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miércoles, 15 de abril de 2009

Montaje de Stealthbot-zwei

Durante el montaje del robot, fui sacando fotos para que se viese el proceso de montaje y como se iba haciendo cada vez más grande hasta estar completado. Así mismo, se aprecian muchos de los materiales empleados en su montaje, con el consiguiente desorden que supuso para mi habitación… Aquí no mencionaré las mejoras implementadas respecto al del año pasado (aquí), ni como construí el del año pasado (aquí).


 Lo primero que hice fue conectar todos los motores con la controladora de motores, situada en el primer nivel del robot. Esta controladora sirve para controlar 2 motores, pero como los dos de cada lado giran en el mismo sentido siempre, es suficiente. A esta controladora habrá que conectar la alimentación suplementaria para los motores. 


Esto es una tarea que la mayoría de los aficionados a la electrónica tienen que sufrir habitualmente: soldar. Para ello necesitamos un soldador y estaño, que fundiremos para aplicarlo sobre las uniones que vayamos a realizar. Sería conveniente tener algún conocimiento previo antes de empezar, para no aprender como hice yo, a base de meter la pata y de alguna que otra quemadura… 


Aquí se aprecia el caos que se creó en mi habitación cuando estuve en proceso de construcción del robot. Se pueden ver la gran cantidad de piezas que conforman el bot, no sólo eléctricas sino también mecánicas. 


El robot va avanzando y cada vez se acerca más a su etapa final. Ya está en el segundo nivel, con varios sensores incorporados y una marabunta de cables (alimentación, sensores, controladora…) difícil de ordenar y comprender. Después de esto hay que colocar el microcontrolador, donde irán conectados la mayoría de ellos. 


El año pasado usé pilas convencionales de tipo D y no alcalinas (eran más pesadas) para los motores y 2 pilas en paralelo de 9 voltios  para la lógica. Como consecuencia, se agotaban cada cierto tiempo y tenía que volver a comprar más y este es el resultado. Más de 32 pilas de tipo D y unas 10 de 9 voltios. 


Por eso este año adquirí un cargador para pilas recargables NiMH (níquel metal hidruro) para los tipos AAA, AA, C, D y 9 voltios. Es decir, prácticamente toda la gama de pilas en el mercado salvo las de petaca de 4,5 voltios. Este cargador únicamente carga las de NiMH y no sirve para otros tipos tales como NiCd (níquel cadmio) o baterías de ión litio o li-po (litio polímero). Puede cargar a la vez 4 de cada tipo, excepto de 9 voltios que sólo carga de 2 en 2. El tiempo de carga para pilas de 2500 mA/h es de 16 horas aproximadamente. El cargador es de la marca Energizer. Sin embargo, y al ser importado, tuve que adquirir un transformador de 220 a 120 voltios (al voltaje al que funciona dicho cargador, la parte de color negro, por unos 8 €) y un adaptador para el enchufe (era distinto que los de España, la parte de color blanco). Hago hincapié en esto, puesto que un uso incorrecto de este aparato puede suponer estropearlo. Las pilas que adquirí fueron las recargables de tipo NiMH. 8 pilas de tipo D (las más grandes y cilíndricas) y 4 de tipo AA (estándar). Ambos tipos eran de 1,2 voltios cada una. Por tanto, disponía de 9,6 voltios para los motores y 4,8 voltios para la lógica. Esto era inferior a los 12 voltios y 6 del año pasado, pero a cambio aumentó la intensidad de corriente (amperios). En la lógica no hubo un cambio apreciable en el rendimiento, salvo que duraban considerablemente más sin agotarse. En los motores se redujo la velocidad (ya que un mayor voltaje provoca una mayor velocidad de giro) pero, a cambio, aumentó el par disponible, ya que la intensidad que otorgaban era mayor. Todas las pilas proporcionaban 2500 mA/h (miliamperios a la hora). Esto quiere decir que duran 1 hora en funcionamiento si otorgan 2,5 amperios continuamente, o que duran 2 horas si otorgan 1,25 A. Si se les requieren 5 amperios, durarán media hora. Para saber por qué elegí estas pilas y saber más acerca de pilas y baterías recargables pincha aquí


Aquí ya se puede observar a un robot casi completo a falta de la programación y de algunos pequeños cambios finales. Se alza imponente desde esta perspectiva, sobre todo gracias a las ruedas de grandes dimensiones. 


