Acer Capitulo4 Diagram
Capítulo 4:
Diseño electrónico
En este capítulo se describirá los pasos que se siguieron para la elaboración
electrónica de los circuitos del prototipo. Las opciones que se consideraron y las decisiones
que se tomaron finalmente.
4.1 Configuración de Sensores de proximidad IR.
Ya terminado el diseño mecánico ahora se enfocó a lo que es el diseño electrónico
para esto se realizaron varias pruebas con distintas configuraciones de diferentes sensores
infrarrojo ya que en un principio fue la opción más viable por el tamaño del prototipo y la
distancia a la que debería de sensar.
Por esto se probó el encapsulado TCRT5000 el cual contiene el emisor y receptor
juntos. Después se le calcularon las resistencias para controlar la corriente que pasa por el
led infrarrojo y un comparador con el fin de caracterizarlo y así el voltaje variara de 0 a
3.2 volts, se probó el sensor y efectivamente nos daba los resultados que queríamos pero
simplemente era un sensor analógico que variaba gradualmente con la distancia y que
además era afectado fácilmente por la luz solar o simplemente por las lámpara del
laboratorio por lo que descartamos la posibilidad de utilizarlo [18].
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Figura 4. 1 configuración con sensor en encapsulado TCRT5000
Con lo anterior nos dimos cuenta que era necesaria una modulación de la luz
emitida por el led y que también la luz detectada por el fototransistor sólo fuera la luz
modulada a cierta frecuencia. Buscando, encontramos el siguiente circuito que utiliza un
fototransistor PNA4502 el cual tiene una modulación interna para sólo detectar la luz a
38KHz. Es decir sólo faltaba hacer la modulación del led infrarrojo como a continuación se
muestra. Era la mejor opción; sin embargo, el circuito ocupaba más espacio del que se tenía
para instalar los sensores en el prototipo, así que se buscaron otros sensores que no
necesitaran de tal circuito modulador [18].
Figura 4. 2 Configuración con sensor en encapsulado PNA4502
Finalmente se encontró el IS471F que es un encapsulado de la marca SHARP.
Este actúa al recibir luz infrarroja modulada a cierta frecuencia, mandando una señal
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lógica dependiendo de su alimentación por ejemplo en este caso se alimento con 4.2 volts y
por la caída en el led su salida era de 3.7 volts. Este sensor cuenta con un modulador
interno en una de sus patas que se conecta al led infrarrojo para modular la frecuencia del
led y así sólo recibe la luz del led modulado y ninguna otra fuente de luz.
Por estas propiedades se decidió implementar este sensor ya que requiere sólo de
un circuito muy sencillo para funcionar, y esto era una gran ventaja ya que en comparación
con los anteriores este sólo requiere de un área muy pequeña.
Se diseñó la configuración en el programa Proteus ISIS 6 Professional y quedó de
la siguiente manera.
Figura4. 3 Diseño de circuito sensor
Ya teniendo la configuración se probó en un protoboard y la distancia a la cual
detecta depende del valor de la resistencia. Los delanteros detectan con una resistencia de
220Ω a una distancia de 4cm. Mientras que los traseros con una de 150 Ω detectan a 6cm.
El circuito funcionó correctamente por lo que se prosiguió a realizar un circuito impreso
para ahorrar espacio y poder colocarlo en el prototipo, el diseño quedo de la siguiente
manera
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Figura 4. 4 Diseño para circuito impreso de circuito sensor
De esta manera se tienen los sensores infrarrojo terminado y colocado con una
distancia de detección de entre 4-6 cm.
Figura 4. 5 Sensores infrarrojos en el móvil.
4.2 Tarjeta Spartan 3: starter board.
Durante el proyecto se utilizó la tarjeta Spartan 3, desarrollada por Xilinx ® tiene la
cualidad de que a un bajo costo y con una facilidad de uso se pueden desarrollar proyectos
de cualquier complejidad. Esta tarjeta está dotada con elementos tales como [19]:
200,000 compuertas Xilinx Spartan-3 XC3S200 FPGA en un encapsulado
XC3S200FT256
4,320 celdas lógicas equivalentes
doce bloques de 18K-bit de RAMs es decir (216K bits)
doce 18x18 multiplicadores en hardware.
Cuatro relojes maestros digitales (CDMs).
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