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Proyecto de grado para obtener el título de Ingeniero en
Electrónica
TÍTULO PROTOTIPO DE MONTACARGAS AUTOMÁTICO
AUTOR (ES) HERNANDEZ, Alejandro; RAYO, Héctor y TORRES, Jorge
LUGAR BOGOTÁ D.C.
FECHA JULIO DE 2011
PALABRAS CLAVE
Montacargas, Motor, Actuador, Microcontrolador, Sensor, Pista, Dirección,
Coordenadas.
DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO
El prototipo montacargas automático controlado de manera inalámbrica
funciona desde un panel de operación en donde el usuario elije desde y hacia
donde desea transportar carga ingresando en un PC las coordenadas
requeridas para dicho desplazamiento sobre una pista demarcada, sin
necesidad de estar en contacto directo con la máquina.
2
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN
Este trabajo se desarrolla bajo el marco de la línea institucional de la Facultad de
Ingeniería: “Tecnologías actuales y sociedad”.
FUENTES CONSULTADAS
BARRIENTOS, Antonio, Fundamentos de Robótica 2da edición, Mc Graw Hill,
Madrid 1996.
ENRIQUEZ HARPER, G. El ABC de la Instrumentación en el Control de
procesos Industriales, Limusa Noriega Editores, Balderas 95 México D.F
2004.
C: Manual de referencia segunda edición, Ebert Shildt, España.
PALACIOS, Enrique y otros, Microcontrolador PIC16f84 Desarrollo de
proyectos, Grupo Editor Alfaomega, Primera edicion, Mexico Agosto 2004.
TERRY, Godfrey. Lenguaje ensamblador para microcomputadoras IBM,
Mexico, PerticeHall, 1991.
USCATEGUI, José Maria, Microcontroladores Pic, Diseño Practico de
Aplicaciones 2da edicion, México 2003.
ECG.
Manual de almacenamiento, transporte y distribución BAVARIA SAB MILLER
PLC.
3
http://www.sigmaelectronica.net
http://www.youtube.com
CONTENIDOS
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 ANTECEDENTES
Un montacargas es un modelo de vehículo que se emplea comúnmente en las
zonas industriales, su función es la de realizar el transporte de mercancías
con el fin de organizar el producto de un proceso o la materia prima para el
mismo.
1.2 DESCRIPCION Y FORMULACION DEL PROBLEMA
¿Cómo lograr un almacenamiento organizado dentro de un recinto limitado, de
tal manera que sea eficaz, que contribuya a la disminución del índice de
accidentalidad que se ocasiona con el uso de los montacargas actuales y
además reducir el impacto ambiental que genera el uso de combustibles,
reemplazándolos por el de energía eléctrica?
4
1.3 JUSTIFICACION
Este proyecto cobra importancia en la visión que tienen las empresas que se
ven en la necesidad de ingresar en un mundo competitivo respetando algunas
normas establecidas a nivel mundial, como por ejemplo el cuidado del medio
ambiente establecido en la norma ISO 14001, esto se logra disminuyendo la
emisión de gases ya que el prototipo a realizar utiliza como fuente generadora
de energía una batería la cual puede ser recargable.
Todo esto contribuye al cumplimiento de las metas establecidas por cada
organización desde el punto de vista de producción y almacenamiento de
productos permitiendo adaptarse a estándares en dichos procesos para
obtener un control eficiente de los productos almacenados. Además lo
anterior contribuye a una mejor calidad de vida de la sociedad.
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION
1.4.1 OBJETIVO GENERAL
Diseñar y construir un prototipo de montacargas para recintos limitados,
controlado por un PC mediante radiofrecuencia y usando actuadores
electromecánicos.
1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar cuáles son los sensores más adecuados para la
ubicación del prototipo.
Establecer cuáles son los dispositivos necesarios para el control del
prototipo.
5
Diseñar el circuito de control de actuadores.
Establecer cual es control más adecuado para el prototipo.
Diseñar y desarrollar el software para el control del prototipo.
Determinar e implementar el tipo de enlace inalámbrico entre el
ordenador y el prototipo.
1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES
Para el diseño y construcción del presente prototipo de montacargas se ha
establecido una dimensión aproximada de 50cm x 50cm, consta de cuatro
ruedas, con las que podrá desplazarse tanto hacia adelante como hacia atrás,
así como girar en las intersecciones de la pista.
El prototipo identificará el recorrido, guiándose mediante un seguidor de línea
que interactúa de manera precisa de acuerdo a una ruta establecida por
medio de una pista que está diseñada con coordenadas x, y.
El prototipo poseerá una estiba con unas dimensiones aproximadas de 21cm x
21cm, la carga máxima que se podrá transportar en dicha estiba no puede ser
mayor a 1Kg.
El prototipo será controlado desde un PC, dicho control será realizado de
manera inalámbrica y consistirá en iniciar el prototipo, detenerlo y asignación
de nuevas coordenadas en caso de encontrar obstáculos o en caso de
presentar algún fallo.
6
METODOLOGÍA
El presente trabajo tiene un enfoque teórico práctico y como estrategia de
trabajo se toma como referencia los sistemas ya existentes y la forma como se
está trabajando actualmente en la industria para evaluar y comparar cual sería
la proyección, las ventajas y las desventajas de la propuesta con este tipo de
desarrollos tecnológicos.
CONCLUSIONES
El sistema de comunicación inalámbrica permite realizar operaciones desde
una estación centralizada en donde se asignan órdenes de carga y descarga
de mercancías de una manera eficiente, eficaz y segura.
El sistema de caja de tracción por medio de un diferencial de potencia permite
eliminar el uso de un motor como se utiliza en otros robots en el momento de
realizar curvas, lo que conlleva a consumir menos energía proveniente de las
baterías.
El movimiento de mercancías en las bodegas presenta un alto índice de riesgo
de accidentalidad, afectando a las personas transitan caminando, porque las
personas que manipulan los montacargas realizan maniobras sin ningún
control de velocidad.
7
PROTOTIPO DE MONTACARGAS AUTOMÁTICO
HECTOR ENRIQUE RAYO LUNA
NORMAN ALEJANDRO HERNÁNDEZ
JORGE ALEXANDER TORRES
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA
PROYECTO DE GRADO
BOGOTÁ D.C
2011
8
PROTOTIPO DE MONTACARGAS AUTOMÁTICO
HECTOR ENRIQUE RAYO LUNA
NORMAN ALEJANDRO HERNÁNDEZ
JORGE ALEXANDER TORRES
PROYECTO DE GRADO
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA
PROYECTO DE GRADO
BOGOTÁ D.C
2011
9
CONTENIDO
pág.
INTRODUCCIÓN 17
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 18
1.1 ANTECEDENTES (ESTADO DEL ARTE) 18
1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 20
1.3 JUSTIFICACIÓN 21
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 22
1.4.1 Objetivo General 22
1.4.2 Objetivos Específicos 22
1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO 23
2. MARCO DE REFERENCIA 24
2.1 MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL 24
2.1.1 Sensores 24
2.1.2 Sensores ópticos 25
2.1.3 Actuadores eléctricos y motores 27
2.1.4 Motores DC 27
2.1.5 Motor paso a paso 28
2.1.6 Motorreductores 28
2.2 MARCO LEGAL 33
3. METODOLOGÍA 35
4. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB / SUB-LÍNEA DE FACULTAD / CAMPO
TEMÁTICO DEL PROGRAMA 36
10
5. DESARROLLO INGENIERIL 37
5.1 DISEÑO MECÁNICO 40
5.1.1 Mecanismo de elevación de la carga 40
5.1.2 Ensamble de la dirección 42
5.1.3 Ensamble de la transmisión 43
5.1.4 Chasis 45
5.1.5 Tipo de ruedas 46
5.2 DISEÑO ELECTRÓNICO 48
5.2.1 Sensor CNY70 48
5.2.2 Finales de carrera 56
5.2.3 Sensores de distancia 60
5.2.4 Motorreductores en el prototipo 62
5.2.5 Comunicación 68
5.2.6 Pista 69
5.3 DISEÑO DE SOFTWARE 71
5.3.1 Rutinas 72
5.4 CÁLCULOS MATEMÁTICOS 94
5.4.1 Reguladores de tarjeta de control y potencia 94
5.4.2 Regulador de módulo RF 95
5.4.3 CNY70 96
6. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS 99
6.1 PRUEBAS 99
6.1.1 Motores 99
6.1.2 Comunicación 99
6.1.3 Sensores y motores 101
6.1.4 Pista 102
6.1.5 Eficiencia de las baterías 105
11
6 Modelo final del montacargas 105
7. CONCLUSIONES 107
8. RECOMENDACIONES 108
BIBLIOGRAFÍA 109
GLOSARIO 110
ANEXOS 112
12
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1. Sistemas de transmisión para los robots 44
Tabla 2. Comparación CNY70 vs QRD1114 48
Tabla 3. Motor Dirección 92
Tabla 4. Motor Tracción 92
Tabla 5. Motor Sistema de elevación 93
Tabla 6. Distribución de pines PIC 18F4550 93
Tabla 7. Consumo motores 99
Tabla 8. Configuración Hyperterminal 99
Tabla 9. Comandos 133
13
LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1. Sensor 1 25
Figura 2. Sensor 2 26
Figura 3. Motor paso a paso 28
Figura 4. Diagrama de bloques general 38
Figura 5. Diagrama de bloques: Diseño mecánico y electrónico 38
Figura 6. Diagrama de bloques: comunicación 39
Figura 7. Diagrama de bloques: Software 39
Figura 8. Mecanismo de elevación 41
Figura 9. Dirección 42
Figura 10. Transmisión 44
Figura 11. Chasis 45
Figura 12. Rueda 47
Figura 13. Sensor CNY70 48
Figura 14. Ubicación de sensores CNY70 49
Figura 15. Primer par de sensores CNY70 50
Figura 16. Segundo par de sensores CNY70 51
Figura 17. Tercer par de sensores CNY70 51
Figura 18. Cuarto par de sensores CNY70 52
Figura 19. Quinto par de sensores CNY70 53
Figura 20. Sexto par de sensores CNY70 53
Figura 21. Esquema Electrónico CNY70 y tarjeta de dirección 54
Figura 22. Esquema Electrónico tarjeta de dirección 55
Figura 23. Finales de carrera 56
Figura 24. Final de carrera superior 57
Figura 25. Final de carrera inferior 58
14