Aquí es cuando empiezo a cargar la programación, a través de un puerto serial del que dispone la placa Basic Stamp Homework Board. Además del pertinente cable, necesito un adaptador USB-serial ya que mi portátil no tiene puerto serie. 


En esta foto ya está completo, con la programación cargada y únicamente queda cambiarle las pilas por unas recargables (que reservo para el concurso). Hay que tener cuidado con esto, pues unas pilas recién cargadas o de distinto voltaje provocan una mayor o menor velocidad en el robot, variando por tanto su respuesta. Por ejemplo, en el mío, con pilas nuevas de 12 voltios o 9,6 voltios la velocidad varía de 0,35 m/s a 0,28 m/s, una variación considerable y apreciable en sus respuestas. 


Pues aquí acabó el montaje del robot, y tan sólo faltaba disputar el concurso. Para saber más sobre la participación de Stealthbot-zwei en el Concurso de Deusto, pincha aquí.

Stealthbot-zwei: cambios

En base a las conclusiones que saqué del año pasado, realicé ciertos cambios en el robot, para obtener mayor fiabilidad y rendimiento. Al final, volvió a pecar de falta de fiabilidad, así que el año que viene realizaré cambios más drásticos, como la soldadura del Basic Stamp o el uso de algún PIC o Arduino, ambos con mejores prestaciones que el Basic Stamp. Este año había pensado en emplear Arduino, pero al final rechacé la idea debido a la falta de tiempo, imposibilitándome usar sensores analógicos.

 

Programando a la bestia

Stealthbot-zwei se basaba en la plataforma del año pasado y presenta pocos cambios en lo que a la electrónica se refiere. Un cambio sustancial ha sido el empleo de pilas recargables de tipo D y AA de NiMH (níquel metal hidruro). Estas pilas son mucho más ligeras (dejando el peso sobrante para otros usos) y tienen una mayor intensidad. Las usadas fueron 8 pilas tipo D de 2500 mA/hora y 1,2 voltios, reduciendo el voltaje total de 12 a 9,6 voltios (el voltaje proporciona velocidad y, por tanto, esta disminuyó a cambio de incrementar el par de los motores) e incrementando la intensidad. Además la lógica se alimenta este año con 4 pilas tipo AA (normales) recargables también de 1,2 voltios cada una (4,8 voltios en total al estar en serie) y 2500 mA/hora. De esta forma ahorro dinero a medio plazo, puesto que no tengo que comprar tantas pilas sino que es suficiente con recargarlas. Los tiempos de carga son de aproximadamente 16 horas para cada 4 pilas (sean del tipo que sean, el cargador era capaz de cargar a la vez 4 pilas recargables NiMH del tipo AAA, AA, C, D o 9 voltios). Elegí estas pilas porque son baratas y dentro de mi presupuesto y uso, las más adecuadas en mi opinión (ver artículo sobre pilas recargables y baterias y normales). Son sencillas de usar, de capacidad aceptable y comunes en el mercado.

 

Pilas recargables NiMH tipo D

Mejoré el sistema de bumpers, asegurándolos con cinta aislante para darles consistencia y atándolos con cuerda, para limitar el recorrido máximo de estos (evitando que se el contrario tirase de ellos y los estropease). Además incorporé 1 muelle a cada bumper para limitar la carrera de éste y que recuperaran pronto la posición inicial sin trabarse. Además los bumpers estaban mejor anclados al robot que el año anterior.

 

Hice algunos cambios en la programación para hacerla más eficiente basándome en la del año anterior, eliminando partes superfluas y haciendo hincapié en aquellas tareas que peor desarrollaba el robot. 

El microcontrolador (Basic Stamp) se encontraba este año en un lugar más accesible, ya que anteriormente éste estaba oculto, lo que dificultaba el cambio de programación.

 

2º nivel del robot: microcontrolador

Así mismo, eliminé el sistema de placas laterales que descienden una vez iniciado el combate para ampliar de forma ficticia la superficie del robot, ya que analizando los beneficios (que el otro robot no te empuje de la mejor forma posible) y las desventajas (te detecta más rápidamente y puede engancharse y desprenderse, con la consecuente pérdida del combate), me dí cuenta de que no compensaba.

