LIDAR….. QUE ES?

(LIght Detection And Ranging)

Introducción:

RADAR (Radio Detection And Ranging) es el proceso de transmitir recibir, detectar y procesar una Onda Electromagnética que se refleja de un obstáculo (contacto). El RADAR fue desarrollado por el Ejército alemán en 1935. Como siguió el de esta nueva tecnología, las técnicas de RADAR y sus usos se ampliaron a casi cada aspecto del mundo moderno. Una área de este desarrollo técnico fue en la Longitud de Onda de la señal transmitida, primero en la gama de 50 cm y posteriormente en las regiones de  milímetros y  microondas.

 

Las fuentes de luz pulsadas y los detectores ópticos fueron usemos por primera vez en 1938 para medir la altura de las nubes. La sigla LiDAR (LIght Detection And Ranging) fue usada por primera vez en 1953, y en 1962 el desarrollo de láseres de gran energía o  Q- pulsados hizo disponibles las fuentes para usos en LiDAR, dándoles un gran impulso. En 1963, Fiocco y Sullivan publicaron su trabajo sobre la realización de observaciones atmosféricas usando un láser de rubíes. Desde entonces, sensores a base de láser han demostrado las mismas funciones que la radiofrecuencia (RF) o el RADAR de microondas. El Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST) adoptó el término LADAR (LAser Detection And Ranging) para este tipo de  sistemas de RADAR a base de láser.

 

 

Como se ve en la Figure1, la luz del láser pulsado ilumina la escena delante del objetivo de la cámara, enfocando la imagen en el sensor 3D, cuya salida de datos es como una nube de puntos (pixeles de 3D). Cada pixel en el sensor contiene un contador que mide el tiempo transcurrido entre el luz pulsada del láser y la posterior llegada  de la luz láser reflejada a cada pixel del plano focal del receptor.

Ya que la velocidad de la luz (el pulso de láser) es una constante conocida, la "captura" de la escena delante de una cámara es un proceso relativamente fácil y preciso. Hay una relación inherente entre los pixeles en la escena, por lo que representan la escena entera con precisión Los datos de la nube de pixeles representan con exactitud la escena, esto permite al usuario aplicar el ZOOM en la escena, sin provocarle  distorsión.

                            CONSTRUCCION DE UN SENSOR INFRAROJO PARA ROBOTS
                                                                    

Actualmente muchos televisores y otros equipos son controlados por controles infrarrojos. Cuando apuntamos el control remoto hacia la TV y presionamos por ejemplo el botón de canal, este cambia el canal. El presionar el botón, hace que el control remoto envié un rayo de luz infrarroja con un determinado patrón hacia la TV. Esta  luz infrarroja no es visible para el ojo humano, pero si para el receptor infrarrojo de la TV, el cual detecta el rayo de luz. El microcontrolador de la TV descifra este patrón y usa esta información para cambiar el canal.

 

El emisor de luz infrarroja (LED IR) y el receptor trabajan en conjunto, el primero como "linterna" el segundo como " ojos”, esta funcion puede ser aplicable para un proyecto de robot, haciendo un sensor IR. El led IR  ilumina hacia adelante, y los receptores IR recibirán las reflexiones de los obstáculos cercanos. El control del robot recibirá los datos de reflexión de los receptores IR y lo usara para tomar decisiones de navegación. De este modo, el robot podrá  circular alrededor de obstáculos sin chocar con ellos.

Los interesados en el articulo completo, escribir a reyhalcon@hotmail.com

 

MICROCONTROLADORES PARA: Aplicaciones de Conectividad, Visualizadores Gráficos, Audio Digital.

 

Actualmente con el avance de la TIC, todo diseño necesita visualizadores gráficos de alta calidad, conectividad o audio digital a un menor coste. Para estos casos se recomienda el uso de los microcontroladores PIC32MX3/4, los que ademas proporcionan más memoria y periféricos a más bajocosto.

Los nuevos microcontroladores PIC32MX3 y MX4 de Microchip, suministrados en configuraciones 64/16 KB, 256/64 KB y 512/128 KB de Flash/RAM con una mayor integración de periféricos, aumentan sus prestaciones permitiendo introducir mejoras en aplicaciones de conectividad, visualizadores gráficos, audio digital y control embebido en general.