Figura 26. Final de carrera del testigo de carga 59
Figura 27. Sensor GP2D150A 60
Figura 28. Sensor de distancia frontal 61
Figura 29. Sensor de distancia posterior 61
Figura 30. Motor de tracción 63
Figura 31. Diferencial de potencia 64
Figura 32. Motor de dirección 65
Figura 33. Motor de plataforma 66
Figura 34. Esquema Elecrónico: Motores 67
Figura 35. Modulador XB24-Z7CIT-004 68
Figura 36. Pista 69
Figura 37. Rutina 1 73
Figura 38. Rutina 2 74
Figura 39. Rutina de control 1 74
Figura 40. Rutina de control 2 75
Figura 41. Rutina avance adelante 75
Figura 42. Rutina avance en reversa 76
Figura 43. Rutina 2 77
Figura 44. Rutina sistema de elevación 81
Figura 45. Contador derecho 82
Figura 46. Contador izquierdo 83
Figura 47. Sensor A 84
Figura 48. Sensor B 85
Figura 49. Sensor C 86
Figura 50. Sensor D 87
Figura 51. Sensor E 88
Figura 52. Sensor F 89
Figura 53. Motor de dirección 92
15
Figura 54. Regulador 94
Figura 55. Malla en el CNY70 96
Figura 56. Malla led 96
Figura 57. Malla fototransistor 97
Figura 58. Software X-CTU 101
Figura 59. Modelo inicial de la pista 103
Figura 60. Segundo modelo de Pista 104
Figura 61. Modelo final de Pista 104
Figura 62. Montacargas final 105
Figura 63. Circuitos impresos con Eagle 112
Figura 64. Tarjeta de dirección en Proteus: Parte inferior 113
Figura 65. Tarjeta de dirección en Proteus: Parte superior 113
Figura 66. Tarjeta de dirección en Proteus: Perforaciones 113
Figura 67. Tarjeta de dirección en Proteus: Solder resist 114
Figura 68. Tarjeta de dirección en Proteus: Silk 114
Figura 69. Tarjeta de control en Proteus: Parte superior 115
Figura 70. Tarjeta de control en Proteus: Parte inferior 115
Figura 71. Tarjeta de control en Proteus: Perforaciones 116
Figura 72. Tarjeta de control en Proteus: Solder resist 116
Figura 73. Tarjeta de control en Proteus: Silk 117
Figura 74. Diseño tarjeta de control en Proteus 118
Figura 75. Tarjeta de potencia en Proteus: Parte superior 119
Figura 76. Tarjeta de potencia en Proteus: Parte inferior 119
Figura 77. Tarjeta de potencia en Proteus: Perforaciones 120
Figura 78. Tarjeta de potencia en Proteus: Solder resis 120
Figura 79. Diseño tarjeta de potencia en Proteus 121
Figura 80. Circuito impreso tarjeta de control parte superior sin componentes 122
Figura 81. Circuito impreso tarjeta de control: Parte superior componentes 122
16
Figura 82. Circuito impreso tarjeta de control: Parte inferior sin componentes 123
Figura 83. Circuito de tarjeta de potencia Parte superior sin componentes 123
Figura 84. Circuito impreso de tarjeta de potencia: Parte superior con
componentes 124
Figura 85. Circuito de tarjeta de potencia Parte inferior sin componentes 125
Figura 86. Imagen general del montacargas 126
Figura 87. Montacargas visto desde diferentes ángulos 127
Figura 88. Plano de la barra de dirección 127
Figura 89. Plano del chasis 128
Figura 90. Plano de bujes 129
Figura 91. Plano de las ruedas 130
Figura 92. Plano de la carcasa protectora del diferencial de potencia 131
Figura 93. Plano de las uñas 132
17
INTRODUCCIÓN
A través de los años, el diseño de diversas tecnologías se ha centrado en facilitar
la realización de actividades laborales, así como en permitir una reducción en los
costos de la empresa; es por ello que en cada instante se está pensando en
introducir nuevos elementos que brinden mayores ventajas tanto a la población
como a los empresarios, y es quizás el medio de transporte uno de los cuales
requiere de una gran cantidad de dispositivos mecánicos para el desarrollo de sus
actividades. Es por tal razón que se desea implementar un prototipo de
montacargas automático que permita el transporte de mercancía con la finalidad
de tener un control organizado en el almacenaje de éstas, todo ello regulado por
medio de un PC, el cual a su vez permite un control de velocidad que va
reglamentado con la ley y con las normas establecidas, además de eliminar el
riesgo de accidentes que se pueden presentar al operar los artefactos que existen
en la actualidad.
Es así como el diseño de este prototipo de montacargas automático otorgará
ventajas no sólo a nivel empresarial sino a nivel social, llegando a constituirse en
un futuro como el dispositivo necesario e idóneo para las actividades llevadas a
cabo en el sector de transporte de carga.
18
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 ANTECEDENTES (ESTADO DEL ARTE)
Un montacargas es un modelo de vehículo que se emplea comúnmente en las
zonas industriales, su función es la de realizar el transporte de mercancías a partir
del uso de tarimas o estibas, lo cual va a permitir que posteriormente se pueda
acomodar dicha mercancía en los módulos de almacenamiento. Este vehículo
cuenta con la capacidad necesaria como para soportar cargas muy pesadas, es
decir, aquellas que ninguna persona o grupo de personas podrían soportar de
ninguna manera.
Aproximadamente en el año 1823 se comenzaron a construir ciertos mecanismos
que fueron claves en la ayuda para lograr un modelo de ascensor llamado Elisha
Otis, que data del año 1853. Este invento, a su vez, permitió la aparición de los
primeros frenos, que consecuentemente derivaron en la construcción de
elevadores de gran seguridad, todo esto llevando a la aparición del montacargas.
De acuerdo a lo anterior los montacargas han ido cambiando en su manera de
funcionamiento, la mayor parte del tiempo han trabajado con combustibles y ahora
se están implementando aquellos que funcionan con corriente eléctrica o con
sistemas híbridos.
Uno de los ejemplos de innovación en la construcción de montacargas es un
sistema llamado Kiva Systems1, este tipo de montacargas funciona de manera
automática, el cual trabaja como un seguidor de línea típico, pero no sigue un
color en el piso, sino que su referencia es mediante rastreo de un camino metálico;
además no posee uñas, sino que lleva la carga en la parte superior.
Otro proyecto de montacargas se denomina Larsen Project2, este prototipo se
asemeja bastante a lo que se quiere realizar, la gran diferencia es que dicho
1 Kiva Systems [Internet] [consultado 5 Noviembre de 2009]. Disponible en http://www.kivasystems.com
2 Larsen Project [Internet] [consultado 5 Noviembre de 2009]. Disponible en http://www.larsenproject.com/
19
dispositivo es controlado mediante control remoto, enviando notificaciones al
operador para que le indique siempre que es lo que debe hacer.
En el país se han desarrollado algunos prototipos de montacargas automáticos
pero presentan ciertos problemas como el mal funcionamiento de los frenos ya
que no actúan a tiempo, algunos ejemplos de ello se pueden ver en la página de
YouTube, los cuales son:
1.1.1 Un prototipo de madera3 hecho en la ciudad de Bogotá, este prototipo
funciona con control remoto pero no tiene buen control, no ejecuta
adecuadamente las órdenes.
1.1.2 Montacargas automático NXT4, que también fue hecho en Colombia; este
prototipo tiene parte de Lego, funciona a control remoto, uno de los
inconvenientes que presenta es que no posee buenos frenos.
1.1.3 Este prototipo5 al igual que el anterior es realizado con partes Lego,
funciona como un seguidor de línea y detección de obstáculos, posee
inconvenientes para seguir la línea ya que se demora bastante para girar
en las curvas
3 YouTube.com [Internet] [consultado 5 Noviembre de 2009]. Disponible en
http://www.youtube.com/watch?v=kpwPccchC_4
4 YouTube.com [Internet] [consultado 5 Noviembre de 2009]. Disponible en
http://www.youtube.com/watch?v=afgxo5T--EE
5 YouTube.com [Internet] [consultado 5 Noviembre de 2009]. Disponible en
http://www.youtube.com/watch?v=1TB50Bol9qs&feature=related
20
1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Desde tiempos remotos, el hombre se ha visto en la necesidad de transportar y/o
trasladar objetos y mercancías, lo cual lo ha llevado poco a poco a desarrollar
equipos que permitan facilitar la realización de dichas labores. Sin embargo, se
han presentado algunos inconvenientes como la presencia de accidentes, la
emisión de gases contaminantes y en ocasiones el deterioro o daño de las
mercancías. Por este motivo se plantea el siguiente interrogante ¿Cómo lograr un
almacenamiento organizado dentro de un recinto limitado, de tal manera que sea
eficaz, que contribuya a la disminución del índice de accidentalidad que se
ocasiona con el uso de los montacargas actuales y además reducir el impacto
ambiental que genera el uso de combustibles, reemplazándolos por el energía
eléctrica?
21
1.3 JUSTIFICACIÓN
Este proyecto cobra importancia en la visión que tienen las empresas quienes se
ven en la necesidad de ingresar en un mundo competitivo respetando algunas
normas establecidas a nivel mundial, como por ejemplo el cuidado del medio
ambiente establecido en la norma ISO 14001, esto se logra disminuyendo la
emisión de gases ya que el prototipo a realizar utiliza como fuente generadora de
energía una batería la cual puede ser recargable, se puede utilizar una estación de
recarga eléctrica en donde habrá unas o mas baterías de stand by, que a su vez
disminuyen los costos de combustible, y la necesidad de tener una planta de
abastecimiento siendo esta reemplazada por un rack o una estación de recarga de
energía; otro aspecto a tener en cuenta es la seguridad industrial basado en la
Norma Técnica Colombiana NTC-18001 Sistema de gestión en seguridad y salud
ocupacional disminuyendo los índices de accidentalidad en las bodegas de
almacenamiento.
