulo máximo de rotación. Normalmente se habla de actuadoresde cuarto de vuelta, o 90º; fracción de vuelta para ángulos diferentes a 90º.Actuador Rotatorio Neumático
  21. 21. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 21 INTERFACESPara hacer funcionar el actuador neumático, se conecta aire comprimido a uno de loslados del émbolo o veleta (en adelante, solo ³émbolo´) generando una fuerza en sentidode la expansión del espacio entre el émbolo y la pared del cilindro o el cuerpo. Medianteun dispositivo mecánico que puede ser el conjunto piñón y cremallera, yugo escocés, ouna simple veleta, el movimiento se transforma en rotatorio. Para mover el actuador ensentido contrario es necesario introducir aire comprimido en el lado opuesto del émbolo.Actuador Rotatorio EléctricoPara hacer funcionar el actuador eléctrico, se debe energizar los bornes correspondientespara que el motor actúe en la dirección apropiada. Usualmente vienen con un controladorlocal o botonera que hace este proceso más sencillo. Sin embargo para la automatizaciónremota del actuador, se debe considerar el diagrama de cableado que viene con elactuador. Las conexiones deben considerar fuerza, señales de límites de carrera y torque,señales análogas o digitales de posición y torque, etc.2.2.2 Características.Entre las características más importantes que podemos encontrar en los distintos tipos deactuadores mecánicos son: Tipo de actuador Características y Compresores y depósitos de aire y Sistemas de preparación del aire comprimidoNeumáticos y Actuadores neumáticos y Válvulas neumáticas y Otros elementos y accesorios « y Bombas hidráulicas y AcumuladoresHidráulico y Actuadores hidráulicos y Válvulas hidráulicas y Otros elementos y accesorios «
  22. 22. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 22 INTERFACES2.2.3 Modo de comunicación.Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita espotencia, y los neumáticos son simples posicionamientos. Sin embargo, los hidráulicosrequieren mucho equipo para suministro de energía, así como de mantenimientoperiódico. 10Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumáticos también son limitadas desde elpunto de vista de precisión y mantenimiento. Actuador Neumático Actuador Hidráulico Fuerza Generadora de Presión de aire Presión hidráulica Movimiento Elemento Motriz Émbolo, Pistón o Veleta Émbolo, Pistón o Veleta Transmisión de Fuerza o Torque Eje o Cremallera Eje Conversión mecánica Yugo o Piñón Yugo o Piñón UNIDAD 3 PERIFÉRICOS ESTANDARIZADOSIntroducciónSe denominan periféricos tanto a los dispositivos a través de los cuales el ordenador secomunica con el mundo exterior, como a los sistemas que almacenan la información,sirviendo de memoria auxiliar de la memoria principal.11 La Figura 14 nos muestraejemplos de periféricos.10 Manual microprocesadores de Intel.11 http://www.gratisweb.com/lula_f/perifericos.htm [Consultado 25.02.2010]
  23. 23. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 23 INTERFACES Figura 14. El PC y sus periféricos.El ordenador es una máquina que no tendría sentido si no se comunicase con el exterior,es decir, si careciese de periféricos. Por lo que debe disponer de: y Unidad(es) de entrada, a través de la(s) cual(es) poderle dar los programas que queramos que ejecute y los datos correspondientes. y Unidad(es) de salida, con la(s) que la ordenador nos da los resultados de los programas. y Memoria masiva o auxiliar, que facilite su funcionamiento y utilización.Los periféricos se pueden dividir en cuatro categorías, que se describen a continuación: Tipo de periférico Descripción Son los que permiten introducir datos externos a la Periféricos de Entrada computadora para su posterior tratamiento por parte de la CPU. Estos datos pueden provenir de distintas fuentes, siendo la principal un ser humano. Son los que reciben información que es procesada por la CPU y la reproducen para que sea perceptible para el Periféricos de Salida usuario. Se encargan de guardar los datos de los que hace uso la CPU para que ésta pueda hacer uso de ellos una vez que Periféricos de Almacenamiento han sido eliminados de la memoria principal, ya que ésta se borra cada vez que se apaga la computadora. Pueden ser internos, como un disco duro, o extraíbles, como un CD. Su función es permitir o facilitar la interacción entre dos o más computadoras, o entre una computadora y otro periférico Periféricos de Comunicación externo a la computadora.