Además de ofrecer más opciones de memoria y un rendimiento de 105 DMIPS, los nuevos microcontroladores PIC32MX3/4 representan el nivel de integración más elevado dentro de la familia. Cada uno de los nuevos microcontroladores integra 28 canales de convertidor A/D de 10 bit, así como hasta cinco UART, dos SPI y dos interfaces I²C. También Incorporan dos interfaces códec I²S^TM para audio digital y una Unidad de Medición de Tiempo de Carga (Charge Time Memory Unit, CTMU) para sensado táctil capacitivo. La familia MX4 ofrece además soporte a USB Full-Speed en modos de Dispositivo, Host y On-The-Go (OTG).

Caracteristicas principales

       1.65 DMIPS/MHz

       SRAM de alta velocidad 128 KB  

       Internal Bus y Cache de 80 MHz

       Rangos de Temperatura:
-40°C to 105°C

Aplicaciones Avanzadas

       Graficos de alta definicion / interface con usuarios

       Conectividad Ethernet/USB/CAN

       Control multitarea embebido

       Audio de alta Performance

Herramientas de desarrollo

       Software Libre con codigo fuente

       Kits de aplicaciones didacticos y de facil uso

       Tarjetas de aplicaciones y desarrollo.

GENERACION DE ELECTRICIDAD CON DIODOS LED

Entendiendo el funcionamiento de los  semiconductores  podremos ver como estos  estan relacionados con la fabricación de céldas solares. Una célda solar es esencial una unión PN con una gran superficie. El substrato de material tipo N usado es lo suficiente delgado para permitir el paso de la luz hacia la unión PN.

 

La luz viaja en paquetes de energía llamados fotones. La generación de corriente eléctrica sucede dentro de la zona de agotamiento de la unión PN. La región de agotamiento como se sabe con el diodo, es el área alrededor de la unión PN donde los electrones del silicio tipo N, se ha difundido en los agujeros del material de tipo P. Cuando un fotón de luz es absorbido por uno de estos átomos en el silicio de Tipo N desaloja un electrón, creando un electrón libre y un agujero. El electrón libre y el agujero tienen la energía suficiente para saltar fuera de la zona de agotamiento.

Si se conecta un cable del cátodo (silicio Tipo N) al ánodo (silicio tipo P) los electrones fluirán por el cable. El electrón es atraído hacia la carga positiva del material de P-tipo y viajara a traves de la carga externa (meter) creando un flujo de corriente eléctrica. El agujero creado por el electrón desalojado es atraído hacia la carga negativa del material tipo N y regresa al contacto eléctrico contrario. Cuando el electrón entra en el silicio tipo P del contacto eléctrico, se combina con el agujero, lo que restaura la neutralidad eléctrica, iniciandose nuevamente el ciclo.

DIODO EMISOR DE LUZ (LED)

Un diodo emisot de luz (LED) es muy similar a un diodo estándar. La diferencia es que el diodo LED es hecho para emitir luz en la unión PN. Cuando se polariza en forma directa, los electrones excitados del silicio tipo N se combinan con los agujeros en el silicio tipo P, este “choque”emite La luz viaja en paquetes de energía llamados fotones.

Normalmente los LED'S emiten un solo color de luz, pero el fabricante puede ajustar la frecuencia de la luz emitida por el led, desde infrarrojo a ultravioleta, lo que posibilita que los leds proporcionen una amplia variedad de colores.

Usando un banco de leds en paralelo para generar electricidad.

Lo que no es muy conocido, es que la mayor parte de uniones PN son fotovoltaicas. Mientras que las céldas solares son hechas con una union PN grande, comparativamente un led tiene sólo una superficie pequeña. Para demostrar el efecto fotovoltaico, conectamos 10 LED'S en paralelo. Cuando es expuesto a la luz del sol, este circuito de LEDs generara corriente eléctrica. este circuito de LEDs definitivamente no generara tanta energía eléctrica como una célda solar, pero sirve para demostrar las propiedades fotovoltaicas de la unión PN de un diodo led.

