Autonivelación de mesa con sensores ultrasónicos. Diseño y simulación.

Cu so: 2020-2021
Fecha: 4, no iemb e, 2020
Alumna: Vidau e, Gu ié ez, Fama a
Di ec o a: O aegi, Aizpeolea, Aloña
GRADO EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA INDUSTRIAL
Y AUTOMÁTICA
TRABAJO FIN DE GRADO
AUTONIVELACIÓN DE MESA CON
SENSORES ULTRASÓNICOS.
DISEÑO Y SIMULACIÓN
G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
RESUMEN
En el sec o de la hos ele ía, la p esencia de los pa imen os i egula es p esen a un
p oblema de es abilidad. Debido a ello, las mesas su en un desequilib io. Pa a
soluciona es e p oblema, en es e p oyec o, se ha diseñado el con ol de la mesa
llegando a la au oma ización del ni elado con un so wa e lib e como es el A duino y
simulado con P o eus Design Sui e. Debido a que se u o que con ola a ios
elemen os elec ónicos de di e en es ca ac e ís icas (mo o , ac uado es lineales,
senso es…), se ha ealizado el diseño del p og ama en el que se a a la señal ecibida
del senso pa a ac i a el mecanismo y inalmen e ni ela la mesa.
El p ime paso ha sido el plan eamien o del diag ama de lujo pa a obse a en una
idea gene al la p og amación.
En segundo luga , se ha plan eado el o ganig ama y el diag ama de bloques,
conc e ando de es a o ma las necesidades del p oyec o y isualizando los elemen os
que se án necesa ios pa a su desa ollo.
Una ez se han es ablecidos los c i e ios y los elemen os an o mecánicos como
elec ónicos, se ha ealizado un es udio eó ico de es os mecanismos. De es a o ma, se
han alo ado las ca ac e ís icas de cada elemen o y se ha elegido de o ma jus i icada
cada uno de ellos, lle ando a cabo el con ol elec ónico median e la placa de desa ollo
A duino Mega; el sis ema de ac uación con disposición de cua o mo o es, cua o
senso es de dis ancia ul asonidos y cua o ac uado es lineales; y la alimen ación
median e una ba e ía eca gable.
En e ce luga se ha ealizado el conexionado de cada elemen o, lle ando a cabo la
p og amación en A duino y la pos e io simulación en P o eus comp obando el co ec o
uncionamien o y la compa ibilidad de elemen os.
De es a o ma, se ha llegado a la au oni elación p ocesando las señales de los
disposi i os, y se ha solucionado el desni elado.
Palab as cla e: Au oma ización, con ol, au oni elación
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LABURPENA
Os ala i za en sek o ean, zoladu a i egula en p esen ziak egonko asun-a azoak
daka za. Ho i dela e a, mahaiak deso eka u dai ezke. A azo ho i konpon zeko, p oiek u
hone an mahaia en kon ola diseina u da, A duino so wa e lib ez lagundu a e a P o eus
Design Sui e bi a ez simula u a. P oiek ua en diseinuan zeha hainba e agingailu
desbe din kon ola u beha izan di a (bes eak bes e, mo o ak, e agingailu linealak e a
sen so eak). Gauzak ho ela, sen so e ik ha u ako seinalea a a zen duen p og ama en
diseinua egin da mekanismoa ak iba zeko e a, azkenik, mahaia nibela zeko.
Lehenengo u a sa luxu-diag ama plan ea zea izan da, p og amazio o oko a en
an olake a egi eko.
Biga enik, o ganig ama e a blokeen diag ama plan ea u di a, ho ela, p oiek ua en
beha ak zehaz u e a ha en ga apene ako beha ezkoak di en elemen uak i udika zeko.
I izpideak e a elemen u mekaniko e a elek onikoak eza i os ean, ho ien analisi
eo ikoa egin da. Ho ela, elemen u bakoi za en ezauga iak balioe si di a e a modu
jus i ika uan hau a u. Kon ol elek onikoa A duino Mega ga apen xa ela en bidez
egin da; sis ema e agileak lau mo o , lau ul asoinuzko dis an zia-sen so e e a lau e agile
lineal di u; elikadu a, be iz ka ga zeko ba e ia ba en bi a ez egi en da.
Hi uga enik, elemen u bakoi za en konexioa egin da; p og amazioa A duinoz e a
ondo engo simulazioa P o eus Design Sui en bi a ez, un zionamendua zuzena dela e a
elemen uen a eko ba e aga i asuna egiaz a zeko.
Gauzak ho ela, au o-nibelazioa lo u da, gailuen seinaleak p ozesa uz e a deso eka
konpondu da.
Gako-hi zak: au oma izazio, kon ol, au onibelazio
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ABSTRACT
In he ho el and ca e ing sec o , he p esence o une en pa emen s, causes a s abili y
p oblem. Due o ha , he ables ha e an imbalance issue. To sol e his si ua ion,
h ough his p ojec , he con ol o he able has been designed, eaching o he
au oma ion o he le elling wi h ee so wa es such as A duino, and i is simula ed wi h
P o eus Design Sui e. Since se e al elec onic elemen s o di e en cha ac e is ics had
o be con olled (mo o , linea ac ua o s, senso s...), a design o he p og am has been
ca ied ou , in which he signal ha is ecei ed om he senso is ea ed o ac i a e he
mechanism and inally, le el he able.
The i s s ep has been he app oach o he low cha o obse e he p og amming in a
gene al idea.
Secondly, he o ganiza ion cha and he block diag am ha e been p oposed,
speci ying in his way, he needs o he p ojec and isualizing he elemen s ha will be
necessa y o i s de elopmen .
Once he c i e ia and he mechanical and elec onic elemen s ha e been es ablished, a
heo e ical s udy o hese mechanisms has been ca ied ou . In his way, he
cha ac e is ics o each elemen ha e been assessed, and each one o hem has been
chosen in a jus i ied way, ca ying ou he elec onic con ol h ough he A duino Mega
de elopmen boa d; he ac ua ion sys em wi h a layou o ou mo o s, ou ul asonic
dis ance senso s and ou linea ac ua o s; and he powe supply h ough a echa geable
ba e y.
Thi dly, he connec ion o each elemen has been made, ca ying ou he p og amming
in A duino and he subsequen simula ion in P o eus, checking he co ec ope a ion and
compa ibili y o he elemen s.
In his way, sel -le elling has been achie ed by p ocessing he signals om he
de ices, and he une enness has been sol ed.