  24. 24. http://maranta.blogcindario.com/2006/02/00005-perifericos.html [Consultado 26.02.2010] 12 la conexión de periféricos. diferentes computadoras).12 La Figura 16 nos muestra los puertos del PC disponibles para nivel software (por ejemplo: los puertos que permiten la transmisión de datos entre de datos pueden ser enviados y recibidos. Dicha interfaz puede ser física, o puede ser a Un puerto es una forma genérica de denominar a una interfaz por la cual diferentes tipos 3.1 Tipos Figura 15. Clasificación de Periféricos f )& 7)4!(3 9 )0 7)7%9)()9 & G)3 V V W` V `S 6# " 7)6#9)3 0) " 4e#4 " 0 c hb` S cvWS Ti Ta Y d Yid d E d TXda Ti d d UT   #7 6D%96!8 )0 #0(3!9 #7 )9%" 8 )%( 9 )6! #9!7 &@ 0#()( #7 "#6#1u3% #!2 6&#4e# %4%" ("%A &%9!7 &46% )&)( )5%0%4! #$ H )& "#&(3 C A &#6u9"B f C f $AtA "A " 0 #7 )4"% )7%0)" )0 6 9 7)7%&)0!( ( " 6&#4e# " 7%6 " " 0 )0 #7 )7)4%9)()9"%7 #46#1 f Q D%7&#@ 46#%3)6#9)30) &) 0" %) )&)( ") s#& ")0 #&P " & ( 7)5%0%4! G!3 "# 5 #7 6D%96!8 )0 #0(3!9 #!2 6)9 0 9 #" &#( "#9 )40) )0 #46)%7#3 )& 7)4!(3 9 C 6&#4e# %4%" ("%7 6! "B " 0 #7 6D%96!8 )0 #0( 3! )0 ) &)6#7& )&)( #&%$ #4#!2"%A "#&)0!9%&!R 6 8D&9% f C U ) 7)4!(3 9 )4 ) @ )6! 76)3 9 )6#7 r q p h` Sc b W W` WV S Q Ud i C U #7 %C9) )7)0)4 d T UTX a Y UTX TU UT 3 9 ) 9 )4 )49#6 9 ))( %4% (%A C U ))( #% #!2 @ )0 ) #9!7 (# #!2 %4 % (%A G ) 7)4!(3 9 )0 6# 6#4e# %4% (%7 6! B ) 9 %P%9# ))( #%$ P!g #%76#@ #9 )4 0R 7)09#I H 4#6#46 ) #)49#6 9 ))( )5%0%4! %C9) #7 #7)7%46)9 # #46#30)!49) #!2 #76)1 )7)!1 )5%0%4! 3##!2 )3)1 ( C U G )9%6D49#0# #0)F# #!2 46#%3)6#9)30) @ 0#7 46#% 3)#9 ( E ) 6# #!2 %4% (%A #7 %4% (%7 6! B 0# )9%8)1 ) 3 8 #7 )4#! #!2 %1#0# ))( #%$ 3#7D !A 9%A 4%6 #! ¤§§¤¨ C ¨¢¤¢§ £¢ ¢ ©¨§¤£¦ ¤£¢ ¢ ©¨§¤£¦ ¤£¢ ¤ © ¢ © ¨ § ¤£ ¦ ¤£ ¢ ¢ ©¨§¤£¦ ¤£¢ ¥ ¡ ¥ ¡ ¥ ¡ ¥ ¡ INTERFACESINSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 24
  25. 25. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 25 INTERFACES Figura 16. Puertos del PC.De acuerdo a estos tipos de puertos, los periféricos pueden comunicarse con lacomputadora. Estos puertos pueden ser de tipo PS/2 (seriales), DB-9 y Paralelos (cadaperiférico esta diseñado para comunicarse con la computadora a través de alguno deestos tipos de puertos).3.1.1 SerialRS-232 también es conocido como puerto serial. Un puerto serial transfiere datos una tasade un bit a la vez. Fue el estándar para las conexiones de teclado y ratón actualmenteestán siendo reemplazados por puertos USB.13Estos tipos de puertos para periféricos con cables de conexión, aún se pueden encontraren las solicitudes para la presentación de informes módem externo, un ratón, un teclado, y13 http://www.tecvallarta.edu.mx:150/eduditec/mod/wiki/view.php?id=1611 [Consultado 28.02.2010]
  26. 26. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 26 INTERFACESespecialmente en las impresoras fiscales que suelen utilizar este formato para realizar laconexión a la comunicación. Figura 17. Puertos seriales del PC.3.1.2 ParalelosEl puerto paralelo o interfaz paralela se utiliza para la comunicación en los ordenadoresdesde los primeros 80ª. La impresora es el dispositivo donde se encuentra un mayor usode esta interfaz, aunque actualmente los periféricos, tales como HD, escáneres, cámarasdigitales, Zip y grabadoras de CD lo utilizan muy a menudo. La Figura 18 muestra elpuerto paralelo de una computadora. Figura 18. Puerto paralelo del PC.3.2 Aplicaciones con lenguaje de programación híbrida.Al trabajar con un lenguaje de alto nivel, en ocasiones nos encontramos con el problemade que necesitamos que haga determinada función o trabajo pero desafortunadamenteésta solo existe en otro lenguaje que no es el que necesitamos utilizar, o simplemente, noencontramos esa función en ningún lenguaje de alto nivel. En este momento el lenguajeensamblador constituye una herramienta no solo eficaz, sino simple para producir unparche para el compilador de nuestro lenguaje preferido.
  27. 27. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 27 INTERFACESLa programación en lenguaje ensamblador proporciona un mayor control sobre elhardware de la computadora, pero también dificulta la buena estructuración de losprogramas.La programación híbrida proporciona un mecanismo por medio del cual podemosaprovechar las ventajas del lenguaje ensamblador y los lenguajes de alto nivel, todo estocon el fin escribir programas más rápidos y eficientes.14El lenguaje ensamblador no cuenta con funciones de entrada y salida formateada, por locual es muy complicado escribir programas que sean interactivos, es decir, programas quesoliciten información o datos al usuario. Es aquí donde podemos explotar la facilidad de laprogramación híbridaEjemplo de un procedimiento híbrido: Procedure Limpia_Pantalla; Assembler; Asm Mov AX, 0600h Mov BH, 18h Mov CX, 0000h Mov DX, 184Fh Int 10h End; UNIDAD 4 PERIFÉRICOS NO ESTANDARIZADOSIntroducciónUn periférico no estandarizado es aquel que necesita de un controlador de dispositivo,llamado normalmente controlador (en inglés, device driver) para funcionar. Los drivers ocontroladores son programas informáticos que permiten al sistema operativo interactuarcon un periférico, haciendo una abstracción del hardware y proporcionando una interfaz14 DHANANJAY, V, GADRE (2000). Programming and Customizing the AVR Microcontroller. McGraw-Hill ProfessionalTechnology Industrial Arts.
