Problema 2

Se desea medir la posición angular de un brazo robótico usando un codificador óptico incremental. Se desea obtener una resolución de 0,5 ° en todo el margen de medida, que va desde 0 ° hasta 360 °.

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  Diseñe el sistema de medida. Indicando como ubicaría el sensor y cuales serian sus características mecánicas.

• Diseñe el sistema de procesamiento de la información si se desea mostrar la información en un display de siete segmentos, y conservando la resolución indicada. Describa el circuito electrónico utilizado.

Solucion:

• Diseñe el sistema de medida. Indicando como ubicaría el sensor y cuales serian sus características mecánicas.

Como se nos pide una precisión de 0.5º tenemos 720 posibilidades, así que para tener una precisión exacta tenemos que utilizar un artilugio con este numero exacto de estados, para eso podemos implementar un disco perforado sujeto al eje de rotación del brazo mecánico y cercano a la base en donde se proporciona los sensores ópticos, los cuales constan de un acople de un led-fototransistor, entre los cuales se coloca el disco perforado, tal que, pase la luz pase la luz del diodo hasta el fototransistor a través de los agujeros sin que el disco toque los sensores y que gire de acuerdo al movimiento del eje, los sensores se deben colocar estratégicamente distanciados el uno del otro de forma tal que exista un desfase entre sus respectivas señales de salida que se introducen a la entrada j y k respectivamente de un flip-flop y con esto al obtener una salida Q=0 ó Q=1 se indica el sentido de giro del brazo.

• Diseñe el sistema de procesamiento de la información si se desea mostrar la información en un display de siete segmentos, y conservando la resolución indicada. Describa el circuito electrónico utilizado.

El sistema de procesamiento esta constituido por un microcontrolador de la gama alta el cual se le introducen señales p que indica por pulsos la cantidad de grados o posiciones en que se a hecho rotar el brazo mecánico en su movimiento, tomando en consideración que cada agujero tiene que esta espaciado, uno del otro, 0,5º. La cantidad de pulsos es proporcional a su desplazamiento en grados, el programa que se encarga de hace esta relación mediante el conteo de pulsos, también se deberá tomar en cuenta la señal q que indica el sentido de giro, y de esta manera saber si se incrementaron o decrementaron los pulsos recibidos.Dicho valor equivalente debe ser codificado en 7 segmentos por el procesador para ser enviado por los puertos a los displays. Para obtener una resolución de medida de 0,5º se requiere la utilización de 4 displays 7 segmentos con sus respectivos transistores de control de habilitación o en su defecto bufers para evitar el exceso de corriente excesiva de los displays, en orden de no quemar los puertos de salida del micro procesador.

De manera opcional, y a través de un diswch, se pude implementar un segundo estado en el cual se visualice a través de los mismos displays el ángulo del ultimo giro con un led bicolor que muestre el ángulo de giro