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Mesa Robotica XY para la perforacion de placas PCB con

1. RBO 4N1 2ANTO FLTO SDI SD A RDO SPPO RB1 4N1 DANT1 SCKISCL RD1 SPP1 RB2 ANSANT2MMO RD2 SPP2 RBS AN9ICCP2ZMNPO RD3 SPP3 RB4 4N11 KBIO CSSPP RD4 SPP4 RBSMEBI1 PGM RDS SPPS P1B INS OUTS GND GND OUT4 en ee 05 ante Me ME SG oe ae E ae ey ee ae ee PR E AS RBEMBI2PGC RDS SPP6 P1C RB7MBI3 PGD RD7ISPP7 P1D E REOIANSICKISPP a REV ANGICK2SPP 48 REZIANTIOESPP L USB RE3 MCLR PP O AO E a di O lia 72 A O IN AI A AA E Figura 12 conexi n motor DC El voltaje de estos dispositivos var a entre 1 VDC hasta los 25 30 VDC provocando que aumente la velocidad conforme se aumenta el voltaje 21 III Elementos Mec nicos 1 Rieles Las rieles son los elementos mec nicos sobre las cuales existe un desplazamiento stas nos sirven para guiar sostener y equilibrar En nuestro caso las rieles son tubos de aluminio los cuales est n fijos a los extremos En la base la cual va hacia adelante y hacia atr s en el eje horizontal en el eje X que va de izquierda a derecha y en el eje Z que sube y que baja se pueden encontrar rieles para que stas mantengan su direcci n y estabilidad Como se observa en la figura 13 se tiene una configuraci n en la que las rieles van a sostener para que no se vaya hacia un lado o hacia otro Figura 13 Configuraci n Rieles Tornillo 2 Tornillo sin Fin El tornillo sin fin es un dispositivo que nos per
2. IV Comunicaci n Fisica Como parte importante del proyecto est la comunicaci n entre el Ordenador y el Microcontrolador para que realice las acciones deseadas El cable que se usa es un cable de 4 hilos blindado como se observa en la figura 51 tiene e Cable rojo voltaje l gico 5V e Blanco transmisi n de datos negativo e Verde transmisi n de datos positivo e Negro Tierra o com n 1 LEGE Wes 5W 4 GND Figura 51 Cable USB Como previamente se mencion el cable rojo lo usamos para conectar al Pic de sta forma cuando el USB est conectado el Pic sepa que puede realizar cualquier acci n ya que el USB est habilitado El data y el data se los conecta en los pines 23 y 24 del microcontrolador 18F4550 para que la informaci n vaya y vuelva cuando se necesite intercambiar informaci n 66 El ltimo cable el cable ground se lo conecta al com n de toda la placa El cable que se va a usar es un cable del tipo cuadrado ya que es el m s com n para dispositivos de control Esto se debe a que puede existir confusi n al momento de conectar el ordenador con el dispositivo y viceversa el cable es directo e internamente se cruza Como se observa en la figura 52 podemos observar que el cable que se va a conectar al robot es del tipo b es decir cuadrado El z calo de conexi n es cuadrado y los pines de conexi n se observan en la figura Device Desde Arriba Description
3. Inner Inner 14 7 5OO se C Mech Mech3 we Mech 2 Mech 4 a 1 Ye 1 Board Edge al y Figura 19 caracter sticas de impresi n Proteus La primera flecha de izquierda a derecha nos indica que se va a imprimir en ste caso el BOTTON COOPPER que es el rea donde se ha realizado los caminos y los PAD s punto en el cual se va a realizar el orificio y se va a soldar La segunda flecha nos indica la escala por lo general es al 100 Este porcentaje nos indica el 32 tama o de la placa en la vida real Y la tercera flecha nos indica si queremos la impresi n normal o mirror espejo La impresi n normal nos imprime tal cual se ha dise ado el circuito y la opci n mirror nos imprime como se lo hubiese volteado horizontalmente al circuito En nuestro caso debido a que se va a utilizar una placa de fibra de vidrio de un solo lado de cobre se realiza la impresi n utilizando la opci n normal lo que nos va a permitir tener los caminos y los PAD s en la parte de cobre y en la que no tiene tener los elementos Al igual que el Proteus el Livewire PCB Wizzard posee la misma opci n para observar c mo quedan los caminos y los PAD s Como se observa en la figura 20 la flecha nos indica que haciendo clic en el bot n de Artwork se puede f cilmente observar c mo va a quedar la impresi n 49 PCB Wizard Professional Ed ition Untitled YM File Edit View Insert Tools Window Help gt HS BO UQX e
4. 31 12 42 v Bottom Copper Inner 2 Inner 9 2 Impresi n y adhesi n del circuito en la placa La impresi n y la adhesi n es la segunda etapa para la fabricaci n de una placa PCB Esta etapa est dividida en dos acciones la de imprimir en el papel transferencia y la de planchar el papel transferencia Estas dos acciones est n unidas debido a la manipulaci n del papel transferencia El papel transferencia es un papel de transferencia pres n peel el cual se lo puede conseguir en cualquier tienda electr nica Este papel es un papel del tipo glossy es decir que tienen una capa de barniz lo que le permite que tenga aquel brillo caracter stico Para realizar la impresi n dependiendo del programa se deben tomar en cuenta algunas consideraciones en el caso del Proteus como se observa en la figura 19 podemos ver los puntos en lo que hay que poner atenci n para que la impresi n salga correcta Printer Options Metafile to EPS Converter Printer PL Invert Colours FILE C Desktop T esistfuente PAN Filename center Plotter t Mode Artwork v Copies 1 Layers Artworks Be cale Rotation Pr op Copper Inner 1 Inner 8 0 X Horizontal Normal i 100 S X Vertical lt Mirror Top Silk Inner 3 Inner 10 AN 450 Bottom Silk Inner 4 Inner 11 Compensation Factors Inner 5 Inner 12 lt gt 200 Note these are not traditional Inner 6 Inner 13 lt gt 400 scaling factors
5. Dentro de los objetivos planteados de la interface gr fica nos indicaba que debe existir un control de velocidad para el control manual Esto significa que si lo ponemos en movimiento normal va a tener un movimiento continuo de motores permiti ndonos llegar al punto deseado con mayor precisi n Caso contrario si es que movemos los motores con mayor velocidad vamos a llegar al punto deseado m s r pidamente pero con menor exactitud 82 El control manual se encuentra habilitado una vez que los motores hayan llegado al inicio de carrera de esta forma la interface de conexi n es decir el foco rojo de la esquina se va a tornar verde indicando que existe comunicaci n De esta forma sabemos que nuestro robot est listo para comenzar a trabajar permiti ndonos utilizar el control manual o la perforaci n automatizada Como se observa en la figura 72 cada vez que realizamos un clic en cada flecha esta se torna verde permiti ndonos confirmar visualmente que se hizo la acci n deseada Esta opci n est presente en las cuatro flechas y en el icono de perforaci n Control Manual Ariba lzquierda Derecha Figura 72 Confirmaci n de movimiento Una vez que se haya terminado de usar el control manual se puede apagar o se puede indicar que vaya a los puntos iniciales Esto se debe a que como previamente vimos en la programaci n una vez que se prende el robot ste va a los puntos iniciales permiti ndonos siempre tener el m
6. gt Data Data Ground Figura 52 Conexi n del dispositivo 67 CAPITULO 3 FUNCIONAMIENTO Y ESPECIFICACIONES Manual de Usuario En esta secci n se va indicar como es el funcionamiento tanto con el Livewire PCB Wizzard y el Proteus Ares De igual forma se va a comparar y se va a confirmar la igualdad en los puntos de los dos programas y se va a explicar el funcionamiento del control manual e Utilizando Proteus Ares e Utilizando Livewire PCBWizzard e Comparaci n Proteus Ares con Livewire PCBWizzard e Control Manual I Utilizando Proteus Ares La configuraci n del Proteus se la realiza en la pantalla principal del generador de circuitos impresos Como se mencion antes el editor de circuitos impresos del Proteus se llama Ares Antes de comenzar a utilizar el Ares como se observa en la figura 53 primero se debe determinar el espacio entre cada punto es decir que debemos configurar que entre punto y punto exista la distancia necesaria para que no se choquen los caminos La distancia m nima que se debe utilizar es de 2 54 mm o 0 1 inches como norma que se encuentra en la mayor a de editores de circuitos De esta forma podemos configurar que la misma distancia entre puntos tanto en el Livewire PCBWizzard como en el Proteus Ares la cual va a ser la misma por lo tanto la distancia de movimientos de los dos motores va a ser exactamente como se ha calibrado inicialmente para los dos prog
7. o de las placas y el peso de las mismas son insignificantes en comparaci n a la base Este concepto nos indica que el tama o y el peso de las placas no van a afectar el movimiento de la base ni el desgaste de los ejes para mover Como previamente se mencion seg n el dise o del fabricante se puede encontrar diferentes formas tama os efectores y dem s accesorios Existen robots que usan cadenas cintas de movimiento y dem s accesorios para moverse en el plano En nuestro caso por conveniencia y por precio se usa un tornillo sin fin el cual mediante el uso de tuercas permite que el movimiento de los motores gire el tornillo haciendo 13 que se mueva la base Como las tuercas est n pegadas a un sistema de la base sta se va a mover hacia adelante y hacia atr s seg n el giro del motor De la misma forma se tiene en el eje X y en el eje Y La diferencia son las dimensiones y la posici n en la que se encuentran con respecto al punto 0 0 El rea de trabajo de un robot XY depende en lo que se lo vaya a usar es decir que si vamos a efectuar un pick and place de partes de un veh culo por ejemplo se necesita tener un rea de trabajo mayor en comparaci n si vamos a realizar un pick and place de partes electr nicas Seg n la investigaci n realizada para encontrar el rea de trabajo se encontr varios tama os de baquelitas La de mayor tama o encontrada fue de una hoja A4 es decir 21 0 cm x
8. se ha realizado con autoruting EN fuente ARES Professional File Output View Edit Library Tools System Help 0584 460 18 Antim me 2 4999 2 O RES y Q En e 30 COMPONENTS B oO DOES Figural6 Circuito impreso Proteus 30 Al igual que el Proteus el Livewire PCB Wizzard tambi n tiene la opci n de simular como se observa en la figura 17 observ ndose el funcionamiento del mismo circuito simulado en Livewire PCB Wizzard ition Untitled File Edit View Insert Tools Window Help oh amp Bom gt nula RN Q X wl a sjarna7 abeyor eunony saaa 21607 moy quauin gt a BJ0 A voltage V Figura 17 Simulaci n en Livewire PCB Wizzard De la misma forma que el Proteus el Livewire PCB Wizzard tiene igualmente un programa para generar los circuitos impresos ste se llama PCB Wizzard el cual tambi n tiene las opciones para generar los circuitos impresos manual y autom tico Al igual que el Proteus para el mismo circuito se ha usado el autoruting el cual nos entrega el mismo circuito pero con los componentes en diferente sentido y con diferentes caminos En el caso que se necesite tener la misma forma tama o posici n y caminos lo m s recomendable es realizar los circuitos a mano sua a 2 Bloc A IE MENOS d yooid payejndoduy gt uompuy ppop Lay peuo Figural8 Circuito impreso Livewire PCB Wizzard
9. tica y nos permite observar las coordenadas en las que est perforando Cuando ha llegado a un punto en el gr fico se cambia el punto blanco a un punto rojo lo que nos indica que la perforaci n ya se ha realizado 4 La velocidad de perforaci n nos permite mover m s r pido los motores para alcanzar el punto deseado m s r pido Esta opci n solo se encuentra activada para el control manual 5 Bot n STOP nos permite parar la perforaci n mueve los motores al punto inicial borra el list que se est usando y pone la pantalla en su estado inicial Bot n XOYO nos permite ir al punto de inicio esta opci n est disponible solo en control manual Bot n Salir sale de la aplicaci n 6 Control manual aqu podemos observar las flecha escogiendo el movimiento de los motores El bot n central activa la funci n de taladrar cuando se activan los botones se ponen en verde indicando que el motor est en funcionamiento 7 Indicaci n de la conexi n esta opci n nos indica cuando el USB est conectado c rculo en color verde e indicaci n de USB conectado Cuando est desconectado c rculo en color rojo e indicaci n de USB desconectado El dise o de la interfaz gr fica nos permite tanto controlar como observar el proceso de perforaci n Todas las indicaciones de que realizar cuando cada bot n es activado se lo ha programado de sta forma podemos lograr los objetivos planteados tanto para la interfaz gr fica como
10. which allow us through five steps to implement a circuit By these way we find that the electrical and electronic devices are fixed to the plate giving us security and good presentation In this project an XY robot for holes of electronic accessories it is intended that the PCB plate making been a process more rapid and effective Thus using this automated robot it is intended that the time of manufacture of a PCB been faster so we can use that time in different activities such as research manufacture of plates among other activities to promote better use of time This product is going to make a normal scale it means that it will be actual size and dimensions according to the actual size of the plaques found on the market Using a microcontroller of the latest technology will allow us to control and communicate with the PC by USB because in every computer is a connector For movements it is used stepper motors so it gets to be accurate and easy control of all movements in different axes of the robot The graphical interface which will allow us to send data to the microcontroller to perform desired movements so it can be placed and drill as the printed circuit board made in Proteus Ares or Livewire PCB Wizzard It can be concluded that this robot is a great help to the student or professional who needs to make printed circuit boards CONTENIDO RES UDITE N esna E NO 3 ABS TRA C AAPP E 4 LIS FA DE GRAFICOS Y TABLAS ossarinant