  28. 28. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 28 INTERFACES(posiblemente estandarizada) para usarlo. La Figura 19 muestra algunos periféricos delcomputador que podrían requerir un controlador para su funcionamiento.15 Figura 19. Algunos periféricos no estándar4.1 A través de puertosAdemás del microprocesador y la memoria, una computadora tiene otros dispositivoscomo son el monitor, impresora, teclado, y bocinas. Estos dispositivos periféricos estánconectados a través de puertos a la computadora.16Conexión a través de puertosExternamente, en la placa madre podemos observar lo que ya conocemos como puertos,que son accesibles sin necesidad de abrir el ordenador y para establecer la conexión nosbasta con el cable apropiado. Puerto de conexión Descripción del puerto Puerto Paralelo Normalmente uno, al que se suele conectar la impresora o un módem externo. Se denomina paralelo porque para enviar los datos utiliza un bus de 8 hilos (bytes). La longitud del cable no debe superar los 5 ó 6 metros. El conector del puerto paralelo15 Articulo escrito y publicado por: Joshua Marius Espinal LeThe www.letheonline.net 2003 [Leído 05.03.2010]16 http://www.pccomparativas.com/apunte.php?apunte=15 [Leído 05.03.2010]
  29. 29. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 29 INTERFACES es de 25 pins (estándar Centronics). La velocidad máxima es de 1,5 Mb/s. Puerto Serie Cuando el cable de transmisión es largo, pueden ocurrir desfases entre las señales. En este caso es más práctico utilizar los puertos serie: envía la información bit a bit. Normalmente dos, a uno de ellos se solía conectar el ratón, antes de inventar el conector PS/2. Normalmente utilizan un interface DB9 (otro estándar es el RS-232 de 25 pines). Velocidad de transmisión: hasta 112 Kb/s. PS/2 Dos, uno para ratón (IRQ12) y otro para teclado (IRQ1). USB (Universal Serial Bus) De dos a cuatro. En un sólo puerto USB se pueden conectar hasta 126 dispositivos (ratón, módem, impresora, escáner, webcam,...) para ello existen unos dispositivos (hubs) con múltiples salidas de conector e incluso algunos dispositivos pueden funcionar como hubs al tener conectores USB incorporados. Es PnP (Plug and Play: enchufar y listo) además en caliente, es decir, sin necesidad de reiniciar el sistema puesto que USB reconoce el periférico, si acaso, podría pedirnos la instalación de un driver. Utiliza una sola IRQ para todos los dispositivos conectados. Puerto FireWire Pensado para dispositivos de alta velocidad: cámaras de vídeo, DVD, escáneres, discos duros,... Permite hasta 63 dispositivos y una velocidad de transmisión de 400 Mbits/s (50 MBytes/s). También permite conexión en caliente, es decir, sin necesidad de reiniciar el ordenador. Son los estándares para disco duro y CD-ROM. Se caracterizan porque la tarjeta controladora se encuentra montada sobre el dispositivo (IDE=electrónica integrada en el dispositivo). La placa madre suele traer dos conectores EIDE (IDE1, IDE2). El Conectores IDE/EIDE cable para conectar el dispositivo es plano, pudiendo conectarse a un mismo cable (Enhanced Integrated Drive Electronic) hasta dos discos duros o CD-ROM, uno como maestro (master) que tomará el control del otro, conocido como esclavo (slave). La decisión de qué extremo del cable es maestro y cual esclavo depende de la placa base. También tendremos que configurar cada dispositivo mediante unos jumpers para que se reconozcan a sí mismos como maestro o esclavo.4.1.1 DiseñoA continuación se presentan algunos diseños de periféricos que se conectan a lacomputadora a través de puertos.Puertos serie
  30. 30. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 30 INTERFACES Mouse Y Módem Figura 20. Diseño de puertos serie y periféricos de conexiónPuerto paralelo Impresora y Escáner Figura 21. Diseño de puertos paralelos y algunos periféricos de conexiónPS/2 Mouse
  31. 31. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 31 INTERFACES Y Teclado Figura 22. Diseño de puertos PS/2 para teclado y ratónUSB (Universal Serial Bus) Figura 23. Diseño de conectores USB y modo de interconexiónFire Wire
  32. 32. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 32 INTERFACES Figura 24. Cable y conector Fire WireConectores IDE/EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronic) Figura 25. Dos tipos diferentes de cables IDE 80, uno plano y otro redondo.4.1.2 ProgramaciónLos dispositivos periféricos de E/S transforman la información externa como una pulsaciónen una tecla en impulsos eléctricos que son codificados y enviados hacia el procesadorpara su interpretación, procesamiento y almacenamiento de forma automática. Estasseñales eléctricas se codifican según unos códigos como el ASCII y la CPU recibe lainformación codificada siempre en binario.17La Figura 25 nos representa un esquema de la programación básica de los dispositivosperiféricos con la computadora.17 Klaus Dembowski, Gran Libro del Hardware, Marcombo, 1999.
  33. 33. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 33 INTERFACES Figura 25. Familia de Circuitos que permiten adaptar, leer y/o gobernar señales externas desde y hacia un sistema microprocesadorLos dispositivos de E/S transforman la información externa en señales codificadas,permitiendo su transmisión, detección, interpretación, procesamiento y almacenamiento deforma automática.4.1.3 AplicaciónAlgunas aplicaciones de periféricos no estándar con sistemas de cómputo se describen acontinuación.Ratón o mouseLa función principal del ratón es transmitir los movimientos de nuestra mano sobre unasuperficie plana hacia el ordenador. Allí, el software denominado driver se encargarealmente de transformarlo a un movimiento del puntero por la pantalla dependiendo devarios parámetros.18TecladoEs el dispositivo para introducción de datos por excelencia; el principal medio de comunicaciónentre el usuario y la computadora. Por medio de este periférico, los usuarios suministranórdenes, información, instrucciones, etc.Impresora18 Pedro de Miguel Anasagasti Fundamentos de computadores Paraninfo, 1996 (5ª edición)
  34. 34. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 34 INTERFACESLas impresoras son periféricos que escriben la información de salida sobre papel. Sucomportamiento inicialmente era muy similar al de las máquinas de escribir, pero hoy día son muchomás sofisticadas, incluso algunas son fotocopiadoras o fax, conectadas con el ordenador.Junto con las pantallas, son los dispositivos más utilizados para poder ver en forma directamenteinteligible los resultados de un programa de ordenador.ScannerSon dispositivos de entrada de datos de propósito especial que se emplean conjuntamente conpaquetes software para gráficos y pantallas de alta resolución. La mayor parte de los scannerscapturan imágenes en color. Dada la cantidad de espacio de almacenamiento que se necesita parauna imagen no suelen capturarse imágenes en movimiento.Monitor y pantallas planasAsí como el teclado es el puente básico para la comunicación del usuario con la computadora,ésta, a su vez, despliega sus resultados al usuario por medio del monitor. El monitor lo único quehace es recibir la información que se envía desde la tarjeta madre y la convierte en puntosluminosos en la pantalla.19Además de los dispositivos mencionados anteriormente muchos más como lectoras de código debarras, unidades de CD/DVD, discos duros, joysticks, etc, cada uno de los cuales tienen suaplicación a los sistemas informáticos.4.2 A través de interfazUna interfaz de control es un dispositivo de enlace entre un puerto de salida de unordenador y los componentes eléctricos/electrónicos de un sistema. Proporciona potenciaa los componentes eléctricos y actúa como buffer entre los componentes y elordenador.2019 Win L. Rosch. Hardware Bible (6th ed.). QUE, 2003.20 José M Martín, Hardware Microinformático, Ra-Ma, 2003.