Keywo ds: Au oma ion, con ol, sel -le elling
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ÍNDICE DE CONTENIDO
1. INTRODUCCION .................................................................................................... 1
2. OBJETIVOS.............................................................................................................. 3
3. REQUISITOS DE PARTIDA ................................................................................... 4
4. FUNDAMENTOS TEÓRICOS ................................................................................ 8
4.1 Mic ocon olado ................................................................................................. 8
4.3 Mo o .................................................................................................................. 17
4.4 Senso ................................................................................................................. 19
4.5 Pulsado .............................................................................................................. 23
4.6 Ba e ía ................................................................................................................ 24
5. SELECCIÓN JUSTIFICADA DE COMPONENTES ............................................ 26
5.1 Mic ocon olado ............................................................................................... 26
5.2 Ac uado ............................................................................................................. 27
5.3 Mo o .................................................................................................................. 28
5.4 Senso ................................................................................................................. 30
5.5 Ac i ado (pulsado ) .......................................................................................... 33
5.6 Ba e ía ................................................................................................................ 34
6. DISEÑO .................................................................................................................. 37
6.1 Conexionado de los elemen os seleccionados ................................................... 37
6.1.1 A duino ........................................................................................................ 37

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6.1.2 Senso .......................................................................................................... 43
6.1.3 Mo o ........................................................................................................... 45
6.1.4 Leds pa a el a iso de e o es ...................................................................... 48
6.2 Diseño g á ico .................................................................................................... 49
6.3 Diag ama de lujo............................................................................................... 51
6.4 P og amación ..................................................................................................... 57
7. SIMULACIÓN ........................................................................................................ 60
8. PRESUPUESTO ..................................................................................................... 64
8.1. Cos e en ecu sos humanos ............................................................................... 64
8.2. Cos e de so wa e asociado ............................................................................... 65
8.3. Cos e de ma e ial ............................................................................................... 66
9. DIAGRAMA DE GANTT ...................................................................................... 67
10. CONCLUSIONES ................................................................................................. 72
11. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................... 74
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ÍNDICE DE FIGURAS
Figu a 1- Mesa con i egula idad del suelo ................................................................... 4
Figu a 2- O ganig ama abs ac o del au oajus e del sis ema ......................................... 5
Figu a 3- Diag ama de bloques global ........................................................................... 6
Figu a 4- Mesa ace o como pun o de pa ida pa a la au oni elación ............................ 7
Figu a 5- Pinou A duino Uno ..................................................................................... 10
Figu a 6- Pinou A duino Mega ................................................................................... 12
Figu a 7- Pa es mo o DC ........................................................................................... 18
Figu a 8- Rep esen ación ansduc o de dis ancia ...................................................... 19
Figu a 9 - Esquema senso es p oximidad .................................................................... 20
Figu a 10- Ac uado lineal 12V ................................................................................... 28
Figu a 11- G á ica ca ga-in ensidad mo o .................................................................. 29
Figu a 12- G á ica ca ga- elocidad mo o .................................................................. 29
Figu a 13- Senso HC-SR04 ........................................................................................ 31
Figu a 14-Funcionamien o HC-SR04 .......................................................................... 32
Figu a 15- Pulsado seleccionado ................................................................................ 33
Figu a 16- Ba e ía eca gable ..................................................................................... 34
Figu a 17- Tensión salida s ep-down 10kHz ............................................................... 39
Figu a 18- Tensión salida s ep-down 1kHz ................................................................. 39
Figu a 19- Simulación s ep-down P o eus ................................................................... 40
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Figu a 20- Conexionado egulado ensión LM7809CT ............................................. 40
Figu a 21- Ca ac e ís ica egulado de ensión LM7809 ............................................. 41
Figu a 22- Disipado é mico HS115-ND ................................................................... 42
Figu a 23- Ci cui o Pull Down pulsado ..................................................................... 43
Figu a 24- Conexión senso es ampliado...................................................................... 44
Figu a 25- Conexionado senso es ................................................................................ 44
Figu a 26- Esquema gene al con olado mo o y a duino .......................................... 46
Figu a 27- Conexionado del d i e mo o uno del ac uado ........................................ 46
Figu a 28- Pines e ec o hall ......................................................................................... 47
Figu a 29- Conexionado senso de ensión FZ0430 .................................................... 49
Figu a 30- P o o ipo mesa ........................................................................................... 50
Figu a 31- Vis a supe io p o o ipo mesa .................................................................... 50
Figu a 32- Vis a in e io p o o ipo mesa ..................................................................... 51
Figu a 33- Diag ama de lujo ...................................................................................... 56
Figu a 34- Simulación pulsado y led .......................................................................... 60
Figu a 35- Simulación lec u a senso ul asonido 140cm ........................................... 61
Figu a 36- Simulación lec u a senso ul asonido 379cm ........................................... 61
Figu a 37- Simulación mo o con d i e ..................................................................... 62
Figu a 38- Simulación p oyec o .................................................................................. 63
Figu a 39- Diag ama de Gan ..................................................................................... 71
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ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1- Desc ipción de los pines de A duino Uno ..................................................... 10
Tabla 2- Desc ipción pines A duino Mega .................................................................. 15
Tabla 3- Compa a i a ac uado es ................................................................................ 17
Tabla 4- Compa a i a B ushless-B ushed ................................................................... 18
Tabla 5- Compa a i a senso es .................................................................................... 22
Tabla 6- Ma e ial a de ec a ......................................................................................... 23
Tabla 7- Compa a i a ba e ías ..................................................................................... 25
Tabla 8- Compa ación A duino Uno y Mega .............................................................. 26
Tabla 9- Ca ac e ís icas mo o ..................................................................................... 28
Tabla 10- Ca ac e ís icas senso HC-SR04 ................................................................. 31
Tabla 11- Pines senso HC- SR04 ............................................................................... 32
Tabla 12- Vol aje e in ensidades elemen os ................................................................ 37
Tabla 13- Ca ac e ís icas HS115-ND .......................................................................... 41
Tabla 14- Pines empleados en senso es ....................................................................... 44
Tabla 15- Re e encia pines mo o conexión es ánda .................................................. 45
Tabla 16- Pines conexión mo o 1, 2, 3 y 4 ................................................................. 47
Tabla 17- Re e encia pines conexión e ec o hall ......................................................... 47
Tabla 21- E o po ap oximación de iempo .............................................................. 59
Tabla 22- P esupues o ecu sos humanos .................................................................... 64
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El o ganig ama uncional es á subdi ido en dos bi u caciones p incipales:
- La p ime a bi u cación hace e e encia a la inalidad que se desea consegui con el
p oyec o, en ocándose en la acili ación labo al que se puede ob ene en el campo de
hos ele ía, an o di igido a la comodidad de los clien es como de los abajado es.
- La segunda bi u cación se cen a en cómo se log a á la inalidad. Pa a ello se
p esen an es sis emas: El con ol de la mesa, el accionamien o que pe mi i á la
es abilización y la alimen ación necesa ia. Las es ami icaciones a su ez con ienen un
subni el con los componen es que con o man es os es sis emas.
El sis ema elec ónico de con ol se ealiza á con un mic ocon olado PIC in eg ado
en una placa. Además, la ac i ación del ni elado se ejecu a á median e un pulsado , la
lec u a de la al u a, median e los senso es; y la espues a a la lec u a se á e ec uada po
los mo o es. El sis ema de accionamien o pe mi i á p ocede al mo imien o, as la
ecepción de la señal p ocesada po el con olado . Es e mo imien o se á ealizado po
los ac uado es.
El sis ema de alimen ación pe mi i á ob ene la ene gía necesa ia pa a el
uncionamien o de cada sis ema. La ene gía eléc ica se á suminis ada po una ba e ía.
T as el análisis del o ganig ama, se p esen a un diag ama de bloques global en la
Figu a 3 en el que se obse an los p incipales elemen os que componen la es uc u a
pa a el uncionamien o. La ines abilidad es de ec ada po el senso as pulsa el
ac i ado . La lec u a del senso la ealiza un mic ocon olado , c eando de es a mane a
la señal que ecibe el mo o pa a la ealización del mo imien o de las pa as pa a la
ni elación de al u a.