Probé varios sistemas antimedidas para evitar la detección por parte del contrario, confundiendo a infrarrojos y ultrasonidos, pero ninguna tuvo el éxito necesario para ser incorporado.

 

También trate de asegurar todo lo posible toda la parte mecánica, sujetando con bridas todas las partes que eran susceptibles de desprenderse, lo cual conllevaría a la pérdida del combate. También alargué todos los cables de la electrónica para evitar precisamente que se desconectaran y asegurándolos con cinta aislante, lo cual se demostró inútil ante la magnitud de las caídas que sufrió mi robot.

 

"Stealthbot-zwei" casi listo para el combate

He de decir que este año han vuelto a ser materiales imprescindibles en la construcción del robot la cinta aislante y el velcro, pero el año que viene, tratando de hacer caso a un profesor de la uni, intentaré reducir ambos para ganar en fiabilidad.

 

Estoy bastante contento con la mejora que ha experimentado Stealthbot del la primera a la segunda versión y, sin hacer grandes cambios, creo que ha tocado techo. No se puede hacer mucho más con lo que hay. Así que tendré que realizar cambios mayores si quiero aspirar a ganar el año que viene, tales como más fiabilidad, mejores sensores, cambio de microcontrolador etc. Haber si se organiza un curso en verano en la universidad de Deusto sobre PIC… De todas formas, allí nos verán el año que viene. A mí y a mi máquina. O, al menos, eso espero…

 

Para ver el montaje de Stealthbot-zwei pulsa aquí. Para ver su participación en el concurso pincha aquí.

martes, 6 de enero de 2009

Baterias,evita comprar más pilas

En otra ocasión ya hablé de los distintos tipos de pilas (ver aquí) En este momento, me centraré en las baterías, que son sistemas de almacenamiento de energía (igual que las pilas) pero que pueden reutilizarse. Esta característica les permite ser recargadas y usadas repetidamente un amplio número de veces (dependerá del tipo de batería). Gracias a ello, ahorraremos bastante dinero en pilas ya que, aunque las baterías son más caras que las pilas, a medio plazo es rentable.

Si vamos a emplearlas habitualmente merece la pena, sin duda. Pero debemos elegir aquellas que sean más acordes a nuestras necesidades. Es decir, dependiendo de lo que vayamos a hacer, necesitaremos más voltaje o intensidad, duración, ligereza... Por eso es importante definir nuestro proyecto, para saber cuales van a ser nuestras necesidades. 

Dos aspectos muy importantes son: el voltaje y la intensidad. Dependiendo de para que lo usemos habrá que usar uno u otro. Por ejemplo, la lógica se suele alimentar con 6 voltios. Sin embargo, los motores pueden admitir más, hasta 12 voltios (y más intensidad). 
Quizá nos interese la ligereza, ya que nuestro proyecto va a ser muy pequeño. O que sean económicas y de muchas recargas.

Las baterías son elementos que transforman la energía química almacenada en energía eléctrica. Un dato importante son los miliamperios/hora (mmA/h). Este dato te indica cuanta intensidad te dan y durante cuanto tiempo, si te dan 1600 mmA/h significa que los puedes usar 1 hora a 1.6 A o 30 minutos a 3.2 A hasta que se agotan.

Analicemos todos los tipos que existen y se comercializan, y cada uno se adecua a unas necesidades concretas:

Níquel/Cadmio (Ni/Cd)

Como indica su nombre, sus componentes principales son el hidróxido de níque y el de cadmio. Son quizá un poco antiguas, ahora se emplean poco, pero pueden seguir siéndonos útiles.



Inconvenientes: El cadmio es tóxico, tienen efecto memoria (acusado, se forman cristales en su interior si se carga sin estar completamente descargada) e invierten la polaridad si se descarga por debajo de su tensión mínima, además pesan bastante y ofrecen poca capacidad.
Ventajas: Bajo precio, alto número de ciclos de carga y descarga (+ 1000), se cargan más o menos rápido.