  35. 35. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 35 INTERFACESAlgunos de los periféricos de la computadora a través de interfaz (o ranuras de expansión)son: 1. Tarjetas gráficas 2. Tarjetas de audio 3. Tarjeta Ethernet 4. Tarjeta SCSI (Small Computer System Interfaz) 5. Módem interno 6. Intelligent Interface of fischertechnik4.2.1 DiseñoEl diseño de algunos de los dispositivos periféricos mencionados se muestran en lassiguientes figuras. Figura 26. Diagrama de una Tarjeta de gráficosTarjeta de audio
  36. 36. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 36 INTERFACES Figura 27. Diseño de la Tarjeta de AudioTarjeta Ethernet Figura 28. Diseño de Tarjetas EthernetIntelligent Interface of fischertechnik Figura 29. Diseño y modelo del Interface Inteligente4.2.2 ProgramaciónTodos los dispositivos periféricos están programados para su adecuado con los sistemaso dispositivos informáticos. A continuación se presenta una breve descripción de la formaen que estos dispositivos (mencionados anteriormente) están programados para sufuncionamiento.
  37. 37. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 37 INTERFACES Periférico Programación Tarjeta de gráficos Una tarjeta gráfica tiene su propia memoria y procesador que maneja los cálculos necesarios para convertir los datos de la imagen para que puedan ser desplegados como píxeles en el monitor. Tarjeta de audio La señal de audio que obtiene un micrófono es analógica. El proceso para digitalizar la onda analógica se lleva a cabo mediante un muestreo, que permite que los sonidos puedan ser procesados usando el lenguaje binario. La frecuencia de muestreo es el número de muestras de señal que se recogen cada segundo. Si se recogen más muestras, la calidad el sonido aumenta, pero en cuanto a adquisición de datos, se aumenta también el espacio que ocupa la toma de datos en bits. Tarjeta Ethernet Los componentes electrónicos incorporados en la tarjeta de red se encargan de gestionar la transferencia de datos entre el bus del ordenador y el medio de transmisión, así como del proceso de los mismos. Interface Inteligente de La forma natural de programar la interfaz es el lenguaje LLWin de fischertechnik fischertechnik, pero en modo on-line (modo en línea) puede ser utilizada mediante cualquier lenguaje de programación. Los detalles acerca de este proceso se pueden encontrar en http://www.fischertechnik.de/. En dicha página figuran algunos drivers diseñados para diferentes lenguajes de programación.Cada uno de los dispositivos descritos conlleva a una programación específica (nodescrita) y que requieren de otros dispositivos electrónicos para lograrlo.4.2.3 AplicaciónLa aplicación para la que son requeridos los dispositivos periféricos, descritos en estaunidad, se presenta brevemente.Tarjeta de video
  38. 38. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 38 INTERFACESLos unos (1) y ceros (0) que envía el microprocesador, son convertidos por la tarjeta de video en lainformación que es desplegada por el monitor. El poder de cómputo de muchas tarjetas de videomodernas, es superior al de toda una máquina de hace unos 5 ó 6 años. Esto se debe a queposeen varias decenas de MB de RAM (para el almacenamiento temporal de la información devideo), poderosos procesadores de señal, buses de muy alta velocidad, etc.Por lo tanto, de la tarjeta de video incorporada en el sistema depende la calidad de lasimágenes obtenidas en el monitor, así como la velocidad de respuesta.21Tarjeta de sonido y altavocesPara que la computadora pueda generar sonidos de calidad similar a un equipo de audio,requiere de un circuito especial que recoja los unos y ceros enviados por el microprocesador ylos transforme en ondas sonoras. Esta es precisamente la función de la tarjeta de sonido y de lasbocinas o altavoces.En sentido estricto, esta tarjeta se cuenta entre los dispositivos mixtos porque posee una entradapara micrófono o señal externa, en cuyo caso la señal de audio es convertida en una señal digitalque la máquina puede interpretar. 22Tarjeta de redCada vez con mayor frecuencia, las oficinas y algunos hogares poseen varias máquinas quepueden estar intercomunicadas. Pero este intercambio de archivos no se realiza por medio dedisquetes u otros medios removibles, sino mediante una configuración de red que requiere deuna tarjeta o circuitos específicos diseñados para dicha función.21 Pedro de Miguel Anasagasti Fundamentos de computadores Paraninfo, 1993 (4ª edición)22 Ibíd.
