HARDWARE DEL MÓDULO ELECTRÓNICO
MICROCONTROLADOR PIC16F84A.
El microcontrolador PIC16F84A está configurado
de la siguiente manera:
1. El
terminal 4, que es el reset, se configura como reset automático siguiendo las
informaciones del fabricante. Se le ha añadido un pulsador que hará el reset a
nuestra voluntad y un led con su resistencia limitadora como elemento de
señalización.
El pulsador pondrá a cero voltios el terminal provocando el reset del microcontrolador y encenderá el led verde.
2. El
terminal 3, que es el llamado RA4/T0CKI (st), se usará como entrada al contador
T0. El contador se configurará con la entrada para activarse como contador de
impulsos de flanco de bajada.
La red RC conectada provocará el
flanco de bajada al pulsarse el botón de autorización y tal situación se
señalizará con un led naranja.
Este contador una vez pasado el
reset y una vez configurados todos los registros relacionados con él estará
preparado para autorizar el funcionamiento del microrrastreador.
El contador se cargará con la cifra
FFh y una vez provocado el flanco de bajada el contador pasará a 00h provocando
una interrupción en la cual se decidirá la activación del móvil.
3. Los
terminales 15 y 16 son los llamados CLKOUT y CLKIN, en los cuales se conectarán los condensadores
de 27 pF y el cristal de cuarzo de 4 MHz para hacer oscilar el reloj del
microcontrolador.
4. El
terminal 5 es el llamado Vss, o sea el conectado a 0 voltios.
5. El
terminal 14 es el llamado Vdd, o sea el conectado a 5 voltios.
6. El
terminal 6, que es el llamado RB0/INT
(st), se configurará como entrada de la interrupción INT. Se posicionarán los
registros ligados a ella para actuar en flanco de bajada.
Esta interrupción nos informará del
estado de las baterías. Si las mismas se agotan el microcontrolador
desconectará los dos motores. Aún quedará un como de energía para mantener
funcionado el sistema y señalizar
tal situación
mediante el parpadeo alternativo de los leds conectados en la salida RB5.
Aquí hay dos leds, uno rojo y otro
verde conectados en contrafase, que señalizarán el agotamiento de las baterías indefinidamente
hasta que apaguemos el móvil.
7. El
terminal 11, llamado RB5, se configurará como salida para activar dos leds en
contrafase, que nos servirán como señalización de cualquier anomalía que
queramos advertir.
8. El
terminal 12 y 13, llamados RB6 y RB7, se configurarán como entradas para
recibir el estado de los sensores ópticos.
9. Los
terminales 2,1,18 y 17, llamados RA3, RA2, RA1 y RA0, se posicionarán como
salidas para controlar el circuito integrado encargado del funcionamiento del
motor de giro.
RA3 controla el reloj, RA2 el sentido de giro, RA1 paso completo o medio paso y RA0 la conexión del motor o no.
RA0 = 1 OFF.
RA1 = 1 PASO COMPLETO.
RA2 = 0 DERECHA.
RA3 = 0 FLANCO DE SUBIDA.
10. Los
terminales 10, 9, 8, 7, llamados RB4,RB3, RB2 y RB1, se posicionarán como
salidas para controlar el circuito integrado encargado del funcionamiento del
motor de arrastre.
RB4 controla el reloj, RB3 el sentido de giro, RB2 paso completo o medio paso y RB1 la conexión del motor o no.
RB1 = 1 OFF.
RB2 = 1 PASO COMPLETO.
RB3 = 0 DERECHA.
RB4 = 0 FLANCO DE SUBIDA.
SENSORES ÓPTICOS
CNY70 Y DISPARADORES.
El circuito CNY 70 está compuesto por un diodo emisor de
infrarrojos y un fototransistor, encapsulados en paralelo para hacerlos funcionar
por reflexión.
El circuito donde se desplazará el
móvil será una lámina negra en la cual se adherirá una cinta de color blanco.
La luz emitida será reflejada por el
color blanco y absorbida por el negro.
El diodo emisor funciona de forma
continúa. El fototransistor montado como seguidor de señal recibirá el haz de
luz según el color de la superficie. Si es blanco el transistor conduce y en el
emisor habrá tensión. Si es negra la tensión del emisor será de cero voltios.
El circuito disparador 74HC14
filtrará la señal presente en el emisor del fototransistor e invierte la señal.
A la salida están conectados dos leds en contrafase para señalizar si el móvil
va bien o mal guiado. El verde nos indicará que va bien y el rojo que va por
mal camino.