MUSCULO ARTIFICIAL (POLIMERO ELECTROACTIVO)

 

Este polimero, es un material delgado, flexible, inteligente, llamado "MUSCULO ARTIFICIAL" porque su comportamiento se asemeja mucho a un músculo humano. Este músculo artificial,  tiene aplicaciones en una gran variedad de áreas, usa un material de ultima tecnología llamado POLIMERO ELECTROACTIVO. Este material se estira cuando es expuesto a una corriente eléctrica y se contrae cuando se quita esta corriente  electrica, convirtiendo la energía eléctrica en movimiento mecánico.

Este músculo artificial tiene el potencial para cambiar el modo en que son controlados muchos productos industriales, médicos y aeroespaciales. Esto ofrece ventajas significativas sobre materiales de tecnologías electromagnéticas porque es ligero, pequeño, menos ruidoso y es más barato. Esto también ofrece configuraciones más controlables y flexibles.

 

El músculo artificial permite una amplia variedad de usos, incluyendo pantallas tactiles para mejorar la interacción  humana con el computador o equipos electronicos, adaptaciones ópticas, altavoces planos, y potencialmente, protesis activas implantables. La tecnología también esta demostrando ser una promesa para una gran variedad de aplicaciones en actuadores y para la generación de energía eléctrica limpia.

debido a sus características semejantes al músculo humano, este músculo artificial puede permitir a los robots imitar la destreza y la movilidad de los humanos. Esto ofrece características de funcionamiento similares al músculo natural como la alta tensión,  picos de potencia, y alto rendimiento. Además de funcionar como un actuador parecido a un músculo, este puede funcionar al revés y generar potencia de la accion de estiramiento y contraccion. Comparado a otros materiales inteligentes, el polímero usado en el músculo artificial es relativamente mas barato.

Su alto rendimiento permite al músculo artificial una interaccion mas fácil con las personas u otras fuentes de movimiento, estas caracteristicas combinadas con su alta potencia, lo hacen ideal para una variedad usos, como la captura de la energía de las olas del océano. En 2008,  se probo un generador experimental impulsado por olas que convierte la energía de las olas del océano en energía eléctrica.

En 2005, se impulso el desarrollo de esta  tecnología y se introdujeron productos basados en EPAM. En 2010, esta tecnología se aplica a los juegos moviles, dandoles una nueva dimensión ya que permite a los usuarios experimentar nuevas sensaciones de interactividad al sostener su dispositivo de juego en la mano.

              Robots Electroadhesivos trepadores de Superficies

                                               Electroadherencia Reversible

La capacidad de adherirse y separarse a voluntad de las superficies empleando un mínimo de energía, puede ser muy útil en una gran variedad de situaciones en la vida real y en aplicaciones comerciales.

La Electroadhesion usa la fuerza electrostática entre la superficie del material donde se desea adherirse (p.ej. la superficie de la pared) y la superficie electroadhesiva. Las almohadillasElectroadhesivas estan formadas por electrodos conductores que son depositados sobre la superficie de un polímero.

Cuando se inducen cargas alternas positivas y negativas sobre los electrodos adyacentes, el campo eléctrico induce campos de cargas opuestas sobre el sustrato, esto causa la adherencia electrostática entre los electrodos y los campos inducidos sobre el sustrato.

El principio de operación es similar a las agarraderas o sujetadores electrostáticos usados para sostener las obleas de silicio, o cualquier otro sujetador robotico especializado para el manejo de materiales. La alta perfomance del sujetador es la clave para la gran capacidad de adherirse a una amplia gama de sustratos o superficies.

Estos robots trepadores, a diferencia de los anteriores que usan medios de sujecion mecanicos, ahora usan una tecnología de adherencia eléctricamente controlable conocida como ELECTROADHESION para permitir a los robots subir superficies con  velocidades de hasta 1 longitud de cuerpo por segundo.

Estos robots electroadhesivos tienen una amplia gama de usos incluyendo robots trepadores de pared para aplicaciones militares, robots de inspección, robots de servicio, colocación de sensores, etc.

Usando una fuente de energía unida a almohadillas situadas en el robot móvil, esta induce cargas electrostáticas sobre el sustrato de la pared, trabaja sobre sustratos conductores y no conductores, materiales lisos o ásperos, y a traves del polvo y ruinas. la sujeción es eficaz en materiales comunes como el cristal, la madera, el metal, el hormigón, etc. con fuerza de sujecion en la gama de 0.5 a 1.5N por cm cuadrado.