  39. 39. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 39 INTERFACESLa Intelligent Interface de fischertechnikUn ejemplo del conexionado de los actuadores y sensores a la interface se muestra en laFigura 30. En este ejemplo cuatro motores están conectados a las salidas digitales y ochopulsadores a las entradas digitales. De estos ocho, cuatro se utilizan como finales decarrera (E1, E3, E5, E7) y los otros cuatro (E2, E4, E6, E8) se utilizan como contadores deimpulsos (golpeados por una rueda dentada de 4 dientes conforme giran los motores) quesirven para llevar la cuenta de la posición actual del robot - el conjunto motor de c.c. máscontador de impulsos actúa como un motor paso a paso-. Este montaje se utiliza en unbrazo de robot manipulador articulado de tres grados de libertad finalizado en una pinza.23 Figura 30. Aplicación de la Interface Inteligente UNIDAD 5 INTERFACESIntroducciónInterfaz. Conexión e interacción entre hardware, software y el usuario. El diseño yconstrucción de interfaces constituye una parte principal del trabajo de los ingenieros,programadores y consultores. Los usuarios ³conversan´ con el software. El software23 http://www.lainterfaz_de_control.com.mx [Leído 10.03.2010]
  40. 40. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 40 INTERFACES³conversa´ con el hardware y otro software. El hardware ³conversa´ con otro hardware.Todo este ³diálogo´ no es más que el uso de interfaces. Las interfaces deben diseñarse,desarrollarse, probarse y rediseñarse; y con cada encarnación nace una nuevaespecificación que puede convertirse en un estándar más, de hecho o regulado.245.1 Conceptos básicos y Interfaz: dispositivo electrónico que se conecta entre el PC y los elementos a ser controlados (actuadores, interruptores, pulsadores, relés, circuitos, motores, etc.). Su misión es garantizar el correcto aislamiento eléctrico entre los puertos del PC y los dispositivos externos. y Bus: Normalmente se refiere al conjunto de señales con las que se comunica el microprocesador con el entorno: memoria o periféricos (a través de las interfaces).: Figura 31. Representación lógica de una interfazLas funciones más importantes de un interfaz son: Interpretar las órdenes que recibe de la CPU y transmitirlas al periférico Controlar las transferencias de datos entre la CPU y el periférico (convertir formatos, adaptar velocidades,..). Informar a la CPU del estado del periférico. Detección de errores (defectos mecánicos o eléctricos en el funcionamiento del dispositivo. Ejemplos: atasco de papel, cambio de un bit, etc.)24 William Stallings, Organización y arquitectura de computadores, 7ª Ed., Pearson, 2006.
  41. 41. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 41 INTERFACESLos interfaces también se denominan controladores, interfaces o tarjetas de E/S.255.2 ClasificaciónEn una primera aproximación, los puertos y los interfaces del computador se puedenclasificar en función del tipo de transmisión de información que permitan:26 y Serie Puerto serie: Interfaz RS-232. Puerto/interfaz USB. Puerto FireWire: Interfaz IEEE 1394. y Paralela Puerto paralelo: Interfaz Centronics ó IEEE 1284. Figura 32. Puertos e interfaces de la computadoraDe igual forma, las interfaces que interrelacionan en el diálogo entre usuario-máquina sonperiféricos que se pueden clasificar según el sentido de la comunicación:Dispositivos de entrada: usuario-máquina Los dispositivos de entrada son los que se utilizan para introducir información en el ordenador. Los25 Scott Mueller, Upgrading and Repairing PCs, 17th Ed., QUE, 2006.26 Amat J, Casals A, Frigola M, Pagés J. Possibilities of man-machine interaction through the perception of humangestures. Contributions to Science 1999; 1(2): 159-173.
  42. 42. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 42 INTERFACESsensores del dispositivo transforman la información en señales físicas que envían a uncontrolador o programa del sistema operativo para su interpretación. Figura 32. Interfaz de entradaLos dispositivos de entrada más populares son: teclados, ratones, escáneres, micrófonos,cámaras, monitores táctiles, joysticks, lectores de tarjetas, códigos de barras, etc.Dispositivos de salida: máquina-usuarioLos dispositivos de salida son los que generan, a partir de una orden de un usuario,unidades de significado mediante formas y símbolos empleados en la representacióngráfica de la información, o el sonido en el caso de la representación auditiva.Los dispositivos de salida más populares son: monitores, impresoras, altavoces, cascos,etc. 27 Figura 33. Interfaz de salida5.3 Programación de bajo nivelLenguaje de bajo nivelUn lenguaje de programación de bajo nivel es el que proporciona poca o ningunaabstracción del microprocesador de un ordenador. Consecuentemente es fácilmentetrasladado a lenguaje de máquina. La palabra bajo no implica que el lenguaje sea inferior27 Brahnam S, Chuang CF, Shih FY, Slack MR. Machine recognition and Representation of neonatal facial displays ofacute pain. Artif Intell Med 2006; 36(3): 211-222.
  43. 43. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 43 INTERFACESa un lenguaje de alto nivel; se refiere a la reducida abstracción entre el lenguaje y elhardware.28Lenguajes de bajo nivel existentes Lenguaje Descripción Es el lenguaje que la computadora entiende, su estructura está totalmente adaptada a los circuitos de la máquina y la programación es tediosa porque los datos se representan por ceros y unos. Es de bajo nivel. Es un conjunto de instrucciones codificadas en binario que son capaces de relacionarse Lenguaje de máquina directamente con los registros y circuitería del microprocesador de la (Primera generación) computadora y que resulta directamente ejecutable por éste, sin necesidad de otros programas intermediarios. Los datos se referencian por medio de las direcciones de memoria donde se encuentran y las instrucciones realizan operaciones simples. Estos lenguajes están íntimamente ligados a la CPU y por eso no son transferibles. (Baja portabilidad). Es otro lenguaje de programación de bajo nivel, pero simbólico porque las instrucciones se construyen usando códigos de tipo mnemotécnico, lo cual facilita la escritura y depuración de los programas pero no los acorta puesto que para cada acción se necesita una instrucción. El programa ensamblador va traduciendo línea a línea a la vez que comprueba la existencia de errores. Si Lenguaje ensamblador localiza alguno da un mensaje de error. Algunas características que lo diferencian del lenguaje de máquina son que permite el uso de comentarios (Segunda Generación) entre las líneas de instrucciones; en lugar de direcciones binarias usa identificadores como total, x, y, etc. Y los códigos de operación se representan por mnemotécnica siempre tienen la desventaja de repertorio reducido de instrucciones, rígido formato para las instrucciones, baja portabilidad y fuerte dependencia del hardware. Tiene la ventaja del uso óptimo de los recursos hardware, permitiendo la obtención de un código muy eficiente.28 M. Tischer. PC Interno. Programación de sistema. Marcombo, 1993.