Níquel/metalhidruro (Ni/MH)

Estas sustituyen el cadmio por el hidruro metálico, que no es tóxico. Estas están bastante extendidas y se usan habitualmente debido a su bajo precio y a que existen, entre otros, como pilas recargables.



Inconvenientes: requieren cargadores específicos, se cargan más lentamente, sus ciclos de carga son unos 500-600 (algunas hasta 1000) y son sensibles al calor (en principio, no es un problema)
Ventajas: No son tóxicas, tienen un  40%  más de capacidad que las de Ni/Cd, no sufren efecto memoria, pesan menos y son baratas. Además las podemos encontrar como pilar recargables, que son más fáciles de usar y útiles.

Ión litio (Li-ion)

Estas baterías son las más usadas en móviles, PDAs etc. Son delgadas y ligeras, proporionando una alta capacidad (superior a las Ni/MH). Pero son considerablemente más caras. Usan grafito y óxido de cobalto o trifilina.

 

Inconvenientes: Son caras, tienen menos ciclos de carga (300-500 ciclos) y  funcionan peor a bajas temperaturas.
Ventajas: No sufren efecto memoria, tienen una capacidad de carga superior a las Ni/Cd y Ni/MH, pesan y miden poco.

Litio polímero (Li-po)

Estas baterías son muy recientes y se pueden encontrar en los portátiles más nuevos y en los móviles más recientes. Son una mejora considerable respecto a las Li-ion. Pero CUIDADO, porque son inestables si se cargan mal, pueden llegar a incendiarse. Mucho ojo con el cargador que usamos.



Inconvenientes: Son peligrosas, requieren un cargador especial, menos ciclos de carga (300-500)
Ventajas: Altísima capacidad, descarga de mucha intensidad, muy ligeras y pequeñas (4 veces más que las de Ni/MH), sin efecto memoria y tardan poco en cargarse.

Plomo ácido

Formadas por plomo y óxido de plomo, son las que se emplean en los coches. No están muy extendidas.



Las baterías de gel son una variante de las de plomo ácido.

Pila de combustible

Estas funcionan con hidrógeno, son las que empezaremos a ver en los automóviles ecológicos. De un pila de hidrógeno, se obtiene electricidad.



Paneles solares

Quizá no sean una alternativa real para todo el mundo, pero en proyectos en el exterior y junto con una batería, puede ser una buena opción. Obviamente se requiere un lugar soleado, donde se obtendrán resultados muy satisfactorios.


Cargadores

Esta sección es importante, ya que dependiendo del tipo de batería que usemos debemos usar uno u otro. La mayoría de las baterías requieren uno especial y es algo muy a tener en cuenta. Debemos consultar al fabricante sobre el tipo de cargador adecuado, o usar uno que sea adecuado para el tipo de batería que usamos. Hay algunos (algo más caros) que son capaces de cargar varios tipos de baterías distintos, como Ni/Cd, Ni/MH y Li-ion.



Conclusión:

En mi opinión, lo más recomendable es usar las baterías NiMH para proyectos normales, pilas recargables si es posible (así las podremos emplear para cámaras de fotos y otros) y un cargador específico para este tipo de pilas (por cierto, existen varios tipos de pilas, C, D, AA... depende de lo que queramos). Si vamos a gastarnos bastante dinero y necesitamos altas prestaciones, hay que irse al litio polímero, sin duda. Pero si no, no es muy recomendable dado su precio y su peligrosidad. Por ejemplo, por unos 12 €, hay 4 pilas recargables NiMH del tipo AA que proporcionan 2.4 amperio/hora. Por 18 € podemos encontrar cargadores para todos los tipos de pilas recargables NiMH. Los cargadores de litio polimero también rondan los 18 €, pero necesitas uno específico para cada batería.

Efecto memoria: Este efecto consiste en que las baterías, cuando no se descargan del todo y se vuelven a cargar, pierden efectividad y cada vez duran menos. Sucede en todas las baterías, aunque en pequeña medida en todas, menos en las de Ni/Cd, donde se forman cristales internos.

Ecología: Debemos usar baterías si vamos a usarlas varias veces porque así evitamos comprar pilas y desecharlas posteriormente, ya que recordemos que tienen un alto poder contaminante.

