aproximaciones 23 Paso 4: Leyes físicas 23 Paso 5: Propiedades 23 Paso 6: Cálculos 23 Paso 7: Razonamiento, verificación y comentario 23 1-9 Paquetes de software para ingeniería 24 Engineering Equation Solver (EES) (Programa para resolver ecuaciones de ingeniería) 25 FLUENT 26 1-10 Exactitud, precisión y dígitos significativos 26 Resumen 30 Bibliografía y lecturas recomendadas 30 Proyector de aplicaciones: ¿qué tienen en común las explosiones nucleares? 31 Problemas 32 C A P Í T U L O D O S PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS 35 2-1 Introducción 36 Medio continuo 36 2-2 Densidad y gravedad específica 37 Densidad de los gases ideales 38 2-3 Presión de vapor y cavitación 39 2-4 Energía y calores específicos 41 2-5 Coeficiente de compresibilidad 42 Coeficiente de expansión volumétrica 44 2-6 Viscosidad 46 2-7 Tensión superficial y efecto de capilaridad 51 Efecto de capilaridad 53 Resumen 55 Bibliografía y lecturas recomendadas 56 Proyector de aplicaciones: cavitación 57 Problemas 58 C A P Í T U L O T R E S PRESIÓN Y ESTÁTICA DE FLUIDOS 65 3-1 Presión 66 Presión en un punto 67 Variación de la presión con la profundidad 68 3-2 El manómetro 71 Otros instrumentos para medir la presión 74 3-3 El barómetro y la presión atmosférica 75 3-4 Introducción a la estática de fluidos 78 3-5 Fuerzas hidrostáticas sobre superficies planas sumergidas 79 Caso especial: placa rectangular sumergida 82 3-6 Fuerzas hidrostáticas sobre superficies curvas sumergidas 85 3-7 Flotación y estabilidad 89 Estabilidad de los cuerpos sumergidos y de los flotantes 92 C O N T E N I D O Cengel Prel.qxd 2/23/06 9:24 AM Page x 12. CONTENIDO xi 3-8 Fluidos en el movimiento del cuerpo rígido 95 Caso especial 1: Fluidos en reposo 96 Caso especial 2: Caída libre de un cuerpo de fluido 97 Aceleración sobre una trayectoria recta 97 Rotación en un recipiente cilíndrico 99 Resumen 102 Bibliografía y lecturas recomendadas 103 Problemas 103 C A P Í T U L O C U A T R O CINEMÁTICA DE FLUIDOS 121 4-1 Descripciones lagrangiana y euleriana 122 Campo de aceleraciones 124 Derivada material 127 4-2 Fundamentos de visualización del flujo 129 Líneas de corriente y tubos de corriente 129 Líneas de trayectoria 130 Líneas de traza 132 Líneas fluidas 134 Técnicas refractivas de visualización del flujo 135 Técnicas de visualización del flujo sobre la superficie 136 4-3 Gráficas de los datos sobre flujo de fluidos 136 Gráficas de perfiles 137 Gráficas vectoriales 137 Gráficas de contornos 138 4-4 Otras descripciones cinemáticas 139 Tipos de movimiento o deformación de los elementos de fluidaproximaciones 23 Paso 4: Leyes físicas 23 Paso 5: Propiedades 23 Paso 6: Cálculos 23 Paso 7: Razonamiento, verificación y comentario 23 1-9 Paquetes de software para ingeniería 24 Engineering Equation Solver (EES) (Programa para resolver ecuaciones de ingeniería) 25 FLUENT 26 1-10 Exactitud, precisión y dígitos significativos 26 Resumen 30 Bibliografía y lecturas

1. Brazo manipulador con servomotores desde PSoC
Designer
Francisco Javier Marin Mejia
Universidad Autónoma de Occidente
Santiago de Cali, Colombia
fjmarinmejia@gmail.com
Yesenia Gomez Alvarez
Universidad Autónoma de Occidente
Santiago de Cali, Colombia
Ainesey.11@gmail.com
Abstract— the inverted pendulum is a classic system used in the
teaching of automatic control concepts. Double inverted pendulum
adds an extra degree of complexity to the traditional system,
generating a system really challenging because it has a multi-variable
nonlinear system and also unstable, quickly dynamics. As a basis for
developing the project worked with the Quanser Company double
inverted pendulum system. Considering the parameters of the
physical system and the mathematical model that the manufacturer
provides, proceeded to simulate the designed controllers for this
system using Matlab software. In the project, a controller based on
the fusion of fuzzy controller and an LQR controller was worked.
