CoMVeT: Desarrollo Hardware

Para que las detecciones obtenidas por el software se vean reflejadas en los movimientos del vehículo teledirigido se ha desarrollado la Interfaz Hardware.

Se escogió el puerto del paralelo del PC debido a su sencillez electrónica ya que sus salidas de datos se encuentran directamente expuestas en el conector, aunque como se ha visto en el Software se hizo necesario utilizar una biblioteca externa (inpout32.dll) para poder gestionarlas desde Microsoft Windows.

El circuito para la interfaz debía cumplir la función de simular las acciones del usuario sobre el mando del vehículo teledirigido y a la vez ofrecer algún tipo de información visual de la información que se estaba volcando por el puerto paralelo. Además la idea es que la interfaz pudiera adaptarse a una amplia gama de mandos y en vez de sólo servir para el modelo particular escogido para este proyecto.

Con estas premisas se decidió utilizar un relé para activar cada operación disponible en el mando, ya que de esta forma se simulaba de la forma más fiable la activación de los interruptores de las palancas y se dotaba de cierta separación electrónica entre el puerto del PC y el mando del vehículo.

Para la monitorización de las señales se emplearon diodos LED y como la corriente de salida de cada línea del puerto no es suficiente para alimentar los devanados de los relés se intercaló un transistor Transistor_Darlington,darlington en cada línea para dotarla de la potencia necesaria.

Al emplear 4 líneas del puerto paralelo para cada una de las acciones (avanzar, retroceder, girar a la izquierda y girar a la derecha) se ha utilizado en lugar de 4 transistores independientes, el circuito integrado ULN2803A que contiene 8 transistores darlington y que está indicado especialmente para aumentar la potencia de señales digitales, además de por su bajo coste y alta disponibilidad en el mercado español.

Se ha prestado especial atención a la corriente que se va a drenar del puerto paralelo, observándose en la hoja de datos que nunca será mayor a los 2.5mA que es capaz de suministrar el puerto sin que su tensión caiga por debajo de los 2.4V. Por otro lado la máxima corriente de salida de cada transistor darlington integrado supera los 150mA (4 transistores conduciendo simultáneamente) lo cual excede ampliamente los requisitos de cada relé escogido que ronda los 25mA para una alimentación de 9V. Otra característica interesante de este circuito integrado es que incorpora para cada transistor un diodo de descarga, muy útil para los casos como el que nos ocupa en los que se conmuta cargas inductivas.

A continuación se pueden observar las gráficas de polarización y los valores máximos de corriente para el circuito integrado ULN2803A.

El modelo de relé a utilizar será el G58-1-H de OMRON, entre cuyas características destacan la antes mencionada corriente por el devanado (25mA), la máxima corriente entre contactos (3A) y la máxima tensión de conmutación (30V cc).

Por último se dispondrán 4 diodos LED para señalizar la activación de las líneas del puerto paralelo y el correspondiente relé. Para ello se ha realizado el cálculo de la resistencia a emplear para cada uno atendiendo a la tensión entre ánodo y cátodo típica (2V) pero escogiendo la mitad de la corriente máxima (15mA) sacrificando apenas la luminosidad pero ganando en autonomía ya que este circuito será alimentado por la misma batería que el mando. El valor comercial más cercano al obtenido es de 1KOhms.

El diseño se completa con un condensador de filtro de alimentación de 10uF/25V, el conector de entrada para recibir la información desde el puerto paralelo y el conector de salida que comunicará la interfaz con el mando del vehículo teledirigido. Para el primero se ha empleado un conector DB9, mientras que para el segundo, uno del tipo DIN-5.

Utilizando el programa KiCad se procedió a dibujar el esquema de forma que luego fuera más sencillo el diseño del circuito impreso. A continuación se puede observar el esquema realizado para el circuito de la interfaz, los cables de interconexión y en la tabla con el listado de los componentes principales.

Una vez realizado el esquema se procedió a comprobar el funcionamiento integrado con el puerto paralelo en una protoboard y una vez validado se pasó a diseñar de la placa de circuito impreso, generando la netlist asignando a cada componente su huella en la placa.

Por simplicidad y debido a la baja densidad de componentes se optó por utilizar como base una placa perforada de modo que las pistas se formarán uniendo con soldadura las isletas predefinidas.

En siguientes imágenes se pueden observar las distintas capas del diseño del circuito impreso realizado. Nótese que también se han generado los ficheros Gerber correspondientes así como el fichero de perforaciones.

Pistas lado cobre	Pistas lado componentes
Máscara lado cobre	Máscara lado componentes
Contorno placa	Serigrafía lado componentes

En las siguientes imágenes se puede observar la placa ya montada, tanto del lado de cobre como del lado de los componentes.