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Placa Buggy 1: un cochecito teledirigido (6)

2012-06-11

En anteriores artículos vimos los requisitos de diseño del cochecito teledirigido Placa Buggy 1, su configuración general, su concepto electrónico general, su planta motriz y sus señales acústicas y luminosas. Hoy vamos a ver el diseño del sistema de control remoto.

Señal de control

Señal de control.
Señal de control.

El control del cochecito se realiza mediante un rayo de luz infrarroja que se enciende y apaga de forma intermitente. Cada función del cochecito es activada por un rango de frecuencias de encendido y apagado. Este esquema tiene la ventaja de ser muy fácil de poner en práctica, pero tiene como grandes desventajas un corto alcance y una gran debilidad frente a interferencias que impide que funcione bajo la luz solar directa, la de un tubo fluorescente o de una lámpara halógena.

Receptor

Circuito receptor.
Circuito receptor y acondicionador de la señal que llega del mando a distancia al cochecito.

El receptor de la señal de infrarrojos es un fototransistor BPW85. Para mantener una elevada sensibilidad sin necesidad de usar una etapa amplificadora, el colector está alimentado a través de una resistencia de 100 kΩ. De acuerdo con la especificación, el fototransistor tarda unos pocos microsegundos en conmutar cuando está alimentado a través de 100 Ω, así que no es descabellado esperar mil veces ese tiempo con la resistencia de 100 kΩ.

El colector del fototransistor está conectado a la entrada de un 555 configurado como Schmitt trigger. Cuando no hay iluminación y la tensión del colector sube por encima de dos tercios de la alimentación, el 555 conmuta. Cuando hay iluminación y la tensión del colector se queda por debajo de un tercio de la alimentación, el 555 vuelve a conmutar. El resultado es una señal digital limpia.

Mando a distancia

Concepto del circuito del mando a distancia.
Concepto del circuito del mando a distancia.

El mando a distancia es un simple oscilador astable que enciende y apaga unos leds de infrarrojos con varios pulsadores que sirven para escoger la frecuencia de parpadeo y, con ella, la orden enviada al cochecito. El oscilador está hecho con un temporizador 555 que carga y descarga un condensador mediante una resistencia dependiente del botón del mando que está pulsado. Si no hay botones pulsados, el condensador se queda flotante, lo que quizá no es muy elegante, pero ha generado problemas en la práctica. Al pulsar un botón, se cierra el circuito de carga y descarga correspondiente. Cada circuito de carga y descarga tiene un potenciómetro que permite configurar sobre la marcha las funciones del mando.

La alimentación es por medio de una pila alcalina de 9 V (formato 6LR61). Según la hoja de datos del fabricante, la salida del 555 puede ponerse en alta a unos 1,6 V por debajo de la alimentación a temperaturas templadas. Esto sería unos 7,4 V con una fuente ideal. Tras hacer pruebas, caractericé la resistencia interna de las pilas disponibles en 2 Ω, lo que da una alimentación efectiva de 8,6 V y una salida en alta de 7,0 V con una carga de 200 mA, que es lo máximo que puede mover el 555. Estos datos son importantes.

El condensador es uno cerámico multicapa de 100 nF. Hay un primer resistor fijo de 1 kΩ que se usa en serie con los potenciómetros durante la carga. Por su parte, los potenciómetros son pequeños de ajuste de 470 kΩ. Estos valores permiten trabajar con frecuencias tan bajas como 1 ⁄ [log(2) ⋅ (1 kΩ + 2 ⋅ 470 kΩ) ⋅ 100 nF] = 15 Hz.

La entrada de control del 555 (la quinta patilla) no tiene uso en este circuito. Como suele hacerse en estos casos, la patilla va conectada a tierra a través de un condensador (de 100 nF como el de temporización por disponibilidad en el inventario, pero 10 nF son un valor quizá más común). Este condensador bloquea la componente de continua pero cortocircuita con tierra la alterna, con lo que efectivamente evita que el ruido eléctrico modifique a través de la entrada de control la tensión de referencia y, por lo tanto, la frecuencia de trabajo.

La emisión de la señal se hace por medio de cuatro leds infrarrojos de 5 mm. La caída de tensión medida en estos leds es de 1,3 V, así que habría que alimentarlos a través de un resistor de al menos 12 Ω. Teniendo en cuenta las actuaciones reales de la pila (la resistencia interna y la pérdida de tensión que se produce con el uso), es posible bajar esta resistencia a 10 Ω.

Además de esto, hay un led amarillo de 5 mm que sirve para indicar con luz visible que el mando está encendido. Este led, cuya caída de tensión es de unos 2 V, está alimentado a través de una resistencia de 1,5 kΩ, lo que proporciona una luminosidad que no resulta excesiva.

Mando a distancia.
Mando a distancia.

Otros artículos de esta serie

  1. Presentación y requisitos de diseño.
  2. Configuración general.
  3. Concepto electrónico general.
  4. Suspensión, planta motriz y sistema de actuación y alimentación de dicha planta.
  5. Señales acústicas y luminosas.
  6. Diseño del programa de control.
  7. Lista de componentes.
  8. Código fuente, planos, instrucciones de montaje e instrucciones de uso.

Categorías: DIY, Electricidad

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