Motorreductores caseros para robótica

En estos días con un grupo de alumnos hemos comenzado a trabajar en un proyecto de robótica, algo bastante simple, unos seguidores de linea y de luz. Como en mi localidad no hay casas donde venden insumos para hobbystas estamos haciendo todo con materiales reciclados.

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El primer obstáculo con el que tropezamos fue con los motores con reducción, que es el tema que vamos a tratar ahora.

motoreductor

En los juguetes a pilas y disqueteras es cierto que podemos encontrar diversos motores, algunos de corriente directa y otros paso a paso que requieren una electrónica para que funcionen. Vamos a referirnos a los comunes de corriente continua esos que cuando le ponemos una batería arrancan.

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Este tipo de motores sueltos no nos van a servir, debido a tienen muchas revoluciones por minuto pero muy poca fuerza, pero si convertimos esas vueltas en fuerza podremos usarlos con buen resultado, para eso hay que acoplarlos a un sistema reductor que esta formado por varios engranajes. Estos sistemas reductores requieren ser bastante minuciosos si los vamos a armar nosotros mismos y paciencia… como esto no es lo que me sobra busque algo que ya tuviera el motor con el reductor armado.

Hace algunos días estuve por el desguase y me encontré con muchos insumos de informática y me traje varias compacteras, fuentes de PC y disqueteras algunas de 5 ¾ que son una muy buena fuente de donde sacar componentes para utilizar con estos fines.

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Vamos a buscar para nuestro robot seguidor dos compacteras iguales de donde sacaremos el reductor.

En general las compacteras tienen dos motores DC que podemos usar, uno es el abre y cierra la bandeja donde se coloca el CD y otro que mueve el cabezal del lector, el que vamos a usar hoy es el de la bandeja.

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Para sacarlo vamos a desarmar sacando la caja metálica y quitando las trabas plásticas las plaquetas con la electrónica de la que podemos recuperar solo algunas pocas cosas, interruptores varios, algunos conectores y leds

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Dejamos al descubierto la zona donde se encuentra el motor que abre la lectora de CD

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como vemos hay una correa de goma que actua sobre una serie de engranajes, vamos a cortar con el torno de mano todo el conjunto, generalmente es plástico aunque hay algunas compacteras mas viejas que traen todo metálico, una vez que lo cortamos nos queda esto, que es el motor con el motoreductor armado.

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Como les comenté anteriormente es necesario que los dos juegos de engranajes para ambas ruedas del robot sean iguales.

Para montarlos usaremos una tabla de madera de unos 7 cm por 15 cm y nos debe quedar el engranaje mas grande mirando hacia fuera, por lo que indefectiblemente deberemos colocar los motores hacia uno y otro lado de la tabla, por ese motivo necesitaremos invertir la polaridad de uno de ellos, si no cada motor va a girar en sentido contrario. En los engranajes mas grandes se suelda con la pistola de plástico una rueda de juguete, quedando el módulo de tracción listo para el robot.

Para mas detalles pueden ver el siguiente video donde esta explicado con detalle todo el proceso.

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La fuente de alta tensión mas simple, solo dos soldaduras

Tratar de hacer una fuente mas simple que la descrita en el blog (acá) parece difícil,

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y si bien esa fuente es simple mucha gente no tiene ninguna idea de electrónica  y desistirán de realizarla. Hace unos días se me ocurrió una idea y quiero compartirla con ustedes y se trata de una fuente de este tipo, pero que puede realizarla cualquier persona aunque no tenga idea de electrónica, lleva solamente dos soldaduras.

Un video del paso a paso

Quiero aclarar que este proyecto, si bien es sencillo tiene su riesgo, hay que tener mucho cuidado y sobre todo cuando esta la fuente conectada ya que se generan tensiones del orden de los 10 o 15 Kv que es muy peligrosa, la recomendación es que quienes emprendan el proyecto lo hagan con sumo cuidado y chicos y jóvenes no hacerlo sin la supervisión de un mayor.