Proceeded to implementation of the virtual prototype, for this was
used the EasyJava Simulations platform which is specially designed
for virtual laboratory.
I. INTRODUCCION
En la actualidad las industrias han desarrollado nuevas
tacnologia para la elaboracion de sus productos, acortando
procesos de produccion y minimisando tiempos de entrega,
debido que la demanda aumenta se crea la necesidad de
diseñar robots automatisados de facil control y manejo; con
esta informacion se diseño un brazo manipulador de 3 grados
de libertad en una plataforma programada de facil asceso,
abierto al rediseño por parte del usuario
Los brazos manipuladores son sistema mecánicos
multifuncionales, con un sencillo control de los cuales existen
3 tipos:
a) Manual: Cuando un operario controla directamente al
manipulador.
b) Secuencia fija: Cuando se repite de forma invariable el
proceso de trabajo preparado previamente.
c) Secuencia variable: Cuando se pueden modificar
características del ciclo de trabajo Una particularidad de estos
robots es que mientras las funciones de trabajo sean sencillas y
repetitivas son ampliamente usados.
Este proyecto se enfoca a un sistema de secuencia variable,
con el fin de lograr un dispositivo funcional en diversos
ambitos de la sociedad como la industrias, en hospitales o en
el hogar. Para esto se trabajo con un microcontrolador Psoc
Designer el cual permite un fasil funcionamiento e
implementacion [1].
II. MARCO TEORICO
Un Servo es un dispositivo pequeño que tiene un eje de
rendimiento controlado, el cual puede ser llevado a posiciones
angulares específicas al enviar una señal codificada (Figura 1).
Con tal de que una señal codificada exista en la línea de
entrada, el servo mantendrá la posición angular del engranaje.
Cuando la señal codificada cambia, la posición angular de los
piñones cambia. En la práctica, se usan servos para posicionar
superficies de control como el movimiento de palancas,
pequeños ascensores y timones.
El servomotor tiene 3 cables de conexión externa. Uno es para
alimentación Vcc (+5volts), conexión a tierra GND y el
alambre de control.
El motor del servo tiene algunos circuitos de control y un
potenciómetro que está conectado al eje central del servo
motor (Esto se puede ver en la figura 1A). Este potenciómetro
permite a la circuitería de control, supervisar el ángulo actual
del servo motor. Si el eje está en el ángulo correcto, entonces
el motor está apagado. Si el circuito chequea que el ángulo no
es el correcto, el motor girará en la dirección adecuada hasta
llegar al ángulo correcto. El eje del servo es capaz de llegar
alrededor de los 180 grados. Un servo normal se usa para
controlar un movimiento angular de entre 0 y 180 grados.
El cable de control se usa para comunicar el ángulo. El ángulo
está determinado por la duración de un pulso PWM que se
aplica al alambre de control.
El servo espera ver un pulso cada 20 milisegundos (0.2
segundos). La longitud del pulso determina los giros de motor.
Un pulso de 1.5 ms hace que el motor se torne a la posición de
90 grados la cual es su posición neutra. Si el pulso es menor
de 1.5 ms., entonces el motor se acercará a los 0 grados. Si el
pulso es mayor de 1.5ms, el eje se acercará a los 180 grados.
[2]

2. Figura 1. Circuito Driver Servomotor.
Figura 2. Circuito del Servomotor
PSoC 1 es un kit programable que proporciona la integración
analógica diseñador del sistema, enrutamiento IO flexible y
completo control de consumo de energía. Con el apoyo de un
entorno de desarrollo integrado “PSoC Designer” y de fácil
uso, PSoC 1 ofrece la solución más eficaz en sistemas de
costos para muchos diseños embebidos de 8 bits. [3]
En este kit PSoC se utilizó un microcontrolador (CY8C29466-
24PXI) en el cual se realiza la programación que controla el
funcionamiento del brazo manipulador
Figura 3. Subsistemas microcontrolador [4]
III. PROCEDIMIENTO
1) Análisis
Para determinar las frecuencias de reloj de funcionamiento del
PWM que controla el servomotor; PSoC cuenta con una
fórmula que relaciona esta frecuencia con la señal de salida
del PWM.