Figu a 3- Diag ama de bloques global

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Pa a ealiza la p og amación y soluciona el p oblema mencionado de es abilización,
se iene como pun o de pa ida la mesa con la que se abaja en dicho es ablecimien o,
eniendo en cuen a sus ca ac e ís icas, de e minan es pa a la elección de los elemen os
que cons i ui án el p oyec o.
 Medidas: Al o: 720 mm; Ancho: 600 mm; P o undo: 600 mm
 Al u a de las pa as: 681mm.
 Peso: 8,5 kg peso
 Cua o pa as, cua o elemen os a egula
El peso se á una ca ac e ís ica de e minan e pa a la selección de los elemen os de
ele ación. Po ello, se es ima que en o no a una mesa como máximo po no ma gene al
hay 10 pe sonas. El ecipien e más pesado que se encuen a en el es ablecimien o pesa
880 g , cuya suma con el peso del líquido se á de 1,4 kg. Po ello, se es ima que el peso
máximo que end á la supe icie se á de 36,5 kg, eniendo en cuen a 20 ecipien es
llenos más el peso de la mesa.
Figu a 4- Mesa ace o como pun o de pa ida
pa a la au oni elación
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4. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
En es e apa ado se p esen an las ca ac e ís icas de cada elemen o que o ma á pa e
del p oyec o. En e ellos se encuen an el mic ocon olado , el ac uado , el mo o , el
senso , el ac i ado y la ba e ía.
4.1 Mic ocon olado
Es un ci cui o in eg ado que en su in e io con iene una unidad cen al de
p ocesamien o (CPU), unidades de memo ia (RAM y ROM), pue os de en ada y salida
y pe i é icos. Es as pa es es án in e conec adas den o del mic ocon olado , y en
conjun o o man lo que se le conoce como mic ocompu ado a.
A duino Uno es una placa elec ónica basada en el mic ocon olado ATmega328.
Cuen a con 14 en adas/salidas digi ales, de las cuales seis pueden se u ilizadas como
salidas PWM (modulación po ancho de pulsos) y o as seis son en adas analógicas.
Además, incluye un eloj de 16 MHz, un conec o USB, un conec o de alimen ación,
un conec o ICSP (In ci cui Se ial P og amming) y un bo ón de ese eo. El conec o
ICSP si e pa a p og ama el Boo Loade del mic op ocesado y así pode caga los
p og amas di ec amen e en el mic o sin ene necesidad de p og amas ex e nos.
La placa incluye odo lo necesa io pa a que el mic ocon olado haga su abajo,
únicamen e se debe conec a la placa a un o denado con un cable USB o a la co ien e
eléc ica a a és de un ans o mado .
- Ca ac e ís icas Técnicas:
 Mic o con olado : ATmega328
 Vol aje: 5V
 Vol aje de en ada ecomendado: 7-12V
 Vol aje lími e de en ada: 6-20V
 Digi al I/O Pins: 14, de los cuales 6 son salida PWM
 En adas Analógicas: 6
 DC Cu en pe I/O Pin: 40 mA
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 DC Cu en pa a 3.3V Pin: 50 mA
 Memo ia Flash: 32 kB de los cuales 0.5 kB son u ilizados pa a el a anque.
 SRAM: 2 kB
 EEPROM: 1 kB
 Velocidad de eloj: 16 MHz
Nomb e del pin
Desc ipción
Vin
Tensión de alimen ación de a duino cuando se a a u iliza una
uen e de alimen ación ex e na
3.3V
Fuen e de alimen ación de 3.3V. Co ien e máxima de 50mA.
5V
Alimen ación egulada u ilizada pa a alimen a el
mic ocon olado y o os componen es de la placa. Es a puede eni
de VIN a a és de un egulado en placa o se p opo cionada po
USB u o a uen e egulada de 5V.
Rese
Si e pa a ese ea el mic ocon olado
A0 - A5
6 en adas analógicas que a ían en e 0V y 5V
Digi al pins 0 - 13
Pines digi ales que pueden con igu a se como en adas o salidas
0(Rx), 1(Tx)
Es os pines no se pueden u iliza como e/s digi ales si se es án
u ilizando comunicación se ie (po ejemplo Se ial.begin).
2, 3
In e upciones ex e nas
3, 5 6, 9, 11
Salidas PWM de 8 bi s
13
Único pin que iene un led conec ado en se ie a la en ada, si se
quie e es ea algo median e el b illo de un led, se puede u iliza
es e pin
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10 (SS), 11 (MOSI),
12 (MISO) and 13
(SCK)
Comunicación SPI
A4 (SDA), A5 (SCA)
Comunicación TWI
AREF
Man iene una ensión de e e encia. Es ú il pa a ealiza
con e siones analógicas a digi ales.
Tabla 1- Desc ipción de los pines de A duino Uno
Pinou
Figu a 5- Pinou A duino Uno
A duino Mega es una a je a de desa ollo open-sou ce cons uida con un
mic ocon olado modelo A mega2560 que posee pines de en adas y salidas (E/S),
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analógicas y digi ales. Es a a je a es p og amada en un en o no de desa ollo que
implemen a el lenguaje P ocessing/Wi ing.
El A duino Mega iene 54 pines de en adas/salidas digi ales (14 de las cuales pueden
se u ilizadas como salidas PWM), 16 en adas análogas, 4 UARTs (pue os se ial po
ha dwa e), c is al oscilado de 16MHz, conexión USB, jack de alimen ación, conec o
ICSP y bo ón de ese . A duino. A duino Mega es compa ible con la mayo ía de los
shields diseñados pa a A duino Duemilano e, diecimila o UNO.
Es a nue a e sión de A duino Mega 2560 u iliza un mic ocon olado ATMega8U2
en ez del ci cui o in eg ado FTDI. Es o pe mi e mayo es elocidades de ansmisión
po su pue o USB y no equie e d i e s pa a Linux o MAC. Además aho a cuen a con
la capacidad de se econocido po el PC como un eclado, mouse, joys ick, e c.
Ca ac e ís icas écnicas
 Mic ocon olado : ATmega2560
 Vol aje Ope a i o: 5V
 Vol aje de En ada: 7-12V
 Vol aje de En ada (lími es): 6-20V
 Pines digi ales de En ada/Salida: 54 (de los cuales 15 p o een salida PWM)
 Pines análogos de en ada: 16
 Co ien e DC po cada Pin En ada/Salida: 40 mA
 Co ien e DC en egada en el Pin 3.3V: 50 mA
 Memo ia Flash: 256 KB (8KB usados po el boo loade )
 SRAM: 8KB
 EEPROM: 4KB
 Velocidad de eloj: 16 MHz

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Pinou
Figu a 6- Pinou A duino Mega
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Nomb e del
pin
Desc ipción
Vin
Tensión de alimen ación de a duino cuando se a a
u iliza una uen e de alimen ación ex e na
3.3V
Fuen e de alimen ación de 3.3V. Co ien e máxima de
50mA.