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Autor: Sergio Porres González www.roboelectro.com  Este documento ha sido realizado para orientar a posibles personas interesadas en la alimentación y fuentes de energía para robots o que estén interesados en la robótica en general. Si alguien quiere publicarlo, que contacte con su autor: sergioporresgonalez@gmail.com

domingo, 15 de junio de 2008

LEGO: Mindstorms y Technic

LEGO MINDSTORMS Y TECHNIC

Todo el mundo conoce los juguetes LEGO, muy conocidos sobre todo entre los más pequeños. Pero dentro de LEGO, hay numerosos apartados, cada uno dedicado a una cosa. En este caso voy a centrarme en dos: LEGO Technic y LEGO Mindstorms.


Web de Lego:
http://www.lego.com/en-US/default.aspx

Lego Technic:
http://technic.lego.com/

Lego Mindstorms:
http://mindstorms.lego.com/

Lego Technic es caracteriza por sus complejos productos y por un tipo de pieza característica. En lugar de ser bloques con rebordes que encajan unos en otros, son barras y piezas que se juntan entre si mediante unas piezas redondas que se introducen en todas la piezas, al estar agujereadas. Estas piezas son tambíen características de los Mindstorms.

Engranajes

Piezas

Ruedas

LEGO Technic:

Los Lego Technic son bastante complejos, y tienen una gran cantidad de piezas. Por lo general tienen bastante elementos móviles o actuadores. Puedes encontrar elementos neumáticos (mediante la hidráulica mueven cosas), motores, transmisiones, dirección en las ruedas, grúas con brazos extensibles, e incluso controlables a distancia. Llevan también motores eléctricos, diferenciales sencillos y complejos engranajes. En mi opinion, son muy interesantes. Incorporan un manual de instrucciones para montar algunos modelos paso por paso, pero la mejor parte reside en poder construir tú tus propios diseños, gracias a la versatilidad de las piezas. Son un caros, dependiendo del modelo, hasta 200 €. Si tienes varios modelos, puedes mezclarlos para crear cosas todavía más grandes e interesantes.

Voy a describir una grúa y un camión que creo son representativos de Lego Technic.
El camión es solamente la parte delantera, es decir, como si fuese la cabeza de un trailer. Tiene 6 ruedas, en la parte trasera, hay 2 en cada lado. Las ruedas tienen dirección (se controla manualmente), tiene un motor de 6 cilindros ficticio (que al moverse el camión, hace que suban y bajen los cilindros) y en la parte trasera se pueden montar varias cosas, entre ellas una pinza o un remolcador de coches. Al montar una pinza, está puede girarse manualmente. Además tiene dos mecanismos neumáticos. Se presiona una pequeña bomba varias veces y después se dirigue ese aire presurizado moviendo una palanca. El camión tiene un diferencial en el eje trasero, ya que supuestamente tiene tracción trasera. Su montaje no es muy complejo, y tampoco es excesivamente caro, menos de 100 €.

La grúa es más compleja (y cara, por cierto). Tiene 8 ruedas, de las cuales 6 son direccionables, es decir, giran aunque no con el mismo ángulo de giro. Se mueven manualmente mediante una ruleta. Ésts también tiene un motor ficticio y un diferencial. Girando una ruleta, conseguimos bajar 4 soportes, que levantan a la grúa del suelo para hacerla más estable. La parte más alucinante de la grúa es la parte superior, que tiene un motor y es neumática. Esa parte se puede girar 360 grados manualmente. Además, de forma neumática, sube y baja, mediante un mecanismo doble. Por último, tiene un motor. Este motor permite extender o recoger el brazo de la grúa, así como recoger o bajar el gancho. Accionando una palanca conseguimos que haga una cosa u otra. Completamente levantado el brazo, es bastante alto. Es más cara que el camión (150 €) y su montaje también es más complejo, aunque asequible. Necesita pilas para mover el motor eléctrico. Lleva un sistema para proteger el motor de sobreesfuerzos, un engranaje que patina al superar la fuerza requerida al motor cierto valor.




