Objetivos - Departamento de Electrónica y Automática

Laboratorio conjunto
Sistemas de Percepción
Sistemas Informáticos en Tiempo Real
4º CURSO INGENIERO INDUSTRIAL
1º CURSO INGENIERO EN AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA INDUSTRIAL
Búsqueda de un objetivo por medio de
emisores/receptores de luz pulsada
1 Descripción general
Se trata de hacer que el brazo del robot se oriente hacia un objetivo que se
identifica por tener empotrado un emisor de luz basado en un LED. La parte
móvil del robot lleva integrado un dispositivo receptor basado en un par de
fotodiodos. Para evitar que la luz ambiente interfiera con la detección del
objetivo, la luz emitida por el LED será pulsada a una frecuencia
determinada y el sistema receptor será sensible solo a dicha frecuencia.
2 Especificaciones.
2.1 Sensórica.
La parte analógica (el sistema de percepción) está compuesto por dos
elementos: un emisor basado sobre un diodo LED y un receptor basado
sobre dos receptores. La localización del objetivo se hace sobre un eje
monodimensional, según el diagrama de principio siguiente.
El receptor, que es móvil, proporciona dos señales, relativos al diodo
receptor izquierdo RXI y derecho RXD. Al moverse por debajo del diodo
transmisor, la señal recibida por los dos diodos tendrá una forma parecida a
lo indicado en el dibujo de principio de arriba.

2.2 Especificaciones eléctricas.
El emisor tendrá que funcionar de forma continua, emitiendo luz pulsada a
una frecuencia f_0 (esta frecuencia será del orden de 700-1000 Hz,
teniendo cuidado en no elegir un múltiplo de 50 Hz).
La salida del receptor serán dos tensiones continuas en el rango 0-3.3 V,
con un sistema de seguridad para evitar que la tensión supere dichos
límites (podrían dañar la parte digital). La solución más elegante para
obtener dicho resultado es poner al final una etapa usando un amplificador
operacional que funcione entre 0 y 3.3V (rail-to-rail, single supply OP
AMP) 1 . La tensión mínima corresponde a ausencia de señal, la máxima
cuando el diodo receptor esté directamente alineado con el emisor. La
distancia entre emisor y receptor será del orden de 1 cm o más
(experimentar para ver a que distancia es posible llegar).
2.3 Especificaciones mecánicas.
Tanto el emisor como el bloque receptor tiene que estar montados en un
soporte pequeño y tener una estructura mecánica que ayude a la
direccionalidad de la detección lumínica. Diseño libre.
3 Componentes
Diodo LED: se utilizará un diodo LED rojo normal, por ser el más cercano
disponible al rango de sensores infrarrojos disponibles.
Fotodiodo: hay unos fotodiodos, de espectro ancho, disponible en el
laboratorio. Se proporcionará la hoja de características, de todas formas
conviene hacer pruebas para evaluar la sensibilidad del sensor, que tendría
que ser del orden de 3 nA/lux en luz visible.
Amplificadores operacionales, comparadores: a determinar.
Otros: regulador de tensión 0-3.3 V para alimentar la etapa de salida.
4 Evaluación
La evaluación hará especial hincapié en:
•Análisis previo del funcionamiento del acoplamiento diodo-fotodiodo
para poder tener valores para el diseño;
•Justificación del diseño del circuito de acondicionamiento del receptor:
−Utilización de detectores AC/DC (de pico, de valor medio)
−Valor esperado de la tensiones en el gráfico anterior.
•Método para efectuar el calibrado, si es necesario.
1
Ver ejemplos de uso de A.O. Con alimentación sencilla en el cap. 18 y app. A de:
http://focus.ti.com/general/docs/techdocsabstract.tspabstractName=slod006b