  44. 44. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 44 INTERFACES Figura 34. Esquema general de la programación de bajo nivelEn general se utiliza este tipo de lenguaje para programar controladores (drivers).Ventajas: y Mayor adaptación al equipo. y Posibilidad de obtener la máxima velocidad con mínimo uso de memoria.Inconvenientes: y Imposibilidad de escribir código independiente de la máquina. y Mayor dificultad en la programación y en la comprensión de los programas. y El programador debe conocer más de un centenar de instrucciones. y Es necesario conocer en detalle la arquitectura de la máquina.5.4 AplicacionesActualmente la tecnología y el trabajo humano esta íntimamente relacionada con lascomputadoras; como lo es el diseño gráfico, la redacción, el control de instrumentos ymaquinaria, las comunicaciones, etc. Dependiendo de la aplicación dada a una
  45. 45. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 45 INTERFACEScomputadora son las interfaces que se le instalan. Como en diseño gráfico, los periféricosnecesarios son la cámara digital, impresora, mouse, tableta digitalizadora; entre otros.El desarrollo de la computadora va ligado al de sus periféricos. Para toda aplicación de lacomputadora, el dispositivo en común es el mouse. El mouse se ha utilizadocomercialmente desde principios de los años80 como una herramienta de trabajo auxiliarcon la computadora. 29Otra interfaz necesaria para el trabajo con una computadora es a nivel de software. Cadaaplicación de software posee una interfaz gráfica y de interacción con las interfaces dehardware, como el mouse. De la misma manera que en hardware, en software eldesarrollo es continuo.Los lenguajes de programación, tales como C++, JAVA, VBASIC, poseen herramientasespecializadas para crear interfaces gráficas y de periféricos con el fin de que el usuariorealice de manera eficiente su trabajo. 30El diseño de interfaces ya sea en hardware o software se basa principalmente en laaplicación y en la ergonomía para el usuario.29 Johnson, Peter W.; Steven Lehman y David M. Rempel, Measuring muscle fatigue during computer mouse use ,18th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, Amsterdam 1996 5.7.1,EMGand Muscular Fatigue, 1996.30 Fröhlich, Bernd; John Plate, Jürgen Wind, Gerold Wesche, y Martin Göbel, ³Cubic-Mouse-Based Interaction in VirtualEnvironments´, IEEE Computer Graphics and Applications, 2000.
  46. 46. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 46 INTERFACES DESARROLLO DEL PROYECTOAntes de realizar nuestro proyecto EN LAB, haremos una breve descripción de todos losmateriales y dispositivos electrónicos que se emplearán para llevarlo a cabo. 1. Motor con su juego de engranajes y ruedas correspondientes: Este material es un simple par de llantas de un carrito a control remoto, con su respectivo motor incluido. El motor es el encargado de proporcionar la fuerza necesaria para el movimiento de nuestro proyecto, este dispositivo puede considerarse como un actuador electrónico. 2. Ruedas con eje que giran libremente: Este material es igual al descrito anteriormente, un juego de llantas de un carrito de juguete, solo que este no contará con motor. 3. Interruptor final de carrera: El final de carrera o sensor de contacto (también conocido como interruptor de límite) o limit switch, son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos situados al final del recorrido de un elemento móvil, como por ejemplo una cinta
  47. 47. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 47 INTERFACES transportadora, con el objetivo de enviar señales que puedan modificar el estado de un circuito.4. Interruptor: Un interruptor eléctrico es un dispositivo utilizado para desviar o interrumpir el curso de una corriente eléctrica. El término el interruptor se refiere típicamente a la electricidad o a circuitos electrónicos. En la gráfica se muestra el interruptor utilizado en nuestro proyecto.5. Pilas de 1.5 volts (AA): Se denomina pila a aquel sistema que transforma la energía producida en una reacción química, en energía eléctrica. Las pilas empleadas para el desarrollo de este proyecto son pilas de 1.5 volts, se utilizarán dos y su función será proporcionar la fuente de energía al circuito de nuestro robot.
  48. 48. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 48 INTERFACES6. Chapa de madera (okumen): Definición: Una fina hoja de madera de un espesor similar, que se obtiene tanto por desenrollo de madera en rollo como por corte a la plana o por el aserrado de bloques de fragmentos de madera. En este proyecto se utilizará una chapa de madera de 19 x 7.8 cm y 1cm de espesor.7. Cuadradillo: Un cuadradillo es una regla de sección cuadrada, maciza o hueca que se emplea para trazar líneas. Los cuadradillos pueden hacerse en madera o metal y se emplean para hacer líneas paralelas y equidistantes en el papel haciéndolo girar después de trazada la línea alrededor de la arista que se ha utilizado hasta que se apoye en el papel por la cara adjunta. En este proyecto se utilizarán cuadradillos de madera de 1cm de grosor.8. Cola blanca (Resistol): Este tipo de pegamento es apropiado para pegar madera. También puede usarse para chapado, plástico laminado o tableros aglomerados. También suele ser
  49. 49. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 49 INTERFACES llamado ³cola blanca´. Se puede limpiar con un paño mojado mientras la cola aún esté húmeda. En este proyecto se utilizará resistol de la marca Bully.9. Cola térmica (Silicón): Este tipo de pegamento se utiliza para unir superficies que son de materiales distintos entre ellos: metal y vidrio, vidrio y plástico, etc. Al entrar en contacto ambos pegamentos, se produce una reacción química que hará que se peguen las superficies.10. Lima: Instrumento de acero con la superficie finamente estriada para desgastar y alisar los metales y otras materias duras. Para el presente proyecto la lima se utilizará para ranurar la madera empleada en este.11. Regla de cálculo: La regla de cálculo es un instrumento manual de cálculo que dispone de varias escalas numéricas, para facilitar la rápida y cómoda realización de operaciones
  50. 50. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 50 INTERFACES aritméticas complejas, como puedan ser multiplicaciones, divisiones, etc. A cambio de ello, no ofrece más que una precisión limitada. En este proyecto se utilizará para tomar las medidas adecuadas del cuadradillo y la chapa de madera. 12. Segueta: Una segueta o sierra de marquetería es una herramienta cuya función es cortar o serrar, principalmente madera o contrachapados, aunque también se usa para cortar láminas de metal o aún molduras de yeso. Normas de seguridad: y No colocar los dedos en la trayectoria de corte. y Tener cuidado cuando los pelos de la segueta se rompen.Otros materiales que se utilizarán en el desarrollo de nuestro Auto Robot son cartulina,esferas de unicel y marcadores negro y amarillo para elaborar la interfaz de nuestro robot.Otros elementos:En algunos de los materiales descritos también podemos encontrar los siguientesdispositivos electrónicos: y Transistor:
  51. 51. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 51 INTERFACES El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término transistor es la contracción en inglés de transfer resistor (resistencia de transferencia). Los transistores son componentes esenciales para nuestra civilización porque toda la electrónica moderna los utiliza, ya sea en forma individual (discreta) como también formando parte de circuitos integrados, analógicos o digitales, de todo tipo: microprocesadores, controladores de motores eléctricos, procesadores de señal, reguladores de voltaje, etc.y Resistencia: Se denomina resistencia o resistor (en lenguaje técnico) al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito.y Electrolito: Solución líquida que ayuda al flujo de energía en una pila.y Condensador: Dispositivo electrónico que regula la entrada de corriente al motor eléctrico utilizado en este proyecto.