5V
Fuen e de alimen ación de 5V
Rese
Si e pa a ese ea el mic ocon olado
0(Rx), 1(Tx)
Se ie 0. Usados pa a ecibi (RX) y ansmi i (TX) da os
a a és de pue o se ie TTL. Es os pines es án conec ados a
los pines co espondien es del chip FTDI USB- o-TTL
19 (Rx), 18
(Tx)
Se ie 1. Usados pa a ecibi (RX) ansmi i (TX) da os a
a és de pue o se ie TTL
17 (Rx), 16
(Tx)
Se ie 2. Usados pa a ecibi (RX) ansmi i (TX) da os a
a és de pue o se ie TTL
15 (Rx), 14
(Tx)
Se ie 3. Usados pa a ecibi (RX) ansmi i (TX) da os a
a és de pue o se ie TTL
2
In e upción ex e na (in e upción 0). Es e pin se puede
con igu a pa a lanza una in e upción en un alo LOW
(0V), en lancos de subida o bajada (cambio de LOW a
HIGH (5V) o ice e sa), o en cambios de alo . Ve la
unción a achin e up () pa a más de alles.
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3
In e upción ex e na (in e upción 1). Es e pin se puede
con igu a pa a lanza una in e upción en un alo LOW
(0V), en lancos de subida o bajada (cambio de LOW a
HIGH (5V) o ice e sa), o en cambios de alo . Ve la
unción a achin e up () pa a más de alles.
18
In e upción ex e na (in e upción 5). Es e pin se puede
con igu a pa a lanza una in e upción en un alo LOW
(0V), en lancos de subida o bajada (cambio de LOW a
HIGH (5V) o ice e sa), o en cambios de alo . Ve la
unción a achin e up () pa a más de alles.
19
In e upción ex e na (in e upción 4). Es e pin se puede
con igu a pa a lanza una in e upción en un alo LOW
(0V), en lancos de subida o bajada (cambio de LOW a
HIGH (5V) o ice e sa), o en cambios de alo . Ve la
unción a achin e up () pa a más de alles.
20
In e upción ex e na (in e upción 3). Es e pin se puede
con igu a pa a lanza una in e upción en un alo LOW
(0V), en lancos de subida o bajada (cambio de LOW a
HIGH (5V) o ice e sa), o en cambios de alo . Ve la
unción a achin e up () pa a más de alles.
21
In e upción ex e na (in e upción 2). Es e pin se puede
con igu a pa a lanza una in e upción en un alo LOW
(0V), en lancos de subida o bajada (cambio de LOW a
HIGH (5V) o ice e sa), o en cambios de alo . Ve la
unción a achin e up () pa a más de alles.
0 al 13
Salidas PWM de 8 bi s de esolución ( alo es de 0 a 255)
G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 15
13
Único pin que iene un led conec ado en se ie a la en ada,
si se quie e es ea algo median e el b illo de un led, se
puede u iliza es e pin.
SPI: 50 (SS),
51 (MOSI), 52
(MISO), 53
(SCK)
P opo cionan comunicación SPI, usando lib e ías SPI
A0 - A15
16 en adas analógicas con una esolución de 10 bi s
(1024 alo es). Po de ec o se mide desde 0V a 5V, aunque
es posible cambia la co a supe io de es e ango usando el
pin AREF y la unción analogRe e ence().
20 (SDA) y 21
(SCL)
Sopo e pa a el p o ocolo de comunicación I2C (TWI)
usando la lib e ía Wi e.
AREF
Vol aje de e e encia pa a las en adas analógicas
Tabla 2- Desc ipción pines A duino Mega
4.2 Ac uado
Un ac uado es un disposi i o mecánico cuya unción es p opo ciona ue za pa a
mo e o “ac ua ” sob e o o disposi i o mecánico.
Con los a ances en ecnología y el paso a la e a de la au oma ización, el
uncionamien o de los disposi i os a pa i de la ue za de abajo humana se han
quedado a ás pa a da luga a la au oma ización de es os elemen os median e
ac uado es.
La ue za que p o oca un ac uado p o iene de es uen es posibles: p esión
neumá ica, hid áulica o ue za mo iz eléc ica. Po lo que, dependiendo del o igen de la
ue za, el ac uado se denomina á neumá ico, hid áulico o eléc ico. A con inuación se
p ocede a la in o mación de es os es ipos de ac uado es:
G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 22
Alcance
Ma e ial a
de ec a
In e e encia
Vida
ú il de
con ac o
Velocidad
de
conmu ación
Magné ico
Máx.
100mm
Obje os
iman ados
Sensible a
in e e encia
magné ica ce ca al
senso
5
millones de
ciclos
2ms
Induc i o
0.8-
250mm
Obje o con
componen es
me álicos
Sensible a
campos
elec omagné icos
Mayo
que los
magné icos
Conmu ación
ípica: 0.1s-
0.2ms y
máxima de
0.05ms
Capaci i o
5-60mm
Obje os con
cons an e
dieléc ica > 1
Sensibles a la
suciedad
Muy
ele ada
3.3ms
Óp ico
Ba e a
100 m
Todo ipo,
sin se muy
anspa en es
Sensible a la
suciedad
Ele ada
De 50 a
0.1ms
Re o e lexión
10 m
Todo ipo,
sin se muy
anspa en es
Sensible a la
suciedad
Ele ada
De 100 a
1ms
Re lexión
di ec a
50 mm a
2m
Todo ipo
con un g ado
de
e lec i idad
Sensibles a la
suciedad
Ele ada
De 100 a 2
ms
Ul asónico
50 mm-
máxima de
10 m
Amplia
gama de
ma e iales
Cambios po
empe a u a y
humedad
Muy
la ga
De 1s a 8ms
Tabla 5- Compa a i a senso es

G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 23
También se debe analiza el ipo de ma e ial del que se compone el obje o a de ec a y
a qué dis ancia se dispond á:
Ma e ial
Dis ancia
Tipo de senso
Sólido
Me álico
< 50 mm
Induc i o
> 50 mm
Óp ico o ul asónico
No me álico
< 50 mm
Capaci i o
> 50 mm
Óp ico o ul asónico
Magné ico
< 50 mm
Magné ico
> 50 mm
Óp ico o ul asónico
Líquido
T anspa en e
< 50 mm
Capaci i o
> 50 mm
Ul asónico
Opaco
< 50 mm
Capaci i o
> 50 mm
Óp ico
Tabla 6- Ma e ial a de ec a
4.5 Pulsado
Un pulsado es un in e up o o swi ch cuya unción es pe mi i o in e umpi el paso
de la co ien e eléc ica de mane a momen ánea, a di e encia de un swi ch común, un
pulsado solo ealiza su abajo mien as lo enga p esionado, es deci sin
encla amien o. Exis en pulsado es no malmen e ce ados, cuyo ci cui o pe manece
ce ado en es ado de eposo y se ab e cuando se p esiona; y no malmen e abie os, cuyo
ci cui o es á abie o en es ado de eposo y se cie a cuándo se p esiona.
G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 24
4.6 Ba e ía
Una ba e ía eléc ica, ambién llamada pila o acumulado eléc ico, es un a e ac o
compues o po celdas elec oquímicas capaces de con e i la ene gía química en su
in e io en ene gía eléc ica, median e la acumulación de co ien e al e na. De es a
mane a, si en pa a alimen a dis in os ci cui os eléc icos, dependiendo de su amaño y
po encia.
A con inuación se ealiza una clasi icación a endiendo a su ca ga, exis iendo dos
ipos:
- Ba e ía p ima ia
Su eacción elec oquímica es i e e sible, po ello después de que la ba e ía se ha
desca gado no puede ol e a ca ga se.
