Diseño de un sistema de estabilización utilizando sensores inteligentes

Abstract

This final project proposes the development of an intelligent sensor system low cost based on accelerometers and PICs to create a stabilization system for detecting tilt of a platform. This system will maintain the platform in an equilibrium position, regardless of the movement of the brackets that supports it. Hence, the system will be able to interpret and process the data output by the accelerometer detecting changes in the tilt of the platform and generating, in response, the necessary movement by a motor to compensate the change (of tilt) and it return the platform to the equilibrium point. In the elaboration of this compensation system has been analyzed, firstly, accelerometer behavior to understand their operating principles. The analysis allowed a configuration and calibration in accordance with the goal stated, taking advantage the maximum of benefits that device offer us. The PIC, in charge of processing the data issued by the accelerometer and control the rest of devices composed by the system, has been programmed using C code using the CCS compiler, from a set of previous simulations of the complete system performed with the ISIS PROTEUS software. Once the design has been proceeded with the development of the prototype, consisting of an electronic part (layout and components) and other mechanical (platform attached to the motor through gears), with their subsequent test, verifying the correct operation of the compensation system. Finally, note that it have been applied the knowledge acquired in the Telecommunications Engineering degree for designing this system, in order to learn how to analyze, plan and solve real problems that can appears in a professional field.

Este proyecto final de carrera propone el desarrollo de un sistema sensorial inteligente de bajo coste basado en el uso de acelerómetros y PICs para la creación de un sistema de estabilización en la detección de inclinación de una plataforma. Dicho sistema hará mantener a la plataforma en una posición de equilibrio, independientemente del movimiento de los soportes que la sustenta. Así, el sistema será capaz de interpretar y procesar los datos emitidos por el acelerómetro detectando cambios en la inclinación de la plataforma y generando, a modo de respuesta, el movimiento necesario mediante un motor para compensar dicha variación y conseguir el retorno de la plataforma a su punto de equilibrio. Para la elaboración de este sistema de compensación se ha analizado, en primer lugar, el comportamiento del acelerómetro para entender sus principios de funcionamiento. Este análisis ha dado lugar a una configuración y calibración conformes al objetivo planteado, aprovechando asimismo al máximo las prestaciones que estos dispositivos nos ofrecen. El PIC, encargado de procesar los datos que emite el acelerómetro y del control del resto de dispositivos por los que estará formado el sistema, ha sido programado utilizando código en C mediante el compilador CCS, a partir de un conjunto de simulaciones previas del sistema completo realizadas con el software ISIS PROTEUS. Una vez realizado el diseño, se ha procedido a la elaboración del prototipo, consistente en una parte electrónica (placa de circuito impreso y componentes) y otra mecánica (plataforma sujeta mediante engranajes al motor), y su posterior prueba, verificando el correcto funcionamiento del sistema de compensación. Por último, cabe destacar que en el diseño de este sistema se han aplicado los conocimientos adquiridos en la titulación de Ingeniería en Telecomunicaciones, con el fin de poder aprender a analizar, planificar y resolver problemas reales que pueden darse de forma natural en un ámbito profesional.

Aquest projecte final de carrera proposa el desenvolupament d'un sistema sensorial Intel·ligent de baix cost basat en l'ús d’acceleròmetres i PICs per a la creació d'un sistema d'estabilització en la detecció d'inclinació d'una plataforma. Aleshores aquest sistema farà mantenir la plataforma en una posició d'equilibri, independentment del moviment dels suports que la sustenta. Així, el sistema serà capaç d'interpretar i processar les dades emeses pel acceleròmetre detectant canvis en la inclinació de la plataforma i generant, a manera de resposta, el moviment necessari mitjançant un motor per compensar la variació i aconseguir el retorn de la plataforma a seu punt d'equilibri. Per a l'elaboració d'aquest sistema de compensació s'ha analitzat, en primer lloc, el comportament de l’acceleròmetre per entendre els seus principis de funcionament. Aquest anàlisis ha donat lloc a una configuració i calibratge conformes a l'objectiu plantejat, aprofitant així mateix al màxim les prestacions que aquests dispositius ens ofereixen. El PIC, encarregat de processar les dades que emet l’acceleròmetre i del control de la resta de dispositius pels quals estarà format el sistema, ha estat programat utilitzant codi en C mitjançant el compilador CCS, a partir d'un conjunt de simulacions prèvies del sistema complet realitzades amb el programari ISIS PROTEUS. Un cop realitzat el disseny, s'ha procedit a l'elaboració del prototip, consistent en una part electrònica (placa de circuit imprès i components) i una altra mecànica (plataforma subjecta mitjançant engranatges al motor), i la seva posterior prova, verificant el correcte funcionament del sistema de compensació. Finalment, cal destacar que en el disseny d'aquest sistema s'han aplicat els coneixements adquirits en la titulació d'Enginyeria en Telecomunicacions, per tal de poder aprendre a analitzar, planificar i resoldre problemes reals que poden donar-se de forma natural en un àmbit professional.