Un “ 1 ” en la salida del disparador
y led verde encendido : BIEN.
Un “ 0 “ en la salida del disparador
y led rojo encendido: MAL.
FUENTE DE
ALIMENTACIÓN.
La fuente de alimentación está
constituida por las 8 baterías de NICD de 960 mAh y tres reguladores de tensión
fijos.
Las baterías suman unos 9,6 v. ,
suficiente para alimentar a los reguladores de tensión.
El
regulador de tensión fijo de 5v es del tipo 7805: +5v./ 1 A .
Alimentará todo el
módulo excepto la parte de potencia de los controladores de los motores y los
propios motores paso a paso.
Los reguladores de 6v/1 A alimentarán la etapa de potencia del control
de los motores paso a paso y los mismos. Estos dispondrán de disipadores de calor
ya que se calientan mucho debido al consumo de los motores.
Cada regulador lleva a su salida un
led rojo como señalización del correcto funcionamiento.
Las baterías están conectadas por
los extremos a los terminales fijos de un conmutador doble, que en una posición
hará de interruptor si el cargador está desconectado.
Cuando hay que cargar las baterías
se conecta a los otros terminales y al
apagar la alimentación del módulo se conectan al cargador.
CIRCUITO DE BATERÍA
AGOTADA.
Consta de dos comparadores. El
primero tiene en el terminal 3 conectado un divisor de tensión que se ajustará
a la tensión mínima a la cual deseamos que llegue a la batería en su descarga.
Cada pila queda agotada
al llegar a 1v
aproximadamente, o sea, que para 8 pilas serán unos 8 voltios. El divisor de
tensión los ajustamos a 0,8 voltios, es
decir, la décima parte.
El terminal 2 del comparador está
conectado a un divisor de tensión cuyo valor es también la décima parte, pero
del valor de la batería en el estado en que se encuentre. Al ir descendiendo la
tensión de la batería y
acercarse a 0,8
voltios el comparador conmutará su salida de 0 voltios a 5 voltios.
El segundo comparador es usado como
un disparador más rápido. En el terminal 6 está conectada la salida del primer
comparador. En el terminal 5 está conectado un divisor de tensión cuyo valor es
de 2,5 voltios.
Al agotarse la batería hemos dicho
anteriormente que la salida del primer comparador pasa a 5 voltios, con lo que
la salida del segundo comparador pasa de 5 voltios a 0 voltios.
Este cambio es un flanco de bajada
que detecta el microcontrolador en su entrada de interrupción INT y que provoca
una interrupción, donde se determina desconectar los dos motores.
CIRCUITOS
CONTROLADORES DE MOTORES PASO A PASO.
Estos dos circuitos iguales
controlan los dos motores paso a paso: el de giro o dirección y el de empuje.
Tienen dos secciones bien
diferenciadas por su alimentación. Una que está alimentada por 5 voltios y por lo
tanto compatible con el microcontrolador y otra que es el driver del motor, que
funciona a 6 voltios.
La
lógica dispone de las siguientes funciones:
1. El
terminal 7, que es la entrada del reloj (CLK) , funcionando con flanco de subida.
2. El terminal 10, que es el sentido
de giro, izquierda o derecha. Si suponemos 0 voltios derecha y 5 voltios
izquierda y las bobinas de los motores están adecuadamente puestas entonces
esos serían los valores idóneos sino habría que cambiar las conexiones de las
bobinas de los motores.
3. El terminal 8, que es el que nos
da el modo de actuar en paso completo o medio paso (F/H). 5 voltios paso
completo y 0 voltios medio paso.
4. El terminal 6, llamado BIAS, es
el que controla la excitación de los driver de control de las bobinas de los
motores. Este terminal debe ser
puesto a cero
voltios a través de una resistencia cuyo valor viene determinada por el consumo
de las bobinas.
Para un control de activación o no
del motor, esta resistencia se cortocircuita mediante un transistor en régimen
de conmutación.
Este transistor está excitado por un
inversor y se señaliza la activación del motor mediante un led verde.
5. Entre los terminales 15,
alimentación de los driver, y el terminal 2 se coloca un Zéner limitador de
picos de tensión debidos a la conmutación de las bobinas del motor.
6. El terminal 11, es la
alimentación de la lógica que va 5 voltios.
7. El terminal 9, es el punto de
conexión de cero voltios.
8. Los terminales 3-1 y 16-14, son
donde van conexionadas las bobinas del motor paso a paso.