Para hacer esta fuente serán necesarios los siguientes materiales, una fuente de PC y un flyback de televisor o monitor

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La fuente de PC es necesario que funcione, la mayoría de estas fuentes son ATX y para que arranquen fuera de la PC deberemos hacer un puente en uno de sus conectores, el que esta marcado con rojo en la imagen, en él vamos a identificar un cable color verde, con un cable vamos a hacer un puente entre este  y cualquiera de los cables negros que están en el mismo conector.

Pueden encontrar conectores con 20 agujeritos o con 24, puentear como se indica acá

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Cuando hacemos esto podemos enchufar la fuente y verificar que el ventilador encienda. No tengan miedo de tocar los cables de los otros conectores aún cuando esta enchufada la fuente porque son todos de baja tensión solo 5v y 12v

Ahora que verificamos que la fuente funciona la desconectamos de la línea y vamos a desarmarla sacando los 4 tornillos que están en la parte superior.

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Veremos algo como lo que está en la figura, identificamos el transformador mas grande, ese que está marcado, generalmente hay otros transformadores, pero son mas chicos, en la imagen se pueden ver dos mas a la derecha del que esta marcado pero esos no nos interesan.

Ahora sacamos los cuatro tornillos que sostienen la plaqueta a la caja de metal para ver la plaqueta del lado de abajo.

CIMG1623Encontraremos algo así, identificamos las soldaduras del transformador grande

CIMG1624En la imagen vemos donde tendremos que soldar dos cables, es el primario del transformador, al costado izquierdo se muestra un transformador igual al que esta soldado, arriba tiene solo 2 pines que son los que vamos a usar y abajo tiene varios, 6 para ser mas exactos, esos no los vamos a tocar.

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En esos pines del transformador soldamos dos cables de unos 20 o 25 cm de largo como se muestra en la imagen

Luego ponemos en el piso de la caja metálica un recorte de acetato o plástico para que las soldaduras no toquen.

Armamos nuevamente la fuente sacando ambos cables por un costado de la fuente de PC. Hecho esto pasaremos a trabajar con el flyback

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Vamos a tratar de conseguir un flyback de los mas viejos, en el costado derecho de la imagen puede verse un flyback moderno, tratar que no sea de ese tipo porque traen incorporado un diodo que rectifica la tensión y no podremos usarlo por ejemplo en el proyecto de las fotos Kirlian.

Vamos a bobinar sobre el núcleo negro con alambre forrado unas 30 vueltas

CIMG1637 Esta cantidad de vueltas es experimental, se prueba y si vemos que hace poca chispa en el terminal de alta tensión que es el que sale de la bobina negra le quitaremos vueltas, por contra, si vemos que hace demasiada chispa (se sentirá como un soplido en ese caso) le daremos algunas vueltas mas, a mi con 30 me anda muy bien.

Ahora buscaremos el terminal del flyback que tenga continuidad con la salida de alta tensión, ese terminal será la masa, la otra salida de la alta tensión

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Sin título Conectamos los dos cables que salen del devanado de 30 vueltas a los cables que sacamos de la fuente

CIMG1638 Aislar bien esas uniones con cinta, en los cables que salen de la PC hay 160v y pueden darnos una descarga.

Ahora  se enchufa la tensión a la fuente de PC preferiblemente con una lámpara en serie para evitar problemas y accidentes que puedan dañar componentes.

Con un destornillador conectado al terminal que tiene continuidad con la alta tensión, acercamos al cable de alta tensión, tiene que haber un arco de mas o menos 1 cm de largo, también podemos probar con un foco común, va a parecer una lámpara de plasma

CIMG1696 Para no dejar todo suelto se coloca el flyback dentro de un recipiente aislante y lista nuestra fuente

Los electrodos superiores pueden hacerse con bujía de auto

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La fuente terminada.