11. 29 7 cm de esta forma podemos construir un rea de trabajo m xima de 21 0 cm x 29 7 cm con ajuste para placas m s peque as I Elementos Electr nicos 1 PIC 18F4550 40 Pin PDIP MCLRWPP RE3 O 40 O RB7 KBIAPGD RADIAND e 39 RBG KBIZ PGC RATANT 4 RBSKBIT PGM RAGIAN2ZVREFICVREF e T O RB4IAN11 KBID C SSPP RAVANAVREF lt 5 6 O RBYANYCCP2ZMNPO RAATOCKIUCACUTIRCV RB2 ANSINT2 MO RAS ANAISSIHLVDINIC20UT REO ANS ICKISPP i REVANGICK2SPP lt Y l RB1 AN10 1NT 1 5CK SCL a e RBO IAN12 1NTO FLTD SDI SDA VDD LD a 3 RE2 ANTIOESPP e t a ss VoD oO 65 RD7ISPP7IP1D Vss_ H Oo a e RDEISPPEIPIC OSC1 CLKI y E lt RD5ISPP5 P1B OSC2 CLKDIRAG 7 Q RD4 SPP4 RCOTIOSOT13CKI lt O 26 O RCTIRXIDTISDO RC1T10SUCCP2MUOE lt 16 95 O a ROBITXICK RCZICCPIPIA lt e 1 1 14 O RCSID VP VUSB e 1 2 w e RC4 D VM RDO SPPO lt e 19 29 RDISPP3 RD1 SPP1 lt 20 24 RDYSPP2 Figura 1 Pic18F4550 40 pines 14 1 21 34 La serie 18F de los microprocesadores es la primera serie que sali con conexi n f oe i 1 oe USB fabricado por la compa a Microchip Esta serie nos permite utilizar de la misma forma que la serie 16F Dentro de las caracteristicas principales de este microprocesador encont
12. 5 3 e USO buffer 10 USBbuffier Var Eyte US5BBufferSizeMax ll UZEEuffercoaunt Var Byte lz 123 EEE EEE TETERA ETE TE ee ee ee ee TE TEE l4 main program loop remember you must keep the USB 15 connection alive with a call to USDBSerrice every couple l of milliseconds or so Slee E m e e AAA pe e e pe e e i e le e i pe le le ae de le le e de le de ae de de e e e e e e e e eee a a iei 18 usbinit initialise USB 13 Program tart 0 gosub DoUSsBln Zil gosub DoUSBOUt ae goto Program tart 3 Za EEE EEE EEE EEE EEE ETE TEE EE EE KE ee Ee ee Ee EE ee ee EEE EE EE 25 receive deta From the USE hus s ZE fF a e e e e EES EEE e e EEE EE EE EEE Ee EE EE EEE EEE E 7 DoUSElIn 3 USBButferCount USBBuffersizerx RX buffer size 25 USBService keep connection alive 30 USBIn 1 USBBuffer UsBBufiercount Pous In read data af available 31 return Bz se JA ERA RR RR RA 340 wait for USB interface to attach 250 F E EEE EEE EEE ETE EEE ERE EEE TEE EE ETE EEE TE EEE EEE ETE TE TEE TE TEE ETE TE TEE 36 DoUSBoOut 37 USBButferCount USbBuffiersizeTx Te buffer size 38 UsBService keep connection alive 39 USBDut 1 Usbbuffer USbRButferCount DoUSROut af bus available transmit data 40 return Figura 27 C digo generado por el HID para el PBP Entre las especificaciones del USB previamente se hab a puesto que se use buffer in y out 8 bytes esto significa que en el P
13. 90 E PROGRAMACION PIO sriid notat ti 90 Il PROGRAMACION VISUAL BASIC seta atat ico a dal ae 90 H DATASHEET PIC 164550 coe aie ani a deal oa d 90 INS DATASTEE EMS dat odata la aa hides tt a aa lata a nalt tt li aa i tt i 90 Wis TAT ASHEE TINO TOR DS sss iulia aia a a o al ati d dt 90 Nde INSTALADOR EAS HID a ice 90 VII EJECUTABLE APLICACI N il la 90 VIN SIMULACI N PROTEUS atea muralista E 90 DE PRESUPUES TOG cra acest ares a A Aa al ea 90 LISTA DE GRAFICOS Y TABLAS aguia le Pre LS 243500 DIM Seo es 15 MESA 2 PU UE a A 20 e D A oo o e II 16 Figura 3 Motor paso a paso Mitsumi M43SP 7 y especifiCaci N oooooocccccccccccccncoocos 18 Figura 4 Curva Velocidad Vs Torque motor Mitsumi M43SP 7 cc cece eee eee 19 Figura 5 Motor paso a paso NMB PM35S 048 y especificaciones c eee 20 Figura 6 Curva Velocidad Vs Torque motor NMB PM355 048 c eee 21 Figura 7 Motor DC IU AP OR OR e o io o se RONI 21 Tabla 1 ngulos y cantidad de pasoS cccecceceecuseuceuceucescuscuseusencetcueeutenens 22 Figura 8 rotor y estator de UN paso a paso0 s sessesessesesessesersesersesesseserseseeeren 23 Figura 9 hilos motores paso a paso bipolar y unipolar ccc cece nese eee e eee e ee esn 23 Figura 10 Conexi n motor paso a paso bipolar aseos oo ea aa ea ccc eee 24 Figura 11 Conexi n motor paso a paso UNIPOLAL cece cece eee ee ence cece ee ea ee Dedo 24 Tabla 2 T
14. PCB Wi1zZard ccceeeeeeee cece ees 82 Figura 70 Igualdad de puntos de los dos programas ccc cece ccc eee e cece eee nee ee eens 82 Eisuracl Control Manta osa ads 84 Froura 72 Confirmaci n de MOVIMIENTO ua 84 Figura 73 Bot n para ir al punto de INICIO cae ccc cece eee eee e eee TA eee eee near 85 Tabla Especificaciones RODOLA Lidl lcd 86 INTRODUCCI N Un robot XYZ es aquel robot capaz de movilizarse en los 3 ejes de tal forma que puede realizar acciones en el plano XY Dependiendo del posicionamiento del actuador Z se puede realizar diferentes acciones sin perder la precisi n con la repetici n de las funciones Este trabajo se lo realiza para el ptimo desempe o del joven estudiante o del profesional que necesita realizar circuitos impresos Para la construcci n de los circuitos impresos se debe efectuar cinco pasos los cuales son encadenados es decir que si uno no se realiza el siguiente no se puede proceder Entre los cinco pasos se ha concluido tanto por experiencia como por investigaci n que el 4to y Sto pasos son los pasos en los cuales uno va a tomar m s tiempo El cuarto paso consiste en realizar la perforaci n de cada orificio en la placa El quinto paso consiste en soldar uno por uno cada elemento electr nico que se va a usar en su puesto Este proceso como se mencion antes es el que m s tiempo se va invertir Por ejemplo si usamos un PIC16F877A m s un puente H y los compo
15. PDF Cd adjunto Programaci n Visual Basic Archivo PDF Cd adjunto Datasheet Pic 18F4550 Archivo PDF Cd adjunto Datasheet LM293 Archivo PDF Cd adjunto Datasheet Motores Archivo PDF Cd adjunto Instalador Easy HID Archivo EXE Cd adjunto Ejecutable Aplicaci n Archivo EXE Cd adjunto Simulaci n Proteus Archivo Proteus Cd adjunto Presupuesto Archivo Excel Cd adjunto 90
16. PRO project please wait Host Application Project O Generating Microsoft Visual BASIC 5 0 project please wait Cleaning Registry Please wait O USB Device Project 18F4550 i po f f Generation Complete No errors found Figura 25 Confirmaci n de la generaci n de c digos En el lugar donde se guardaron los archivos podemos observar las plataformas creadas por el programa como en la figura 26 nos muestra con las flechas el programa generado con la extensi n PBP que es para el Pic Basic Pro y VPB que es la extensi n para el visual Basic gt LE Mis documentos Mombre gt UE Mis im genes A 18F4550 i Mis videos DESCRobotXY ok Po ee a Li Robotxy a A A a _ _ ES RobotX Ly PICBasicPRO A II LO al Jul JU VisualBASIC dd USB18 USB18 inc y USB18Mem USBDESC gt LE Mis documentos gt Nombre b gt E Mis Im genes E FormMai ormari Mis videos A mcHIDinterface 4 Ji Robot Y f RobotXY Le PICBasicPRO A IA A RobotXY VisualBASIC Figura 26 Programas creados con el HID 40 En el Pic Basic pro cuando se genera el c digo se observan 3 partes importantes la primera es donde se escribe el c digo la segunda es la recepci n de datos y la tercera el envi de datos l DEFINE 05 45 3 DEFIHE LOADER USED 1 4 5 USBBufferSizeMax con O maximum buffer size 6 USEEHuffer izeT con 5 input 1 Usbbufiersizerx con 5 output
17. del circuito El ctrico Como podemos observar en este ejemplo e gt Confirmaci n de conexi n USB e 2 gt USB Conectado en el circuito simulado e 3 Bot n Derecho presionado e 4 gt Motor eje X Girando hacia la derecha De igual forma si usamos los otros botones como el arriba y abajo el motor 2 se va a mover a un lado y al otro seg n el bot n presionado Si presionamos el bot n de taladro vamos a observar que el motor DC comienza a girar y el motor 3 izquierda del la figura 44 va a moverse De sta manera podemos comprobar la programaci n realizada en el Pic Basic de igual forma la comunicaci n entre la computadora y el Pic virtual En la simulaci n es posible comprobar la comunicaci n debido a que la misma programaci n del Pic real est montada en el Pic virtual Como se vio previamente en la programaci n del Pic generada por el Easy HID nos indica el llamado al driver para que la computadora lo detecte As mismo cuando se corre el programa por primera vez el driver es virtualmente instalado simulando la comunicaci n 53 2 Dise o de los circuitos i l i f i i i i B gt i i i Ewa ee a W ein mie ee ee ee ey i pras Figura 45 Circuito fuente y controlador de motores En este circuito podemos observar claramente 7 partes fundamentales La primera que es la parte de la fuente en la que tenernos una bornera para la conexi n de los cables del transformador 110V 12V d
18. est conectado el puerto C O se va a activar permitiendo que comiencen las rutinas Hemos realizado la programaci n para cada lado y para la perforaci n Como se observa en el diagrama de bloques e Giro derecha gt BufferOut 1 e Giro Izquierda gt BufferOut 3 e Giro Adelante gt BufferOut 0 e Giro Atr s gt BufferOut 2 e Perforaci n gt BufferOut 4 57 Para el control de los giros derecha izquierda adelante y atr s se ha programado e funciones con la programaci n Half Step De esta forma podemos controlar m s precisamente el movimiento Entre las especificaciones de la fabricaci n de placas el espacio m nimo entre dos puntos debe ser 2 54 mm o 0 1 inches por lo que cada movimiento del motor alcanza la distancia determinada Usando la programaci n FOR podemos hacer que tenga repeticiones lo que provoca que el motor gire las veces que sean necesarias En nuestro caso el motor debe dar dos vueltas para moverse 2 54 mm De sta forma podemos determinar que cada vez que se aplaste un bot n en el Visual Basic el motor va a moverse sta distancia Para el motor de perforaci n y evitar tener doble control se ha programado de tal forma que cuando uno active la funci n de taladro ste sea encendido baje el soporte mientras baja va taladrando luego afina el orificio es decir hace que el orificio est perfecto y finalmente suba el soporte apagando el motor En t rminos de programaci n com
19. hechos los orificios y con todos los elementos que son parte de la placa se procede desde los m s bajos a los m s altos por ejemplo primero van las resistencias los diodos y dem s dispositivos que ir an acostados Luego ir an lo z calos borneras y para finalizar los dispositivos m s altos por ejemplo los capacitores de esta forma podemos ir apoyando en la mesa sin perder el equilibrio de la placa Una vez que todos los dispositivos est n en su sitio colocados con la polaridad correcta en el caso de los capacitores electrol ticos y los leds se procede a soldar La mejor t cnica de soldadura se basa en tener limpia la punta y muy caliente el caut n de esta forma vamos a derretir el esta o m s f cilmente Con la punta limpia y caliente se toca el camino de cobre y la base de la pata de esta forma se va a calentar r pidamente y el esta o se va a derretir Cuando este haya sido aplicado alrededor de la pata se suelta y en pocos segundos se seca el esta o Una vez 36 soldadas todas las puntas se prosigue a cortar las patas con un alicate haciendo que quede todo a un mismo nivel V Configuraci n de la comunicaci n USB La comunicaci n USB Universal Serial Bus entre el microcontrolador y la computadora es una t cnica que se la viene usando desde que la serie 18F de microprocesadores sali al mercado Esto se debe a que se pueden manipular velocidades de 1 2 Mbps con el USB 1 0 y 480 Mbps con el USB 2 0 Tam
20. htm tutoriales control commondialog htm 24 http www profsr com vb vbless04 htm 88 25 http msdn microsoft com es es library kd7e4yte 28VS 80 29 aspx 26 http www recursosvisualbasic com ar htm tutoriales metodos gr ficos htm 27 http msdn microsoft com es es library 9dtfzwyx 28V8 80 29 aspx 28 http www unpocodelectronica netau net generador de inf para los drivers usb de microchip 29 http users dod sch gr nichrist pic 18f4550_usb htm 30 http espanol answers yahoo com question index q1id 20080425091925AA8v2IZ 31 http ladelec com practicas circuitos analogos 477 fuente de poder triple 24 vDC 9 vDC y 5 vDC html 32 http ladelec com teoria tutoriales electronica 92 como aumentar amperaje en reguladores 78xx y 33 http www directindustry es prod johnson motor saia motor motor electrico brushless DC 665 282248 html 34 Dr Ing Laurent Sass Clases de Rob tica 2009 35 Datasheet L293 Puente H 36 Datasheet PICISFS7XA 37 Datasheet TIP2293 38 Datasheet LM78XX 39 Manual ISSIS PROTEUS 40 Datasheet Mitsumi M43SP 7 41 Datasheet NMB PM42M 048 42 Reyes Carlos A Micro controladores PIC 2da Edici n Quito Ecuador 2006 43 Trojman Lionel Gu a de Redacci n Sensores e Instrumentaci n Virtual 2010 44 http www r lu1s xbot es cnc taller0 1 html 89 ANEXOS I II III IV VI VIL VIII IX Programaci n Pic Archivo
21. ini 7 INTRODUCCION ur tau atata estes ee eee o iata 9 OBJETEV OS ares ica 12 CAPITULO 1 MARCO TEORICO sacosa ceia iai caseta atasat sois 13 Ie Be AB 9 OA A Y mot a teoria toi aaa tel a ni ene eee a i BI AO a aaa 13 L BLU MENTOS ELECTRONICOS spc iii iama e aia i doi dai i atita ee Baal atat 14 ds ECO ee aa aa AA IT talia ame lau nel pita lat i AU 14 De EI NEO AAPP nn ta ao 15 IL ELEMENTOS ELECTROMECANICOS setati stea erii aiba atatea otto oaia da ee 17 1 Motor Paso a Paso Mitsumi M435SP 7 eee eee eee RD E aa aa neaaaaa 17 2 Motor Paso a Paso NMB PM35S 048 ccccccccccccccccccccsecccceescusecccuecccesesecuecseeueceeececeucseucesseeceeseeseees 19 3 MOO DPDC Dr ESS iaa 20 H CONIROCMOT ORL S araen rata ae AE E acacias 2d a COn MOOS E ratas 21 Di Control Motor DE oii a ni a od 0 god t an it n m ca li ac Da a Al MW EEEMENLOS MECANICOS esos iii la te rea aorta 28 DE O dao 28 4 AN O e E A A datadas 28 IV PROCESO DE PRODUCCI N DE PLACAS PCB inc azur es aere Galia ll mita ca imdb 29 1 Generaci n y simulaci n del circuito en el software nenea eee eee ae eee 29 2 Impresi n y adhesi n del circuito CN la plaCa sai astia one esa ai a eta ata a la eas 32 3 Uso del cido para retirar el cobre en exceso oocccccccccconnnnnnnnnnnononannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnas 34 4 Perforaci n de los orificios para inserci n de los elementos el ctricos 35 3 BOALA de lOs elementos iia 3
22. la tabla 5 es una relaci n entre el buffer del Pic y el buffer usado en visual Basic Tabla 5 Relaci n de buffers Pic VB6 Buffer Pic Buffer VB6 USB Buffer 0 BufferOut 1 USB Buffer 1 BufferOut 2 USB Buffer 2 BufferOut 3 USB Buffer 3 BufferOut 4 USB Buffer 4 BufferOut 5 Como previamente se mencion cada vez que activamos un desplazamiento la distancia de movimiento va a ser de 2 54 mm o 0 1 inches y siempre va a comenzar desde el punto 0 0 La segunda parte mencionada es el control autom tico Aqu tenemos dos opciones la primera es usar los datos del Proteus o los datos del Livewire PCB Wizzard PCB Wizzard Si escogemos el Proteus tenemos la opci n para cargar lo que nos va a mandar a buscar el archivo generado por Proteus que es un archivo de texto Este archivo de texto como podemos observar en la figura 49 nos entrega las 62 coordenadas XY Podemos observar que las coordenadas comienzan a partir de la cuarta l nea lo que nos va a permitir situar los motores M48 TO1CO 0300 Je TOL xX 0040007 001000 x 010000Y 008000 x 010000Y 00 000 x 010000Y 006000 xX 010000Y 005000 X 010000Y 004000 x 010000Y 003000 x 016000Y 011000 M30 Figura 49 Archivo txt Proteus En el c digo generado por Proteus podemos encontrar varias instrucciones y detalles que nos permiten tanto comenzar la perforaci n como la finalizaci n de la misma e M 4s Inicia el programa e TOI B
