Descarga de pilas en el NXT
Última actualización el Jueves, 01 de Julio de 2010 12:59 Escrito por Koldo Sábado, 20 de Junio de 2009 12:46
NXT
Uno de los usos de los microcontroladores en el aula diferente al montaje y programación de robots es su uso como instrumento que permite hacer una toma sistemática de datos. Cuando se trata de analizar un fenómeno en el área de ciencias la experimentación es una de las fases del método científico que puede verse enriquecida con el uso de las nuevas tecnologías. La combinación de un microcontrolador con un sensor o conjunto de sensores sensibles a las magnitudes a medir y un software que permita el registro y tratamiento de las mediciones es una excelente herramienta para el aula.
En el mercado se pueden encontrar diferentes realizar la adquisición de datos, tanto de modo autónomo como meros interfaces a utilizar desde un PC. En todo caso opino antes de decidirse por uno u otro sistema conviene analizarlos e informarse sobre experiencias ajenas. A continuación quiero presentar un ejercicio de toma de datos que he desarrollado con LEGO MINDSTORMS.
Objeto del experimento
Actualmente podemos encontrar en el mercado una amplia oferta de pilas, baterías recargables… Algunas con mayor capacidad, otras con menos. Para analizar lo que duran las pilas o baterías recargables y su modo de descarga he diseñado un experimento que permita compararlas.
Descripción
El microcontrolador
El LEGO MINDSTORMS NXT, del mismo modo que el RCX, permite almacenar datos en su memoria. Ello permite utilizar el NXT con el sensor adecuado como sistema de adquisición de datos para posteriormente transferirlos al ordenador y efectuar el procesamiento de dichos datos.
Dado que en la parte final del experimento el voltaje iba a descender y ello habría podido generar algún problema en el registro de datos la toma de datos la he hecho directamente desde el ordenador.
El hardware
La mayoría de los procesos de toma de datos no requieren un montaje complicado, en muchos casos es suficiente con el NXT y un sensor conectado a él. En este caso lo que he hecho ha sido conectar tres motores al NXT a los que he colocado una biela con una carga que habían de subir o bajar: aquí podría valer cualquier tipo de configuración siempre que se mantenga con los diferentes tipos de baterías.
En este caso no es necesario conectar ningún sensor ya que se puede leer de modo interno el valor del voltaje en milivoltios.
El software
Lo más sencillo sería realizar este experimento utilizando NXT-G en su versión 2.0 educativa. Se encuentra en castellano y dispone de las herramientas necesarias para diseñar el experimento, realizar la toma de datos y representar los resultados. Creo que no me equivoco al decir que una de las características más importantes de este software es su facilidad de uso. Es posible aprender a utilizar este software y diseñar un nuevo experimento en muy poco tiempo.
Dado que no dispongo de NXT-G 2.0 he utilizado LabVIEW (lo cuál no recomiendo para no iniciados) que ofrece las herramientas necesarias para ello.
El programa
Los programas en LabVIEW tienen dos partes: el diagrama de bloques y el panel frontal.
El diagrama de bloques es el código del programa en LabVIEW. En este caso lo que hace es poner en marcha los tres motores para a continuación iniciar un bucle que realiza las siguientes tareas:
- Lee el voltaje actual y espera 5 s antes de reanudar el bucle (incluye un bloque que impide que el NXT se apague automáticamente).
- Crea una cadena enlazando el tiempo en segundos, un tabulador, el valor de tensión en miliVoltios y un salto de línea (de este modo se podrá abrir sin ningún problema el fichero desde OpenOffice Calc o Excell) para a continuación registrarla en el fichero datuak.dat.
Este bucle se ejecuta sin fin.
En el panel frontal se representan los indicadores que facilitan la visualización de datos, en este caso uno numérico con el valor actual del voltaje en milivoltios y de modo gráfico tal y como puede verse en la siguiente imagen.
Resultados
En la imagen se puede ver el resultado en el panel frontal de LabVIEW. En el eje de ordenadas el tiempo en unidades de 5 segundos (el experimento duró algo más de 4 horas y media) y en el de abcisas el voltaje en milisegundos. El fichero con los datos se almacena en el PC así que es posible tratar dichos datos, convertir segundos en minutos, milivoltios en voltios o lo que se desee antes de representar los resultados.
Actualización
Tras recibir la nueva batería para el NXT (la de color más claro), he hecho una comparativa entre las dos baterías. La nueva tiene una capacidad de 2100 mAh contra 1400 mAh de la anterior.
He utilizado el mismo programa, cada motor movía una rueda que se encontraba al aire, es decir, con poca carga. Hay que decir que las dos baterías no estaban en las mismas condiciones, la antigua habrá sufrido unos cuantos ciclos de carga y descarga, mientras que la nueva era su segunda descarga.
En la siguiente imagen puede verse la comparación de las dos descargas en un gráfico V-t. el ensayo acabó para la antigua en 3h54mn mientras que para la nueva lo hizo en 7h03mn. Para que la comparativa fuera de
verdad significativa las dos deberían de estar en las mismas condiciones de uso, pero eso ya no va a poder ser en este caso.
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