Sensores

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 trasladarlos atributos 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 unaFotorresistencia (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 adiferencia de los
sensores 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 salida de 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 importantea la hora de tomar la decisión
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 parteimportante a la hora de trabajar con señales 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 esteconversor integrado
en si mismos, lo que permite 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
0000001000000011
00000100

0
1
2
3
4

Podemos ver como para distintos rangos 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
soloestán representados los primeros cinco niveles.

El gráfico anterior muestra 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...