- Ba e ía secunda ia
Su eacción elec oquímica es e e sible, po ello después de que al ba e ía se ha
desca gado puede se ca gada median e co ien e con inua de una uen e ex e na.
Según los elemen os empleados en su ab icación se pueden dis ingui ba e ías de:
- Plomo-ácido
- Nickel-cadmio(NiCd)
- Nickel-hid u ome álico(Ni-Mh)
- Ion-Li io(Li-ion)
- Políme o-Li io(Li-poly)
G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 25
La compa ación de las di e en es ca ac e ís icas de cada una de ellas es la siguien e:
Plomo
Ni-Cd
Ni-Mh
Li-ion
Li-Po
Ene gía
30-50
Wh/Kg
48-80
Wh/kg
60-120
Wh/kg
110-160
Wh/kg
100-130
Wh/kg
Tensión
2 V
1,25 V
1,25 V
3,16 V
3,7 V
Núme o de ca gas
(Du ación)
1000
500
1000
4000
5000
Tiempo de ca ga
8-16h
10-14h
2-4h
2-4h
1-1,5h
Au o desca ga
5 %
30%
20%
25%
10%
Tabla 7- Compa a i a ba e ías
G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 26
5. SELECCIÓN JUSTIFICADA DE COMPONENTES
En base a los conocimien os mos ados en la Figu a 3 en el diag ama de bloques, y los
concep os básicos es ablecidos, se p esen an los elemen os empleados en el p oyec o
se án los siguien es:
 Mic ocon olado
 Cua o ac uado es
 Cua o mo o es
 Cua o senso es
 Pulsado pa a la ac i ación de la au oni elación
 Ba e ía de ca ga del sis ema.
A con inuación se p esen an las di e en es opciones y los mo i os de la de e minación
de és as.
5.1 Mic ocon olado
Los PIC que se alo an pa a el desa ollo de es e p oyec o son el 16, 24 y los
in eg ados en la placa A duino Uno y Mega. La in inidad de opciones, lib e ías,
in o mación y componen es compa ibles hacen que el PIC a selecciona sea el in eg ado
en la placa de A duino.
A con inuación se p esen an las di e encias en e el A duino Uno y Mega que se han
analizado pa a la elección de uno de ellos.
A duino Uno
A duino Mega
Memo ia Flash
32 KB
256 KB
Memo ia SRAM
2 KB
8 KB
Memo ia EEFROM
1 KB
4 KB
I/O digi al
14 (4 salidas PWM)
54 (15 salidas PWM)
Tabla 8- Compa ación A duino Uno y Mega
G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 27
La p ime a ca ac e ís ica a alo a es el núme o de pines digi ales, no siendo
su icien e el núme o de pines de A duino Uno. Además, ambién se e alúa la memo ia
SRAM, la cual al se 4 eces mayo o ece más espacio pa a c ea y manipula a iables
cuando se ejecu a.
5.2 Ac uado
La elección del ac uado depende de los siguien es ac o es:
 Ca ga a ele a : 8,5 kg de mesa, más los disposi i os y consumiciones. Como se
ha es ablecido en eque imien os iniciales, se á de en o no a 36,5 kg. Se
es ablece una ca ga no supe io a 50 kg, dejando un lige o ma gen en el peso.
 Velocidad de mo imien o: Dis ancia que eco e el ac uado du an e un pe iodo
de iempo. No se p ecisa de un alo ele ado, ya que la necesidad del p oyec o
no exige un mo imien o ápido.
 Segu idad del disposi i o: Empleo de dos inales de ca e a de segu idad, los
cuales son disposi i os elec ónicos, neumá icos o mecánicos si uados al inal
del eco ido con el obje i o de que el ac uado no se dañe cuando es á en sus
lími es y se le manda una señal al mo o pa a segui en mo imien o.
 La go: Longi ud del ac uado sin ene en cuen a el eco ido.
 Reco ido: Longi ud ex ensible del ac uado .
Es os dos úl imos é minos es án elacionados, ya que pa a hace iable el p oyec o el
eco ido más el la go debe se supe io a la longi ud de la pa a (681 mm).
A con inuación se especi ican las ca ac e ís icas explicadas en el ac uado
seleccionado:
 Ca ga máxima: 1780 N, 181 kg
 Velocidad de mo imien o: 24,892 mm/s con ca ga máxima
 Segu idad del disposi i o: Dos inales de ca e a de segu idad eléc icos.
 La go: 606 mm
 Reco ido: 406 mm
 Peso: 3,2 kg

G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 28
De es a mane a, en el inicio el ac uado end á una de e minada longi ud
(la go+ eco ido) pa a llega a ene la longi ud de la pa a (681mm) sin llega a u iliza
g an pa e del eco ido de és e.
Figu a 10- Ac uado lineal 12V
5.3 Mo o
El mo o inco po ado con el ac uado seleccionado es un mo o DC. Debido al p ecio
y al con ol elec ónico que se p ecisa pa a el mo o DC b ushed se alo a como
su icien e dicha opción. Ca ac e ís icas del mo o :
Ca ga (N)
Co ien e
sin ca ga (A)
Co ien e con
ca ga o al (A)
Velocidad (mm/s)
Dinámica
Es á ica
12VDC
12VDC
Sin
ca ga
Con
ca ga
o al
1780
1780
4
12
24,892
19,812
Tabla 9- Ca ac e ís icas mo o
G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 29
La Figu a 11 mues a la elación en e la ca ga y la in ensidad pa a el co ec o
uncionamien o del mo o .
Figu a 11- G á ica ca ga-in ensidad mo o
La Figu a 12 ep esen a la elocidad a la que a a ealiza el mo o su mo imien o
dependiendo de la ca ga a sopo a .
Figu a 12- G á ica ca ga- elocidad mo o
0
2
4
6
8
10
12
14
0 1780
Ampe io
New on
Ca ga-In ensidad
19
20
21
22
23
24
25
0 1780
mm/s
New on
Ca ga-Velocidad
G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 30
Teniendo en cuen a que el mo o con una ca ga o al de 1780 N consume 12 A, se
es ima que la máxima ca ga del p oyec o se á de 50 kg. Pa a la ob ención del alo del
consumo se calcula la ecuación de la ec a.
(1)
(2)
( ) ( )
( ) (3)
(4)
5.4 Senso
La selección del senso en el p oyec o iene de e minada as el análisis de los
siguien es eque imien os:
- Tipo de ma e ial a de ec a : La supe icie a de ec a es el suelo. Es e ma e ial es un
ma e ial sólido no me álico.
- Dis ancia a la que se si úa: La dis ancia a medi es mayo de 50 mm. Además, la
dis ancia a medi se á de 68,1 cm cuando se a e de la meno dis ancia y 72 cm pa a el
alo máximo.
- In e e encias ambien ales: Pa a ello se debe á obse a a que empe a u a ambien e
puede abaja el senso , y la in luencia de la luz ex e na sob e és e.
En los senso es óp icos es muy impo an e el ipo y la can idad de luz ex e na al
senso (luz ambien e), sob e la cual a a ac ua el senso , ya que dependiendo del ipo
de luz un senso puede unciona co ec amen e o no.
En cambio, en los senso es ul asónicos se debe ene en cuen a si ponemos dos
senso es ul asónicos ce canos, ya que es os pod ía in e e i uno con el o o. El sonido
ambien e no suele a ec a a es e ipo de senso es po el ango de ecuencias que
u ilizan.