Donde T es el periodo de la señal (en segundos), fclk es la
señal de reloj y Tv es el valor del periodo en bits, y depende
del tipo de PWM con el que se va a trabajar en este caso es un
PWM de 8 bits (Tv ira de 0 a 255).
Sabiendo que T es 20 ms y asumiendo Tv como 199 la
frecuencia de reloj será 10 kHz
Figura4. Tabla de recursos globales
De la anterior tabla (figura 4) observamos una lista de valores
los cuales muestran parámetros con los que trabaja el micro
controlador (señales de reloj, voltajes de salida, etc), estas son
necesarias a la hora de la configuración del sistema ya q
marcan las frecuencias de muestreo óptimas para el correcto
funcionamiento de cada sistema, siendo como su fuente de
alimentación independiente según su necesidad.
(1)

3. Figura 5. Parámetros del PWM
También se establecen los parámetros para una señal
modulada poR ancho de pulso (PWM) como se ilustra en la
figura 4, se observa su configuración la cual se encuentra
alimentada con una señal de reloj (VC3) con la que se va a
controlar los servomotores por medio de ángulos
especificados en grados y mostrados en el código de lenguaje
C++ para darle precisión a nuestro brazo robótico.
Figura 6. Parámetros del Timer
Como configuración final se utiliza un temporizador (timer)
las cuales dichas características de esta configuración se
especifican en la figura 6, este temporizador cumple con la
función a configuración del timer que cumple con la función
de cronometrar la duración de cada secuencia garantizando los
tiempos de ejecución por instrucción dada desde PSoc.
Figura 7. Bloques de memoria del micro controlador
Como resumen de nuestro sistema se muestra en la figura 7
los bloques que se trabajaran, siendo estos 3 PWM de 8 bits
necesarios para el manejo de cada servo motor dándoles su
dirección y ángulo de movimiento preciso; un timer de 16 bits
el cual define el tiempo que demora cada secuencia en
ejecutarse
2) Funcionamiento:
Figura 8. Diagrama de funcionamiento
El código está diseñado para funcionar en 3 modos de trabajo
El primero: el usuario primer define cuantas secuencias desea
para su funcionamiento (de 2 a 4 secuencias) y luego
programa los puntos de trabajo del robot.
El segundo: el usuario pone en marcha una secuencia por
defecto o de ser modificada con la opción anterior, realizara
dicha secuencia.
El tercero o modo manual: en este modo el usuario podrá
mover cada una de las articulaciones del brazo robótico por
separado.

4. Figura 9. Primer prototipo del brazo manipulador
IV. CONCLUSIONES
El proyecto fue llevado a cabo de una buena forma
aplicándose los conocimientos adquiridos en micro
controlador, electrónico y robótico.
Se aplicaron en todo el proyecto de una buena forma las
interrupciones externas del micro controlador para llevar a
cabo el movimiento del brazo manipulador.
Se pudo corroborar que Psoc Designer es una buena
plataforma para sistemas en programación, ahorrando
montajes externos y adaptaciones de circuitos de potencia; lo
que facilita el diseño de un proyecto.
V. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.
[1] Servomotor - EcuRed . 2014.Servomotor - EcuRed .
[ONLINE] Available at:
http://www.ecured.cu/index.php/Servomotor. [Accessed 21
July 2014].
[2] Automatas programables - Josep Balcells, Jose Luis
Romeral, Jose Luis Romeral Martinez - Google Libros. 2014.
Automatas programables - Josep Balcells, Jose Luis Romeral,
Jose Luis Romeral Martinez - Google Libros. [ONLINE]
Available at:
http://books.google.com.co/books?id=xfsSjADge70C&pg=PT
156&dq=servomotores&hl=es&sa=X&ei=VDwXVI2HJ9XCs
ASD0oDwCA&ved=0CCsQ6AEwAQ#v=onepage&q=servo
motores&f=false. [Accessed 10 September 2014].
[3] Programmable System - on - Chip - Cypress . 2014.
Programmable System - on - Chip - Cypress . [ONLINE]
Available at: http://www.cypress.com/psoc/?source=CY-
ENG-HEADERhttp://www.cypress.com/psoc/?source=CY-
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[4] Servomotor - EcuRed . 2014.
Servomotor - EcuRed . [ONLINE] Available at:
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July 2014].
[5] 2014. . [ONLINE] Available at:
http://www.ieeecss.org/CSM/library/1986/oct1986/w30-
36.pdf. [Accessed 11 September 2014].