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Láser TEA (Nitrógeno) Reload

Continuando con los experimentos con alta tensión, hoy voy a construir un Laser TEA , este tipo de laser lleva este nombre por las siglas en ingles de descarga transversal eléctrica a presión atmosférica, este laser es de nitrógeno que es el gas mas abundante en el aire, hay un 78% de él y es muy simple de construir con la fuente de alta tensión que vimos en los videos anteriores y escasos materiales podemos realizar el proyecto.

Como siempre estos proyectos requieren algún entrenamiento en el trabajo con altas tensiones y no es recomendable que lo realicen personas que no tienen experiencia en el manejo de altos voltajes, niños y jóvenes abstenerse.

Para no entrar crudos al tema voy a tratar de explicar como se produce el laser

El laser es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecánica cuántica, cuando a un átomo se le aplica energía sus electrones saltan a niveles mas alejados del núcleo quedando en un estado excitado, ese estado tiene mucha energía potencial y es muy inestable,

 

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cuando esos electrones vuelven a sus niveles, la energía extra que tenían se libera en forma de luz, si a su vez esa luz encuentra en su camino átomos excitados produce una amplificación de esa luz que se libera cuando el electrón de ese átomo regresa a su estado normal, si la población de átomos excitados es mayor que la de átomos normales se produce el efecto laser produciéndose una luz muy característica, que tiene solo una frecuencia y esta acompasada, es decir en fase, por tanto la luz laser tiene esas dos características, ser de un color muy puro, una única longitud de onda y estar en fase, eso se lama luz coherente

 

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El laser de Nitrógeno que vamos a producir con este dispositivo tiene una frecuencia de 337,1 nm, es una frecuencia de luz ultravioleta, invisible, sin embargo como sabemos si la aplicamos a una superficie flúor podremos verla.

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Pasando a la construcción, necesitaremos un tablero de estas medidas, es fibrafácil de 9 mm,

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CIMG1604  Papel de aluminio pegado en una de las caras del tablero con cemento de contacto

papel aluminio de cocina, una carpeta de folios para sacar la tapa de acetato y un par de tornillos para hacer el spark gap,

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Hoja de acetato de una carpeta de folios

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El spark gap y las L de aluminio que van en contacto con los papeles de aluminio y los tornillos

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El spark gap encerrado en un trozo de acrílico para evitar un poco el ruido, los tornillos estan separados unos 3 mm

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La resistencia de 1Mega esta formada por 4 de 1 mega en paralelo y en serie que en total vuelven a dar 1 Mega para que disipen un poco mas de potencia, unos 4W va bien

 

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     Dos trozos de papel de aluminio de 6 x 22 cm

CIMG1610 Es conveniente pulir bien el aluminio de los perfiles

Estos son todos los materiales y necesitaremos además la fuente de alta tensión que he descrito acá

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La Fuente de alta tensión

El montaje es este:

CIMG1613 Sobre el aluminio que esta pegado al tablero va la hoja de acetato, excepto en la solapa donde esta el chispero o spark gap, sobre la hoja de acetato van dos trozos de aluminio de 6×22 cm separados unos 4 mm

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En esa línea que separa ambos trozos de aluminio van colocados los perfiles de aluminio, estos perfiles no deben estar al ras en la parte donde se producirá el arco, debe haber un ángulo para formar una especie de cámara de ionización

 

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Los perfiles deben formar un ángulo en la zona donde hacen contacto con los dos trozos de aluminio

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El dispositivo armado con un peso arriba para mejorar el contacto eléctrico 

Para asegurar un buen contacto eléctrico entre el papel aluminio y los perfiles se pone un plástico y sobre él algo pesado, en este caso un transformador. También pueden verse las resistencias, la de 100k hace contacto entre los dos trozos de aluminio y la de 1 Mohm va en contacto con el aluminio que cubre todo el tablero, que también hace contacto eléctrico con el tornillo del spark gap o chispero por medio de una L de aluminio. En ese punto va el negativo de la fuente de alta tensión.