Debido a los concep os an e io es mencionados y obse ando la abla compa a i a se
selecciona el senso ul asónico po cumpli con la inalidad del p oyec o.
G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 31
Las ca ac e ís icas del senso HC-SR04, los pines y el uncionamien o son:
Ca ac e ís icas
Alimen ación
+5V DC
F ecuencia de ul asonido
40 KHz
Consumo (en eposo)
< 2 mA
Consumo ( abajando)
15mA
Ángulo de ape u a
< 15º
Rango de medición
2cm a 400cm
Resolución
±0,3cm
Du ación mínima del pulso de
dispa o TRIG (ni el TTL)
10 µS
Du ación del pulso ECO de salida
(ni el TTL)
100-25000 µS
Tiempo mínimo de espe a en e
una medida y el inicio de o a
50ms
Tabla 10- Ca ac e ís icas senso HC-SR04
Figu a 13- Senso HC-SR04
G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 38
Se de e mina ealiza la po el pin “Vin” al que llega á una ensión de 9V sopo ando
un máximo de 1A pa a que de es a mane a no se dañe.
Al habe seleccionado una ba e ía de 12 V, se debe á educi es e alo y adecua la
in ensidad de en ada. Pa a ello, se u iliza á un ci cui o s ep-down, siendo és e un ipo
de uen e de alimen ación conmu ada que iene como obje i o educi la ensión que
alimen a al sis ema, es deci , la ensión de salida es meno o igual que la ensión de
en ada.
Pa a el diseño de es e ci cui o es necesa io es ablece los pa áme os como:
- Du y cycle, modula el ancho del pulso gene ado con el bloque PWM El ol aje de
salida p omedio aumen a á a medida que el ciclo de abajo, D, aumen a.
(7)
- Resis encia
( ) (8)
(9)
Teniendo en cuen a que se oma á un alo come cial, se de e minan 10 de
esis encia.
- Bobina
( )
( ) (
)
(10)
Teniendo en cuen a los alo es come ciales, se oma una bobina de 150 uH.
- Rizado
(11)

G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 39
- Condensado
( )
( )(
)
(12)
Al igual que con la induc ancia, eniendo en cuen a los alo es es ánda es come ciales,
se oma un condensado de 47 µF.
- F ecuencia
Se selecciona una ecuencia de 10 kHz, debido a que con mayo es ecuencias de
conmu ación, la ondulación de ol aje a la salida disminui á. En la Figu a 17 y
Figu a 18 se mues a la jus i icación de la ecuencia, mos ando la salida en el caso de
1 kHz en e a 10 kHz.
Figu a 17- Tensión salida s ep-down 10kHz
Figu a 18- Tensión salida s ep-down 1kHz
G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 40
Figu a 19- Simulación s ep-down P o eus
Como se puede obse a en la Figu a 17, hay un pico de ensión que puede daña el
A duino.
T as el es udio del s ep down se de e mina la u ilización de un egulado lineal de
ensión. De es a o ma, se ealiza un mon aje más sencillo, e i ando el pico de ensión y
log ando la inalidad, con emplando dónde se a a ealiza el p oyec o.
El egulado seleccionado es el LM7809CT, cuyo conexionado se mues a en la
Figu a 20. És e egulado p opo ciona una salida de +9V.
Figu a 20- Conexionado egulado ensión LM7809CT
12V
Vin
G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 41
Pa a comp oba que la empe a u a que adquie e el disposi i o en a den o de unos
má genes de abajo acep ables, se plan ea el balance de empe a u a. En la Figu a 21 se
ap ecian los alo es de las esis encias é micas ob enidas del da ashee .
Figu a 21- Ca ac e ís ica egulado de ensión LM7809
( ) ( ) (13)
(14)
( )
(15)
El egulado seleccionado abaja en condiciones óp imas con una empe a u a
máxima de 125 ºC po lo que se á necesa io un disipado de empe a u a. Se selecciona
el HS115-ND y se ealizan los cálculos pa a e si es óp imo:
Valo es
Paque e en iado
TO-220
Longi ud
19,05 mm
Ancho
19,05 mm
Po encia disipada según aumen o Tª
2,5W a 60ºC
Resis encia é mica en condiciones na u ales
24ºC/W
Ma e ial
Aluminio
Tabla 13- Ca ac e ís icas HS115-ND
G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 42
Figu a 22- Disipado é mico HS115-ND
(16)
(17)
Con el disipado se ha log ado baja la empe a u a de 235 ºC a 115 ºC. Con es a
empe a u a, el egulado lineal de ensión puede ealiza de una mane a óp ima su
abajo.
6.1.2 Pulsado
La conexión del pulsado no puede se una conexión di ec a al pin de en ada ya que
cuando el in e up o es é abie o, el pin es a á o almen e desconec ado de cualquie
ensión, p oduciendo un es ado de al a impedancia. Es o p oduce que la en ada es é en
un es ado inde e minado, es deci , pudiendo asumi cualquie alo .
Po an o, pa a e i a es a si uación, se ealiza á un mon aje con esis encia Pull
Down. Es a esis encia ue za LOW cuando el pulsado es á abie o. Cuando es á
ce ado el PIN se pone a HIGH, y la in ensidad que ci cula se e limi ada po es a
esis encia.
El alo de es a esis encia se de e mina eniendo en cuen a que la co ien e que se
desea ob ene es de 0,5 mA:
(18)
En la Figu a 23 se mues a cómo se conec a el pulsado a la placa de A duino Mega,
de modo que el e minal 22 es á conec ado a ie a median e la esis encia R1 de 10 kΩ
G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 43
(ci cui o pull down), pe o al ac i a el pulsado al e minal 22 se pond á en es ado
lógico HIGH. Es e pulsado se á alimen ado a 5V desde la placa de A duino Mega.
Figu a 23- Ci cui o Pull Down pulsado
6.1.2 Senso
La ensión de alimen ación del senso es de 5V, po lo que puede i di ec amen e
conec ado al pin que p opo ciona 5V del mic op ocesado . La conexión del senso con
A duino iene dada po cua o pines:
 Alimen ación de 5 ol ios.
 Tie a o común del ci cui o.
 Señal de dispa o ( ig).
 Señal de eco (echo).

G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 44
T ig
Echo
Senso 1
Pin 23 salida
Pin 24 en ada
Senso 2
Pin 25 salida
Pin 26 en ada
Senso 3
Pin 27 salida
Pin 28 en ada
Senso 4
Pin 29 salida
Pin 30 en ada
Tabla 14- Pines empleados en senso es
Figu a 24- Conexión senso es ampliado
En la Figu a 25 se obse a el ci cui o del pulsado de ac i ación, la conexión de los
senso es ul asonidos y la alimen ación de 5V y 9V.
Figu a 25- Conexionado senso es
G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 45
6.1.3 Mo o
El mo o se alimen a de 12V DC y necesi a pa a su uncionamien o 6,21A con una
ca ga máxima de 50 kg. El uncionamien o del mo o se ac i a á con una señal de salida
de A duino. Como mues a el da ashee del ac uado , se pueden ealiza dos ipos de
conexiones:
 Conexionado es ánda
Es e conexionado se debe á ealiza pa a longi udes de la ca e a del ac uado
en e 2,5 cm y 15,2 cm.