Además, ha salido recientemente un bulldozer que se telecontrola, es realmente alucinante. Puedes controlar a distancia (tampoco mucha) la subida y bajada de la parte delantera y trasera, así como moverlo hacia delante y atrás.
Bulldozer


Lego Mindstorms:

Estos Lego son parecidos a los anteriores. Las piezas son muy similares, pero tienen algo más: se pueden programar. Tienen un aparato que se programa y que al conectarlo después hace que el ingenio sea automático. Es aquí donde reside su encanto, en la posibilidad de que actúen solos, no como los Technic. Mediante motores (actuadores) y sensores toman sus decisiones y actúan según la programación que hayamos introducido. Hay dos modelos: el RCX (modelo antiguo, ya no se vende) y el NXT (modelo nuevo, a la venta).

RCX


Su software:
Se programa mediante un entorno de programación gráfico desarrollado por Lego (conjuntamente con el MIT). Es muy fácil de programar, ya que se hace mediante etiquetas, como si fuesen dibujos que vas colocando uno detras de otro. Dependiendo de lo que quieras hacer, eliges la etiqueta de motores, o la de bumpers... y el tiempo que quieres que esté etc. Es muy intuitivo, incluso para niños. Colocando una detrás de otra y después descargando el programa. Para descargarlo, viene incluido un aparato. En el NXT se programa mediante bluetooth, que se conecta mediante USB. En el RCX mediante un aparato infrarrojo, que se conecta también por USB. Al descargar el programa se envía al controlador. En él es donde se conectan todos lo sensores y actuadores. Una vez descargado el programa sólo hay que iniciarlo para que funcione.

CD con el software

Dispositivo para descargar el programa


Su hardware:
Las piezas son del mismo tipo que las technic. El RCX incluye 2 motores, 1 sensor de luz y 2 bumpers (sensores de golpe). Todo esto se conecta al controlador. El NXT es mejor, incluyendo 3 servos, un sensor de sonido, un sensor de luz, un bumper y un sensor ultrasonido. Al ser todos LEGO, se pueden mezclar con los Technic para dotarlos de mayores capacidades o dimensiones. Ambos necesitan pilas para funcionar, aunque en el NXT hay baterias opcionales. También hay cierto hardware opcional, como acelerometros, que se puede comprar en la web de LEGO.

RCX

NXT

VIDEO

Para comprar el NXT puedes ir a la pagina de LEGO (http://shop.lego.com/Product/Default.aspx?p=B8527) por 250€ más gastos de envío o comprarlo en eurobotcenter por 230 € más gastos de envío (los gastos de envío no creo que superen nunca los 20 €): http://www.eurobotcenter.com/servinicio

RCX

Tras esta explicación acerca estos productos de LEGO, espero que os animeis a participar en la encuesta, que trata sobre esto. Si teneis cualquier duda, no dudéis en comentarla.


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Autor: Sergio Porres González http://roboticamaselectronica.blogspot.com/Este documento ha sido realizado para orientar a posibles personas interesadas en los robots de LEGO o que estén interesados en la robótica en general. Si alguien quiere publicarlo, que contacte con su autor: sergioporresgonalez@gmail.com

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miércoles, 4 de junio de 2008

Pilas, baterías y fuentes de alimentación

Pilas, baterías y fuentes de alimentación

En cualquier robot o aparato electrónico, necesitaremos una fuente de energía, es una parte fundamental en cualquier circuito eléctrico. Estas fuentes de energía lo que hacen es provocar una diferencia de potencial para que los electrones circulen entre sus dos polos, del negativo al positivo. En el caso de la corriente alterna, simplemente se agitan (van hacia un lado y luego dan la vuelta).



En un robot es también muy importante, y por eso hay que elegir bien lo que más nos convenga. Obviamente no va a poder estar conectado a un enchufe, por tanto habrá que usar pilas o baterías. Las baterías tienen la ventaja de que se pueden recargar. Hay baterías de ión litio, de níquel-hidruro y de litio polímero entre otras. Las baterías de níquel-hidruro son las más seguras. En cambio las de litio polímero, aunque son las que dan mayor cantidad de energía, son pueden arder más fácilmente, por ejemplo, si se cargan a una tensión diferente a la suya. El principal problema de las baterías, es su precio, bastante alejado del de las pilas.