23. pueden servir para el buen uso de la perforaci n automatizada 80 Figura 69 Igualdad Proteus Ares con Livewire PCBWizzard De igual forma si observamos los archivos generados por estos dos programas nos van a indicar los mismos puntos pero en diferentes rdenes lo cual no afecta el producto final Como observamos en la siguiente figura los dos archivos est n cargados y est n superpuestos ya que como se indic previamente son los mismos puntos en diferentes rdenes lo cual nos favorece para poder utilizar a gusto del usuario el programa que sea de mayor facilidad CARGAR LIMPIAR INICIAR COORDENADAS Figura 70 Igualdad de puntos de los dos programas 81 IV Utilizando el Control Manual El control manual como se mencion previamente es una utilidad de la interface gr fica que nos permite mover los motores como el usuario lo desee El control manual consta de 5 botones y su objetivo principal es permitir al usuario ubicarse en alg n punto requerido y perforar Esto nos puede servir tanto para cambiar el tama o de la broca mejorar o crear alg n orificio extra Como se observa en la figura 71 podemos ver el control manual en la interface gr fica Claramente se distinguen las cuatro direcciones en las que se puede mover nuestro robot y en el centro un icono que nos permite realizar la perforaci n Control Manual Arriba Izquierda Derecha Figura 71 Control Manual
24. que en las especificaciones m ximas de este motor indica que el voltaje m ximo debe ser 12V Como este motor es el que va a realizar los orificios ste debe tener mayor potencia para realizar la acci n deseada es por sta raz n que se pone su uso al m ximo voltaje Debajo de la fuente se observa un circuito similar al del motor del eje Y esto se debe a que es el motor del eje X ya que para evitar problemas se busc motores con las mismas caracter sticas en el plano XY para no tener que realizar programaciones diferente y evitar utilizar distintos voltajes y otros elementos Adicionalmente se tiene una bornera para conectar los sensores que nos van a ayudar a identificar el inicio de carrera es decir con estos vamos a poder encontrar los puntos 0 0 de nuestro sistema de coordenadas en el plano XY As mismo para acoplar el USB se debe conectar el D y el D del Pic la tierra al circuito y el voltaje a un pin para poder distinguir cuando el USB est conectado o desconectado 55 III Programaci n 1 Explicaci n Programaci n del Microprocesador EDS Motor Gira Izquierda Motor Gira Atras Sensores Activados Puerto C O USB Conectado Activa Sensor 1 Activa Sensor 2 Giro Derecha 48 pasos BufferOut 1 0 1 pulg Giro Izquierda 48 pasos BufferOut 3 0 1 pulg Giro Adelante 48 pasos BufferOut 0 0 1 pulg Giro Atras 48 pasos BufferOut 2 0 1 pulg z Perforaci n Activ
25. 6 V CONFIGURACI N DE LA COMUNICACI N USB ooooococconccononcononoonnnononcnnononnnnronononnncnnnncnnoncnnnc nn nn cnn ancanacnnes 37 CAPITULO 2 DISE O Y SOLUCI N usarla dean 46 I DISE O Y CONSTRUCCI N DEL PROTOTIPO sac mia ipac in tic ni oi a pa lila 46 II DISE O DE LOS CIRCUITOS ELECTR NICOS Y SIMULACI N eee ee eee eee eee eee 52 E SVL 10 1 CUC IOD eet Roe ce dead 52 2o Pieno delos CU CULOS se ia Gk dee 54 UE PROGRAMACI N iberos doo acada dedo Geada atlas dat ea aud dat atinada atei dal ial Papa 56 1 Explicaci n Programaci n del Microprocesador ceea eee eee eee nea eee 56 2 Dise o Ge AG Imran UCA A tt aa da rar M lai b dnei aa 59 3 Explicaci n Programaci n del Visual Basic ooocccccnnncoooonnnnnnnnnnnnnononnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnrnnnnnnnnnnnnas 6l IN COMUNICACION FISICA td EES 66 CAPITULO 3 FUNCIONAMIENTO Y ESPECIFICACIONES MANUAL DE USUARIO 68 d AOTIEIZANDO PROTEUS ARES ua A A 68 IE WTIELZANDO LIVEWIRE lt PCB WIZZARD os 75 TI COMPARACI N DE LOS DOS PROGRAMAS e aa az da da ataca a data iti aa i a dl 80 IV UTILIZANDO EL CONTROL MANUAL 33 a coal aa ua ana a al alla n ei Sai lata ua aa 82 ESPECIFICACIONES Y CONCLUSIONES ss cats cautai edi Daca dot Da dada aaa dadu baia duba boia bul 85 E ESPECIFICACIONES cost taie abea o 85 TE CONCLUSIONES o 86 BIBLIO GRA Flo la een hen acea ot ein eel cala Date 88 ANEXOS IA i ati eee cet etait od aaa aut na e a a
26. BP se va a enviar y recibir datos usando 8 espacios es decir USB Buffer 0 USB Buffer 1 gt USB Buffer 7 O a 1 Esto nos indica que cuando el USB Buffer x est activado 1 realice la acci n deseada Por ejemplo 41 If USB Buffer 0 1 then bot n activado desde el Visual Basic activa High PortB 0 Puerto b 0 se active se prende un led Pause 1000 se mantiene prendido por 1 segundo Low PortB 0 Puerto b 0 se desactiva se apaga un led Pause 1000 se mantiene apagado por 1 segundo EndIf finaliza la acci n Para enviar un dato hacia el visual Basic se configura de la siguiente manera portB 1 USB Buffer x x es el n mero de buffer usado En la figura 28 como se puede ver est la programaci n generada por Easy HID en este caso para Visual Basic Aqu podemos encontrar 8 partes las cuales nos ayudan a mantener primero la conexi n viva y segundo el envio y la recepci n de datos Entre los detalles m s importantes que se pueden resaltar est la definici n de Vendor ID y del Producto ID la cantidad de bytes de entrada y de salida que se van a usar el llamado al driver cuando se carga el programa e igualmente la finalizaci n de la llamada al driver cuando se desconecta y la lectura escritura de datos hacia el Pic Cuando se escriben datos al Pic como se hab a definido 8 bytes de buffer in en el Visual Basic el conteo no comienza en 0 sino en 1 lo que provoca que lo que en el PBP es 4 en el
27. MBI2PGC RDE SPPB P1C RB7MBIS PGD RD7 SPP7P1D REO ANSICK1SPP RE1 ANB CK25PP RE2IANT OESPP RE3MCLRIVPP E a La DA Figura 10 Conexi n motor paso a paso bipolar De igual forma para un motor paso a paso unipolar se conecta ste al puente H y al Pic La nica variante para este motor es que los hilos comunes se conectan a la fuente de energ a RCOMTIOSOMICKI Pmi RC1M1OSICCP2AUOE Sard geese RC2ICCP1 P14 RASIANSMVREF RC4 D A M RA4TOCKIC1 OUTRCY RCSD h P RAS AN4ISSILYDIN C20UT RCB TXICK Oe O RABIOSC2ICLKO RC7IRAIDTISDO E on oa SS OSC1 CLKI Oo Bp G pe 6 od Htc YS OUT1 RBOJAN1 2ANTOFLTOSSDISD A RDO SPPO RB1 AN10ANT1SCKISCL RD1 SPP1 O SOS Se RBZIANSANT2 AMO RD2 SPP2 RRA EN2 RBS ANI CCP2AN PO RD3 SPP3 E aa e N3 RB4 4N11 KBI0 CSSPP RD4 SPP4 eh 90 10 0 be oe IN4 RB5MBI1 PGM RD5 SPP5 P1B RN IN RBEMBI2PGC RD6 SPP6 P1C RB7MKBI3PGD RD7 SPP7 P1D OUTS GND OUT4 GND REO JANS CK1 SPP RE1 AN6 CK2SPP REZ AN7 OESPP RESMCLRIVPP eiii EA A GEO ee ee Figura 11 Conexi n motor paso a paso unipolar Existen secuencias para controlar este tipo de motores ya que se debe activar una bobina luego la siguiente y as sucesivamente para poder mover el rotor del motor 23 Entre las secuencias que se puede generar existe e Wave drive e Full Step e Half Step La secuencia Wave drive es la que activa una bobina a la vez y as sucesivamente con la siguiente Como se puede apreciar en la tabla 2
28. UNIVERSIDAD SAN FRANCISCO DE QUITO Mesa rob tica XY para la perforaci n de placas PCB con conexi n USB Guillermo Burbano B Tesis de grado presentada como requisito para la obtenci n del t tulo de ingeniero el ctrico electr nico Quito Enero 2011 O Derechos de autor Guillermo Burbano Barzallo 2011 Resumen La Rob tica en la actualidad se ha desarrollado de tal forma que nos permite realizar cualquier tipo de robot que realice una o varias actividades Generando de esta forma un proceso exacto y repetitivo sin perder la calidad de la acci n y o el producto que se est fabricando teniendo un proceso automatizado Dentro de la electr nica que es un rea de estudio muy importante entre las ingenier as existe una etapa la cual es la fabricaci n de circuitos impresos Estos son placas pl sticas con caminos de cobre los cuales nos permiten mediante cinco pasos implementar un circuito De esta forma se obtiene que los dispositivos el ctricos y electr nicos que queden fijos a la placa obteniendo seguridad y buena presentaci n En este proyecto un robot XY para realizar los orificios de los accesorios electr nicos se pretende que la fabricaci n de placas PCB sea un proceso m s r pido y efectivo De esta forma con el uso de este robot automatizado se pretende que el tiempo de fabricaci n de una placa PCB sea m s r pido pudiendo usar ese tiempo en diferentes actividades tales como investigaci n f
29. VB es 5 De tal forma que se tiene BufferOut 1 2 BufferOut 8 Para escribir un dato hacia el Pic desde el visual Basic se usa Private Sub dere_MouseDown clic en un bot n generado en VB BufferOut 2 1 USB Buffer 1 en PBP es activado HidWriteEx VendorID ProductID BufferOut 0 rutina de detecci n End Sub finalizaci n del envio 42 De la misma forma para leer un dato desde el Pic se usa parte del c digo generado por el HID el cual metiendo el buffer deseado a una variable conseguimos que el dato se tra do hacia el Visual Basic desde el microcontrolador Wf se se she shea ae af ae sf se sf se te ae ae le sk se se te te ae a ae af af sf te ae ae le le sk se ae te fe af a af af af te ae fe e le sk se se te fe of a sk af af te ae ae sk sk teste on read event hehe e ete se e e e e e e ae ae ae ae ok ok of e ae ae e de af e le eo fe fe ee ee ae ae de ae ae ae he ae he he ae he ae he ae ae ae ae ae ae ae e ae oe ae ae ae oa Public Sub OnRead By Val pHandle As Long read the data don t forget pass the whole array If hidRead pHandle BufferIn 0 Then YOUR CODE HERE Temp BufferIn 8 Variable igual al dato del microcontrolador Tactual Caption Temp variable visible en visual Basic first byte is the report ID e g BufferIn 0 the other bytes are the data from the microcontrolller End Tf fin del IF End Sub Fin de la lectura vendor and product IDs Private Const VendorID 6017 P
30. a jndodun yiomywy PHOM Lay euuioN Figura 20 Opci n para ver los caminos en PCB Wizzard En el caso del Livewire PCB Wizzard PCB Wizzard al momento de querer realizar la impresi n este no tiene un ambiente amigable con el cual uno pueda interactuar como el Proteus Una vez observado la figura de c mo va a ser la impresi n solo se hace clic en el bot n print imprimir de esta forma conseguimos lo mismo que estamos observando en el papel transferencia Un detalle muy importante al momento de realizar la impresi n es realizarla en una impresora laser ya que el barniz del papel transferencia que por efectos qu micos se une con el polvo del t ner permitiendo que f cilmente los caminos y los PAD s queden levemente levantados Una vez que tenemos nuestra impresi n se puede proseguir a cortar la placa Se debe adicionar 4mm m s a los bordes impresos del circuito impreso Una vez 33 cortado se prosigue con la transferencia t rmica ste proceso consiste mediante calor hacer que los caminos impresos en la hoja sean pegados a la placa Antes de proseguir es recomendable limpiar el cobre con una esponja de acero ya que se deben quitar los rayones y el xido creado en la superficie Una vez limpia la placa se debe manipular por los bordes ya que la grasa de los dedos genera xido en la superficie de cobre se debe colocar sobre una mesa firme la placa y sobre sta el papel transferencia con los cami
31. a BufferOut 4 Taladro Realiza Baja Soporte Sid p Perforaci n Sube Soporte Apaga Taladro HAK E E fi Figura 46 L gica de programaci n del Pic 56 La programaci n del Pic como se mencion antes se lo realiza en PicBasic Pro que es un programador que nos permite utilizar Basic en vez de Assembler para facilitar la programaci n Entre las instrucciones m s utilizadas podemos encontrar e Definici n de variables e Subrutinas e Rutina principal del microcontrolador Dado a que debemos siempre comenzar desde el punto 0 0 debemos usar sensores de micro contacto lo que nos permite posicionar al eje X y al eje Y en los puntos de inicio Como se observa en el diagrama de bloques si los sensores no est n activados el motor gira hacia la izquierda cuando ste llega al sensor el motor hacia atr s se moviliza hasta activar el sensor De esta forma conseguimos siempre tener el mismo punto de partida para todas las aplicaciones sean manuales o autom ticas Una vez alcanzado el inicio de carrera podemos comprobar si existe la conexi n USB debido a que el cable USB tiene un cable de 5v l gicos lo podemos usar para enviar a una entrada y saber que si ese cable est o no activo Por lo tanto si esa entrada no est activada significa que el cable USB est desconectado por lo que no puede haber transmisi n de datos provocando que ninguna rutina comience Como se observa en los bloques si el USB
32. a el tope contrario se mueve la mitad de la distancia de la base 47 Figura 33 Uni n base y plataforma movible Al igual que la base se tiene un soporte superior que nos va permitir que el efector final se mueva en la direcci n de X De igual forma como se observa en la figura 34 podemos encontrar que se tienen dos rieles para mantener el equilibrio y al medio el tornillo milim trico para poder mover traslacionalmente el efector final nn o 3 a o 3 un o 3 a o 3 un a 3 20 cm w o 3 R o fb NA Figura 34 Soporte superior y soporte rieles Esta secci n de la maqueta tiene por objetivo sostener el motor del eje Z Este eje nos ayuda a mover hacia arriba y hacia abajo el efector final de la misma manera podemos observar que para que no pierda estabilidad est compuesto por dos rieles laterales y un tornillo sin fin para que el efector final suba y baje Dentro de los detalles de dise o se pens que para que el efector final no se demore mucho subiendo y bajando se dise que el motor paso a paso para controlar ste est a un cuarto del tama o de la placa Por eso podemos observar que existe un hueco por el cual entra el motor paso a paso para que el rotor pueda ir casi al borde del soporte 48 Figura 35 Soporte para el taladro y soporte para rieles superior Como se observa en las vistas laterales s