El ac uado , en la posición de inicio, debe á de ene un eco ido de 7’5 cm
pa a es a posicionado a la misma al u a que la pa a de la mesa. T as es udia el
pa imen o y sus i egula idades, se obse a que el desni el no a a se mayo a
3,9 cm. El eco ido del ac uado en el p oyec o i á has a 11,4 cm, po lo que le
co esponde es a conexión.
A duino iene pines de en ada y de salida pa a comunica se ísicamen e con
su en o no. Los pines de salida pueden da una pequeña can idad de ene gía que
si e po ejemplo pa a encende un LED, pe o no pueden alimen a a un mo o .
Pa a ello necesi amos un ci cui o que haga de in e media io. Es e ci cui o,
con olado o d i e , oma á ene gía de la ba e ía y siguiendo las ins ucciones
de A duino ha á unciona el mo o .
Mo o
1
2
M-
M+
Tabla 15- Re e encia pines mo o conexión es ánda
G ado en Ingenie ía Elec ónica Indus ial y Au omá ica T abajo Fin de G ado
Fama a Vidau e Gu ié ez 46
A duino Con olado Mo o
Ba e ía
El con olado se selecciona a endiendo a las siguien es ca ac e ís icas:
 Que pe mi an in e i el sen ido de gi o del mo o .
 Que pe mi an g adua la elocidad de gi o del mo o .
 Ca ac e ís icas mo o , en el p oyec o 12V y 6,21A pa a la ca ga máxima.
A endiendo a es as condiciones, se selecciona el módulo XY-15AS PWM
MOTOR DC 6-36V. En la Figu a 27 se mues a el conexionado del mo o 1 con
el con olado .
Figu a 27- Conexionado del d i e mo o uno del ac uado
Figu a 26- Esquema gene al con olado mo o y a duino
M-
M+
5V
Pin 8 PWM
Pin 31
Pin 32
GND
Ba e ía
12 V
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Fama a Vidau e Gu ié ez 47
Median e la señal PWM del “pin 8” se de e mina la elocidad a la que a a
unciona el mo o DC del ac uado . El gi o se á in e ido median e los alo es
de las en adas del “pin 31” y “pin 32”.
Mo o 1
Mo o 2
Mo o 3
Mo o 4
Pin señal PWM
Pin 8
Pin 9
Pin 10
Pin 11
Pin gi o de echa
Pin 31
Pin 33
Pin 35
Pin 37
Pin gi o izquie da
Pin 32
Pin 34
Pin 36
Pin 38
Tabla 16- Pines conexión mo o 1, 2, 3 y 4
 Conexionado e ec o hall
Se debe á ealiza pa a longi udes de la ca e a del ac uado en e 15,2 cm y
101,6 cm.
Figu a 28- Pines e ec o hall
Mo o
Senso Hall
4
5
2
3
1
6
M+
M-
GND
+5VDC
Señal de
ex ensión
Señal de
e acción
Tabla 17- Re e encia pines conexión e ec o hall
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Fama a Vidau e Gu ié ez 54

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Figu a 33- Diag ama de lujo
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Fama a Vidau e Gu ié ez 57
6.4 P og amación
La p og amación se a a ealiza con el so wa e de A duino. Pa a el en endimien o
del código se deben explica los siguien es apa ados:
 La lec u a de los senso es se ealiza á uno a uno pa a e i a in e e encias en la
medición y asegu a una co ec a lec u a.
 La co ec a lec u a del pulsado se ealiza con un sis ema an i ebo e median e
so wa e.
 La lec u a del pin analógico “A0” da un esul ado en e los alo es 0 y 1023
debido a que dicha en ada es de 10 bi s. Pa a ob ene el alo en Vol ios, se
ealiza la siguien e con e sión:
(23)
 La elocidad a la que el mo o ealiza á su mo imien o a a se ija. El cálculo
se ealiza a endiendo al da ashee del ac uado , obse ando que la elocidad pa a
es e cuando no haya ca ga se á de 24,892 mm/s y con una ca ga o al de 181,437
kg se á de 19,812 mm/s. La ca ga es imada pa a es e p oyec o es de 50 kg, po
lo que la elocidad ijada del ac uado :
(24)
(25)
( ) ( ) ( ) (26)
(27)
Pa a asegu a se de que el mo o puede mo e dicho peso, la elocidad debe á
de es a en e los alo es de 19,812 mm/s y 23,49 mm/s.
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Fama a Vidau e Gu ié ez 58
 La elocidad del mo o se a a ija con una señal PWM, la cual es
p opo cionada en A duino Mega en los pines de 2 al 13 y del 44 al 46. Dichas
salidas son de 8bi s, po lo que el alo de 256 de la PWM de e mina á un Du y
Cycle del 100% y una elocidad máxima de 24,892 mm/s. La elocidad que se
desea ija es de 20 mm/s.
(28)
El alo de la señal PWM que de e mina el ciclo de abajo iene que se un
núme o en e o, po lo que se ealiza una ap oximación a 206.
(29)
 Teniendo en cuen a la elocidad seleccionada de 20,0303 mm/s y las dis ancias
que debe á mo e se el mo o que p o ienen de la lec u a de los senso es, se
de e mina á el iempo de uncionamien o del ac uado .
Como se ha explicado en el diag ama de lujo, el mo o se á ac i ado du an e
un iempo “x” dependiendo de la dis ancia que deba eco e , y as ello, se
pa a á. Pa a ello, se u iliza á una unción denominada “delay” que hace que el
p ocesado espe e has a que pasa el iempo de e minado. El pa áme o de
en ada pa a es a unción es en e o, se debe ealiza en milisegundos. Debido a
ello, y a que el iempo que debe emos encende nues o mo o no se á un alo
en e o, se ealiza á una ap oximación de dicho alo . Es o conlle a a un e o en
la dis ancia de mo imien o debido al edondeo del alo del iempo, el cual se
mues a en la abla siguien e.
En la abla que se mues a a con inuación se des aca en ojo los alo es
máximos de e o ela i o en an o po cien o, pudiendo conclui que el e o de
mo imien o debido a la ap oximación del iempo se á mínimo, eniendo un e o
ela i o máximo de 0,15%.
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Tabla 18- E o po ap oximación de iempo
Lec u a
(mm)
Dis ancia
a eco e
(mm)
Ap oximación
iempo
(ms). Delay
Mo imien o
eal con la
ap oximación
del iempo
E o
absolu o
(mm)
E o
ela i o
(%)
681
75
3744
74,993
0,0066
0,0088
684
3
150
3,005
-0,0045
-0,1514
687
6
300
6,009
-0,0091
-0,1514
690
9
449
8,994
0,0064
0,0712
693
12
599
11,998
0,0019
0,0155
696
15
749
15,003
-0,0027
-0,0179
699
18
899
18,007
-0,0072
-0,0401
702
21
1048
20,992
0,0083
0,0394
705
24
1198
23,996
0,0037
0,0155
708
27
1348
27,001
-0,0008
-0,0030
711
30
1498
30,005
-0,0054
-0,0179
714
33
1648
33,010
-0,0099
-0,0300
717
36
1797
35,994
0,0056
0,0155
720
39
1947
38,999
0,0010
0,0027

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7. SIMULACIÓN
La simulación ha sido desa ollada con P o eus Design Sui e.
En p ime luga , como se ha podido obse a en el apa ado de conexionado, se
desa olla on los ci cui os s ep-down pa a el paso de una ensión de 12V a 7V y 9V.
