Sensores mini robotica

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Sensores en Robótica
Introducción:
Una parte importante a la hora de construir un robot es la incorporación de sensores. Los sensores trasladan la información desde el mundo real al mundo abstracto de los microcontroladores. En este documento se explican los conceptos fundamentales de los sensores mas comúnmente usados.

Valores de salida de los sensores:
Los sensores ayudan a trasladar losatributos del mundo físico en valores que la controladora de un robot puede usar. En general, la mayoría de los sensores pueden ser divididos en dos grandes grupos: 1. Sensores analógicos 2. Sensores Digitales

Un sensor analógico es aquel que puede entregar una salida variable dentro de un determinado rango (ver figura de la derecha). Un Sensor analógico, como por ejemplo una Fotorresistencia(estos componentes miden intensidad de luz), puede ser cableado en un circuito que pueda interpretar sus variaciones y entregar una salida variable con valores entre 0 y 5 volts.

Un sensor digital es aquel que entrega una salida del tipo discreta (ver figura de la izquierda). Es decir, que el sensor posee una salida que varía dentro de un determinado rango de valores, pero a diferencia de lossensores analógicos, esta señal varía de a pequeños pasos pre-establecidos.

Por ejemplo consideremos un botón pulsador, el cual es uno de los sensores más básicos. Posee una salida discreta de tan solo dos valores, estos pueden ser abierto o cerrado. Otros sensores discretos pueden entregar una salida del tipo binario, como es el caso de un conversor Analógico/Digital, el cual entrega una salidade 8 bits capaz de subdividir las variaciones de la entrada en hasta 256 escalones. Los sensores discretos mas comúnmente usados en robótica entregan una salida del tipo binaria las cuales poseen dos estados posibles (0 y 1). De aquí en adelante asumiremos que una salida digital es una salida del tipo binaria. La distinción entre analógico y digital es muy importante a la hora de tomar ladecisión para determinar que sensores se usarán. Esta decisión depende en gran medida de la capacidad y características de la controladora que se usará.

Conversión Analógica/Digital:
Los microcontroladores generalmente operan con valores discretos. Los controladores como el M otorola 68HC11, el PIC 16F84, etc., trabajan con valores binarios de 8 bits. Una parte importante a la hora de trabajar conseñales analógica es la posibilidad de transformar las mismas en señales digitales mediante el uso de un conversor A/D (analógico/digital) y entregar su salida sobre un bus de 8 bits (1 Byte). Esto permitirá al microcontrolador poder tomar decisiones en base a la lectura obtenida. Cabe destacar que en la actualidad existen microcontroladores que ya poseen este conversor integrado en si mismos, lo quepermite ahorrar espacio y simplificar el diseño.

En la siguiente figura se puede ver un ejemplo de como se comportaría un conversor A/D (analógico/digital):

Voltaje entre (v) 0.0000 0.0195 0.0391 0.0586 0.0781 0.0195 0.0391 0.0586 0.0781 0.0977

Valor de Salida Valor de salida (binario) (decimal) 00000000 00000001 00000010 00000011 00000100 0 1 2 3 4

Podemos ver como para distintosrangos de valores de valores de entrada, se obtiene un valor de salida binario. Si nuestro rango de entrada está entre 0 y 5 volts, un conversor A/D de 8 bits podrá dividir la tensión de entrada en 256 valores binarios. Esto resulta en un escalón de 0.0195 volts. Esto se puede ver claramente en la tabla anterior, si bien solo están representados los primeros cinco niveles.

El gráfico anteriormuestra el resultado de una conversión A/D para 14 muestreos. El número del muestreo es mostrado en el eje X en la parte inferior. El lado izquierdo del eje Y indica el voltaje de la entrada analógica que está siendo muestreada. Sobre el lado derecho del eje Y podemos ver el valor digital de 8 bits asignado a cada punto del muestreo. (visto en formato decimal). Existen una gran variedad de...
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