33. abla de verdad secuencia Wave drive uses oa oo a ea eee nenea eee 25 Tabla 3 Tabla de verdad secuencia Full Step eee eee ee eee 26 Tabla 4 Secuencia Hall Ste px rre corrida a nt iata e od a ala i iad 27 Figura 12 conexi n motor DC eee eee ee eee ease 28 Figura 13 Configuraci n Rieles Tornill0 0 cece eee 29 Figura 14 Tomillo SIM yr RE RONI RR RR DORI space 30 Figura 15 Simulaci n Circuito Proteus eee 31 Pietra l6 Circuito Impreso Pro Urraco tatoo 31 Figura 17 Simulaci n en Livewire PCB Wizzard ooooooccccccccccnnnncnnanccccccnnnnn ness 32 Figural8 Circuito impreso Livewire PCB WIZzZard osos oso eee 32 Figura 19 caracter sticas de impresi n Proteus eee eee 33 Figura 20 Opci n para ver los caminos en PCB Wizzard ooocoococcccccccccnnncnnnnnno eee 34 Figura 21 Pantalla 1 del HID cargar nombre del producto oooooccccooconcccncncco oo 38 Figura 22 Vendor A y Productld sai eta areale decit ao avec aia ia paradise 39 Figura 23 configuraci n de la cantidad de bytes ee eee eee eee 40 Figura 24 opciones de programas y PIC S cece eee eee Ea Ea a aos aa edo 40 Figura 25 Confirmaci n de la generaci n de COd1Q0S ccc eee eee eee eee 4 Figura 26 Programas creados con el HID eee eee eee Dono 41 Figura 27 C digo generado por el HID para el PBP ooooccccccccccccccnccncncccnnnoos 42 Figura 28 C digo generado por el HID para Visual Basi
34. abricaci n de placas entre otras actividades para fomentar el mejor uso del tiempo Este producto se lo va a realizar a escala normal es decir que va a tener tama o y dimensiones reales de acuerdo al tama o real de las placas que se encuentran en el mercado Usando un microcontrolador de ltima tecnolog a nos va a permitir controlar y comunicar con la PC mediante el USB ya que en todas las computadoras se encuentra un conector Para realizar los movimientos se us motores paso a paso de esta forma se consigue tener precisi n y facilidad de control de todos los movimientos en los diferentes ejes del robot La interface gr fica la cual nos va a permitir enviar los datos al microcontrolador para realizar los movimientos deseados para que este se sit e y taladre seg n el circuito impreso realizado en Proteus Ares o Livewire PCB Wizzard Se puede concluir que este robot es una gran ayuda para el estudiante o el profesional que necesita fabricar circuitos impresos Abstract Robotics now a day has improved as much that we can make any kind of robot that performs one or more activities Making that the process been accurate and repeatable without losing the quality of the action and or product being manufactured having an automated process In electronics that is a very important area of study among engineering there is a stage which is the manufacture of printed circuit boards These are plastic plates with copper paths
35. adrados Que realice todas las perforaciones de la placa realizada en Proteus o Livewire PCB Wizzard Tenga un control manual de los movimientos Muestre una interface de comunicaci n se puede observar en la figura 47 podemos ver la interfaz gr fica generada en Visual Basic Para la f cil comprensi n de la interface se ha enumerado las partes m s importantes ya que son las que nos permitir n cumplir los objetivos 1 Interface en la que nos permite cargar los datos desde el Proteus Al momento de cargar el archivo entramos al explorador de archivos lo que nos permite buscar el archivo texto generado por el Proteus guardado en los documentos del usuario Una vez aceptado el c digo ste se copia en el recuadro Istl Codigo el cual es un list que nos permite observar los datos obtenidos El momento de aceptar el c digo este 59 genera los puntos en el gr fico permiti ndonos observar los orificios a ser realizados Si se oprime el bot n limpiar este borra los datos del lstlCodigo y vuelve la pantalla del picture a su estado inicial 2 Interface que nos permite cargar los datos generados por Livewire PCB Wizzard De igual forma carga el archivo y copia los datos en el Ist2Codigo lo que nos permite observar los datos y precisar los puntos de perforaci n De igual manera el bot n limpiar borra los datos del Ist2Codigo y pone la pantalla en su estado inicial 3 El bot n iniciar comienza la perforaci n autom
36. amas tales como Orcad Pspice Livewire PCB Wizzard Proteus Eagle entre otros Estos programas nos permiten utilizar varios componentes el ctricos y electr nicos para simular En nuestro caso se ha usado el Proteus ya que contiene gran cantidad de componentes al igual que el Livewire PCB Wizzard PCB Wizzard que nos permiten simular y generar el circuito impreso 11 44 29 Como se observa en la figura 15 se observa el funcionamiento del circuito simulado en Proteus fuente ISIS Professional Animatin File View Edit Tools Design Graph Source Debug Library Template System Help DEN aa a Ae 4399 9 Ie x ae ZAAD R L DEVICES 14004 1N4148 IWATTOR1 741 SE YA 1 J0Q M gt 800B NY YO BES ules in E 7805 7812 7824 ALTERNATOR BL327 G25B20 HITEMPAX4700U35 LED BLUE VSINE ZL2200U25 Figural5 Simulaci n Circuito Proteus Despu s de haber realizado la simulaci n el paquete de Proteus ofrece Ares el cual es un programa complementario para la generaci n de circuitos impresos el cual tiene dos opciones la primera es realizar el circuito a mano es decir utilizar los componentes y unirlos al gusto del usuario poniendo la posici n y la forma de uni n de los caminos La segunda opci n es utilizar el autoruting el cual es un componente de este programa que autom ticamente genera los caminos y la posici n de los elementos Como se observa en la figura 16
37. bi n teniendo en cuenta que la mayor a de computadoras que se encuentran hoy en el mercado carecen tanto de puertos seriales como puertos paralelos lo que nos permit a antes realizar la comunicaci n Entre las muchas formas que existen para comunicar con USB existe el EASY HID el cual es un peque o programa hecho por la compa a MECANIQUE el cual nos genera dos plataformas de desarrollo Entre estas podemos encontrar para los microprocesadores el Pic Basic Pro y Proton que nos permite programar los Pics de la serie 18F tales como 18F2455 18F2550 18F4455 y 18F4550 y para la computadora nos genera el c digo en Borland Delphi Visual C y Visual Basic Este programa tambi n nos entrega lo que son los drivers para que reconozca la computadora al Pic el momento de la primera conexi n Cuando uno inicia el programa la primera pantalla que nos aparece como en la figura 21 sta nos permite cargar el nombre del producto que se est desarrollando Introduction EasyHID is designed to provide a simple solution to the problems normally associated with implementing USB communications between a PIC microcontroller and Personal Computer PC EasyHID is used to create two program templates ready for compiling One program is targetted for your PIC microcontroller the USB device the other is used on your PC the USB host Please enter your company and product name The company and product name strings are mandatory fields T
38. c eee 45 Figura 29 Dispositivo conectado con la computadOra eee eee eee 45 Figura 30 Caja interior para la fuente y placa del controlador 0 ccc cece cece ee eees 47 Figura 31 vista lateral y frontal rieles y SOpOrtes 0 eee a aa Dedo 48 Figura 32 Platdiorma MO VDO scite a ataca aa o ii aa i ani i a Ala i asia li 48 Figura 33 Union base y plataforma movible ccc eee eee 49 Figura 34 Soporte superior y soporte rieles ce eee eee eee eee 49 Figura 35 Soporte para el taladro y soporte para rieles superior cee cece eee eee 50 Figura 36 Vista lateral soporte de taladro ccn eee eee 50 Figura 37 Vista lateral parte SUPE PA ai aleg eens A ana dal at ai SO Figura 38 vista ironta compl NA 51 Pietra 39 Vista lateral COMPLE ap its 51 Fiera 40 Diseno Maqueta en Denia iso 52 RE E Diseno Real EA aa ast 52 Fioura 42 Fotos Maqueta Terminada srta 52 Figura 43 Circuito realizado en Proteus sir rides 53 Figura 44 Simulaci n del circuito El6ctrico c eee 54 Figura 45 Circuito fuente y controlador de MOtOTeS aa eee 55 Figura 46 L gica de programaci n del Pic eee eee 57 Fisura A notera CUA aid 60 Figura 48 L gica de Programaci n de Visual Basic eee 62 Tabla o Relacio n de butters Pro V DO iia is bi 63 Figura 49 ACN LVO AE PrO CS A 64 Figura 50 Archivo drl Livewire PCB Wizzard PCB Wizzard ccc cece cece cues 65 Tabla 6 Movimient
39. cargamos a la interfaz J El Rabat PON Oria PERFORADOR DE PLACAS PCB CARGAR ES LIMPIAR PERA EA PEER TO AE III EEE ci EEE ES a a ra PA ba Cd EA LIMPIAR INICLAR LOMA De AMELIA Figura 60 Cargar el Archivo y comenzar perforaci n e Verificamos con el Proteus Ares que los puntos generados con los mismos 73 PERFORADOR DE PLACAS PCB bth eee bbb LILI LER ERT eo Danae AA AAA ETET m elo ca ll e eds e od ce co ls cd o ed a a SPER REE Pee EEE Figura 61 comparaci n puntos Proteus Ares e interface visual e Confirmamos que se encuentra en el Punto 0 0 e Procedemos a hacer clic en Iniciar Cuando finalice la perforaci n un mensaje de confirmaci n nos va a mostrar para indicar que los puntos generados en el programa se han realizado con xito Un detalle importante es que cada vez que se realice un orificio la interfaz figura nos va a cambiar de color el punto taladrado De esta forma podemos observar como procede la m quina para ubicar y taladrar punto por punto De igual forma debajo del bot n de iniciar nos va a indicar que coordenadas est taladrando de esta forma si ocurre algo podemos modificar el archivo y taladrar desde las ltimas coordenadas taladradas 74 do Peri zac Finghgada Aceptar Figura 61 Confirmaci n Perforaci n finalizada IL Utilizando Livewire PCB Wizzard De igual manera c
40. co RCOTIOSOTICK RC NTIOSICCPZ RCACCP UP IA Z RASAN ES LVD ING 20 UT RABIOSCZIC LKO 050 10 LKI DABAN AZINTOFLTOSD VEDA ROSSPPHPIB f 1 ROGSPPEIPRIC E ROTSPPTIPID a Tr SS ARAS A LJ e E Anka zice E o REVANSOKISPP HE Mi VES VS olmi TE u T gt Ea mm Figura 43 Circuito realizado en Proteus Para simular el circuito previamente se realiz la interfaz figura manual de esta forma usando la interfaz figura podemos enviar las se ales de movimiento hacia el Pic y poder observar en la simulaci n del Proteus Como se observa en la figura 44 podemos observar la interfaz figura la parte manual De esta forma podemos usar los 5 comandos para saber que la programaci n de los motores est correctamente realizada 52 1 MZ Tz a La RADA RC AS po re care R i Ma a LES Control Manual s gt El aang cor UPA T me owo onoo as RATOS KEG IOUTIROY A E tan ta atdeatcenen e AT CATE TO EUA e AC T RESTAR LE O TE gt A SN jost O AAA NA tattoo AA tototototo toto toto toto toto toto toto roto tato REIVANAZANTIVFLTUSORDA RODSPPO PI lle eee oe eee KEL A RI AAA A O III O ROTSPPWPD EA AA A NAAA REVANSOKEAR E A NAAA RENANG SDA e NE NEEE ECG ReganTioceer O EEE a a va Ea Y EEEa Patra EE a a ral ra Izquierda Derecha OO ER WS ouTi a H x z OUTZ At z S la error ral atat als 17 Eki Figura 44 Simulaci n
41. cto nos permiti mejorar el tiempo de fabricaci n de los orificios de una placa PCB ya que cuando son muchos el robot automatizado realiza con continuidad y sin perder exactitud los orificios que se ha dise ado en los programas sugeridos De esta forma podemos ayudar al usuario a que la placa realizada sea un proceso m s r pido lo que nos permite tener m s tiempo para realizar diferentes actividades que pueden servir m s a la sociedad Dentro de los aspectos m s importantes que se pueden resaltar de ste proyecto es la capacidad de controlar los motores paso a paso que mediante una comunicaci n de alta velocidad como es la comunicaci n USB 2 0 y una interface visual figura amigable al usuario se puede combinar para poder elaborar un robot que se mueva en los ejes XYZ Esta fusi n de los aspectos mec nicos y el ctricos nos permiti obtener un producto final de alta fidelidad tanto para el uso acad mico como investigativo Entre los aspectos m s delicados que se han encontrado podemos mencionar que cuando se vaya a utilizar varios motores siempre es mejor utilizar la misma marca con las mismas caracter sticas ya que en un futuro puede simplificar la resoluci n de detalles tales como la programaci n los ajustes y la calibraci n De igual manera utilizar dispositivos que sean f ciles de adquirir ya que en caso de que exista una falla pueda existir un repuesto f cil de encontrar de esta forma continuar sin pausar la
42. de las piezas mec nicas en el rea de trabajo Controlar un motor DC con efector final taladro Utilizar sensores para determinar inicio de carrera en los movimientos horizontales Programar un microcontrolador para el control de los motores Realizar la comunicaci n con la computadora mediante comunicaci n USB Realizar una interface visual tal que d Obtenga los puntos XY por medio del Proteus y del Livewire PCB Wizzard Genere un gr fico de los puntos a ser taladrados Que realice todas las perforaciones de la placa realizada en Proteus Ares o Livewire PCB Wizzard Tenga un control manual de los movimientos Control de velocidad para los movimientos en el control manual Muestre una interface de comunicaci n 12 CAPITULO 1 MARCO TE RICO 1 EL ROBOT X Y Z El robot X Y Z es un robot el cual se mueve en un eje cartesiano de 3 dimensiones Sus movimientos en el eje XY son movimientos horizontales en el plano y en el eje Z con movimiento vertical esto nos permite realizar acciones tales como pick and place fresadora taladro y dem s acciones dentro del rea de trabajo En nuestro caso tenemos un efector final que taladra esto nos va a servir para realizar los orificios en la baquelita deseada Dentro de los modelos rob ticos existen robots los cuales dependiendo del fabricante pueden tomar varias formas y tama os En nuestro caso vamos a utilizar una base m vil debido a que el tama
