Tesis profesional presentada por Roberto Ramírez García

Licenciatura en Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones. Departamento de Computación, Electrónica y Mecatrónica. Escuela de Ingeniería y Ciencias, Universidad de las Américas Puebla.

Jurado Calificador

Presidente: Dr. Roberto Rosas Romero
Vocal y Director: Dr. Juan Manuel Ramírez Cortés
Secretario: Dr. José Luis Vázquez González

Cholula, Puebla, México a 30 de abril de 2007.

Resumen

El Sistema de Invención Robótica de LEGO (Robotics Invention System o RIS) fue basado en un proyecto que se ha desarrollado desde 1986 por parte del MIT Media Laboratory: "El Bloque Programable". La idea que originó dicho proyecto fue lograr que los niños estén más acostumbrados al uso de nuevas tecnologías y al mismo tiempo ayudarlos a explorar importantes conceptos en las Áreas de Matemáticas, Física e Ingeniería.

El interés por desarrollar este proyecto de Tesis es debido a que nuestro Laboratorio tiene asignados algunos conjuntos RIS para el curso de Introducción a la Mecatrónica, de forma que se ha buscado extender las capacidades que ofrecen los periféricos actuales del equipo, proporcionando al estudiante de accesorios adicionales para la realización de diversas aplicaciones. La expansión contempla la construcción de un multiplexor, un sensor de temperatura y un sensor de proximidad.

El primer capítulo incluye una breve descripción de lo que es el kit RIS. Comenta algunos de los antecedentes que dieron origen a la construcción y comercialización de este equipo, así como el objetivo que se persiguió al crear dicho juguete: desarrollar ciertas habilidades del Área de Ingeniería en niños pequeños que al mismo tiempo se divierten mediante el juego. Posteriormente, se describe lo que es este conjunto de accesorios; primero visto desde el punto de vista hardware y después desde el punto de vista software, detallando en cada caso las características sobresalientes y sus limitaciones. El capítulo finaliza con la justificación del proyecto: un análisis minucioso del valor que tiene esta Tesis para el Departamento de Computación, Electrónica y Mecatrónica de la Universidad de las Américas, Puebla.

Los tres capítulos siguientes se encargan de cada uno de los 3 circuitos cuya construcción era pretendida. Prácticamente se organizan de la misma manera: Cada uno de ellos presenta una introducción general al tema de su interés: multiplexado, proximidad o presencia y temperatura. En el caso del multiplexor el desarrollo del capítulo presenta detalles de cómo es que el RCX realiza la lectura de los dispositivos conectados a cada uno de los 3 puertos disponibles. En los capítulos 3 y 4 se presenta un breve desarrollo de una de las alternativas que existen para sensar la variable física de interés, explicando los principios básicos de operación.

Por ejemplo en el caso del sensor de proximidad, se explora el fenómeno del ultrasonido como alternativa para detectar la presencia de ciertos objetos. Mientras que en el caso del Sensor de Temperatura, de entre todos los métodos y dispositivos conocidos, se destacan los dispositivos semiconductores por su linealidad en el rango de interés. En cada caso los capítulos terminan con la construcción paso a paso de los respectivos circuitos deseados, así como la descripción de algunos problemas que se presentaron en la construcción de cada uno de ellos.

Finalmente se incluye un capítulo con conclusiones generales respecto a cada uno de los circuitos construidos, así como un programa básico de ejemplo que hace uso, tanto de los nuevos sensores como del multiplexor.

Índice de contenido

Portada (archivo pdf, 25 kb)

Agradecimientos (archivo pdf, 10 kb)

Capítulo 1. Introducción (archivo pdf, 382 kb)

  • 1.1 El sistema de invención robótica (ris 2.0)
  • 1.2 Justificación del proyecto

Capítulo 2. Multiplexor de sensores (archivo pdf, 380 kb)

  • 2.1 Introducción al multiplexado
  • 2.2 Proceso de sensado del rcx
  • 2.3 Construyendo el multiplexor

Capítulo 3. Sensor de proximidad (archivo pdf, 745 kb)

  • 3.1 Introducción al sensado de proximidad
  • 3.2 Sensor ultrasónico de proximidad
  • 3.3 Construyendo un sensor de proximidad

Capítulo 4. Sensor de temperatura (archivo pdf, 425 kb)

  • 4.1 Introducción a la termometría
  • 4.2 Termómetro de diodo
  • 4.3 Construyendo un sensor de temperatura

Capítulo 5. Aplicación y conclusiones (archivo pdf, 151 kb)

  • 5.1 Función de los circuitos realizados
  • 5.2 Ejemplo básico de aplicación
  • 5.3 Conclusiones generales

Referencias (archivo pdf, 27 kb)

Apéndice A. Requerimientos mínimos del sistema (archivo pdf, 149 kb)

Apéndice B. Hoja de especificaciones del contador de década cd4017 (archivo pdf, 66 kb)

Apéndice C. Hoja de especificaciones del interruptor analógico mc4066 (archivo pdf, 85 kb)

Apéndice D. Hoja de especificaciones del transductor ultrasónico 400t/r160 (archivo pdf, 132 kb)

Apéndice E. Hojas de especificaciones reguladores positivos a 5v l7805 y mcp1700-5002 (archivo pdf, 69 kb)

Apéndice F. Código de conversión valor raw a temperatura publicado por kekoa proudfoot (archivo pdf, 16 kb)

Apéndice G. Experimento del termómetro de diodo (archivo pdf, 22 kb)

Apéndice H. Tablas de componentes usados (archivo pdf, 86 kb)

Apéndice I. Plantillas para realizar los circuitos impresos (archivo pdf, 31 kb)

Ramírez García, R. 2007. Expansión de Capacidades del RCX MINDSTORMS? de LEGO®. Tesis Licenciatura. Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones. Departamento de Computación, Electrónica y Mecatrónica, Escuela de Ingeniería y Ciencias, Universidad de las Américas Puebla. Abril. Derechos Reservados © 2007.