Todo esto contribuye al cumplimiento de las metas establecidas por cada
organización desde el punto de vista de producción y almacenamiento de
productos permitiendo adaptarse a estándares en dichos procesos para obtener
un control eficiente de los productos almacenados. Además lo anterior contribuye
a una mejor calidad de vida de la sociedad.
22
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.4.1 Objetivo General
Diseñar y construir un prototipo de montacargas para recintos limitados,
controlado por un PC mediante radiofrecuencia y usando actuadores
electromecánicos.
1.4.2 Objetivos Específicos
Determinar cuáles son los sensores más adecuados para la
ubicación del prototipo.
Establecer cuáles son los dispositivos necesarios para el control del
prototipo.
Diseñar el circuito de control de actuadores.
Establecer cual es control más adecuado para el prototipo.
Diseñar y desarrollar el software para el control del prototipo.
Determinar e implementar el tipo de enlace inalámbrico entre el ordenador y
el prototipo.
23
1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO
Para el diseño y construcción del presente prototipo de montacargas se han
establecido algunos parámetros para determinar las características del mismo;
este prototipo tendrá una dimensión aproximada de 50cm x 50cm que consta de
cuatro ruedas, que podrá desplazarse tanto hacia adelante como hacia atrás, así
como girar en las intersecciones de la pista.
El prototipo identificará el recorrido, guiándose mediante un seguidor de línea que
interactúa de manera precisa de acuerdo a una ruta establecida por medio de una
pista que está diseñada con coordenadas x, y. Si por algún motivo el prototipo
encuentra un obstáculo, se detendrá y solicitará confirmación de coordenadas o
asignación de unas nuevas; es necesario tener un buen sistema de iluminación
para que el prototipo pueda realizar una buena identificación de las pistas.
El prototipo poseerá una estiba con unas dimensiones aproximadas de 21cm x
21cm, la carga máxima que se podrá transportar en dicha estiba no puede ser
mayor a 1Kg.
El prototipo será controlado desde un pc, dicho control será realizado de manera
inalámbrica y consistirá en iniciar el prototipo, detenerlo y asignación de nuevas
coordenadas en caso de encontrar obstáculos o en caso de presentar algún fallo.
24
2. MARCO DE REFERENCIA
2.1. MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL
2.1.1 Sensores. El término sensor se refiere a un elemento que produce en su
salida, una señal relacionada con un valor de referencia que se está midiendo,
independientemente del tipo de variable de que se trate.
Los sensores son elementos físicos que pertenecen a un tipo de dispositivo
llamado transductor; los sensores son un tipo concreto de transductores que se
caracterizan porque son usados para medir la variable transformada. La magnitud
física que suele ser empleada por los sensores como resultado suele ser la
tensión eléctrica, debido a la facilidad del trabajo con ella.
Los sensores son un componente crucial a cualquier máquina que se denomine un
robot. Los sensores entregan información sobre el robot y el ambiente en el cual
está interactuando, al computador (cerebro) del robot; el programa computacional
del robot decide que hacer basándose en esa información y en sus propias
instrucciones de tareas de alto nivel.
A los sensores, se les debe exigir la siguiente serie de características:
Exactitud. Se debe poder detectar el valor verdadero de la variable sin
errores sistemáticos. La media de los errores cometidos debe tender a cero.
Precisión. Una medida será más precisa que otra si los posibles errores
aleatorios en la medición son menores.
Rango de funcionamiento. El sensor debe tener un amplio rango de
funcionamiento, es decir, debe ser capaz de medir de manera exacta y
precisa un amplio abanico de valores de la magnitud correspondiente.
25
Velocidad de respuesta. El sensor debe responder a los cambios de la
variable a medir en un tiempo mínimo. Lo ideal sería que la respuesta fuera
instantánea.
Calibración. Es el proceso mediante el que se establece la relación entre la
variable medida y la señal de salida que produce el sensor. Debe poder
realizarse de manera sencilla y además el sensor no debe precisar una
recalibración frecuente.
Fiabilidad. El sensor debe ser fiable, es decir, no debe estar sujeto a fallos
inesperados durante su funcionamiento.
2.1.2 Sensores ópticos. Este tipo de sensores se utiliza para la detección de
cercanía de objetos inclusive se utiliza en sistemas de seguridad para la detección
de intrusos.
En este tipo de sensores las señales que se transmiten y detectan son luminosas.
Figura 1. Sensor 1
Fuente: www.logismarket.es/ip/leuze-electronic-medido...
26
Figura 2. Sensor 2
Fuente: www.veset.cl/.../stories/images/Nivel2/opt.jpg
CNY70. Los sensores CNY70 son sensores ópticos reflectivos que irradian
un haz de luz incidente de 950nm y es recibida por un fototransistor; esta
propiedad cambia de acuerdo a la superficie y debido a las propiedades de
emisividad que tiene cada color, ya que debido al color cambia la longitud
de onda reflejada hacia el fototransistor.
QRD1114. Este sensor utiliza un diodo emisor infrarrojo en combinación
con un fototransistor NPN infrarrojo para detectar las señales infrarrojas.
Sirve para detectar transiciones Negro-Blanco (robots sigue-líneas) o para
detectar objetos cercanos (0.5 a 1 cm). Entre sus principales
características están:
o Salida con fototransistor.
o Filtro de luz de día.
o Empaque compacto.
o Detección de objetos difusos.
OPB606A. Consiste de un diodo emisor de luz (led) y un fototransistor
NPN, que están montados en ejes paralelos, las características son:
27
o Detecta superficies difusas o fuera de foco
o Bajo costo
o Permite filtrado entre OPB606 y OPB607
2.1.3 Actuadores eléctricos o motores. Son el grupo de aparatos que se utilizan
para convertir la energía eléctrica en energía mecánica o a la inversa con medios
electromagnéticos. A una máquina que convierte la energía mecánica en eléctrica
se le denomina generador, alternador o dinamo, y a una máquina que convierte la
energía eléctrica en mecánica se le denomina motor. El funcionamiento se basa
en la interacción entre el campo magnético del imán permanente y el generado por
las bobinas, ya sea una atracción o una repulsión hacen que el eje del motor
comience su movimiento.
Existen varias formas de lograr que los motores inviertan su sentido de giro, una
es utilizando una fuente simétrica o dos fuentes de alimentación con un interruptor
simple de dos contactos y otra es utilizar una fuente común con un interruptor
doble es decir uno de 4 contactos, en todos los casos es bueno conectar también
un capacitor en paralelo entre los bornes del motor, esto para amortiguar la
inducción que generan las bobinas internas del motor.
2.1.4 Motores DC. Son motores que a medida que la corriente pasa a través de
la armadura, se genera un par de fuerzas debido a la acción del campo magnético.
La revolución de la armadura induce un voltaje en las bobinas de ésta, este voltaje
es opuesto al voltaje exterior que se aplica a la armadura y de ahí que se conozca
como voltaje inducido o fuerza contra electromotriz. Cuando el motor gira más
rápido, el voltaje inducido aumenta hasta que es casi igual al aplicado. La
velocidad a la que funciona un motor depende de la intensidad del campo
magnético que actúa sobre la armadura, así como de la corriente de ésta. Cuanto
más fuerte es el campo, más bajo es el grado de rotación necesario para generar
28
un voltaje inducido lo bastante grande como para contrarrestar el voltaje aplicado.
Razón por la cual, la velocidad de los motores de corriente continua puede
controlarse mediante la variación de la corriente del campo.
2.1.5 Motor paso a paso. Los motores paso a paso son ideales para la
construcción de mecanismos en donde se requieren movimientos muy precisos.
La característica principal de estos motores es el hecho de poder moverlos un
paso a la vez por cada pulso que se le aplique. Este paso puede variar desde 90°
hasta pequeños movimientos de tan solo 1.8°; este tipo de motores poseen la
habilidad de poder quedar enclavados en una posición o totalmente libres, si una o
más de sus bobinas está energizada, el motor estará enclavado en la posición
correspondiente y por el contrario quedará completamente libre si no circula
corriente por ninguna de sus bobinas ( ver figura 3 ).
Figura 3. Motor paso a paso
Fuente: www.veset.cl/.../stories/images/Nivel2/paso.jpg
2.1.6 Motorreductores. En todo tipo de industria siempre se requiere de equipos,
cuya función es variar las revoluciones por minuto (rpm) de entrada, que por lo
general son mayores de 1200, entregando a la salida un número menor de rpm sin
sacrificar potencia, esto se logra por medio de reductores y motorreductores de
velocidad que además permiten sacarles buen provecho gracias al acoplamiento
mecánico que poseen.
29
Los reductores o motorreductores son apropiados para el accionamiento de toda
clase de máquinas y aparatos de uso industrial, que en un momento dado y de
acuerdo a la aplicación se requiera reducir su velocidad en una forma segura y
eficiente.
Algunos de los beneficios de la utilización de motorreductores son:
Una regularidad perfecta tanto en la velocidad como en la potencia
transmitida.
Una mayor eficiencia en la transmisión de la potencia suministrada por el
motor.
Mayor seguridad en la transmisión, reduciendo los costos en el
mantenimiento.
Menor espacio requerido y mayor rigidez en el montaje.
Cuando se requiere el servicio de un motorreductor se debe tener en cuenta el tipo
de motor eléctrico pues este puede ser tipo jaula de ardilla, totalmente cerrado y
refrigerado por medio de un sistema de refrigeración forzada (ventilador ) el cual
está instalado en la parte del eje del motor que no va acoplado a la caja
reductora.