T as ello, se han ealizado di e en es p uebas en la placa de A duino Mega. La
p ime a a a de una p og amación simple median e el encendido de un led como se
obse a en la Figu a 34.
Figu a 34- Simulación pulsado y led
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La segunda p ueba se ha ealizado pa a la p og amación del senso ul asonido Hc-
s 04, pudiéndose obse a median e una pan alla LCD las di e en es lec u as a iando el
alo de un po encióme o.
Figu a 35- Simulación lec u a senso ul asonido 140cm
Figu a 36- Simulación lec u a senso ul asonido 379cm
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En e ce luga se desa olló la p og amación del mo o pa a e su uncionamien o.
Al no dispone del d i e seleccionado pa a el mo o en P o eus, se ha desa ollado la
simulación con el d i e L298, accionando el mo imien o del mo o en ambos sen idos,
ep esen ado en la Figu a 37.
Figu a 37- Simulación mo o con d i e
Po úl imo se ealiza la simulación del p oyec o, pudiendo obse a en la Figu a 38
los elemen os y el conexionado.
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Figu a 38- Simulación p oyec o
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Sub a ea 14.1
Obje i o: Conexionado del pulsado y senso en P o eus
En egable: P og amación A duino Mega
Sub a ea 14.2
Obje i o: Comp obación del uncionamien o
En egable: Ejecucción de la simulación de A duino en
P o eus
Ta ea 15
Obje i o: Mejo a del conexionado de los elemen os
En egable: En ega del 11º bo ado
Ta ea 16
Obje i o: Realización de los pun os del documen o TFG
En egable: En ega del 12º bo ado
Sub a ea 16.1
Obje i o: Realización del esumen y conclusión
En egable: Mejo a del documen o TFG
Sub a ea 16.2
Obje i o: Conexionado al e na i o del mo o
En egable: Reducción de pines de conexión
Ta ea 17
Obje i o: Realización de la p og amación
En egable: En ega del 13º bo ado
Sub a ea 17.1
Obje i o: Mejo a del diag ama de lujo
En egable: Finalización documen o TFG
En la Figu a 39 se p esen a el g á ico del diag ama de Gan con las a eas ealizadas a
lo la go del p oyec o.

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.
15-ene.27-ene.8- eb.20- eb.3-ma .15-ma .27-ma .8-ab .20-ab .2-may.14-may.26-may.7-jun.19-jun. 1-jul. 13-jul. 25-jul. 6-ago.18-ago.30-ago.11-sep.23-sep.5-oc .17-oc .29-oc .
Inicio del TFG median e eunión con u o a
Plani icación y es uc u ación del TFG
Búsqueda de iabilidad del TFG
Realización del diag ama de lujo
Realización del diag ama de bloques
Realización del p o o ipo y de esquemas gene ales
Elabo ación del o ganig ama
En ega del 1º bo ado del documen o TFG
Búsqueda del ma e ial mecánico pa a el p oyec o
En ega del 2º bo ado del documen o TFG
Selección de elemen os elec ónicos
Búsqueda de la conexión de elemen os elec ónicos
P esupues o de ma e ial elec ónico y iabilidad económica
Modelo 3D
En ega del 3º bo ado del documen o TFG
In es igación eó ica de los elemen os elec ónicos seleccionados
En ega del 4º bo ado del documen o TFG
Comienzo en la ealización de diag ama de Gan
En ega del 5º bo ado del documen o TFG
Desa ollo y cálculos de s ep-down
Es udio del conexionado de los elemen os
Simulación de ci cui o s ep-down con P o eus
En ega del 6º bo ado del documen o TFG
Mejo a de la es uc u ación del documen o TFG
En ega del 7º bo ado del documen o TFG
In es igación pa a la posible conexión del mo o
En ega del 8º bo ado del documen o TFG
Valo ación y cálculos egulado lineal
En ega del 9º bo ado del documen o TFG
Conexión del pulsado y senso en P o eus
Ejecucción de simulación de A duino en P o eus con senso
P og amación PIC pa a simulación simple
En ega del 10º bo ado del documen o TFG
Mejo a en la conexión de los componen es
En ega del 11º bo ado del documen o del TFG
Realización del esumen y conclusión
Conexionado al e na i o del mo o
En ega del 12º bo ado del documen o del TFG
Modi icación del diag ama de lujo y p og amación
En ega del 13º bo ado del documen o del TFG
Figu a 39- Diag ama de Gan
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10. CONCLUSIONES
El obje i o p incipal de es e p oyec o e a el diseño, desa ollo y p og amación de un
sis ema de con ol pa a equilib a una mesa en unción del desni el del suelo. Pa a ello,
como ha isualizado en el documen o, e a necesa io una mesa equipada con cua o
mo o es, cua o senso es y un sis ema mecánico de ascenso/descenso, pe mi iendo así
su equilib io.
El diseño y desa ollo del con ol pa a la ni elación au omá ica de la mesa se plan eó
en p ime luga pa a ealiza lo ísicamen e. T as alo a los elemen os necesa ios pa a
el desa ollo del p oyec o y la si uación, al no es a ísicamen e ce ca de la Escuela de
Ingenie ía de Bilbao EHU, se decidió ealiza el es udio de los componen es y la
p og amación del mic op ocesado pa a inalmen e ealiza la simulación en P o eus.
La selección de P o eus se debe a la posibilidad de simula la p og amación de
A duino y obse a los posibles e o es de és a. Es e p og ama pe mi ió que sin la
ealización del p oyec o ísicamen e se pudie a hace lo más isible posible y alo a el
uncionamien o de los elemen os elec ónicos como los senso es, así como, la
comp obación del p og ama desa ollado en A duino.
La in es igación de los elemen os u o cie as complicaciones. El es udio de los
senso es a u iliza ue complejo debido a la a iedad de senso es de p oximidad que
exis en en el me cado. Además, se u o que ene en cuen a el ipo de in e e encias que
pudie a habe en el en o no en el que se iba a si ua la mesa, ya que se a a de un
ambien e al ai e lib e.
Además, los ac uado es lineales pa a el desa ollo del p oyec o deben de cumpli
cie as ca ac e ís icas como son el ele ado sopo e de peso debido al peso de las bebidas
posicionadas en las mesas, y una longi ud ex ensa, ya que la pa a de la mesa mide
720 mm y como mínimo el ac uado debía ene mayo dis ancia que és ay sopo a sin
ningún incombenien e la es imación de 50 kg. Debido a es os dos equisi os, el p ecio
de los ac uado es es ele ado. Po ello, y debido al ámbi o en el que se desea aplica la
mesa au o egulable, en la hos ele ía, es e p oyec o no es iable pa a se aplicado en
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Fama a Vidau e Gu ié ez 73
es e sec o . Sin emba go, as ealiza una búsqueda, se ha obse ado que es e ipo de
mesas son u ilizadas pa a espacios de abajo como o icinas.
Los p opósi os pe sonales es ablecidos en el inicio se han cumplido, ya que se han
ampliado conocimien os en elec ónica, an o en el uncionamien o de elemen os
elec ónicos como en las posibilidades exis en es en el me cado.
Así mismo, se han e o zado los es udios ealizados a lo la go del g ado elacionados
con la au oma ización, con ol, ins umen ación y ci cui os eléc icos.
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