43. del USB hacia la computadora obteniendo el control por medio de un programa generado seg n las necesidades Las especificaciones b sicas implementadas son e Que obtenga los puntos XY por medio del Proteus y del Livewire PCB Wizzard e Genere un gr fico de los puntos a ser taladrados e Que realice todas las perforaciones de la placa realizada en Proteus o Livewire PCB Wizzard e Tenga un control manual de los movimientos e Muestre una interface de comunicaci n Estas especificaciones nos van a permitir que una vez finalizada la tercera etapa de la fabricaci n de una placa PCB uso del cido f rrico para remover exceso de cobre se pueda poner en la m quina fabricada y realice los orificios en los lugares asignados por el Proteus o el Livewire PCB Wizzard En el caso que se necesite realizar un orificio extra o mejorar alguna perforaci n se ha dise ado un control manual que nos permite movilizarnos en el eje Horizontal y en el lugar deseado realizar una perforaci n extra Entre los resultados m s importantes que se encontraron est el control de los motores paso a paso ya que existen varias formas y programaciones para el control La comunicaci n USB nos permite controlar el microcontrolador desde la computadora mientras exista una se al que nos indique que existe conexi n 11 OBJETIVOS A AA A A Construir un Robot XYZ Controlar motores paso a paso unipolares y bipolares para el movimiento
44. del agua con el cido es de acci n agresiva De igual forma se lo debe realizar en un lugar 34 con buena ventilaci n y con ropa preferiblemente vieja ya que el cido salta y mancha Una vez que el cido ha hecho contacto con el agua se lo comienza a mover de lado a lado formando un oleaje Este nos permite acelerar el proceso ya que el cido en constante movimiento remueve de forma m s f cil el exceso de cobre Debido a que es un proceso que puede tardar un poco y el cido es obscuro mediante el uso del palo de pincho se lo usa para sacar la placa y ver que tanto se ha avanzado en el proceso Una vez que se haya retirado todo el exceso de cobre se lo debe lavar con abundante agua hasta que la placa quede limpia y se prosigue a secarla con una toalla Cuando la placa est seca se puede observar que los caminos y los PAD s tienen un color negro producto de sumersi n en el cido Cuando se secan bien los caminos stos toman un color blanco para retirar estas impurezas se tienen dos formas para limpiar La primera utilizando acetona ti er o cualquier disolvente con un poco de algod n El efecto secundario de este tipo de limpieza si bien limpia los caminos y nos permite ver el cobre deja un color negrizo a la placa dej ndola sucia y poco presentable La segunda forma de limpiar es utilizar la misma esponja met lica remojada en agua de sta forma conseguimos quitar el color y pulir los caminos entrega
45. e o motor DC que trabaje a 12VDC con buena robustez y giro Para los motores de los ejes necesitamos saber que e Se debe obtener precisi n en los giros e Debe ser de alto torque e Debajo consumo el ctrico e F ciles de controlar Estas caracter sticas cumplen los motores paso a paso ya que estos seg n el dise o del fabricante pueden girar desde 0 72 hasta 90 permiti ndonos tener buena precisi n de giro Los motores paso a paso est n formados por 4 bobinas si se programa que se activen dos de las cuatro bobinas el torque del mismo va a mejorar ya que se va a consumir m s corriente que si trabajase con una de las cuatro bobinas a la vez Este tipo de motores tiene bajo consumo el ctrico ya que no son muy grandes esto se debe a que las aplicaciones son m s enfocadas a la rob tica que a la industria Por este mismo motivo son f ciles de controlar a comparaci n de un gran motor AC no se necesitan variadores de frecuencia ni grandes potencias para controlar El dise o mec nico es un dise o que nos permita mover los ejes XY horizontalmente y el eje Z verticalmente mediante un tornillo sin fin el cual mediante el giro de los motores paso a paso va a hacer girar hacia adelante o hacia atr s el eje Y y de derecha a izquierda el 10 eje X De igual forma en el eje Z hacia arriba y hacia abajo permitiendo que el taladro suba y baje La implementaci n de todos los elementos nos permite comunicar por medio
46. e 2 Amperios luego existe un puente de diodos para rectificar la se al haciendo que deje de ser alterna haci ndola contin a Tenemos un 7824 con dos capacitores para filtrar la se al ya que nuestros motores para ptimo funcionamiento como se observ en las hojas de datos usan 24 V En serie ponemos un LM7824 y un LM7812 ya que el motor DC no se lo puede forzar con 24 V debemos reducir a 12 V para que no se queme En los anexos en la parte superior podemos encontrar el mismo circuito pero con la peque a modificaci n que en vez de usar un LM7824 usamos un LM7803 para poder estabilizar la se al en 5 VDC ya que nuestro microcontrolador funciona con voltaje l gico 1 es decir 5 voltios en corriente contin an En nuestra tercera parte del circuito podemos observar como componente principal de toda la placa al PIC18F4550 Este dispositivo es el que va a controlar los 4 54 motores que por medio de programaci n las entradas y salidas conectadas a ste dispositivo se van a poder controlar el robot XY A lado del PIC se puede observar que se tiene dos puentes H los cuales son los controladores de los motores paso a paso que se usa La diferencia del superior con el inferior es que el uno controla un motor paso a paso bipolar eje Z y el otro un motor unipolar eje Y En la parte interior de la placa se puede notar claramente en el circuito que existe un puente H que nos permite conectar el motor DC del taladro ya
47. ed or unplugged VAERERHER ER ER eee ee eee eee See SSS SSS SSS SSS SSS SS SPSS SSS SSS SPSS SSS SS SD Public Sub OnChanged Dim DeviceHandle As Long get the handle of the device we are interested in then set its read notify flag to true this ensures you get a read notification message when there is some data to read DeviceHandle hidGetHandle VendorID ProductID hidSetReadNotify DeviceHandle True End Sub LR RRR ERR ERR RRR RRR AAA on read event See eee eee eee eee eS Se SSS SSeS SSS SSS SSS SSS SSS LSS SSS SSS SSS SSS SSS STL SS Public Sub OnRead ByVal pHandle As Long read the data don t forget pass the whole array If hidRead pHandle BufferiIn 0 Then 1 YOUR CODE HERE first byte is the report ID e g BufferIn 0 the other bytes are the data from the microcontrolller End If End Sub LRH RRR RRR RRR RHEE RRR RRR REE this is how you write some data aff eee eee eee ee eee eee See ASE SSSA SASS SS SSS SSS SSS SSS SSS SSS SSS ST STS SS Public Sub WriteSomeData BufferOut 0 O first by is always the report ID BufferOut i 10 first data item etc etc write the data don t forget pass the whole array hidWriteEx VendorID ProductID BufferOut 0 End Sub Figura 28 C digo generado por el HID para Visual Basic Una vez que se ha entendido el funcionamiento del USB antes de cualquier modificaci n al PBP se debe correr y generar el archivo HEX es el archivo he
48. enta 6 hilos En este tipo de motores dependiendo del fabricante podemos encontrar 5 o 6 hilos ya que el com n como se observa en la figura puede venir tanto unido como sueltos es por aquella raz n que encontramos m s o menos hilos Motor E F Motor P P racla i Bipolar Unipolar Com n Bobina 1 D Comun Figura 9 hilos motores paso a paso bipolar y unipolar Para controlar un motor paso a paso necesariamente se debe usar pulsos para activar cada bobina Para la mayor a de casos los motores paso a paso 22 son motores de baja corriente sin embargo si el control se lo va a realizar por medio de un microprocesador se debe usar un puente H ya que se debe modificar el voltaje y se debe usar corriente continua para activar cada pulso en la bobina Como podemos observar en la figura 10 mediante el uso de un microprocesador este env a el pulso de activaci n el cual activa la salida del puente H el cual activa la bobina conectada RAD ANO RCO T1 030 71 CKI RAVAN RC1U T1IOSWCCP2IOE RA2 AN2MREF CVREF RC2 CCP1 P14 RAS ANSAREF RC4 D A M RA4 TOCKIC1OUTIRCY RCSID 1VP RAS ANIISSILYDINIC20UT REBITXICK AS A RABIOSC2ICLKO RC7IRAIDTISDO a O Doe YSS OSC1 ICLKI E gt v es a RBO AN1 2ANTOFLTOSDISD A RDO SPPO RB1 441 DANT1 SCKISCL RD1 SPP1 RB2 ANSINT2AN MO RD2 SPP2 A AS RB3 AN9 CCP2 PO RD3 SPP3 NS OUTS GND OUT4 RB4 4N11 KBIO CSSPP RD4 SPP4 0 25 i o oa 6 e GND RBS KBI PGM RDS SPP5P1B RBE
49. es y generar los pasos deseados para un motor paso a paso 16 II Elementos Electromec nicos 1 Motor Paso a Paso Mitsumi M435SP 7 SPECIFICATIONS tens A A 250mA 1500 phasezil 2 2 Phase excitation Unipolar driving A Figura 3 Motor paso a paso Mitsumi M43SP 7 y especificaciones El Mitsumi M43SP 7 es un motor paso a paso de alto torque y bajo consumo el ctrico Este est dise ado para ser usado en impresoras y dem s objetos que necesiten precisi n y buen torque Entre las caracter sticas principales tenemos que a 24VDC tiene un torque 33 3 mN m a 200 pps Como se observa en la figura 4 podemos observar la curva de trabajo de este motor 38 17 p M42SP 7 1500 24V DC 0 O 100 200 300 400 500 600 700 800 Speed pps Figura 4 Curva Velocidad Vs Torque motor Mitsumi M43SP 7 Entre las caracter sticas de trabajo como se observa en la figura 3 se tiene que cada paso del motor es de 7 5 lo que nos permite tener 48 pasos para conseguir mayor precisi n en los movimientos Como vamos a trabajar a 24VDC tiene un consumo de 173 mA gt 38 18 2 Motor Paso a Paso NMB PM3558 048 Model Specifications Reference Characteristics Motor Size PM355 048 UNIPOLAR CONST VOLT BIPOLAR CHOPPER Drive Voltage 24 V 24 V Current PHASE 500 ma Coil Resistance PHASE 50 Q 15 0 SMDT 002 UDN2916B V Magnet Material Ferrite plastic magnet Polar anisotropy ferrite si
50. esta forma tenemos la altura necesaria para que entre un transformador ya que es el dispositivo m s grande que debe estar all adentro Figura 30 Caja interior para la fuente y placa del controlador Sobre la caja va la base la cual tiene 64 cm de largo 30 cm de ancho y 5 5 cm de alto En los bordes de la base se va poner los soportes donde van a estar sostenidas las rieles y el motor paso a paso que va a controlar el eje Y Los orificios dise ados est n a una altura de 2 5 cm de esta forma la plataforma movible va a estar en las rieles a 1 5 cm de altura para evitar el roce 46 T 2 5 cm qn Figura 31 vista lateral y frontal rieles y soportes La plataforma movible como se observa en la figura 32 es una plataforma que tiene el largo y el ancho para una placa de tama o A4 En el caso que la placa sea de menor tama o se ha considerado que debe tener un ajuste para que la placa no se mueva En la parte inferior de la misma podemos observar que tiene 3 orificios en los cuales los dos laterales son por donde los rieles van a pasar para mantener equilibrio y el orificio del medio es el que contiene la tuerca la que va a trasladar el movimiento rotacional de los motores hacia el movimiento transnacional Hom 25 cm 12 cm 10 cm Figura 32 Plataforma movible En la figura 33 como se observa es la uni n de la plataforma con la base lo que nos permite observar que si la plataforma se mueve hast
51. estra en la figura 23 se observa las diferentes opciones del USB Son casillas donde uno puede cambiar las diferentes opciones En Polling input y polling output como se observa son datos de tiempo El polling input es el intervalo usado por la computadora para pedir datos del Pic mientras que el polling output es el intervalo usado para enviar datos al Pic Como se observa es un tiempo de 10 ms lo que se demora en recibir y enviar datos El bus power es la cantidad de corriente que maneja el puerto USB ste tiene 50 mili amperios lo que generalmente maneja el USB de las computadoras En Buffer input y en Buffer output es la cantidad de bytes que se van a usar para enviar y recibir datos hacia la computadora y se puede generar hasta 64 bytes de comunicaci n La 38 recomendaci n del fabricante como se observa es que si no est seguro de la modificaci n de los datos se debe trabajar con lo pre establecido O EasyHID Wizard Configuration Details The input polling interval is used by the host to request data from a USB device The output polling interval is used by the host to send data to a USB device Bus power is the maximum power consumption x of the USB device on the bus Polling Input 10 ms host requests data from a USB device max latency Polling Output 10 me host sends data to a USB device max latency Bus Power 50 x2 m The input buffer report is sent by a USB device when requested to do so by the ho
52. fabricaci n ni la calibraci n Futuramente a este proyecto tanto en la interface gr fica como en el dise o se lo podr a mejorar ingresando en el control manual y a las coordenadas definidas para que el usuario pueda tranquilamente ingresar a que coordenadas quiera 1r y que ste se dirija As mismo al dise o se le puede incluir para que autom ticamente vaya a cambiar de brocas y una vez 86 finalizada la perforaci n realizar un Pick and Place de los componentes insertarlos y soldarlos de esta forma se completar a la automatizaci n de la fabricaci n de placas PCB Esas recomendaciones generadas a futuro se las puede realizar tanto como continuaci n de proyecto final as como proyecto de las clases de automatizaci n rob tica scada microcontroladores y control de m quinas el ctricas ya que stas son las bases que nos permiten generar el control tanto sobre los motores as como de la interface gr fica para generar un proyecto de tal magnitud Finalmente se puede concluir que todos los objetivos planteados en un inicio fueron completados con gran xito ya que gracias a la investigaci n previamente realizada se pudo usar el microcontrolador con la comunicaci n y la interfaz figura para automatizar el proceso de perforaci n de las placas PCB 87 BIBLIOGRAF A 1 http www winpicprog co uk pic_tutoriall htm 2 http www microchip com stellent iIDCplg IDCService SS_GET_PAGE amp nodeld 2125 amp pa
53. gr fico generado se van a borrar de esta forma podemos insertar otros archivos De igual forma tenemos la misma opci n para el Livewire PCB Wizzard la diferencia se encuentra en el tratado del archivo Como se observa en la figura 50 el archivo generado por el Livewire PCB Wizzard PCB Wizzard es muy similar al del Proteus De igual forma tenemos el inicio de programa el fin de programa el tipo de broca y el punto XY M48 A TOL x022000Y 010000 x022 000Y 009000 XO22000Y 008000 x022000Y 00 000 X022000Y 006000 xO2 2000Y 005000 X022000Y 004000 X022000Y 003000 X022000Y 002000 x022 000Y 001000 x01 2000Y 021000 M30 Figura 50 Archivo drl Livewire PCB Wizzard PCB Wizzard El archivo generado por Livewire PCB Wizzard mos comienza a dar las coordenadas a partir de la 4ta l nea y en vez de ser 16 d gitos son 15 ya que obvia el signo en la coordenada de X De igual forma usando la opci n MID tomamos 3 d gitos a partir del primer cero desde la izquierda y para Y es desde el segundo digito a partir del primer cero De esta forma conseguimos los puntos XY desde el Livewire PCB Wizzard De igual forma estos puntos son graficados en la pantalla siempre como referencia para el usuario 64 Una vez cargado el archivo ya sea Proteus o del Livewire PCB Wizzard o seg n el que se escoja la opci n de iniciar comienza el trabajo autom ticamente Primero cuando uno aplasta iniciar verifica que archiv