Para el prototipo de montacargas se hizo una comparación entre varios
motorreductores y de esta forma poder elegir el apropiado:
Motorreductor 1. Este motor con reducción de 12V está especialmente
indicado para su utilización en robots, ya que proporciona 120 revoluciones
por minutos en vacío con un consumo de 60mA, el eje del motor es de 6mm
y se acopla perfectamente con los diferentes casquillos y adaptadores de
ruedas de robots. Existe un soporte de aluminio que facilita el montaje en
cualquier superficie. Fuerza: 8,8 Kg/cm.
30
Especificaciones técnicas:
Costo $45.000
Tensión Nominal 12V
Velocidad Nominal a 12V 120 rpm
Consumo sin carga 12V 60mA
Relación engranajes 50:01:00
Peso 152g
Diámetro Eje 6mm
Rosca fijación 4 x M3
Motorreductor 2. Este motor con reducción de 7,2V está especialmente
indicado para su utilización en robots, ya que proporciona 291 revoluciones
por minutos en vacío con un consumo de 130mA. Este motor puede usarse
a 12V siempre y cuando no sea de forma continua, como es el caso de los
robots de competición, que normalmente se alimentan a tensiones 2 y 3
veces superiores a la tensión nominal del motor solo durante breves
instantes. El eje del motor es de 6mm y se acopla perfectamente con los
diferentes casquillos y adaptadores de ruedas de robots. Existe un soporte
de aluminio que facilita el montaje en cualquier superficie. Fuerza 7,1
Kg/cm.
Especificaciones técnicas:
Costo $ 45.000
Tensión Nominal 7,2V
Velocidad Nominal a 7,2V 175 rpm
Consumo sin carga 7,2V 139 mA
Relación engranajes 30:01:00
Peso 148 g
Diámetro Eje 6 mm
31
Rosca fijación 4 x M3
Motorreductor 3. Potente motor de corriente continua a 12V que
proporciona 152 revoluciones por minuto con una potencia de 16,7 kg*cm
que lo hacen ideal en aquellas aplicaciones de robótica en las que es
necesario una mayor potencia, como es el caso de los robots de sumo y de
los robots empleados en las competiciones.
Costo $ 55.000
Especificaciones técnicas:
Tensión Nominal 12V
Velocidad Nominal a 12V 152 rpm
Consumo sin carga 12V 120mA
Relación engranajes 50:01:00
Peso 202g
Diámetro Eje 6mm
Rosca fijación 4 x M3
Motorreductor 4. Motor de 12VDC y de 60 rpm
Especificaciones técnicas:
Costo $40.000
Tensión Nominal 12V
Velocidad Nominal a 12V 60 rpm
Consumo sin carga 12V 0.707 A
Relación engranajes 30:01:00
Peso 150g
Diámetro Eje 6mm
Rosca fijación 4 x M3
32
Drivers de potencia. Las etapas de potencia más conocidas son los
Puentes-H, que utilizan varios transistores para conseguir ese aumento de
potencia. Otro tipo de etapas de potencia la constituyen los Drivers de
Potencia, que son circuitos integrados que poseen toda la electrónica
necesaria en su interior y que son extremadamente sencillos de utilizar.
Uno de los más comúnmente utilizados en robótica de afición es el L293D.
Este tipo de circuitos dispone al menos de un par de pines para la
alimentación, pines de entrada de baja corriente y pines de salida de
media/alta corriente. En los pines de entrada de baja corriente es donde se
conectan las salidas del puerto paralelo (o las salidas de un
microcontrolador cualquiera) y en las salidas de media/alta potencia es
donde se conectan los motores.
Tras una búsqueda entre los componentes de todas las placas electrónicas se
encontraron los siguientes drivers:
* BA6209 Driver dual. Alimentación: 6 a 18v. Corriente max: 1.6A
* LB1641 Driver dual. Alimentación: 5 a 18v. Corriente max: 1.6A
* TC4424 Driver dual. alimentación: 5 a 22v. Corriente max: 3A
* BA5983FM BTL DRIVE
33
2.2. MARCO LEGAL
Toda empresa sabe de la importancia que es laborar en un ambiente seguro, para
su personal y sus operaciones. La idea es alcanzar el objetivo de cero accidentes
en cada una de las operaciones, especialmente en aquellas, donde existan
peligros potenciales que puedan terminar en la ocurrencia de eventos no
deseables con consecuencias lamentables.
Para prevenir los accidentes se han implementado algunas normas como las
siguientes:
Código Sustantivo del Trabajo: Artículo 108 Literal 11. Indicaciones para
prevenir accidentes de trabajo
Ley 9 de 1979: Código Sanitario Nacional, Artículo 90 – 97. De las
edificaciones destinadas a lugares de trabajo, las cuales deben cumplir con
las disposiciones sobre localización y construcción y con las normas de
zonificación urbana.
NTC 1867: Higiene y seguridad. Sistema de señales contra incendio.
instalación, mantenimiento y usos.
NTC 1461: Higiene y seguridad. Colores y señales de seguridad. Esta
norma tiene por objeto establecer los colores y señales de seguridad
utilizados para la prevención de accidentes y riesgos contra la salud y
situaciones de emergencia.
Clases de señalización:
o Señalización óptica
o Indicadores luminosos
o Señalización acústica
o Comunicación verbal
o Señales gestuales
34
Demarcación
o Color blanco. Zona de circulación
o Color amarillo. Lugares de almacenamiento, pasamanos, barandas
o Color naranja. Partes peligrosas de máquinas y/o equipos
o Color verde pálido. Cuerpo de maquinaría y/o equipo
o Color azul. Controles o fuentes de poder de maquinaría y equipo
35
3. METODOLOGÍA
El presente trabajo tiene un enfoque teórico práctico y como estrategia de trabajo
basada en la investigación teniendo como referencia los sistemas ya existentes y
la forma como se está trabajando actualmente en la industria para evaluar y
comparar cual sería la proyección, las ventajas y las desventajas de la propuesta
con este tipo de desarrollos tecnológicos. También es necesario investigar cómo
las empresas que ya tienen esta aplicación en el país llevan a cabo la actividad de
almacenamiento de sus productos y qué se puede mejorar, para complementar la
información encontrada en los referentes de internet de marcas reconocidas como
Toyota, Linde, Yale entre otras.
36
4. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB / SUB-LÍNEA DE FACULTAD /
CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA
El presente proyecto está involucrado con la siguiente línea de investigación de la
Universidad San Buenaventura: Tecnologías actuales y sociedad, pues su
finalidad es un servicio a la sociedad y en concordancia con esto la integración a
una de las sub-líneas de investigación de la Facultad de Ingeniería que tiene que
ver con el área de Instrumentación y control de procesos, puesto que en la
construcción de este prototipo es necesaria la implementación de elementos que
controlen el movimiento y/o la velocidad así como la posición de los dispositivos
mecánicos, de esa forma los campos del programa son: control y microelectrónica.
37
5. DESARROLLO INGENIERIL
Los siguientes ítems hacen referencia a todo el resultado del desarrollo ingenieril
incluyendo sus fases, junto con la metodología empleada para la implementación
del prototipo del montacargas. En esta fase se pondrá en práctica todos los
factores que influyen de manera directa en el desarrollo de los diseños pertinentes
para la implementación del prototipo. Se tendrán en cuenta 2 variables
principales: el diseño mecánico y electrónico del montacargas y el diseño del
software para el control y funcionamiento del mismo.
A continuación se plasma la estructura, el funcionamiento y los diferentes
componentes del prototipo del montacargas, por medio de diagramas de bloques.
38
Figura 4. Diagrama de bloques general
Figura 5. Diagrama de bloques: Diseño mecánico y electrónico
Microcontrolador
Sensores
Rx
Tx
Leds
Circuito de
Potencia
Motores
Parte
Mecánica
39
Figura 6. Diagrama de bloques: comunicación
Figura 7. Diagrama de bloques: Software
Rx
Tx
Max
232
PC
40
5.1 DISEÑO MECÁNICO
Este es el prototipo de un montacargas real para esto utiliza como materia prima
perfiles de aluminio puesto que son de un material liviano que a su vez permite
fácil manufactura. La estructura mecánica se divide en las siguientes partes:
5.1.1 Mecanismo de elevación de la carga. Se comienza con el ensamble del
sistema de elevación para definir cuál será el tipo de carga que se quiere
transportar, este mecanismo se encarga de levantar la carga hasta la altura
deseada en este caso tiene un desplazamiento máximo de un nivel o capa
linealmente de abajo hacia arriba y de arriba hacia abajo, el mecanismo se
desplaza gracias a un motor reductor el cual está acoplado a un tornillo sin fin
para generar el desplazamiento del sistema, adicionalmente se encuentra un
juego de 18 rodamientos que están ubicados de forma vertical que cumplen con la
función de mantener alineado el sistema al igual que facilitar el desplazamiento del
sistema de elevación, este sistema se diseñó de acuerdo a los modelos de los
montacargas comerciales. En la figura 8 se ve la plataforma desde distintos
puntos.
41
Figura 8. Mecanismo de elevación
42
5.1.2 Ensamble de la dirección. La dirección del prototipo es electromecánica
utilizando un motor reductor que proporciona un torque de 9,80665N equivalente
a 1Kg/m para el peso que el prototipo soporta.
