MEDIDOR DE TIEMPO – SCALEXTRIC
SISTEMAS EMPOTRADOS Y DE TIEMPO REAL – 4ºA
URJC – VICÁLVARO
alumnos: Pablo Sánchez Aparicio y Diego Velázquez Roldán.
profesores: José Ignacio Martínez Torre y Francisco José García Espinosa.
Fecha: 08/05/23.
ÍNDICE
Introducción – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Materiales Utilizados – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Elaboración del Proyecto – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Hardware – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Código – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Conclusión – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
INTRODUCCIÓN
Los sistemas empotrados son dispositivos electrónicos que realizan tareas específicas integrados en otros sistemas más complejos, mientras que los sistemas de tiempo real deben realizar una tarea en un tiempo específico y determinado. Los sistemas empotrados de tiempo real combinan ambos conceptos y se utilizan para crear dispositivos electrónicos eficientes y precisos en una amplia variedad de aplicaciones.
Dicho esto, nuestra práctica consiste en la medición del tiempo que tarda un coche de scalextric en completar una vuelta al circuito. Para ello, se utilizan dos sensores (fotodiodos) que se ubican en distintos puntos del circuito. Cada vez que el coche pasa por uno de estos sensores, se enciende un LED, y el sistema registra el tiempo transcurrido desde la activación del sensor anterior. De esta manera, se pueden medir los tiempos parciales y totales de la vuelta.
Para llevar a cabo esta práctica, se requiere de habilidades en áreas como la programación y la electrónica, ya que se debe diseñar un circuito que incluya los sensores, los LEDs y el microcontrolador. Además, es necesario conocer los fundamentos teóricos de la electrónica para poder conectar correctamente los componentes.
Esta práctica puede ser una actividad interesante y entretenida para estudiantes, aficionados o entusiastas de la electrónica y la programación, ya que les permite aplicar los conocimientos teóricos adquiridos en la construcción de un sistema real y útil. Además, la medición de tiempos puede ser una herramienta útil en diferentes áreas, como el deporte o la industria, por lo que esta práctica puede ser una buena introducción a dichas aplicaciones.
MATERIALES
1º Dos Fotodiodos ->
Un fotodiodo es un dispositivo semiconductor que convierte la luz en corriente eléctrica. El fotodiodo está compuesto por un material semiconductor sensible a la luz, como el silicio o el germanio, que se encuentra en contacto con un material de tipo opuesto para formar una unión PN. El fotodiodo se utiliza comúnmente en aplicaciones de detección de luz y como sensor en dispositivos electrónicos, como cámaras digitales, controles remotos, sistemas de seguridad y circuitos de control de iluminación. Además, los fotodiodos son dispositivos de bajo costo y consumo de energía, lo que los hace atractivos para su uso en sistemas alimentados por baterías.
2º Un LED ->
El LED es un dispositivo electrónico que emite luz cuando una corriente eléctrica pasa a través de él. El LED es un tipo de diodo semiconductor que está diseñado para emitir luz en una longitud de onda específica, lo que le permite producir luz de diferentes colores, como rojo, verde, azul, amarillo, blanco y otros. Además, los LEDs pueden ser controlados fácilmente por circuitos electrónicos y son más resistentes a vibraciones y golpes que las fuentes de luz convencionales.
3º Dos Fototransistores Receptores ->
Un fototransistor receptor es un dispositivo electrónico que utiliza un fototransistor como sensor de luz para detectar la presencia o ausencia de luz. El fototransistor es un dispositivo semiconductor que funciona como un transistor convencional, pero su funcionamiento se basa en la absorción de fotones de luz. En un fototransistor receptor, el fototransistor se coloca en un circuito que se utiliza para detectar la luz. Cuando la luz incide sobre el fototransistor, se produce una corriente que es amplificada por el circuito, lo que permite detectar la presencia o ausencia de luz.
4º Cuatro Resistencias de 1K Ohm ->
Una resistencia de 1K ohm es un tipo de resistor con una resistencia eléctrica de 1000 ohmios.
Las resistencias se utilizan en circuitos electrónicos para limitar la corriente eléctrica y reducir el voltaje en un componente específico. En un circuito, la resistencia se coloca en serie con el componente que se desea proteger, y la cantidad de corriente que fluye a través del componente se determina por el valor de la resistencia. Las resistencias de diferentes valores se utilizan en circuitos electrónicos para proporcionar una amplia gama de opciones de limitación de corriente y control de voltaje.
5º Dos protoboards ->
Una protoboard, también conocida como breadboard o placa de pruebas, es una herramienta que se utiliza en electrónica para construir prototipos de circuitos electrónicos sin la necesidad de soldar los componentes. Permite visualizar y entender fácilmente cómo se conectan los componentes entre sí y cómo se comporta el circuito en función de los cambios que se realicen. La protoboard es una herramienta muy común en la etapa de diseño y desarrollo de prototipos de circuitos electrónicos, antes de su implementación en un circuito impreso.