54. he device serial number is an optional string value and can be omitted Company Name G Burbano Product Name RobotxrY Serial Number 37 13 7 Figura 21 Pantalla 1 del HID cargar nombre del producto La siguiente p gina nos entrega lo que son el VENDOR ID y el PRODUCT ID los cuales son n meros asignados por el organismo que regula la autenticidad de los productos USB donde se puede comprar por U S 4 000 una membres a anual con n meros otorgados exclusivamente al desarrollo Al ser un proyecto sin fin de lucro se puede mantener los mismos datos para realizar la aplicaci n 5 EasyHID Wizard Please enter a valid Vendor ID VID and Product ID PID Vendor ID 6017 Product ID If you intend to ship a USB device you need an official USB Vendor ID which 15 unique throughout the world Vendor ID s are assigned by the USB implementers forum at www usb org Use the default values above FOR TESTING ONLY Alternatively Mecanique own a USB Vendor ID and can provide an individual or a company with a set of product ID s at very low cost This means that your product can be shipped world wide with a guaranteed unique and unambiguous VID and PID combination B Purchase a unique set of Products IDs so that I can distribute my product a Tell me more about using Vendor and Product ID s Help lt Back next gt Cancel Figura 22 Vendor Id y Product Id La tercera etapa de este programa como se mu
55. ias Livewire PCB Wizzard De igual manera debemos configurar el rea de trabajo el punto de origen y el sistema m trico que se va a usar Como se observa en la figura 63 entrando en la configuraci n de las coordenadas confirmamos que la distancia entre punto y punto se va a utilizar pulgadas El tercer paso nos indica qu icono nos permite generar nuestra rea de trabajo De igual manera que realizamos en Proteus Ares debemos generar un rect ngulo para que las coordenadas obtenidas sean del tipo XY es decir coordenadas rectangulares As mismo entrando en VIEW CO ORDINATES ORIGIN CHANGE ORIGIN nos da la opci n de cambiar de lugar el punto origen Como previamente se mencion el punto de origen debe utilizar el cuarto cuadrante ya que el dise o mec nico se mueve hacia adelante y hacia la derecha Esto se consigue utilizando X positivas y Y negativas Es por esta raz n que el punto de origen se lo debe poner en la esquina superior izquierda de nuestra rea de trabajo Estas especificaciones mencionadas se las puede observar m s claramente en la figura 63 76 File Edit View Insert Tools Window Help RE E Normal RX LOR ic th Ge E Page Layout Preview Go To gt Toolbars b 3 Gallery b Display lt P Style Header and Footer S HE Grid Snap Millimet 1 4 Show Special Characters c a r Hide Page Guides te sil Metres j Zoom gt Y Inches d Points Mil 0 001 inch F
56. igura 63 Configuraci n rea de trabajo y origen de coordenadas Luego de haber concluido con el rea de trabajo y definiendo nuestro punto de inicio se puede proseguir con el dise o En esta etapa insertamos los componentes que se van a usar y colocamos los componentes como se prefiera Normalmente se trata que la placa sea del tama o m s reducido que se pueda ya que eso nos permite ahorrar espacio y tiempo ya que si recordamos la tercera etapa de la fabricaci n de placas PCB es colocar la placa en cido f rrico para dejar solo los caminos deseados En el caso que la placa sea m s grande se va a demorar m s ya que el cido debe trabajar m s sobre el cobre restante Una vez que tenemos todo nuestro dise o realizado y estamos conforme con la placa como se Observa en la figura 64 Figura 64 Placa Livewire PCB Wizzard TI Una vez que tenemos todo en su sitio podemos proceder a crear el archivo que va a utilizar nuestra interface virtual Dado que el Livewire PCB Wizzard nos permite manipular los datos que se van a generar es decir poder cambiar cuantas unidades y decimales queremos Podemos crear una coordenada X y una Y que sea igual a la del Proteus Ares ya que como vimos previamente al archivo del Proteus Ares no nos deja escoger este tipo de opciones y como resultado nos da un nico archivo con las coordenadas ya listas Para que los dos programas tengan los mismos puntos debemos modificar el archivo del Li
57. ismo punto de inicio De esta forma no hay problema de apagarlo en cualquier punto del rea de trabajo sin embargo se ha dise ado un bot n el cual si se lo hace clic nos lleva a los puntos iniciales de esta forma podemos realizar una nueva tarea de perforaci n o bien simplemente apagarlo en los puntos iniciales Como se observa en la figura 73 observamos que el bot n se encuentra debajo de las flechas de control manual Y que cuando se hace clic una ventana de confirmaci n va a salir indic ndonos que nos va a llevar a los puntos O en X y O en Y 83 Control Manual Arriba Wie d E gt lzquierda M Derecha Abajo SALIR Figura 73 Bot n para ir al punto de inicio 84 ESPECIFICA CIONES Y CONCLUSIONES I Especificaciones Velocidad de Desplazamiento Tiempo de Viaje Esquina Interface Visual Visual Basic 6 Acoples Matrimonio menor a mayor 65 8 em x 25 cm x 31 8 cm 85 IL Conclusiones La fabricaci n de un circuito impreso como se pudo concluir puede ser un proceso corto o extenso seg n el circuito que se est realizando Pero gracias a la rob tica y a la automatizaci n ste proceso puede ser m s corto siempre y cuando se fomente la investigaci n para el buen uso del producto en funci n del tiempo Esto significa que se puede generar productos que nos ayuden a reducir el tiempo de fabricaci n con menor costo y mayor eficiencia Como se pudo observar este proye
58. m pl4aaa 1 00 QUEDAO LALA Figura 56 dispositivos el ctricos situados en la placa Cuando se ha finalizado con todos los componentes se puede generar el autoruouting el cual nos ayuda a generar autom ticamente los caminos Como se observa en la figura 57 observamos el bot n del autoruouting que nos genera los caminos autom ticamente File Output View Edit Library Tools System Help DS A we RA intim Me Pl 49999 O ES E EE TASA 7 Q LI NETS ioe O a Ge oe ee Ne en ge 00006 So a a laa ote we ar an OG al Ca a Fa a a a ele Ft ce AR 00007 A E E 00008 A eee amp ge 00009 oes 00010 es 00011 00016 00017 oC illa 9 5 00018 e ee A IMs Pa A RIN 00019 oN oct a co ch Hes ce Na ee AE ee Sa 00020 E cate d A AE TS A ARO IRA a OO pe a aa e A E 00021 sr a e e KE a A d a oaia a aie ne lee dan ia Zaha Ta ti A 00022 o E O A IA O Mata a d a 00023 A AO ao eee Date m a n e e ea 00024 A EN io ALR ed E SE A A wee ua 00025 e ar E IS TU A pl Pi 0 16 A ere A A a i A ow A 6 el em TA 400026 i i a ell a 00027 00028 00029 io i 00035 cs A A A ME oe Ena AS AAA MA fe le Va ciao ee cyanate Made O Wi ce E A oe CUS 00045 xa ar me need ei A RA aoe ga a III ol T NR ge eae gs rahe O H RE ORO OxcxXigsirer Figura 57 Generaci n de caminos placa Finalizado este proceso ya podemos comenzar tanto a impri
59. mir como a modificar la placa 71 Una vez aceptado el formato y la calidad las uniones y todos los detalles de la placa procedemos a crear el archivo el cual va a contener toda la informaci n sobre los puntos y los di metros de los orificios a realizar Para esto nos vamos a Output GerberExellon Output haciendo clic nos entrega la pantalla que se observa en la figura 58 donde vamos a pr oceder a poner e El nombre del archivo e El lugar donde se va a guardar el archivo e Qu tipo de archivo se va a generar en nuestro caso es un tipo drill e Las unidades imperial que nos entrega puntos XY con n meros en miles lo que nos permite tener mayor precisi n File View Edit Library Tools System Help D e Print sui M fF aaa A Printer Setup r Printer Information la Set Output Area Set Output Origin CADCAM Output CADCAM Notes Dutput Generation Export Bitmap Export Metafile Filestem 3papldclrusb Export DXF File Folder C WUsersigUilLoWDesktop 3 Export EPS File 4 Output to individual TXT files Automatically open output folder lt gt Output to a single ZIP file Export Vector File Export Overlay Layers Artworks Rotation Reflection Top Copper Inner 1 Inner 8 X Horizontal Normal Manufacturing Notes gt op Bottom Copper Inner 2 Inner 9 AN A Vertical lt gt Mirror A Gerber View Bott
60. mite cambiar el movimiento de rotaci n a traslaci n es decir que el giro del motor va a cambiar a un 119 movimiento horizontal Se lo define tornillo sin fin ya que este nunca llega a un tope o el giro de ste no hace que se detenga ning n mecanismo gt 5 10 34 28 Se lo llama tambi n varilla roscada de tipo milim trica ya que al ser milim trica la distancia entre dos crestas de la rosca o entre dos de sus ranuras es de 1 mm a z 11 sta distancia tambi n se la llama paso mm Figura 14 Tornillo sin fin IV Proceso de producci n de placas PCB La producci n de placas PCB es un proceso de cinco pasos los cuales se componen de la generaci n y simulaci n del circuito en el software la impresi n y adhesi n del circuito en la placa el uso del cido para retirar el cobre en exceso la perforaci n de los orificios para inserci n de los elementos el ctricos y la soldadura de los elementos Estos cinco pasos mencionados son pasos concatenados es decir que primero se debe realizar uno a uno para continuar con el siguiente proceso en la generaci n de una placa PCB y adem s debe ser realizado con paciencia esto se debe a que poco a poco y con experiencia se va aprendiendo como realizarlas mejor 1 Generaci n y simulaci n del circuito en el software El primer paso es la simulaci n del circuito en software esto nos ayuda a confirmar el funcionamiento del circuito dise ado Existen progr
61. ndo una placa n tida y en perfecto estado 4 Perforaci n de los orificios para inserci n de los elementos el ctricos La perforaci n de los orificios es la etapa en la que se hace el espacio generalmente redondo para que el terminal met lico pase entre en la placa permitiendo que sta sea aislada de los dem s elementos Existen varios tipos de taladros los cuales nos pueden ayudar en esta etapa entre estos tenemos e Taladros normales 35 e Taladros miniaturas o moto tool e Taladro industrial con pedestal Para los dos primeros tipos de taladro previamente se debe utilizar un clavo y un martillo para fijar el punto donde se va a realizar el orificio De la misma forma si no se desea usar el martillo con un cuchillo o una navaja se puede presionar y realizar una peque a hendidura esto nos sirve para poder fijar la broca evitando que se mueva y fallar la perforaci n Una vez realizada las hendiduras en las que se van a realizar los orificios usando una broca de 1mm de di metro se realizan los huecos que sean necesarios 5 Soldadura de los elementos La soldadura de los elementos es la uni n del terminal del dispositivo el ctrico con el camino de cobre mediante el calentamiento del esta o De esta forma conseguimos que el dispositivo quede pegado a la placa de tal forma que la corriente que pasa por los caminos al ser el esta o un elemento conductor pase hacia el elemento el ctrico Una vez
62. nentes respectivos hablamos que seg n el dise o se debe perforar m s de 60 orificios por lo que se pierde precisi n al repetir una y otra vez este proceso si se lo hace manualmente Mediante este peque o robot XY se piensa automatizar este proceso Esto se debe a que en la actualidad existen programas de nivel avanzado para la construcci n de placas PCB tales como Proteus y Livewire PCB Wizzard Este par de programas nos permiten generar los caminos y los lugares donde se van a colocar dichos elementos electr nicos De esta forma podemos conseguir las coordenadas XY donde se va a realizar cada orificio del circuito por lo que se puede implementar mediante programaci n un algoritmo que nos permita controlar el posicionamiento para la perforaci n En la actualidad podemos encontrar todo tipo de microprocesadores Por lo que en el mercado se encuentra la serie 18F de microchip la cual tiene como ltima tecnolog a la posibilidad de conectarse a la PC mediante USB Mediante programaci n de PIC s podemos controlar un puente H que como bien dice su nombre es un puente este nos ayuda a controlar motores Los modelos de motores que se encuentran en el mercado son infinitos por lo que se debi tomar en cuenta varias caracter sticas para comprar los motores adecuados Para el taladro sabemos que las placas son de fibra de vidrio o de pl stico por lo que son f ciles de taladrar y se opt por un pequ
63. nos hacia el cobre Usando una plancha dom stica a su mayor potencia m xima temperatura se debe poner sobre la placa por 30 segundos haciendo m xima presi n sobre sta para que los caminos se transfieran bien hacia la placa Despu s del tiempo indicado usando una franela movemos la placa y comenzamos a aplicar presi n uniformemente frot ndolo de un lado a otro hasta que se enfr e Una vez terminado el proceso se retira el papel transferencia observando que los caminos y PAD s quedaron correctamente transferidos a la placa 3 Uso del cido para retirar el cobre en exceso Cuando los caminos han sido transferidos a la placa se debe retirar el exceso de cobre para que solo los caminos protegidos por el barniz y la tinta queden Para esta etapa se necesitan algunos materiales extras tales como un envase pl stico o de vidrio un par de fundas de cloruro f rrico los cuales venden en cualquier tienda electr nica tambi n un palillo de pinchos para poder mover y alzar la placa Primero se hierven dos vasos de agua una vez que el agua est hirviendo se pone en el recipiente de pl stico o de vidrio no se recomienda usar un envase met lico ya que el cido que se va a usar corroe el metal haciendo que el envase usado no sirva Una vez vertido el agua en el envase se deja caer la placa y con mucho cuidado se va arrojando poco a poco el cido En esta etapa del proceso de debe tener mucho cuidado ya que la reacci n