La dirección está diseñada con la filosofía de una dirección de eje rígido que
consiste en una barra rígida que une una rueda de un lado con otra rueda del otro
lado. Los ejes rígidos son utilizados trenes y en los ejes traseros de camiones y
vehículos todo terreno. El eje rígido puede no transmitir el movimiento de rotación,
siendo posible así el uso de un mecanismo diferencial que permita que la rueda de
un lado gire a una velocidad diferente a la del otro lado, lo cual es necesario en las
curvas para disminuir el deslizamiento; el eje rígido se diseñó y se construyó de
acuerdo al tamaño del prototipo. En la figura 8 se muestra la dirección del
prototipo
Figura 9. Dirección
43
5.1.3 Ensamble de la transmisión. Para crear correlación del sistema
electromecánico de prototipo se trabaja con un sistema de transmisión acoplando
un motor reductor el cual permite vencer el momento de inercia cuando este
empiece a desplazarse y además se requiere que tenga movimientos
sincronizados de acuerdo a la aplicación que se ha implementado. Por otro lado
es necesario utilizar un sistema de transmisión para convertir movimiento circular
en lineal, que cumpla con las especificaciones técnicas de los sistemas de
transmisión, como tener un tamaño y peso reducido evitando la presencia de
juego mecánico y holguras entre sus componentes mecánicas para de esta forma
incrementar su rendimiento y que sea capaz de soportar un funcionamiento
continuo a un par elevado. El sistema es un diferencial de potencia que distribuye
la potencia del motor reductor; cada eje de tracción está formado por planetarios y
corona los cuales permiten que cuando al prototipo se le dé la orden de girar hacia
la derecha o hacia la izquierda la rueda que queda en la parte interna del giro se
desplaza con menos aceleración que la rueda que se encuentra en la parte
externa del giro, de esta manera se evita la utilización de un puente H para
44
eliminar defectos en el sincronismo de las ruedas en el momento de realizar
cualquier giro.
En la tabla 1, se muestran los diferentes sistemas de transmisión para los robots
Tabla 1. Sistemas de transmisión para los robots
En la figura 10 se aprecia la transmisión del prototipo
Figura 10. Transmisión
45
5.1.4 Chasis. Una vez que se ha construido la plataforma, la dirección y la
tracción, se procede a construir el chasis, al cual se le acoplarán cada una de las
anteriores partes. En la figura 11 se aprecia el chasis con las partes montadas.
Figura 11. Chasis
46
5.1.5 Tipo de ruedas. Actualmente los montacargas utilizan ruedas macizas,
esto para soportar las cargas, en el prototipo se instalaron 4 ruedas de un radio de
42.5mm, se escogieron ruedas para patines en línea, debido a las dimensiones y
peso del prototipo; el material de las ruedas es de goma ya que se requiere
demasiada adherencia a la pista, las ruedas delanteras están acopladas por medio
del sistema de dirección de eje rígido, las ruedas traseras están acopladas al
prototipo por medio del sistema de transmisión diferencial.
47
Figura 12. Rueda
48
5.2 DISEÑO ELECTRÓNICO
En cuanto a los dispositivos electrónicos, estos se seleccionaron teniendo en
cuenta las características que más se ajustaron a los requerimientos del prototipo,
se encuentran los siguientes:
5.2.1 Sensor CNY70. Para elegir este sensor se tuvo en cuenta, principalmente
su fácil adquisición y su versatilidad, que lo hacen el ideal para la función que va a
desempeñar. El prototipo de montacargas utiliza varios motores y sensores
ópticos CNY70.
Figura 13. Sensor CNY70
Fuente: http://www.sigmaelectronica.net/images/imagecache/CNY70.jpg
A continuación se muestra una tabla en la cual se hace un comparativo entre el
sensor CNY70 y el sensor QRD1114
Tabla 2. Comparación CNY70 vs QRD1114
PARAMETRO CNY70 QRD1114 OPB606A
Corriente Directa 50mA 50mA 50mA
Tensión Inversa 5V 5V 2V
Disipación de Potencia 100mW 100Mw 75mW
Costo 1600 2500 2800
Longitud de Onda 950nm 940nm 935nm
Alcance 0,5cm a
1cm 0,5cm 0.05 a
1.27mm
49
El prototipo del montacargas posee 12 sensores ópticos CNY70, cada uno
ubicado estratégicamente como se muestra en la figura 14. Su función principal
es verificar que el color negro esté presente en la superficie y seguirlo para
ubicarse en la pista monocromática. Se dispone a diseñar el transductor del
sensor por medio de un amplificador operacional en modo comparador el cual se
pone en estado alto al detectar color blanco y en estado bajo al detectar el color
negro, para que la tensión esté en un rango aceptable se adiciona el comparador
el CD40106 (comparador trigger) para poner en lógica TTL y así invertir la señal.
En este caso el color blanco estará en 0 y el color negro en 1, estas salidas entran
al microcrontrolador y son ajustables de acuerdo a la distancia que hay del sensor
a la superficie de desplazamiento.
Figura 14. Ubicación de sensores CNY70
50
Los dos primeros sensores CNY70 están ubicados en la parte delantera izquierda;
las señales pasan a través del negador Schmitt Trigger CD40106BC que corrige la
forma y salida de la señal, la anterior señal es adquirida a por los pines RB6 y RB7
del puerto B del microcontrolador PIC18F4550.
Figura 15. Primer par de sensores CNY70
51
La segunda pareja de sensores CNY70 están ubicados en el centro de la parte
delantera; las señales pasan por el negador Schmitt Trigger CD40106BC y la
salida del mismo es adquirida a través de los pines RB4 y RB5 del puerto B del
microcontrolador PIC18F4550.
Figura 16. Segundo par de sensores CNY70
La tercera pareja de sensores CNY70 están ubicados en la parte delantera
derecha; las señales pasan a través del negador Schmitt Trigger CD40106BC y la
salida generada por el negador es enviada por medio de los pines RB2 y RB3 del
puerto B del microcontrolador PIC18F4550.
52
Figura 17. Tercer par de sensores CNY70
La cuarta pareja de sensores CNY70 se encuentra ubicada en la parte posterior
izquierda; las señales pasan a través del negador Schmitt Trigger CD40106BC y la
salida es adquirida por los pines RB0 y RB1 del puerto B del microcontrolador
PIC18F4550.
Figura 18. Cuarto par de sensores CNY70
La quinta pareja de sensores CNY70 está ubicada en el centro de la parte
posterior; las señales pasan por un negador Schmitt Trigger CD40106BC y la
salida es adquirida por los pines RD6 y RD7 del puerto D del microcontrolador
PIC18F4550.
53
Figura 19. Quinto par de sensores CNY70
La sexta pareja de sensores CNY70 se encuentra ubicada en la parte posterior
derecha; las señales pasan a través del negador Schmitt Trigger CD40106BC y la
salida es enviada por los pines RD3 y RD4 del puerto D del microcontrolador
PIC18F4550.
Figura 20. Sexto par de sensores CNY70
54
Figura 21. Esquema Electrónico CNY70
En la anterior figura se aprecia que el operacional LM358N esta configurado como
comparador entre el terminal 3 con terminal 2; potenciómetro RV1determina la
distancia y por ende la estabilidad del sistema. El CD40106 es utilizado para
55
compensar las deficiencias de voltaje cuando este por debajo del normal, es decir
lo normaliza, cuando se tiene 4V se da 1, cuando tiene 2.5V da cero.
Figura 22. Esquema Electrónico tarjeta de dirección
56
5.2.2 Finales de carrera. Los finales de carrera son pulsadores ilustrados en la
figura 23, que tienen como función, verificar el estado final de desplazamiento
vertical de la plataforma y de la barra de dirección.
Figura 23. Finales de carrera
La señal del primer pulsador ubicado en la parte superior de la plataforma, según
la figura 24 pasa a través del negador Schmitt Trigger CD40106BC que corrige la
forma de la señal y genera una salida, que es adquirida por el pin RD2 del puerto
D del microcontrolador PIC18F4550.
57
Figura 24. Final de carrera superior.
La señal del segundo pulsador ubicado en la parte inferior de la plataforma según
la figura 25 pasa a través del negador Schmitt Trigger CD40106BC que corrige la
forma de la señal y su salida, dicha salida es adquirida a través del pin RD1 del
puerto D del microcontrolador PIC18F4550.
58
Figura 25. Final de carrera inferior.
La señal del tercer pulsador ubicado en el frente de la plataforma según la figura
26 pasa por el negador Schmitt Trigger CD40106BC que corrige la forma de la
señal y su salida, a su vez la señal es adquirida a por el pin RD3 del puerto D del
microcontrolador PIC18F4550. Su función es reportar al microcontrolador la
presencia de carga en la plataforma.
59
Figura 26. Final de carrera del testigo de carga.
La señal del cuarto pulsador que controla el tope máximo de giro ubicado en el
lado izquierdo de la barra de dirección, pasa a por el negador Schmitt Trigger
CD40106BC el cual corrige la forma de la señal y su salida, para enviarla a través
del pin RA2 del puerto A del microcontrolador PIC18F4550.
La señal del quinto pulsador que controla el tope máximo de giro ubicado en el
lado derecho de la barra de dirección, pasa a través del negador Schmitt Trigger
CD40106BC para corregir la forma de la señal y su salida, así mismo, es adquirida
a por el pin RA3 del puerto A del microcontrolador PIC18F4550.
60
5.2.3 Sensores de distancia. El GP2D150A permite medir una distancia de 0 a
30cm a partir de la emisión de un haz de luz incidente que es reflejada y percibida,
esto genera un cambio de tensión de acuerdo a la distancia.
Figura 27. Sensor GP2D150A
Fuente: http://conrad.su/images/185336.jpg
El objetivo de este sensor en el prototipo, es verificar un obstáculo a partir del
valor de una conversión A/D. Este valor es comparado con el registro ADRESL
del conversor análogo-digital del microcontrolador PIC18F4550; si este valor no
está dentro del rango especificado, el prototipo tiende a detenerse.
El primer sensor se encuentra ubicado en la parte frontal de acuerdo a la figura 28.
La entrada de la señal está ubicada en el pin RA0 del puerto A del
microcontrolador PIC18F4550.
61
Figura 28. Sensor de distancia frontal
El segundo sensor se encuentra ubicado en la parte posterior de acuerdo a la
figura 29. La entrada de la señal está ubicada en el pin RA1 del puerto A del
microcontrolador PIC18F4550.