6º Una Placa Arduino ->
Una placa Arduino es una plataforma de hardware de código abierto basada en un microcontrolador que permite crear proyectos interactivos con componentes electrónicos. Las placas Arduino están diseñadas para ser fáciles de usar y programar, incluso por personas sin experiencia en electrónica o programación.
Cada placa Arduino tiene un microcontrolador integrado y también tienen entradas y salidas digitales y analógicas que se pueden utilizar para conectar sensores, actuadores, pantallas, luces, motores y otros componentes electrónicos.
La programación de una placa Arduino se realiza mediante un lenguaje de programación basado en C++ y un entorno de desarrollo integrado (IDE) que incluye herramientas para escribir, compilar y cargar programas en la placa.
ELABORACIÓN DEL PROYECTO
1.Diseñar el circuito: Se debe seleccionar el circuito de Scalextric que se utilizará para medir el tiempo que tarda un coche en dar una vuelta y se deben establecer dos puntos de medición en el circuito. Para hacer esto, se pueden utilizar pistas de Scalextric y marcar los puntos de medición con cinta adhesiva o algún otro método.
2. Seleccionar los componentes electrónicos: Se debe seleccionar los componentes electrónicos que se utilizarán para construir el circuito electrónico. En este caso, se necesitarán dos fotodiodos o fototransistores para los puntos de medición, un LED para indicar cuándo el coche pasa por cada punto, una resistencia de 1K ohm y una placa Arduino.
3. Construir el circuito electrónico: Se debe construir el circuito electrónico utilizando la protoboard. Primero se deben conectar los fotodiodos o fototransistores a cada punto de medición y conectar las resistencias de 1K ohm en serie con los fototransistores para limitar la corriente. Luego se deben conectar los LEDs a la placa Arduino y conectar cada LED a un pin digital de la placa.
4. Programar la placa Arduino: Se debe programar la placa Arduino utilizando el software de programación de Arduino. En la programación, se deben configurar los pines digitales de la placa que se utilizarán para conectar los LEDs y los fototransistores, y se debe programar para detectar cuando el coche pasa por cada punto de medición y encender los LEDs correspondientes. También se debe programar para medir el tiempo transcurrido entre cada paso del coche por los puntos de medición.
5. Probar el circuito: Una vez construido el circuito electrónico y programada la placa Arduino, se debe probar para asegurarse de que está funcionando correctamente. Para hacer esto, se puede pasar un coche de Scalextric por los puntos de medición y comprobar que los LEDs se encienden correctamente y que el tiempo de vuelta se mide de forma precisa.
6. Ajustar el circuito: Si se presentan problemas o se desea mejorar el rendimiento del circuito, se pueden realizar ajustes en los componentes electrónicos o en la programación. Por ejemplo, se pueden ajustar las resistencias para mejorar la sensibilidad de los fototransistores o se pueden ajustar los tiempos de espera en la programación para asegurar una medición precisa del tiempo de vuelta.
7. Implementar el circuito: Una vez que el circuito está funcionando correctamente, se puede integrar en el circuito de Scalextric para medir el tiempo que tarda un coche en dar una vuelta completa. Esto se puede hacer colocando los fototransistores en los puntos de medición establecidos en el circuito de Scalextric y conectando los LEDs y la placa Arduino a un sistema de control de tiempo para mostrar el tiempo de vuelta.
HARDWARE
CÓDIGO
PROBLEMAS Y CONCLUSIÓN
- Al inicio del proyecto nos encontramos con numerosos problemas a la hora de afrontarlo, sobre todo de componentes eléctricos.
En un primer momento, tuvimos que comprar algunos fototransistores receptores y algunos fotodiodos por falta de existencias en el kit dado en clase.
Seguidamente, una vez conseguidos todos los materiales, algunos de ellos no funcionaban de la mejor manera, en concreto, los sensores(el fotodiodo y el receptor). No captaba el tiempo por vuelta de la manera más eficiente.
Finalmente, también tuvimos problemas con la búsqueda de cables hembra, ya que nuestra idea pasaba por conectar ambos sensores con las protoboards para detectar el tiempo por vuelta por debajo del circuito de scalextric, por tanto tuvimos que emplear numerosos y largos cables para ello.
- En conclusión, el proyecto del Scalextric utilizando un circuito electrónico con fototransistores, LEDs y una placa Arduino, es una interesante propuesta para medir el tiempo que tarda un coche en dar una vuelta en un circuito de Scalextric. Este proyecto es una excelente manera de aprender sobre sistemas empotrados y de tiempo real, así como también para poner en práctica habilidades de diseño y programación electrónica. Con este proyecto, se puede desarrollar la capacidad de construir un circuito electrónico funcional y programar una placa Arduino para medir el tiempo de vuelta con precisión. Además, es una forma divertida de integrar la electrónica en un hobby como el Scalextric y crear una herramienta útil para la medición de tiempos en carreras amistosas.