El otro tornillo del chispero también hace contacto eléctrico con uno de los trozos de aluminio por otra L de aluminio, en ese punto va el positivo de la fuente.

Una vez que se pone en marcha se coloca frente a la ranura transversal un trozo de papel pintado con fluor para poder ver el laser

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Con la tinta del marcador puede teñirse un poco de agua para que se vea la trayectoria

Con una varilla aislante se van dando suaves golpes a los perfiles para que el arco se produzca a todo lo largo de la ranura, la distancia de separación es mas o menos 1.5 mm, es conveniente que del lado contrario a donde esta la pantalla esten un poco mas juntos para que allí se produzca la chispa mas intensa que de comienzo a la luz láser.

He hecho un video con todo esto y el funcionamiento, pueden verlo acá

Tengo una entrada en este mismo blog con un trabajo parecido pueden consultar acá

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Tubo de rayos catódicos y de Crookes caseros.

Recreando con el video dos entradas antiguas de el blog:

http://espaciodecesar.com/2009/04/27/un-tubo-de-rayos-catodicos-casero/

http://espaciodecesar.com/2009/05/04/el-tubo-de-crookes/

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Como hacer fotografías Kirlian en forma casera

Hola, este tema de las fotos Kirlian no se ve muy bien desde la comunidad científica porque se usado muchas veces con finalidades pseudocientíficas y atribuyéndole significados metafísicos como “aura de la vida”, o “energía vital”, sin embargo la física puede explicar perfectamente el fenómeno que simplemente es un efecto muy conocido y estudiado que se llama “efecto corona”

Para poder realizar el experimento son necesarias una pantalla Kirlian que fabricaremos con unas cajas de CD y una fuente de alta tensión de corriente alterna como la descripta en este mismo blog acá

En este vídeo esta explicado paso a paso como hacer la pantalla.

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RADIACTIVIDAD- Experimentos con materiales de baja peligrosidad IV (Cámara de niebla)

La cuarta parte sobre esta serie sobre Radiactividad, en la misma un video completo de como fabricar la cámara de niebla que ya fue publicada en este blog

http://espaciodecesar.com/2011/12/01/cmara-de-niebla-de-expansin/

 

Es posible que mas adelante complemente con un quinto video sobre el tema con un par de experimentos que me faltaron describir.

Saludos

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Como medir el tiempo de reacción de tu cerebro

Con este sencillo experimento podemos averiguar cuanto tiempo tarda nuestro cerebro en reaccionar a un estímulo, en este caso usaremos un estímulo visual,  saber estos datos es importante por ejemplo para conocer cuanto tardaremos en apretar el freno ante una eventualidad y también calcular de acuerdo a la velocidad con que se desplaza el vehículo, cuantos metros recorre antes que tomemos la acción.

Sucede que desde que uno ve y el cerebro ordena una acción se tarda una fracción de segundos, con el entrenamiento ese tiempo de reacción puede mejorar, la prueba esta en los porteros o arqueros.

Para que el cerebro de una orden motora ocurre todo esto:

tiempo de reaccion

1. Los ojos detectan el estímulo y mandan la señal al lóbulo occipital,

2. Desde el occipital  va la información al lóbulo frontal

3. El lóbulo frontal envía el dato a la corteza

4. Desde la corteza sale la información hacia la médula

5. Se produce el efecto motor.

Como ven es un largo camino a recorrer, lo normal es que se tarde alrededor de los 200 milisegundos (menos de un cuarto de segundo)

Este tiempo de reacción se suele confundir con los reflejos, es común decir que una persona tiene buenos reflejos cuando reacciona rápidamente, sin embargo es un concepto erróneo, los reflejos son acciones donde no interviene la voluntad, por ejemplo el reflejo rotuliano de la rodilla, el sujeto responde a un golpe en la rotula levantando la pierna, sin embargo ninguna orden de su cerebro se emitió para que esto ocurra.

Para ser mas  explícito en el método que se me ocurrió, hice un video explicativo.

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