Figura 29. Sensor de distancia posterior
62
5.2.4 Motorreductores en el prototipo
Para el prototipo se escogió el motorreductor de 12V y 60 rpm, por las
características técnicas ya que es muy favorable para soportar el peso del chasis y
además la carga que recoja el elevador.
Los otros motores son muy rápidos y a la vez son los apropiados para el caso de
competencias de robótica en velocidad.
Motor de tracción. El motorreductor según la figura 30, se encuentra
ubicado en la parte posterior y su función principal es entregar el movimiento
necesario al diferencial de potencia que a su vez distribuye uniformemente el
movimiento necesario en cada una de las ruedas en situaciones de giro.
63
Figura 30. Motor de tracción
El motor de tracción es controlado por el L298 que es un puente dual de potencia
que entrega el control de giro y la potencia necesaria al motorreductor. El puente
dual de potencia es controlado por los pines RC1 y RC2 del puerto C del
microcontrolador PIC18F4550.
Los puertos nombrados con anterioridad son controlados por los módulos CCP1 y
CCP2 del microcontrolador, que son los encargados de la modulación por ancho
de pulso (PWM) y su función principal es mantener el ancho de pulso necesario
para el control de la velocidad del motor de tracción.
64
Diferencial de potencia. El diferencial de potencia según la figura 31, está
conformado por cuatro piñones cónicos, los cuales entregan y distribuyen el giro
necesario en el momento que el montacargas realiza una curva.
Figura 31. Diferencial de potencia
65
Motor de dirección. Según la figura 32, el motor de dirección se encuentra
ubicado en el centro del eje de dirección de las ruedas delanteras. Su función
principal es proporcionar un ángulo de giro a las ruedas para su avance en
cualquier dirección. También es controlado por el puente dual de potencia L298
que es controlado por los pines RA4 y RA5 del puerto A del microcontrolador
PIC18F4550.
Figura 32. Motor de dirección
66
Motor de plataforma. Según la figura 33, el motor de plataforma se
encuentra ubicado en la parte superior trasera de la plataforma. El movimiento se
realiza a partir de un piñón helicoidal el cual mediante el giro que realiza, sube o
baja la plataforma; es controlado por el puente dual de potencia L298 y que es
controlado por los pines RC4 y RC5 del puerto C del microcontrolador
PIC18F4550.
Figura 33. Motor de plataforma
67
El diseño electrónico del control de los motores, se puede observar en la figura 34.
Figura 34. Esquema Elecrónico: Motores
68
En la figura anterior los pines RC1 y RC2 del microcontrolador PIC18f4450
controlan al motor de tracción. Los pines 1 y 2 de los L296 controlan los puentes h,
el pin Vs se utiliza para comparar el voltaje; los pines de ENA ENB habilitan o
deshabilitan los puentes h; los pines de SENSA y SENSB determinar el paso de
corriente del motor, los pines IN3 y IN4 son para controlar los motores y por último
los condensadores 100nf se utilizan para filtrar el ruido que generan los motores.
5.2.5 Comunicación. El prototipo será controlado desde un computador, para lo
cual se acondiciona un circuito con el MAX232 para comunicación RS232 vía
alámbrica y un puerto para comunicación inalámbrica. Para la comunicación
inalámbrica se trabajó con el modulador XB24-Z7CIT-004 que cumple con el
estándar IEEE 802.15.4 que es de baja potencia y bajo costo. Tiene un alcance
aproximado de 40 metros en interiores y de 120 metros en exteriores con línea de
vista. La potencia de transmisión es de 1.25mW (+1dBm) y la sensitividad del
receptor es de -96dBm. Tiene un conversor análogo digital incluido. Funciona a
2.4 Ghz con una rata máxima de 250Kbps. El módulo trae la antena tipo chip
incorporada.
Figura 35. Modulador XB24-Z7CIT-004
69
5.2.6 Pista. La pista consiste de una cuadricula de m*n cuadros, cada cuadro
tiene una longitud de 155 cm; así mismo cada cuadrado posee un semicírculo
interno que será utilizado para guiar al montacargas cuando se disponga a realizar
una curva.
Figura 36. Pista
70
71
5.3 DISEÑO DE SOFTWARE
Para el diseño del software se utilizó el programa “PIC C18 Lite Versión para
estudiantes” que funciona bajo lenguaje “C para microcontroladores”. Consiste en
el vector de origen (Corigen) el cual indica la posición actual del montacargas, el
vector de destino (Cdestino) que indica la coordenada de entrega o recepción de
carga, también está la coordenada de desplazamiento (Cdesp) que indica la resta
entre la coordenada de destino y la coordenada de origen y representa el
desplazamiento neto del montacargas.
Para controlar la posición del montacargas en la superficie, se dedicaron 2
vectores, uno para el plano general (Cgeneral) que indica las coordenadas del
plano cartesiano, la primera variable indica el eje Y que es el valor 1 en esta
variable, la segunda variable Cgeneral indica el eje X del plano general y se
almacena el valor 2, la tercera variable comprende el eje –Y, y se almacena el
valor 3 y la última variable comprende el eje –X y se almacena el valor 4. El plano
de posicionamiento para el robot es aleatorio y cambia con relación al movimiento
del montacargas para esto está dedicado el vector de posicionamiento del robot
(Crobot) que indica el plano del robot. Este vector consiste en 4 variables; la
primera variable se refiere al frente del robot e indica el eje Y, la segunda variable
indica el lado derecho del robot e indica el eje X, la tercera variable indica la parte
posterior del robot e indica el eje –Y y la última variable indica la parte izquierda
del robot y equivale al eje –X.
La variable entera w indica la cantidad de caras de semicírculos que debe contar
el robot para llegar a su destino que es la sumatoria de la componente X y Y del
vector de desplazamiento.
72
5.3.1 Rutinas
Rutina 1. La figura 37, indica el estado de coordinación y posición del
montacargas el cual ejecuta una comparación de las componentes X y Y del
vector de desplazamiento (Cdespl) y el vector del plano general (Cgeneral) que
provee información necesaria para el desplazamiento del montacargas
almacenado en el vector dedicado al posicionamiento del robot (Crobot)
El vector (status_R) está dedicado a la indicación de movimientos a ejecutar
según el vector (Crobot), la sumatoria de las variables X y Y de este vector indica
la tarea a seguir de la Rutina2 y así sucesivamente.
73
Figura 37. Rutina 1
0]1[ Cdezp
0]2[ Cdezp
74
Figura 38. Rutina 2
Rutina 2 (Primera parte actualizada)
Figura 39. Rutina de control 1
nCGeneral ]1[ nCGeneral ]2[ nCGeneral ]3[
75
Figura 40. Rutina de control 2
nCGeneral ]1[ nCGeneral ]2[ nCGeneral ]3[
Figura 41. Rutina avance adelante
76
Figura 42. Rutina avance en reversa
77
Figura 43. Rutina 2
78
79
80
81
Figura 44. Rutina sistema de elevación
82
Figura 45. Contador derecho
83
Figura 46. Contador izquierdo
84
Figura 47. Sensor A
85
Figura 48. Sensor B
86
Figura 49. Sensor C
87
Figura 50. Sensor D
88
Figura 51. Sensor E
89
Figura 52. Sensor F
90
A continuación se muestran ejemplos del movimiento de los motores y cómo
influye este en el desplazamiento del prototipo.
Ejemplo 1:
C. Origen=(-2,2) C. Destino=(0,3)
1. (0,3)-(-2,2)=(2,1) C. Desplazamiento
Al
frente Derecha
Robot Y X -Y -X Y X -Y -X
General 1 2 -Y -X 1 2 3 4
2. W=|1|+|2|-1 Al frente w1
W=2
Al
frente Derecha
Robot Y X -Y -X Y X -Y -X
General X -Y -X Y 2 3 4 1
Ejemplo 2:
C. Origen=(0,3) C. Destino=(-2,2)
1. (-2,2)-(0,3)=(-2,-1) C. Desplazamiento
Derecha Reversa
Robot Y X -Y -X Y X -Y -X
General X -1 -2 Y 2 3 4 1
2. W=|-2|+|-1| En reversa w2
W=3
91
Derecha Reversa
Robot Y X -Y -X Y X -Y -X
General Y X -Y -X 1 2 3 4
Hay 4 opciones
Adelante positivo
Adelante negativo
Atrás positivo
Atrás negativo
Robot Y X -Y -X
General Y X -Y -X
Robot Y X -Y -X
General -X Y X -Y
Robot Y X -Y -X
General -Y -X Y X
Robot Y X -Y -X
General X -Y -X Y
92
Figura 53. Motor de dirección
Los tres motores que utiliza el prototipo tienen asignados pines y puertos de
acuerdo a las siguientes tablas:
Tabla 3. Motor Dirección
1 2
RD0 RD1
0 1
1 0
Tabla 4. Motor Tracción
Rojo Negro
RC1 RC2
0 1 Adelante
1 0 Atrás
Derecha Adelante Izquierda
2
1
1
1
93
Tabla 5. Motor Sistema de elevación
1 2
RD2 RD3
0 1
1 0
La distribución de pines del PIC 18F4550 se aprecia en la siguiente tabla
Tabla 6. Distribución de pines PIC 18F4550 PARTE PINES # PIN
Motor de tracción 2 RC2 y RC1 17 y 16
Motor de dirección 2 RD0 y RD1 19 y 20
Motor de plataforma 2 RD2 y RD3 21 y 22
Sensor G 1 RB0 33
Sensor H 1 RA2 4
Sensor I 1 RA3 5
Pin TX USART 1 RC6 25
Pin RX USART 1 RC7 26
Sensor Prox A 1 AN0 - RA0 2
Sensor Prox B 1 AN1 - RA1 3
Sensor A 2 RB7 y RB6 40 y 39
Sensor B 2 RB5 y RB4 38 y 37
Sensor C 2 RB2 y RB1 35 y 34
Sensor D 2 RD7 y RD6 30 y 29
Sensor E 2 RC4 y RC5 24 y 23
Sensor F 2 RD5 y RD4 28 27
1
1
2
1
94
5.4 CÁLCULOS MATEMÁTICOS
5.4.4 Reguladores de tarjeta de control y potencia
Figura 54. Regulador
95
5.4.2 Regulador de módulo RF
96
5.4.3 CNY70
Figura 55. Mallas en el CNY70
Figura 56. Malla led
97
Figura 57. Malla fototransistor
Cuando está con el medio reflectivo
98
Cuando está sin el medio reflectivo
99
6. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
6.1 PRUEBAS
6.1.1 Motores. Las primeras pruebas realizadas al prototipo consistieron en
verificar el correcto funcionamiento de los motores de la plataforma, tracción y
dirección, las cuales fueron satisfactorias.