Las pilas son el elemento más usado para robots. Pero hay infinidad de tipos y características. Empezaré hablando de los tipos:

Pilas normales: Estas son las pilas más comunes. Se encuentran en cualquier tienda. Son más o menos baratas. Además son las más ligeras.
Pilas alcalinas: Estas son parecidas a las pilas normales. Son bastante más caras (suelen doblar o triplicar el precio de las normales), pero duran bastante más que las normales. En cuanto a la intensidad que proporcionan, es la misma, por tanto no las compréis porque sean más potentes (que no lo son) sino porque duran más. Estas son bastante comunes y las encontraremos casi en cualquier sitio. Estas pilas pesan bastante más que las normales y eso puede ser un factor a tener en cuenta en las competiciones, con pesos máximos en las reglas.
Pilas recargables: Estas pilas son una magnífica opción, pero son muy caras (puede llegar a multiplicar hasta por 10 el precio de las normales, según tipos) y además es necesario un cargador, lo que aumenta todavía más el precio. Pero no tendremos que comprar más pilas, ya que se pueden recargar (tras muchas recargas pierden efectividad y cada vez funcionan peor, pero tiene que pasar bastante tiempo). Estas son algo más difíciles de encontrar, pero en tiendas de electrónica seguro que hay. Ver baterías.
Pilas de modelismo (creo que se llaman así): Estas pilas son especiales para aviones y coches radio-control, dado que necesitan mucha energía. Son caras pero ofrecen mucha energía. Se pueden conseguir en tiendas de modelismo. La energía que tienen las pilas se suele medir en energía/tiempo. Lo bueno de estas pilas es que puedes pedirles más energía, pero durarán menos. En cambio las normales y alcalinas tienen un tope. En estas puedes consumir el doble de energía pero te durarán la mitad. Así consigues mucha energía en momentos concretos en los que la necesites. Elegir unas u otras dependerá del robot que vayamos a construir.

Hay varios tipos de pilas:

Mini/AAA: de 1.5 voltios, son las más pequeñas y ligeras, proporcionan una duración e intensidad menor que las demás. También llamadas R3, M4 o MN1600. Se usan en reproductores MP3… No recomendables para robots, a no ser que vayan a ser muy pequeños.

Pequeña/AA: La pila más común, la de toda la vida que se usa en radios, despertadores, juguetes… De 1.5 voltios, más duración e intensidad que las anteriores. También llamadas R6, M3, MN1500… Estas ya podrían ser una opción interesante.

Mediana/tipo C: Estas son algo más grandes y pesadas (con más duración e intensidad que las anteriores) y de 1.5 voltios. También son llamadas R14, M2 y MN1400. Estas serían más convenientes para sumo, por ejemplo.


Grande/tipo D: Son las más grandes y pesadas de 1.5 voltios y por tanto las que más duran de este tipo y las que dan más intensidad y duración. También se llaman R20, M1 y MN1300. Hay que tener en cuenta su tamaño y peso, porque ya son grandes… Ideales para sumo.


Petaca: Estas son de 4.5 voltios y tienen mucha intensidad, así como duran mucho. También se llaman 3R12, M5 o MN1203. Estas son grandes también y pesan bastante.
Bloque: Estas son las de 9 voltios. También se llaman 6F22, M6 o MN1609. Son ligeras y relativamente pequeñas, pero su intensidad es muy baja, así que en mi opinión no son recomendables. Aunque en muchas ocasiones son recomendables para la lógica del microcontrolador (por ejemplo, en Basic Stamp). Aún así, es mejor usar 4 pilas AA (6 voltios en total) que una de bloque si hay varios sensores etc. conectados.



Pero, para conectar estas pilas, es necesario un portapilas. Podemos encontrar para todas las pilas que he mencionado, y son como cajitas donde colocarlas. Las de petaca no estos seguro si es posible encontrar un portapilas y las de bloque no tienen, pero si llevan un borne que se ajusta a ella y de donde salen los dos cables. Esto lo encontraremos únicamente en una tienda de electrónica, no es tan fácil como ir al súper… Pero es posible que no queramos conectarlo en serie… pero eso ¿qué es?