64. ntered magnet Nd Fe B bonded magnet Figura 5 Motor paso a paso NMB PM35S 048 y especificaciones Al igual que el motor anterior el NMB PM35S 048 es un motor paso a paso de alto torque y bajo consumo el ctrico Entre las caracteristicas principales tenemos que a 24VDC tiene un torque aproximadamente 50 mN m a 200 pps seg n la figura 6 En la figura 6 podemos observar la curva de trabajo de este motor 39 19 PM355 048 BI CHOPPER at 24 V 15 Q 500 mA sm MSPL P O MS50 P O mom MS50 P I MS7O P O ms S70 P l 0 500 1 000 1 500 2 000 2 500 Frequency PPS Figura 6 Curva Velocidad Vs Torque motor NMB PM35S 048 Entre las caracteristicas de trabajo como se observa en la figura 5 cada paso del motor es de 7 5 lo que nos permite tener 48 pasos para conseguir mayor precision en los movimientos 3 Motor DC Brushless Figura 7 Motor DC Brushless El motor DC Brushless es un motor el ctrico de baja potencia sin escobillas por lo que le permite girar a altas revoluciones Este tipo de motores usan corriente continua haciendo que la relaci n de voltaje con velocidad sea lineal El control de ste motor se basa en cambiar la polaridad de las bobinas este usa un voltaje 20 7 32 42 m ximo de 12VDC para obtener 12000 rpm con m xima consumo de corriente que en este caso es 800 mA Este motor nos va a ayudar mediante el acople del efector final taladro usando la velocidad
65. o de acuerdo a las coordenadas eee 66 Pieura Lc Cable USD ia sali pa ida 67 Figura 52 Conexi n del diSpostVO ais id 69 ligura 337 Configuraci n Proud 70 Figura 54 rea de trabajo 0 sccseceecescceccecceccecenccscencensecenccncensenscavensvars 70 Figura 55 Determinaci n punto de origen ne eee 72 Figura 56 dispositivos el ctricos situados en la placa eee q Figura 57 Generaci n de Caminos placa eee 2 Figura 58 Generaci n de archivo rill 0 0 eee 73 Figura 59 archivo generado por Proteus Ares aaa 74 Figura 60 Cargar el Archivo y comenzar perforaci6n eee 74 Figura 61 comparaci n puntos Proteus Ares e interface visual ooooooooommmm o 75 Figura 61 Confirmaci n Perforaci n finalizada n eee eee ee eee 76 Figura 62 Configuraci n distancias Livewire PCBWizzZard ooooooccccccccccncnnnncccccooo TI Figura 63 Configuraci n rea de trabajo y origen de coordenadaS ooccocccccccccccccncos 78 Figura 64 Placa Livewire PCB Wizzard ii na Diez area aaa e ana a li a aaa 78 Figura 65 Generaci n archivo generado Livewire PCBWIzZZard oooocccccccccccconoccono nos 79 Figura 66 archivo generado por generado Livewire PCB Wizzard ceeace 80 Figura 67 Cargar el Archivo y comenzar perforaci6n eee 80 Figura 68 Comparaci n puntos Livewire PCB Wizzard e interface visual Sl Figura 69 Igualdad Proteus Ares con Livewire
66. o est cargado luego activa el BufferOut 8 el cual hace que los motores vayan directamente al punto 0 0 Como se explic en la programaci n del Pic existe una subrutina en la que mueve los motores hasta que los sensores se activen Una vez en los puntos 0 0 inicia buscando la primera coordenada donde realiza una diferencia del Xfinal Xinicial y Yfinal Yinicial lo que nos entrega la distancia entre los dos puntos de sta forma sabemos cu ntas unidades debe moverse el motor en X y en Y hasta que consiga igualar las coordenadas finales con las iniciales En la tabla 6 como podemos observar encontramos qu motor debe activarse cuando la diferencia del final con el inicial es positiva o negativa Tabla 6 Movimiento de acuerdo a las coordenadas Hasta Fema al cia Perforaci n BufferOut 5 lacas pn ba De esta forma hacemos que cuando el punto final con el punto inicial sean iguales o la diferencia sea O perfore siempre y cuando cumpla con que las dos coordenadas sean 1guales Cuando inicia el segundo recorrido sabemos que los motores se pararon en el punto XY anterior por lo que ese es nuestro nuevo punto inicial de esta forma repetimos el mismo proceso hasta que llegue al final 65 De igual forma el c digo de programaci n se lo puede encontrar en los anexos ya que posee m s de 600 l neas de c digo Se puede encontrar la programaci n con su respectiva explicaci n de cada l nea de c digo
67. o se observa en el diagrama de bloques cuando el Buffer de salida 4 es activado se prende el motor DC luego el motor paso a paso de Z realiza la acci n FOR determinada por tiempos para bajar se pausa y realiza la ascensi n por el mismo tiempo una vez arriba apaga el motor del taladro y as completamos la perforaci n Adicionalmente se ha programado la velocidad de movimiento de los motores seg n el gusto del usuario Si el buffer 6 es activado la velocidad de los motores se hace m s r pida ya que la pausa entre cada intervalo se disminuye haciendo que las se ales activen m s r pido las bobinas y tambi n permitiendo que los motores giren a m s velocidad Esto nos permite tener una movilizaci n m s r pida pero menos precisa en comparaci n de la movilizaci n normal que toma un poco m s de tiempo En los anexos se encuentra toda la programaci n debido a que son m s de 400 l neas de c digo por lo que no se las pone en esta secci n De igual forma se encuentra explicado el funcionamiento de cada l nea 58 INICIAR DIE E ATLAS 2 Dise o de la Interfaz gr fica PERFORADOR DE PLACAS PCB 7 s asu ul Disconortado Control Manual a a i y y l Figura 47 Interfaz Figura Entre los objetivos planteados previamente la interfaz figura tiene que d e Como Obtener los puntos XY por medio del Proteus y del Livewire PCB Wizzard Generar un gr fico de los puntos a ser tal
68. om Silk Inner 4 Inner 11 viii AS Top resist Inner 5 Inner Imperial thou Z N RAS274D Pick and Place file Bottom Resist Inner 6 Inner 13 Cs Metric mm 4 R5274X Testpoint Information file Top Mask Inner Inner 14 O Auto Bottom Mask Mech 1 Mech 3 E ODB Output J Dril Mech 2 Mech 4 Slotting R outing Layer 3D Visualization Edge will appear on all layers C None Apply Global Guard Gap 5th Bitmap Font Rasterizer Resolution 500 dpi 3 Run Gerber Viewer When Done 00076 GND POWER YCCA DD POWER INC VOID D gt S 0 B EREORPOEBOxcxaiwrey Figura 58 Generaci n de archivo drill Una vez creado el archivo podemos proceder a abrir el archivo con el block de notas para poder observar los puntos generados Como se observa en la figura 59 podemos ver las partes que se indic previamente sobre este archivo obteniendo los puntos donde se debe taladrar 12 Ej 3papldcirusb CADCAM Dri Bloc de no Archivo Edici n Formato Ver Ayuda M48 TO1C0 0200 TOL X 016500Y 021750 X 013500Y 009500 x 009500Y 002000 X 009500Y 003000 Figura 59 archivo generado por Proteus Ares Una vez generado el archivo procedemos a abrir la interfaz visual es decir el programa generado en Visual Basic En este programa como se mencion previamente los componentes podemos proceder a escoger e Clic en Cargar desde Proteus e Buscamos el archivo generado y lo
69. omo se trat al archivo del Proteus Ares podemos tratar al archivo que nos genera el Livewire PCBWizzard de tal forma que los dos archivos sean lo m s iguales posible Esto significa que en preferencia tengan la misma extensi n que cada coordenada tenga la misma cantidad de d gitos y que sean los mismos puntos En el Livewire PCBWizzard de igual forma debemos trabajar con las mismas distancias y mismos detalles que el Proteus Ares Como se observa en la figura 62 podemos escoger la distancia entre punto y punto Si bien recordamos en el Proteus Ares se puso que la distancia sea de 0 1 pulgadas de igual manera se puede realizar en el Livewire PCB Wizzard Si hacemos clic en VIEW GRID_SNAP 0 1IN obtenemos que la distancia va a ser la misma que en el Proteus Ares por lo tanto los movimientos de los motores van a ser id nticos para cada archivo 75 4 PCB Wizard Professional Edition Untitlec File Edit View Insert Tools Window Help E amp E Normal RX L OME E Page Layout Preview pi Go To Toolbars Gallery gt Display gt lt Style Header and Footer a Co ordinates gt i y HH Hide Grid Ctrl D Y Show Special Characters v Snapto Grid Shift Ctri D Hide Page Guides 0 025 in Zoom gt 0 05 in v 0 lin 0 2 in 0 5 mm adAjo301g pazejndodun Mom PHoMleay euuony 1 mm 2mm Custom Ctri Alt D a BIO AJ Figura 62 Configuraci n distanc
70. para el proyecto 60 del Visual Basic n Programaci n ICUCI 3 Expl Inicio de Programa Conexi n USB y No o Manual Control Autom tico BufferOut 2 BufferOut 4 BufferOut 1 BufferOut 3 BufferOut 5 Dibuja en Picturel Carga datos Limpiar en List Datos Cargados Iniciar Livewire Limpiar Datos del List Xfinal Xinicial Yfinal Yinicial Diferencia entre puntos BufferOut BufterOut 8 Si Xini gt XFinal Derecha Si Xini lt XFinal Izquierda Si Yini gt YFinal Adelante Si Yini lt YFinal BufferOut 3 Si Xini XFinal y Xini XFinal Perforaci n l Basic n de Visua 1 de Programac 1Ca L L g 48 Figura 61 La programaci n del visual Basic tiene dos etapas principales La primera es el control manual y la segunda es el control autom tico en el cual como se ver m s adelante debe adquirir los datos determinar cu ndo se debe mover qu motor activar etc En el control manual son 5 rdenes que se debe dar moverse a la derecha a la izquierda adelante atr s y perforar En cada uno cuando el bot n es aplastado cambia de color el fondo para saber que se lo est oprimiendo y que env e la orden por medio del buffer de activar Cuando se suelta el bot n y termina el movimiento manda la orden de desactivar el buffer y cambie el color lo que indica que se puede usar nuevamente Como podemos observar en
71. para traspasar la placa que son aproximadamente 2mm 4 CONTROL MOTORES Los motores tanto paso a paso como los DC necesitan tener un control tanto de prendido y apagado as como de velocidad a Control Motores P A P Los motores paso a paso como dice su nombre son motores que dan un paso a la vez cuando un pulso es aplicado Este paso puede variar dependiendo de la cantidad de dientes que el fabricante dise e Estos dientes tienen ngulos desde el 0 72 hasta los 90 brindando diferentes precisiones seg n la necesidad Como se puede observar en la tabla 1 dependiendo del ngulo se 8 tiene el numero de pasos para dar una vuelta completa Tabla 1 Angulos y cantidad de pasos 21 En la siguiente figura figura 8 se puede observar el rotor y el estator Tanto el rotor como el estator en un motor paso a paso tienen la misma cantidad de dientes los que dependen del n mero de pasos que se necesite es decir entre menor ngulo mayor cantidad de dientes se debe fabricar y entre m s dientes m s cantidad de pasos y mayor precisi n se va a obtener Figura 8 rotor y estator de un paso a paso Entre los motores paso a paso se pueden encontrar diferentes variaciones tales como los motores paso a paso bipolares y unipolares La diferencia entre estos dos motores es la cantidad de hilos que se encuentran Como se observa en la figura 9 el motor paso a paso bipolar tiene 4 hilos mientras que el unipolar pres
72. podemos generar una tabla de verdad la que nos indica que bobina tiene que estar activada para generar la secuencia De esta forma podemos programar en el Pic que puerto tiene que activar y que puerto debe desactivar De la misma forma poniendo la secuencia al rev s se obtiene el giro contrario al programado Tabla 2 Tabla de verdad secuencia wave drive Pas Bohn A Hana 8 oia C Bona La secuencia Full Step es la secuencia m s com n que se genera ya que se activan dos bobinas a la vez generando m s torque Este tipo de secuencia es la recomendada por el fabricante Como se observa en la tabla 3 de igual forma se observa la tabla de verdad para la secuencia Full step 24 Tabla 3 Tabla de verdad secuencia Full Step raso Boh A ena Bonina Cai D La secuencia Half Step es una combinaci n de las dos secuencias anteriores haciendo que el pulso que se genera camine solo medio paso Como se observ previamente el full step hace que el rotor camine un paso pero entre cada bobina activada y el wave drive camina entre cada bobina activada Si unimos los dos es decir primero wave drive y luego full step hacemos que el rotor gire medio paso haciendo que en vez de tener 4 tiempos se hacen 8 Como se puede observar en la tabla 4 es la tabla de verdad para una secuencia Half step 25 Tabla 4 Secuencia Half Step me ohn A Bobina Bobina C Bobina La velocidad de un motor paso a paso depende espec ficamen
73. rabaje desde arriba hacia abajo y se ha determinado que el trabajo a realizar sea en el cuarto cuadrante Esto significa que las coordenadas en el eje X son positivas y la coordenadas del eje Y son negativas Esto significa que va a realizar un barrido de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha Como se observa en la figura 55 en la opci n output Set Output Origin gt y nos da la opci n de colocar el punto de origen donde uno desee De esta forma ponemos nuestro punto de origen en la esquina superior izquierda TS UNTITLED ARES Professiona File Output View Edit Library Tools System Help C 64 Print Paci Mette taaga pe a E ES Printer Setup i int Printer information Q a Set Output Area E mi Export Bitmap T Export Metafile K Export DXF File ri Export EPS File Export Vector Fite a Export Overlay a Manufacturing Notes a iT Gerber Excellon Output E FE Gerber View s Pick and Place file Lestpocnt Information Me oe ODB Output 30 Visualization Figura 55 Determinaci n punto de origen Una vez determinado nuestro punto de origen y nuestra rea de trabajo podemos insertar los dispositivos el ctricos que previamente usamos en la simulaci n Como se observa en la figura 56 podemos observar los dispositivos en posici n para poder generar los archivos de puntos XY 70 File Output View Edit Library Tools System Help Sl Sala niimi
74. ram en542238 3 http www migsantiago com index php option com_content amp view article amp id 9 amp Itemid 10 4 http www doc ic ac uk ih doc stepper 5 http es wikipedia org wiki Riel 6 http www tigoe net pcomp code category arduinowiring 5 7 http www neoteo com Portada tabid 54 id 18223 pg 0 cp 2 Default aspx 8 http www todopic com ar foros index php topic 2045 1 20 9 http www freewebs com glafebre tp2550 htm 10 http micros mforos com 1149907 7869278 controlador usb de servomotores 11 http www todopic com ar foros index php topic 209 12 0 12 http www unpocodelectronica netau net mis primeros pasos con el 18f4550 parte5 picusb 13 http glafebre webs com 14 http www freewebs com glafebre eleazar htm 15 http www canalvisualbasic net foro visual basic 6 0 ayuda sobre command butt n 3312 16 http todopic mforos com 58732 4550883 eleazar bot controlado por pc usb 17 http www edaboard com ftopic313796 html 18 http www todorobot com arAnformacion tutorial 20stepper stepper tutorial htm 19 http www forosdeelectronica com f19 4ntroduccion motores paso paso 289 20 http www arossini com ar files cnc Paso 20a 20Paso doc 21 http www computing net answers programming close vb window button code 13226 html 22 http www microchip com stellent iIDCplg IDCService SS_GET_PAGE amp nodeld 2042 amp param en020453 23 http www recursosvisualbasic com ar