Después de verificar el correcto funcionamiento de los motores, se procedió a
realizar la medición del consumo de cada uno. Los resultados se observan en la
siguiente tabla.
Tabla 7. Consumo Motores
Motor Corriente
Plataforma sin carga 0.9mA a 1mA
Plataforma con 500gr de carga 3mA a 3.7mA
Tracción 1.8mA
Dirección 0.9mA a 1mA
6.1.2 Comunicación. En la comunicación alámbrica se realizan pruebas de
acuerdo a la programación de microcontrolador por medio del programa
Hyperterminal con la siguiente configuración, obteniendo resultados satisfactorios.
Tabla 8. Configuración Hyperterminal
Dato Valor
Bits por segundo 9600
Bits de datos 8
Bits de paridad Ninguno
100
Bits de parada 1
Control de flujo Ninguno
Después se realizan las pruebas inalámbricas con el modulador TLP 434A para
transmisión y RLP 434A para recepción, dichos moduladores no cumplieron con
las expectativas ya que para su aplicación se requiere de una portadora de muy
alta frecuencia y por ende a 9600bps se presenta mucho ruido en la señal,
además se requiere instalar 1 Tx y 1 Rx en el computador al igual que en el
montacargas lo que implica incremento de la frecuencia del Rx con el fin de no
crear conflictos de comunicación que afecten el buen funcionamiento de la
máquina.
Se procede a realizar pruebas con un modulador bluetooth (RN 41) pero no se
utilizó ya que el modulador trae una librería de programación en lenguaje
assembler de Motorola almacenado en el microcontrolador que sirve para entablar
la comunicación con el modulador y en el presente proyecto se está trabajando
con PIC lo que hace dispendioso cambiar la librería a PICC 18 o assembler de
PIC.
Después se realizan pruebas con el modulador XB24-Z7CIT-004, en un recinto
cerrado, con una distancia entre el Transmisor y Receptor de aproximadamente 10
metros; esta prueba fue satisfactoria ya que no implicó cambios en el software del
microcontrolador y la programación del modulador del PC y del montacargas no
fue tan compleja. Para dicha prueba se realizó el acople de polaridad a la tarjeta
de potencia del montacargas a 3.3V, se utilizó el software X-CTU para
reprogramar el modulador de acuerdo a las indicaciones suministradas en el
datasheet, la prueba consistió en enviar una cadena de caracteres al montacargas
desde el computador y esperar una respuesta, la cual fue positiva. En la siguiente
figura se ven las opciones de configuración del software X-CTU
101
Figura 58. Software X-CTU
6.1.3 Sensores y motores. Para realizar la prueba del correcto funcionamiento de
los sensores CNY70, inicialmente se calibraban tomando la medición de las
variaciones con un multímetro lo cual era muy tedioso, debido a lo anterior se
construyó una tarjeta electrónica con unos leds que indicaban el estado; si los
sensores CNY70 detectaban color blanco, los leds se encendían, si detectaban
color negro, los leds se apagaban, pero el puerto D del microcontrolador no
detectaba los cambios porque la mayor parte de la corriente era consumida por los
leds y los pines del microcontrolador no recibían la suficiente corriente para
realizar la detección, finalmente para realizar estas pruebas se creó un módulo de
test general en el software con el cual se comprobó el correcto funcionamiento de:
pulsadores de presencia carga, puntos muertos de la plataforma, testigos de
plataforma, estado sensor de distancia, tipo de caracter ascii por medio de
102
conversión análoga digital, tipo de señal de los sensores CNY70 blanco o negro,
activación de cada uno de los motorreductores y pulsadores de la tarjeta dirección.
Después de calibrar los sensores CNY70, se realizó una prueba de detección de
color con una superficie blanca con un pwm del 100% en línea recta, pero la
tracción se salió de control por la inercia del montacargas, debido a que el bloque
B y E buscan el borde derecho de la línea blanca y la dirección le hacia falta
alineación el tiempo de respuesta del motor es limitado, se montaron resortes en
la dirección para crear la alineación, se probo y ejercía mejor control, pero aun así
se salía de la pista, se decide colocar en los sitios críticos, es decir en las curvas.
Se coloco un nivel de pwm 49.01% y en línea recta un pwm 52.94%.
Los sensores están dispuestos en seis bloques:
Bloque A para curvas hacia la izquierda.
Bloque B para línea recta.
Bloque C para curvas hacia la derecha.
Bloque D curvas hacia la izquierda y en reversa.
Bloque E reversa en línea recta.
Bloque F reversa hacia la derecha.
6.1.4 Pista. Inicialmente se construye pista en cartulina blanca con líneas negras,
pero por disposición de circuitería y software se cambió a cartulina negra y líneas
blancas, sin embargo se puede trabajar en ambas condiciones realizando las
respectivas modificaciones de software. Las medidas iníciales de cada cuadrante
de la pista fueron: 56cm de lado, curva de 9cm de radio y cada línea con un grosor
de 2cm como se aprecia en la siguiente figura.
103
Figura 59. Modelo inicial de la pista
Se procedió a realizar la prueba de desplazamiento del montacargas sobre la
pista, pero este modelo no funcionó ya que el diámetro de las curvas era muy
reducido y la dirección se inclinaba demasiado y el eje llegaba hasta el final de
carrera, por lo tanto no podía girar.
Para corregir lo anterior, se procedió a verificar el ángulo de inclinación de las
ruedas y se determinó que el radio adecuado de las curvas sería de 60cm, el
grosor de cada línea de 1cm, adicionalmente se creó un contador en el software
para realizar el conteo de los cuadros y así poder ubicarse en la pista, después se
realizaron pruebas de desplazamiento en línea recta y en curva con el comando
AE0202 con el cual se desplazó 2 cuadros en X y 2 cuadros en Y.
Cabe aclarar que las curvas no quedaron bien definidas como se aprecia en la
siguiente figura:
104
Figura 60. Segundo modelo de Pista
Debido a que las curvas no quedaron bien definidas, se realizó una modificación
de estas cambiando por una línea que no fuese totalmente recta de esta manera
el montacargas no tiene que realizar giros con ángulos tan cerrados lo que
ocasiona errores en los sensores ópticos y por ende en el movimiento del
montacargas.
Figura 61. Modelo final de Pista
105
6.1.5 Eficiencia de las baterías. Se realiza pruebas de eficiencia de las baterías
en función del tiempo para medir la efectividad durante del funcionamiento del
montacargas pero con un lapso de 30 minutos de prueba presentan un desgaste
excesivo como consecuencia de esta se presentan problemas en los sensores
ópticos, funcionamiento de los motores y es aun mas caótico el problema en el
sistema de comunicación inalámbrica. Por ese motivo se procede a reemplazarlas
por un par de baterías nuevas de referencia VISION CP1212 las cuales ofrecen
12 VDC 1.2A /h. Con la adquisición de este par de baterías se nota una mejoría
importante con respecto a las fallas mencionadas anteriormente ( ver figura 62 ).
6.1.6 Modelo final del montacargas
Figura 62. Montacargas final
106
107
7. CONCLUSIONES
El sistema de comunicación inalámbrica permite realizar operaciones desde
una estación centralizada en donde se asignan órdenes de carga y
descarga de mercancías de una manera eficiente, eficaz y segura.
El sistema de caja de tracción por medio de un diferencial de potencia
permite eliminar el uso de un motor como se utiliza en otros robots en el
momento de realizar curvas, lo que conlleva a consumir menos energía
proveniente de las baterías.
El movimiento de mercancías en las bodegas presenta un alto índice de
accidentalidad, afectando a las personas que transitan en las cercanias,
porque los operarios de los montacargas realizan maniobras sin ningún
control de velocidad.
Si se hubiese utilizado un servomotor en lugar del motorreductor de
dirección, se habría obtenido mejor control en el ángulo de inclinación de
las ruedas y el montacargas ya que tendría más velocidad y control de la
dirección.
108
8. RECOMENDACIONES
Para tener un control más robusto de la posición y velocidad de los
montacargas industriales se puede implementar la adición de un sistema de
posicionamiento global GPS.
Se utiliza el sensor óptico CNY70 el cual cumple con las especificaciones
técnicas requeridas por el equipo y además por su bajo costo, pero en
algunas aplicaciones se requiere más alcance que el suministrado por el
sensor actual, motivo por el cual se puede implementar un sistema de
iluminación cerca al sensor para evitar el funcionamiento erróneo.
El sistema electrónico tiene demasiadas ventajas en cuanto a la reducción
del consumo de combustible, además con la implementación adecuada de
una estación de carga de baterías se puede contar con disponibilidad
permanente de los equipos.
Si bien es cierto que para el presente proyecto se ha utilizado una pista
monocromática, se puede diseñar una aplicación con pistas que emitan
señales para la ubicación en el plano a medida que se desplaza el
montacargas.
109
BIBLIOGRAFÍA
BARRIENTOS, Antonio, Fundamentos de Robótica 2da edición, Mc Graw Hill,
Madrid 1996.
ENRIQUEZ HARPER, G. El ABC de la Instrumentación en el Control de
procesos Industriales, Limusa Noriega Editores, Balderas 95 México D.F
2004.