  52. 52. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 52 INTERFACES
  53. 53. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 53 INTERFACESDESCRIPCION DE LA IMPMENTACION EN LABA continuación se realiza una breve descripción del montaje del proyecto en el laboratorio,acompañada de evidencias fotográficas de su desarrollo. 1. Reunión de todo el material necesario para el inicio del montaje del Auto robot en el laboratorio 2. Medición y corte del cuadradillo en piezas de distintas medidas. Las medidas y su uso se describen a continuación: - Una de 19 cm es el eje longitudinal. - Dos de 8 cm que son los parachoques. - Dos de 2 cm para los arcos que hacen de guía al eje longitudinal. - Cuatro de 0.5 cm para el soporte de los arcos antes mencionados Uno en forma de coto para accionar el final de carrera.
  54. 54. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 54 INTERFACES3. Unión de la chapa de madera con los cortes de cuadradillo, utilizando cola térmica (silicón) para su unión.4. Colocación de las ruedas a la base de madera, además del motor y engranes
  55. 55. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 55 INTERFACES5. Instalación de las baterías (pilas) y el interruptor en la base de madera del Auto Robot.6. Instalación del Interruptor final de carrera y el interruptor al circuito.
  56. 56. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 56 INTERFACESPUESTA EN MARCHSAFuncionamientoEl funcionamiento de nuestro Auto Robot 0 (Zero) es sencillo, pero muy divertido.Cuando 0 (Zero) se pone en funcionamiento gracias al interruptor de puesta en marcha,avanza hasta colisionar con un obstáculo (por ejemplo una pared). Como se ilustra en lafigura.En el momento en el que 0 (Zero) colisiona con el obstáculo, el parachoques retrocede,gracias al interruptor final de carrera que invierte la polaridad en la energía del circuito. Elmotor invierte su sentido de giro, por lo que el robot retrocede.Cuando colisione con la parte atrás con otro obstáculo, el robot nuevamente invertirá susentido y avanzará de nuevo, como se ilustra en la imagen siguiente.Este proceso se repite indefinidamente, hasta que 0 (cero) se para con el interruptormecánico.
  57. 57. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 57 INTERFACESDescripción y video de 0 (Zero)0 (Zero) es un robot tremendamente sencillo, esta construido sobre una base de madera(chapa) de 4.5 x 15 cm, la cual incluye un parachoques deslizable, elaborado por el equipode desarrollo pensando en que si en algún momento del funcionamiento de nuestro robotcolisiona con un obstáculo, este no sea directo a la base de madera que contiene lacircuitería para el funcionamiento de este. Los neumáticos de cero son de 3cm dediámetro y muy llamativos.Los dispositivos que incluye 0 (Zero) para su funcionamiento son un interruptor mecánicopara ponerlo en marcha y para apagarlo, un par de pilas de 1.5v que proporcionan laenergía necesaria para su funcionamiento, el motor, que es quién impulsa a 0 (Zero) en sucorrida, gracias a la energía proporcionada por las pilas.Por último se le ha colocado a 0 (Zero) una careta de robot, para hacerle honor a sunombre Auto Robot y parezca más divertido.Para mostrar el funcionamiento en vivo de 0 (Zero) se presentará un video realizado encasa de uno de los integrantes del equipo de desarrollo y el equipo lo presentará ante elgrupo el día de su entrega.IMÁGENES de 0 (Zero)Por la parte superior:
  58. 58. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 58 INTERFACESPor la parte inferior:A los costados:
  59. 59. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 59 INTERFACES JustificaciónEl desarrollo de este proyecto informático se justifica por la gran utilidad que hoy en díatienen los equipos informáticos, ya que estos medios se han convertido en parte denuestra vida cotidiana directa o indirectamente. Gracias a todos estos medios se hanagilizado gran cantidad de actividades laborales.Todo lo mencionado anteriormente es un gran avance en la tecnología, pero nosotroscomo futuros profesionistas en el área de informática, es necesario que conozcamos laarquitectura y funcionamiento de los componentes de estos dispositivos, por ello en esteproyecto se pretende conocer el funcionamiento básico de algunos elementos electrónicosque suelen incluir los dispositivos informáticos como sensores, actuadores, periféricos einterfaces, para la comunicación de datos.De igual forma, el equipo de desarrollo del proyecto esta muy entusiasmado con elaprendizaje que pueda dejarnos la construcción de este Auto robot utilizando materialreciclable, además de que será todo un reto lograr su funcionamiento.Esperamos poder cumplir los objetivos de la mejor manera posible del presente proyecto yobtener los mejores resultados esperados, para compartirlo con nuestros compañeros.