75. ramas 68 UNTITLED ARES Professional File Output View Edit Library Tools System Help OSE a aw a EO smn basa lo Check for Updates FER Set Colours Set Default Rules Set Environment Set Selection Filter AA Set Keyboard Mapping E a Set Grids Grid Configura tion Set Layer Usage 710Q Imperial Set Layer Pairs Get Pathe Fine Snap EE Set Plotter Pens F2 Snap Em set Template F3Snap 25th es Set Work Area re on Set Zones E Save Preferences MNAE A A A sx SHF Figura 53 Configuraci n Proteus Fine Sna Fe Snap F3 Snap F4 Snap Metric O Em PEZ a 5 03987mr Minimum dot spacing pixels le pe Una vez configurada la distancia entre los puntos se debe configurar el area de trabajo esto nos sirve ya que debemos utilizar un cuadrante para determinar primero los puntos 0 0 y determinar los puntos X Y para los componentes que se van a insertar Como se observa en la figura 54 nos indica c mo poner el rea de trabajo Observamos que la flecha superior nos indica que se va a poner un rect ngulo de rea de trabajo y de placa de caminos inferior Il gt SU OEI N ORL Om y O Board Edge S a g 9 E Y Symbol selector Figura 54 Area de trabajo 69 Una vez definida nuestra rea de trabajo debemos determinar el punto de inicio Ya que se ha configurado nuestro robot para que t
76. ramos que e Conexion de alta velocidad USB 2 0 12Mbs e 48 MHz de oscilaci n e Entradas an logas con comparadores e 35 entradas y salidas digitales e 13 entradas an logas e Bajo consumo de energ a En nuestro caso solo se van a usar entradas y salidas digitales de los puertos B C D Este microprocesador nos permite programar tanto en assembler como en Basic de esta forma se puede controlar las entradas y las salidas que se van a utilizar 2 L293 Puente H DIL 16 TOP VIEW N Package SP Package CHIP INHIBIT 1 14 OUTPUT 4 11 OUTPUT 3 9 CHIP INHIBIT 2 Figura 2 Puente H L293D 15 1133 El L293D m s conocido como puente H es un circuito integrado el cual nos permite manejar cargas diferentes con las que se est trabajando esto nos permite controlar peque os motores rel s solenoides y dem s elementos el ctricos que manejen un voltaje diferente al voltaje l gico En nuestro caso el puente H nos va permitir manejar un voltaje de 24VDC para los motores mientras que el PIC va a manejar un voltaje l gico de 5VDC El puente H puede manejar corrientes de hasta 1 Amp lo que nos permite manejar motores DC Paso a Paso y motores tipo servo El puente H es muy til ya que gracias al control TTL nos permite que una se al l gica active la entrada haciendo que esa salida sea activada con el voltaje diferente del canal 8 esto nos permite controlar cambio de giro de motor
77. rivate Const ProductID 2005 read and write buffers Private Const BufferInSize 8 Private Const BufferOutSize 8 Dim BufferIn 0 To BufferInSize As Byte Dim BufferOut 0 To BufferOutSize As Byte TEETER EERE RRR RRR RRR RRR RRR RRR RRR RRR RRR RRR when the form loads connect to the HID controller pass the form window handle so that you can receive notification events LEER RARE RA ERA AAA AAA AAA AAA AAA AAA RR RRR RRR RRR RHEE Private Sub Form Load do not remove ConnectToHID Me hwnd End Sub LRH RRR RRR RRR HES disconnect from the HID controller LEER EERE REESE Private Sub Form Unload Cancel As Integer DisconnectFromHID End Sub LR RRR REE RRR ERE ERR RRR RRR RRR RRR RRR RRR RRR AAA a HID device has been plugged in LER EERE ERE EERE RRR RRR RRR RRR RRR RES Public Sub OnPlugged ByVal pHandle As Long If hidGetVendorID pHandle VendorID And hidGetProductID pHandle ProductID Then YOUR CODE HERE End If End Sub LR RR RRR ERR RRR RRR ER RRR RRR RRR RRR RRR RRR RRR RRR RRR AAA a HID device has been unplugged LER RRR RRR RRR RRR RRR RRR ERR RRR RRR RRR RRR RRR RR REESE Public Sub OnUnplugged ByVal pHandle As Long If hidGetVendorID pHandle VendorID And hidGetProductID pHandle ProductID Then YOUR CODE HERE End If End Sub 43 LR RRR RRR RRR ER RRR RRR RRR AAA AAA AAA AAA controller changed notification called after ALL HID devices are plugg
78. roca que se va a usar depende del di metro tenemos T02 T03 T06 e X 000000Y 000000 16 d gitos para dar el punto en el plano e M30 Finalizaci n de la perforaci n Las instrucciones que se van a usar son las dos ltimas ya que por medio de programaci n podemos indicar que comience a leer el archivo desde la 4ta l nea La ltima l nea nos va a indicar que termina la perforaci n que ya no busque m s puntos y que se movilice al punto 0 0 Como se observa en el archivo de texto podemos observar que se usa el 4to cuadrante es decir X positivo y Y negativo Los signos de los puntos no es problema ya que usando la opci n MID de Visual Basic podemos extraer los puntos a partir del signo hasta el que uno necesite Se ha programado que a partir del segundo digito a partir del X obtenga los 2 siguientes d gitos es decir que tome 3 n meros de igual forma para Y Esto nos va a entregar un n mero de tres cifras tanto para X como para Y 63 De esta forma encontramos los puntos XY finales as podemos usar un FOR para que realice las acciones hasta el ltimo X que encuentre en el archivo Usando estos puntos podemos graficar en la imagen usando los mismos puntos que se observa en el Proteus Con esta opci n podemos observar si el archivo cargado es el correcto o si se necesita poner m s puntos o quitar otros Si es que el bot n limpiar es presionado el archivo de texto el cual fue insertado en el listado y el
79. st The output buffer report is sent by the host to a USB device Buffer Input 8 bytes USB device to host 64 bytes max Buffer Output a bytes host to USE device 64 bytes max If you are unsure about the correct values to enter use the Sl recommended defaults ae ca ca Figura 23 configuraci n de la cantidad de bytes La figura 24 nos indica la pantalla m s importante de todas ya que como se observa aqu es donde se selecciona el Pic con el que se va a trabajar el programa con el cual se va a generar el c digo para el Pic el programa que va a controlar el Pic el nombre del archivo y su ubicaci n En nuestro caso se va a usar un Pic 18F4550 se lo va a programar en PIC BASIC y se va a usar VISUAL BASIC 5 para poder controlar la comunicaci n con el Pic TE hid Wear le E FI E is ee TE pisi Project Name and Location Project Name RobotxY Location C Users gUiLLo Desktop Device Compiler Compiler microEngineeringLabs PICBASIC PRO Microcontroller 18F4550 x Use interrupts for USB servicing Application Complier Compiler Microsoft Visual BASIC 5 0 Y seed Figura 24 opciones de programas y Pic s 39 Una vez aceptado todo se procede a compilar como se observa en la figura 25 se va indicar que no existen problemas y se generaron las aplicaciones correctamente i ETER O EasyHID Wizard Project Generation i Generating microEngineeringLabs PICBASIC
80. te del tiempo en que se demora en cambiar de un estado a otro generalmente este tiempo para un giro continuo est entre los 3 y 50 ms Esto se puede configurar 26 f cilmente en la programaci n de nuestro microcontrolador usando la opci n PAUSE XXX donde XXX es la cantidad de milisegundos b Control Motor DC El control de estos dispositivos electromec nicos es m s simple que cualquier otro tipo de motores ya que para obtener m s velocidad se debe aumentar m s voltaje y el control de giro debe cambiarse los hilos Esto provoca que la corriente se invierta en el estator haciendo que el motor gire para el otro lado Como se observa en la figura 12 la conexi n del motor DC se la puede hacer a trav s de un puente H ya que como son motores peque os de baja corriente y voltaje no se necesita un dispositivo de potencia Si observamos la conexi n el puerto que activa la entrada del puente H activa la salida haciendo que ste gire para un lado mientras el otro permanece inactivado haciendo la funci n de tierra Si activamos el otro puerto va a suceder exactamente lo mismo pero al rev s provocando que el motor gire para el lado contrario RA4 TOCKIC1OUTIRCY RCSD i P RAS ANIISSILYDINIC20UT RCBITAICK RAGIOSC2ICLKO RCTIRAIDTISDO OSC1 CLKI y YCC YSS Da 3 RAD ANO RCO T10S0 T1CKI__ AA Sp y RAVAN RC1 T10SI CCP24J0E AL 5 RAZANZMREF CVREF RC2ICCP1 P14 ES Sie 6 RASIANSVREF RC4 D AYM 16 8 SAS SS
81. uperiores figura 36 y figura 37 debido al di metro de nuestro motor DC el soporte de ste lo ajusta tanto en la parte superior y en la parte inferior de esta forma conseguimos que existan dos puntos de sujeci n para que cuando haga presi n contra la placa no se salga o no se descentre De igual forma podemos observar que los orificios por donde van las rieles son la misma distancia obteniendo un movimiento m s suave haciendo que las rieles sirvan para estabilizar m s que para guiar 20 cm H 4 2 5 cm Figura 36 Vista lateral soporte de taladro Figura 37 Vista lateral parte superior 49 ls E ee e Poe m e ay E E 5 E e nn un A co 4 E o in Figura 38 Vista frontal completo 65 8 cm Figura 39 Vista lateral completa 50 Figura 40 Dise o Maqueta en 3D Figura 41 Dise o Real A ai Figura 42 Fotos Maqueta Terminada 51 II Dise o de los circuitos electr nicos y simulaci n 1 Simulaci n Una parte importante del proyecto antes de realizarlo f sicamente es probar mediante un software el funcionamiento del mismo En el caso de un circuito el ctrico podemos simular usando Proteus Este programa nos permite usar los dispositivos que vamos a utilizar en la vida real y simular el funcionamiento de nuestro circuito En nuestro caso el Proteus nos permite usar la programaci n realizada en el Pic de esta forma el Pic virtual va a realizar lo mismo que el Pic f si
82. vewire PCB Wizzard Una vez generado el archivo procedemos a abrir la interfaz visual En este programa como se mencion previamente los componentes podemos proceder a escoger e Clic en Cargar desde Livewire PCB Wizzard e Buscamos el archivo generado y lo cargamos a la interfaz PERFORADOR DE PLACAS PCB EEEREREE SECC EEE SE EH TITLITT i E E LE EELT et te tet Pete eS 13 INICIAR COORDENADAS Figura 67 Cargar el Archivo y comenzar perforaci n 79 e Verificamos con el Livewire PCBWizzard que los puntos generados con los mismos O 6606666606666646666646 e6 666666 6666666 A tf Figura 68 Comparaci n puntos Livewire PCB Wizzard e interface visual e Confirmamos que se encuentra en el Punto 0 0 e Procedemos a hacer clic en Iniciar Como previamente se indic cuando finalice la perforaci n un mensaje de finalizaci n se va a entregar de esta forma sabemos que la perforaci n est lista De igual manera los puntos que est n en perforaci n se van a tornar de color rojo para indicarnos como procede la m quina con la perforaci n III Comparaci n de los dos Programas Como se ha venido explicando los dos programas deber an trabajar de igual forma como se observa en la figura 64 el dise o es el mismo del Livewire PCB Wizzard al generado en Proteus Ares ya que de esta forma podemos did cticamente indicar al usuario que cualquiera de los dos programas
83. vewire PCB Wizzard Como se observa en la figura 65 las flechas nos indican los puntos en los que debemos cambiar Primero nos indica c mo se va a llamar el archivo y el lugar donde se lo va a guardar segundo la modificaci n de las coordenadas nos indica que debe tener dos unidades y cuatro decimales de esta forma vamos a tener una extensi n de 6 d gitos por cada coordenada Finalmente la ltima flecha nos indica que no debe haber supresi n de los ceros ya que si quitamos stos en la interface gr fica va a interpretar como otra coordenada y va a perforar otro punto muy diferente al que se lo ha dise ado FileName HE n Save As Export Export the following circuit layers Layer Mi Solder Side Component Side Coordinates i 4 Units 2 es Decimal 4 za Metric mm Format No Zero Supression fe Absolute Sample UUDDOD f Incremental coed Heb Figura 65 Generaci n archivo generado Livewire PCB Wizzard 78 Del mismo modo que hicimos con el Proteus Ares podemos proceder a abrir el archivo con el block de notas para poder observar los puntos generados Como se observa en la figura 66 podemos ver las partes que se indic previamente sobre este archivo z A Archivo Edici n Formato Ver Ayuda x002000Y 017000 x002000Y 018000 x002000Y 019000 x002000Y 020000 x002000Y 021000 x005000Y 021000 x005000Y 020000 x015000Y 016000 Figura 66 archivo generado por generado Li
84. xadecimal con el cual se programan los micro controladores Una vez programado el Pic se prosigue a conectar el conector USB a la computadora Como se Observa en la figura 29 el sistema operativo reconoce el dispositivo mediante el driver mcHID dll Este driver es instalado en la carpeta del Easy HID el momento en que se instala el programa i Nuevo hardware encontrado Dispositivo de interfaz humana USB Figura 29 Dispositivo conectado con la computadora 44 Finalizada con xito la conexi n el microcontrolador est listo para ser programado y poder trabajar con ste ya que la computadora lo reconoci y el plug and play de los dispositivos USB est listo para usarse 45 CAPITULO 2 DISE O Y SOLUCI N I Dise o y construcci n del prototipo La construcci n del prototipo debe ser de tama o real es decir que debe satisfacer las necesidades del mercado Como previamente se mencion las placas que se encuentran en el mercado var an entre placas de 10 cm x 10 cm hasta el tama o A4 que es 21 0 cm x 29 7 cm de tal forma que pueda taladrar en cada punto en esta rea Dentro del dise o se ha pensado en una caja base de esta forma se puede poner en el interior la placa la fuente escondiendo la conexi n de los cables y cubriendo a la placa de la humedad y la temperatura Como se observa en la figura 30 podemos observar que la caja tiene 65 8 cm de largo por 32 8 cm de ancho y 5 cm de alto De

Mesa Robotica XY para la perforacion de placas PCB con

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