Bueno, para alimentar la lógica (la cual suele usar 5 voltios) es recomendable usar 4 pilas de 1.5 voltios. Como hay un regulador de tensión (que lo convierte en 5) podemos poner más de lo que usa (hasta cierto límite, depende, normalmente no pasa de los 18-25 voltios). También se suele usar una pila de 9 voltios, pero si hay muchos actuadores, sensores, motores etc. conectados no será suficiente.
Cuando realmente se necesita mucha energía es para los motores. Una mayor intensidad deriva en más par motor y un mayor voltaje en más rpm (velocidad de giro). Si queremos que los motores giren muy rápido habrá que usar el máximo voltaje que aguanten los motores (12 voltios, por lo general, para la robótica normal) o servos, por ejemplo si queremos participar en la categoría rastreador velocista. Si queremos que tengan mucha fuerza (par motor) tendrán que tener mucha intensidad. Para proporcionarle esa energía extra aparte de la de la lógica, hay que usar un driver (sobre drivers, motores y ruedas hablaré otro día). Vale, una vez esto está claro, hay que ver cómo conectar las pilas.

Supongamos que necesitamos llegar a 12 voltios, ¿cómo lo hacemos? Pues con 8 pilas de 1.5 voltios. Luego elegiremos que clase (AA, D…). Si queremos 6 voltios, pues 4 de 1.5 v. Para que al conectar 2 pilas se sumen los voltajes, es necesario que estén en serie, es decir, el positivo unido con el negativo de la siguiente pila. Así conseguimos aumentar el voltaje, y así están los portapilas. Es decir, que conectando positivo con negativo de la siguiente (y así sucesivamente) sumamos el voltaje. Se pueden conectar pilas de diferentes voltajes en serie, pero tienen que tener todas la misma capacidad de corriente, es decir, capacidad para soportar esa energía. A esto se le llama batería. Aumenta el voltaje y la duración.





Pero si queremos el mismo voltaje con más duración e intensidad, podemos ponerlas en paralelo. Es decir, unimos el positivo con el positivo y el negativo con el negativo, y de ahí sacamos otros dos cables hacia los motores/driver. Así también formamos una batería, pero aquí las pilas tienen que tener el mismo voltaje, muy importante. Sino hay diferencia entre las pilas y circula energía entre ellas, pudiendo dañarse y consumiendo energía. El voltaje se mantiene igual que el de una sola pila, pero aumenta la intensidad y la duración de las pilas.






Se podrían llegar a hacer circuitos con pilas en serie y paralelo, unas por una parte y otras por otro. Así conseguiríamos más voltaje y más intensidad, pero deberían tener todas el mismo voltaje. Aún así, no es muy habitual.



Yo, por ejemplo, usé 4 pilas de bloque en paralelo para la lógica de un microcontrolador (se mantiene en 9 voltios, pero duran más) y una sólo de 9 voltios para el otro microcontrolador, que apenas hacia nada. Para los motores, use 8 pilas normales de 1.5 voltios de tipo D, las más grandes. Usé también 2 portapilas de 4 horizontales cada uno para estas pilas. Cuando se acababan, las cambiaba. Esto fue así porque las alcalinas pesaban más y me pasaba de los 3 kg. de peso máximo. Eran Panasonic.



Para probar los motores recomiendo usar una fuente de alimentación y para las pilas un tester. Es un elemento indispensable en electrónica, así que si no tenéis uno, ya sabéis, a la tienda que los hay por 15 €. Así podremos medir la intensidad, voltaje etc. de las pilas para estar más seguros.


En cuanto a las marcas: Panasonic, Duracell, Sony, Cegasa… Vosotros veréis, no he comprobado marca a marca cual es mejor, pero no recomiendo las de la marca del súper. Por lo general, os podéis guiar por: cuanto más caras, suelen ser mejores. Vosotros decidís cuanto os queréis gastar.
Con una fuente de alimentación podemos probar cualquier motor. Lo conectamos (polo positivo y negativo) y le aplicamos la intensidad y voltaje que queramos. Aquí vemos una fuente de alimentación:


Por cierto, recomiendo poner un interruptor, para que cuando no se estén usando sean fáciles de desconectar y evitar que estén consumiendo a lo tonto.


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Autor: Sergio Porres González http://roboticamaselectronica.blogspot.com/Este documento ha sido realizado para orientar a posibles personas interesadas en la alimentación y fuentes de energía para robots o que estén interesados en la robótica en general. Si alguien quiere publicarlo, que contacte con su autor: sergioporresgonalez@gmail.com
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