  60. 60. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 60 INTERFACES ConclusionesA lo largo del desarrollo de este proyecto electrónico el equipo de desarrollo adquiriómuchos conocimientos acerca del desarrollo de las interfaces, específicamente en el áreade informática, acerca de su desarrollo y sus diversas aplicaciones en esta área.Actualmente estos instrumentos son de vital importancia para la comunicación entre elhombre y los sistemas informáticos, debido al incremento en el uso de estos.Pero también aprendimos mucho sobre los componentes que pueden incluir estasinterfaces para su funcionamiento específico, los cuáles pueden ser sensores, actuadores,periféricos y las mismas interfaces, así como la manera en que pueden funcionar estosdispositivos y sus aplicaciones en el mundo real.Concluimos el desarrollo de este proyecto con estos aprendizajes y comprendemos quedebemos ser capaces de continuar con el diseño y desarrollo de interfaces en nuestraárea tanto para nuestra propia utilidad como para la sociedad en general que hace uso delos sistemas informáticos.
  61. 61. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 61 INTERFACES Fuentes de información 1. Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, 1987. CSIC-CDTI: Introducción a los sensores. 2. Smith, S.D.: Optoelectronics devices. Prentice Hall, 1995. 3. AENOR: Norma EN50010 de Sensores de Proximidad. 4. REPUBLICA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO ³SANTIAGO MARIÑO´ DIRECCION DE ESCUELA DE INGENIERIA CATEDRA: ELECTIVA V (ROBOTICA). 5. Manual microprocesadores de Intel. 6. Programming and Customizing the AVR Microcontroller. McGraw-Hill Professional Technology Industrial Arts. DHANANJAY, V, GADRE (2000). 7. Fundamentos de computadores Paraninfo, Pedro de Miguel Anasagasti, 1996 (5ª edición). 8. Hardware Bible, Win L. Rosch. (6th ed.). QUE, 2003. 9. Hardware Microinformático, José M Martín, Ra-Ma, 2003. 10. Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, 7ª Ed., Pearson, 2006. 11. Upgrading and Repairing PCs, Scott Mueller, 17th Ed., QUE, 2006. 12. Possibilities of man-machine interaction through the perception of human gestures, Amat J, Casals A, Frigola M, Pagés J. Contributions to Science 1999. 13. Machine recognition and Representation of neonatal facial displays of acute pain, Brahnam S, Chuang CF, Shih FY, Slack MR Artif Intell Med 2006; 14. Programación de sistema, PC Interno Marcombo, M. Tischer 1993. 15. Johnson, Peter W.; Steven Lehman y David M. Rempel, ³Measuring muscle fatigue during computer mouse use´, 18th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, Amsterdam 1996, EMGand Muscular Fatigue, 1996. 16. Fröhlich, Bernd; John Plate, Jürgen Wind, Gerold Wesche, y Martin Göbel, ³Cubic-Mouse- Based Interaction in Virtual Environments´, IEEE Computer Graphics and Applications, 2000. 17. Klaus Dembowski, Gran Libro del Hardware, Marcombo, 1999.Fuentes de Internet para la consulta de la bibliografía: 1. Teoría de sensores ópticos disponible en: http://www.nortecnica.com.ar/pdf/teoria_opticos_2_2.pdf 2. Sensores optoelectrónicos disponible en: http://www.4shared.com/file/220943487/29b8607a/26 SENSORES OPTO ELECTRNIC.html 3. Jon Roura | I.E.S. Joan Ramón Traball de Recerca | Benaprès disponible en : http://automatastr.galeon.com/actuadores.htm
  62. 62. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 62 INTERFACES4. SIPOS Aktorik GmbH Actuadores eléctricos Im Erlet 2 D-90518 Altdorf. 2008 Edición 08/08 Referencia SIP-DO 00.01.001 ES Y070.104/ES. Disponible en: http://www.sipos.de/downloaddateien/prospekte/Technology_SIPOS_5_Flashspanish.pdf5. Los Actuadores mecánicos y su funcionamiento. Disponible en: http://www.pmzcomatrans.com/transmision/actuadores-mecanicos/6. Periféricos de la computadora. Disponible en: http://www.gratisweb.com/lula_f/perifericos.htm7. Clasificación de los periféricos. Disponible en: http://maranta.blogcindario.com/2006/02/00005-perifericos.html8. Interfaces Periféricos Estandarizados. Disponible en: http://www.tecvallarta.edu.mx:150/eduditec/mod/wiki/view.php?id=16119. Programación Híbrida: Articulo escrito y publicado por: Joshua Marius Espinal LeThe www.letheonline.net 200310. Definiciones de interfaz y su clasificación. Disponible en: http://www.pccomparativas.com/apunte.php?apunte=1511. Aplicaciones de la interfaz de control. Disponible en: http://www.lainterfaz_de_control.com.mx
  63. 63. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 63 INTERFACESANEXOSGLOSARIO DE TERMINOLOGÍAS 1. Actuador: dispositivo capaz de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y de gas. 2. Actuador eléctrico: dispositivo que utiliza energía eléctrica para ejecutar sus movimientos. 3. Actuador mecánico: dispositivo que transforma el movimiento rotativo a la entrada, en un movimiento lineal en la salida. 4. Bus: conjunto de señales con las que se comunica el microprocesador con el entorno: memoria o periféricos. 5. Interfaz: dispositivo electrónico que se conecta entre el PC y los elementos a ser controlados (actuadores, interruptores, pulsadores, relés, circuitos, motores, etc.). 6. Lenguaje de Bajo Nivel: Es un lenguaje de programación que proporciona poca o ninguna abstracción del microprocesador de un ordenador. 7. Periférico: Los periféricos son una serie de dispositivos que conectan a la unidad central del sistema de la computadora con el exterior. 8. Puerto: Interfaz de la computadora por la cual diferentes tipos de datos pueden ser enviados y recibidos. 9. Sensor: Dispositivo diseñado para recibir información de una magnitud del exterior y transformarla en otra magnitud, normalmente eléctrica, que seamos capaces de cuantificar y manipular.
  64. 64. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COMALCALCO 64 INTERFACESCOPIAS, MAPAS Y ESQUEMASEsquema del circuito del Auto Robot 0 (Zero)Algunas imágenes mas del Auto Robot 0 (Zero)

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