Uso del amplificador operacional para controlar el movimiento de un sextópodo.

Uso del Amplificador Operacional para Controlar el Movimiento de un Sextópodo.

J. Macías1, A. Martínez1, A. Rodríguez1
1Departamento de Ingeniería Mecatrónica, Universidad Nacional Autónoma de México, México, D.F., México

Resumen— Se presenta a continuación la metodología, cálculos y resultados realizados y obtenidos para el diseño de un circuito que permita controlar el movimiento deun sextópodo. Dicho circuito realizará la función de activar el movimiento del sextópodo cuando la fotorresistencia (sensor) detecte un objeto (ausencia de luz) y se detendrá cuando su área de recepción se encuentre despejada.

Palabras clave— Amplificador operacional, fotorresistencia, L293D, luz, restador, sensor, TL081

I. Introducción

El op-amp (amplificador operacional) en suconfiguración como comparador (Fig. 1) es capaz de comparar una señal de entrada con un determinado valor, variando su salida según el resultado.
El objetivo de este escrito es describir de forma detallada los pasos que se siguieron para el diseño e implementación de un circuito capaz de generar movimiento en un sextópodo por medio del acondicionamiento de la señal de un sensor, en este casouna fotorresistencia.

II. Metodología

A continuación se menciona el procedimiento a través del cual, se logró llegar a los resultados esperados.
1) Planteamiento de problema: Se requiere comparar dos tensiones: una de referencia y otra variable; éste último es el que proporciona el sensor (fotorresistencia), el cual, al detectar la ausencia de luz, activará los motores delsextópodo.
2) Búsqueda de información: Se buscó en [1] la configuración que pudiera resolver de la forma más optima el objetivo: mover el sextópodo.
3) Selección de configuración: Se observó que la tension del sensor variaba en un rango de Vinicial a Vsombra, por lo tanto, se fijó un valor de referencia intermedio. Es decir, al momento de que el sensor detectara ausencia de luz, activa la salidadel op-amp, ya que su tensión (Vsombra) sobrepasa el Vreferencia. Si el sensor está en presencia de luz (Vinicial), el valor de entrada es menor al de referencia con lo cual se tiene una tensión de salida Vo = 0.
[pic]
Fig. 1. Representación esquemática de un amplificador operacional funcionando como comparador.
4) Simulación del circuito: Una vez que se hubo fijado la tensión de referencia,se simuló el sistema en PROTEUS para verificar que el comportamiento del circuito fuera el esperado.
5) Armado del circuito: De acuerdo con la configuración simulada en PROTEUS, se alambró el circuito en una tableta de pruebas.
6) Pruebas: Se observó que la configuración diseñada no era la más eficiente, por lo que se optó por una más sencilla sin dejar de verificar los objetivos. Debido aque los motores de corriente directa requieren de una corriente más alta que la que proporcionan los op-amp, fue necesario diseñar una etapa de potencia acorde con las características del circuito.

III. Resultados

Para resolver el problema planteado, sólo fue necesario utilizar un amplificador operacional en su configuración más sencilla. Esto fue comparando la tensión de entrada conuna vtensión de referencia. Siempre que Vinicial es mayor con respecto a Vreferencia el amplificador operación se satura.
Al final se obtuvo la configuración mostrada en la figura 2 utilizando en la etepa de potencia un L293D.
La tensión de 9 volts en la fotoresistencia y la resistencia de 6.8 kohms fueron escogidas de tal forma que la variación de tensión entre estos componentes fueradesde 1.2 hasta 8 volts de Vinicial en el amplificador.
Para reducir el número de componentes dentro de nuestro circuito se utilizó esta misma tensión para alimentar el amplificador operacional.
De la misma forma, los 5 volts se necesitaron para alimentar el L293D, para reducir componentes y como tensión de referencia.
Se simuló como sensor una entrada senoidal de 8 volts de amplitud...