Las cargas electrostáticos inducidas por la  batería son usados por las agarraderas. Las agarraderas son ajustables a diferentes dimensiones y para los requerimientos especificos de cada misión, la velocidad, la carga útil, las exigencias superficiales, y las preferencias direccionales son personalizables. Una gran ventaja de esta tecnologia de electroadhesion, es su naturaleza no perjudicial, no causa daños a las superficies como si lo hacen otros metodos mecanicos de sujecion, como los ganchos, puntas, etc.

PANTALLAS TOUCHSCREEN PART-2

PANTALLAS TOUCHSCREEN  PART-2

Para obtener las posiciones en coordenadas X y Y electricas, acomodaremos dos mallas, una en vertical “Y” y otra horizontal “X” una encima de la otra, los puntos de referencia seran los lados izquierdo y derecho de las mallas, los cuales estaran conectados al polo negativo ( - ) y al polo positivo (+ ) de la fuente de alimentación. Esto permite obtener una malla divisora de tensión presionando el panel táctil

La tensión variará en el rango desde 0 V al maximo voltaje suministrado por la fuente de alimentación. Por ejemplo, si se presiona próximo al contacto derecho de la superficie X, la tensión estará próxima a 0 V, y si esta al lado izquierdo la tension estara proxima al maximo voltaje de la fuente.

Para la determinación de la coordenada Y, es preciso conectar el contacto inferior de la superficie Y al negativo, mientras que el contacto superior se conectará al positivo de la fuente de alimentación.              

Uniendo estas dos mallas, tendremos una forma precisa de coordenadas X y Y

Vale aclarar que la precision de las posicion dependera de la cantidad y los valores de las resistencias, a mas cantidad y menor valor mayor precision.

Si este arreglo de mallas lo conectamos con una sola fuente y a un circuito de control que monitoree los niveles de voltaje de salida cada malla, de acuerdo al punto de contacto, tendremos un PANEL TOUCHSCREEN RESISTIVO CASERO.

 

PANEL TOUCHSCREEN RESISTIVO

Entendido el pricipio de funcionamiento de un panel resistivo X y Y, veremos un panel TOUCHSCREEN

Un panel táctil o touchscreen resistivo está compuesto por dos láminas rígidas transparentes, formando una estructura “sándwich”, que tienen una capa resistiva en sus caras internas. La resistencia de estas capas no excede normalmente de 1Kohm.

                         

Los lados opuestos de las láminas disponen de contactos para acceder a un cable plano, el cual lo conecta al controlador y al computador.

PARTES:

 

1.    Lamina de Poliester

2.    Capa Superior de Circuito Resistivo  (Y)

3.    Recubrimiento de pelicula conductiva Transparente

4.    Capa Inferior de Circuito Resistivo (X)

5.    Puntos Separadores o de Aislamiento

6.    Panel De cristal/acrílico.

La presion de la superficie tactil causa que la Capa de Circuito resistivo Superior (2) se ponga en contacto con la Capa de Circuito Resistivo Inferior (4), produciendo la funcion de un interruptor en el punto del área activada.

El controlador de touchscreen (7) alterna los voltajes entre  las dos capas resisitivas y convierte en formato digital las coordenadas X y Y del área activada.

La tecnología touchscreen resistiva, posee muchas ventajas sobre otras tecnologías touchscreen. la Pantallas sensible es resistente y duradera, son menos susceptibles a contaminantes que las touchscreens de onda acústica y menos sensibles a los efectos de rayaduras o deterioros severos que las touchscreens capacitivos.

Además, para aplicaciones en usos industriales la tecnología resistiva, economicamente es más rentable que la tecnologia Near Field Imaging (NFI) Finalmente, la tecnología resistiva proporciona mejor sensibilidad de toque y resolución que la tecnología infrarroja de toque .

Debido a su versatilidad y rentabilidad, la tecnología resistiva es ideal para varias aplicaciones y mercados. Estos incluyen los puntos de venta de venta al público (PO), servicio de alimentos,  dispositivos médicos de supervisión , el control de procedimiento industrial e instrumentación, productos portátiles y personales, asi como  dispositivos de comunicación.