PALACIOS, Enrique y otros, Microcontrolador PIC16f84 Desarrollo de
proyectos, Grupo Editor Alfaomega, Primera edicion, Mexico Agosto 2004.
TERRY, Godfrey. Lenguaje ensamblador para microcomputadoras IBM,
Mexico, PerticeHall, 1991.
USCATEGUI, José Maria, Microcontroladores Pic, Diseño Practico de
Aplicaciones 2da edicion, México 2003.
C: Manual de referencia segunda edición, Ebert Shildt, España.
ECG.
Manual de almacenamiento, transporte y distribución BAVARIA SAB MILLER
PLC.
110
GLOSARIO
MONTACARGAS:
Un montacargas es un vehículo de uso rudo e industrial, el cual se utiliza en
almacenes y tiendas de autoservicio para transportar tarimas con mercancías y
acomodarlas en racks. Aguanta cargas pesadas, que ningún grupo de personas
podría soportar por sí misma, y ahorra horas de trabajo pues se traslada un peso
considerable de una sola vez en lugar de ir dividiendo el contenido de las tarimas
por partes o secciones. Su uso requiere una cierta capacitación y los gobiernos de
distintos países exigen a los negocios que sus empleados tramiten licencias
especiales para su manejo.
Los montacargas son técnicamente vehículos pesados de metal o de acero, que
están elaborados con una plataforma que se desliza por una guía lateral o vertical
rígida o bien por dos guías rígidas paralelas, ambas unidas a la estructura. Se
utilizan para subir o bajar materiales pesados principalmente en almacenes.
ESTIBA O PLATAFORMA:
Estructura de madera utilizada para soportar las mercancías que transportan los
montacargas, están diseñadas para que estos vehículos de transporte la puedan
maniobrar fácilmente, pueden ser fabricadas con materiales como madera,
sintéticas, aglomerado entre otros dependiendo la aplicación de la industria.
BODEGA DE ALMACENAMIENTO:
Bodega de edificio o almacén, espacio destinado al almacenamiento de distintos
bienes. Se encuentran generalmente en industrias, puertos y aeropuertos.
111
En las bodegas de almacenamiento se deben tener en cuenta los siguientes
aspectos:
Buena ventilación, limpieza e iluminación.
Correcto almacenamiento en estibas apropiadas, de acuerdo al producto o
al proceso con separación de las paredes y el piso.
Identificación de los productos almacenados indicando procedencia, vida
útil y parámetros claves de calidad.
Rotación del producto (Primero en entrar primero en salir).
Buen estado de los autoelevadores o montacargas estos deben encontrarse
en excelentes condiciones de aseo y mantenimiento
IEEE 802.15.4:
Es un estándar que define el nivel físico y el control de acceso al medio de redes
inalámbricas de área personal (WPAN) con tasas bajas de transmisión de datos, la
arquitectura se basa en el modelo OSI y trabaja en 3 posibles bandas de
frecuencia:
868 – 868.8 MHz, utilizado en Europa
902 – 928 MHz, utilizado en Estados Unidos
2400 – 2483.5 MHz, utilizado a nivel mundial.
Este estándar utiliza el protocolo de control CSMA/CA (Acceso múltiple por
detección de portadora con evasión de colisiones), este protocolo es de bajo nivel
y permite que múltiples estaciones utilicen un mismo medio de transmisión.
112
ANEXOS
DISEÑO CIRCUITOS IMPRESOS
Para diseñar los circuitos impresos o PCB de la tarjeta de dirección, inicialmente
se utilizó el software Eagle, pero debido a la complejidad del software no se
pudieron realizar las pistas de una manera adecuada puesto que quedaban muy
delgadas.
Figura 63. Circuitos impresos con Eagle
Debido a lo anterior se decidió utilizar el software Proteus en su módulo Ares con
el cuál se pudieron cuadrar las pistas y ubicación de los integrados de manera
adecuada, obteniendo los siguientes diagramas.
Diseño de impresos con Proteus
113
Figura 64. Tarjeta de dirección en Proteus: Parte inferior
Figura 65. Tarjeta de dirección en Proteus: Parte superior
Figura 66. Tarjeta de dirección en Proteus: Perforaciones
114
Figura 67. Tarjeta de dirección en Proteus: Solder resist
Figura 68. Tarjeta de dirección en Proteus: Silk
115
Figura 69. Tarjeta de control en Proteus: Parte superior
Figura 70. Tarjeta de control en Proteus: Parte inferior
116
Figura 71. Tarjeta de control en Proteus: Perforaciones
Figura 72. Tarjeta de control en Proteus: Solder resist
117
Figura 73. Tarjeta de control en Proteus: Silk
118
Figura 74. Diseño tarjeta de control en Proteus
119
Figura 75. Tarjeta de potencia en Proteus: Parte superior
Figura 76. Tarjeta de potencia en Proteus: Parte inferior
120
Figura 77. Tarjeta de potencia en Proteus: Perforaciones
Figura 78. Tarjeta de potencia en Proteus: Solder resist
121
Figura 79. Diseño tarjeta de potencia en Proteus
122
Figura 80. Circuito impreso de tarjeta de control: Parte superior sin componentes
Figura 81. Circuito impreso de tarjeta de control: Parte superior con componentes
123
Figura 82. Circuito impreso de tarjeta de control: Parte inferior sin componentes
Figura 83. Circuito impreso de tarjeta de potencia: Parte superior sin
componentes
124
Figura 84. Circuito impreso de tarjeta de potencia: Parte superior con
componentes
125
Figura 85. Circuito impreso de tarjeta de potencia: Parte inferior sin componentes
126
PLANOS ACOTADOS DEL MONTACARGAS
Figura 86. Imagen general del montacargas
127
Figura 87. Montacargas visto desde diferentes ángulos
Figura 88. Plano de la barra de dirección
128
Figura 89. Plano del chasis
129
Figura 90. Plano de bujes
130
Figura 91. Plano de las ruedas
131
Figura 92. Plano de la carcasa protectora del diferencial de potencia
132
Figura 93. Plano de las uñas
133
MANUAL DE USO DEL MONTACARGAS
Si el montacargas se va a controlar por medio alámbrico se debe acceder al
programa Hyperterminal; si se va a controlar por medio inalámbrico se debe
acceder al programa X-CTU.
Estructura para acceder a la aplicación del montacargas:
La primera letra indica la dirección del montacargas; en este caso el montacargas
se direcciona con el carácter ASCII “A” y la cantidad de dispositivos a direccionar
los podemos relacionar con la tabla ASCII.
La segunda letra indica el tipo de orden que se quiera acceder al montacargas.
Hay tres tipos de instrucción:
T: indica que la orden realiza test de cada uno de los sensores y actuadores
del sistema por separado.
En la siguiente tabla se indica el comando a enviar y su respectiva descripción:
Tabla 9. Comandos
COMANDO DESCRIPCIÓN
AT0001 Test del 1er sensor del bloque A. Indica el color al que está expuesto (blanco o negro).
AT0002 Test del 2do sensor del bloque A. Indica el color al que está expuesto (blanco o negro).
AT0003 Test del 1er sensor del bloque B. Indica el color al que está expuesto (blanco o negro).
AT0004 Test del 2do sensor del bloque B. Indica el color al que está expuesto (blanco o negro).
134
AT0005 Test del 1er sensor del bloque C. Indica el color al que está expuesto (blanco o negro).
AT0006 Test del 2do sensor del bloque C. Indica el color al que está expuesto (blanco o negro).
AT0007 Test del 1er sensor del bloque D. Indica el color al que está expuesto (blanco o negro).
AT0008 Test del 2do sensor del bloque D. Indica el color al que está expuesto (blanco o negro).
AT0009 Test del 1er sensor del bloque E. Indica el color al que está expuesto (blanco o negro).
AT0010 Test del 2do sensor del bloque E. Indica el color al que está expuesto (blanco o negro).
AT0011 Test del 1er sensor del bloque F. Indica el color al que está expuesto (blanco o negro).
AT0012 Test del 2do sensor del bloque F. Indica el color al que está expuesto (blanco o negro).
AT0013 Test del testigo de carga.
AT0014 Test del final de carrera de la parte superior de la plataforma.
AT0015 Test del final de carrera de la parte inferior de la plataforma.
AT0016 Test del final de carrera de la parte derecha de la tarjeta del eje de dirección.
AT0017 Test del final de carrera de la parte izquierda de la tarjeta del eje de dirección.
AT0018 Test del sensor de distancia delantero. Entrega la lectura en caracteres ASCII.
AT0019 Test del sensor de distancia trasero. Entrega la lectura en caracteres ASCII.
AT0020 Test del motor de tracción. El comando indica que el motor estará en posición de reposo.
AT0021 Test del motor de tracción. El comando indica que el motor estará en movimiento hacia adelante.
AT0022 Test del motor de tracción. El comando indica que el motor estará en movimiento hacia atrás.
AT0023 Test del motor de dirección. El comando indica que el motor ejecutara el movimiento del eje de dirección en sentido derecho.
AT0024 Test del motor de dirección. El comando indica que el motor ejecutara el movimiento del eje de dirección en sentido izquierdo.
AT0025 Test del motor de plataforma. El comando indica que el motor subirá la plataforma.
AT0026 Test del motor de plataforma. El comando indica que el motor bajara la plataforma.
135
E: indica una escritura e interpreta la dirección de la pista a la cual el
montacargas se debe desplazar. Seguido de este comando se colocan las
coordenadas del eje “X” en dos cifras el cual está en el rango de 0 a 99 y
luego del eje “Y” que a su vez también está en el rango de 0 a 99.
Por ejemplo el comando “AE0203” estipula que si el montacargas se encuentra en
su origen se desplazará 2 posiciones hacia la derecha (eje x) y 3 posiciones hacia
el frente (eje y).
L: indica una lectura e interpreta la posición del montacargas en el plano de
la pista entregando coordenadas en “X” y “Y” respectivamente, los 4
caracteres faltantes pueden ser cualquier carácter alfanumérico el cual no
tendrá importancia.