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23 agosto 2014

Cuentavueltas electrónico casero con fotoresistencias

 
  Para iniciar este artículo debemos saber qué es una resistencia LDR (resistencia dependiente de la luz). Este tipo de resistencia es un componente electrónico que varia su valor en función de la luz que recibe, es decir, cuanta más luz recibe menor resistencia ofrece y deja liberar la tensión a modo de interruptor automático.

  Esta resistencia la hemos utilizado para realizar nuestro cuentavueltas casero bajo la utilización del programa ZRound y Ultimate Racer 30 y  también la hemos usado para crear la zona de repostar gasolina bajo el programa Ultimate Racer 30.

  Estas resistencias son muy económicas y se pueden adquirir en cualquier tienda de componentes electrónicos, existen de diversos tamaños, nosotros hemos optado por la de 7mm de diámetro aproximadamente.. 

  Nuestro objetivo es pegar esta LDR en el tramo de salida/llegada del circuito y cuando un coche pase por encima la dejará a oscuras un instante, por lo que, a modo de interruptor automático, emitirá una pulsación, pulsación que aprovecharemos para convertirla en la señal F1, F2, F3... para contar la vuelta por el carril determinado, en este ejemplo, utilizando el software ZRound, como si apretásemos directamente la tecla del ordenador.

  Ete componente electrónico, la LDR, es de uso extendido en muchas pistas de slot, sin embargo, éstas interactúan con el sofware que gestiona la carrera (ZRound, Ultimate Racer ...) usando el puerto paralelo de la impresora y, desgraciadamente, los ordenadores más modernos ya no montan en su placa base este tipo de puertos. En nuestro caso, aprovecharemos los puertos USB y un software emulador para convertir los botones del joystick como si fueran las teclas del ordenador.

Planteamiento

-Montar el circuito electrónico para que la LDR detecte y actúe según el paso del coche.
-Soldar el circuito electrónico a un joystick usb con botones frontales, tipo Play Station, para poder utilizar ordenadores que no dispongan de puerto impresora y aprovechar los puertos USB.
-Descargar un programa emulador de teclado para joystics como el JOYTOKEY, que covertirá el botón del joystic en la tecla del ordenador que el software de contar vueltas exige para contar cada carril, en el caso del ZRound, las teclas F1, F2, F3 ...
-Construir un puente de luz constante sobre las resistencias LDR, en nuestro caso una pequeña lámpara fluorescente.


1a Parte: El circuito electrónico, muy fácil de hacer.

  Para usar esta resistencia el primer problema que hemos tenido que solucionar ha sido invertir el comportamiento de la LDR, ya que el comportamiento que esperamos de la LDR es que deje pasar toda la intensidad en ausencia de luz, en cambio, su comportamiento natural, tal y como explicábamos al inicio de este artículo, es todo lo contrario, es decir, que deja pasar intensidad cuando recibe luz.

  Así es como buscando por internet, debido a nuestros nulos conocimientos de electrónica, encontramos una página de prácticas para FP del IES Julián Marías de Valladolid, en la que nos explica cómo hacer que la LDR invierta su comportamiento, sólo basta poner en el buscador google "encender luces con ldr" y nos aparecerán incontables páginas que nos ofrecen el esquema electrónico para invertir el comportamiento de la LDR.

  Este es el esquema que escogemos para conseguir nuestro objetivo, donde el led nos indica la pulsación emitida. Cuando se enciende el led es porque la LDR no recibe luz, y, por lo tanto, cierra el circuito electrónico a modo de interruptor.


  Nuestros agradecimientos al profesor José Ignacio Alonso del Olmo del departamento de tecnología del IES Julián Marías de Valladolid.

  Más adelante, veremos cómo incorporamos este pequeño circuito electrónico en el joystick de 8 botones necesario para contar la vuelta cada vez que un coche "pise" la LDR.

  Este circuito de la imagen debe utilizarse por cada carril que conforme nuestro circuito, en nuestro caso, al ser el circuito de 4 carriles, hemos cuadruplicado el pequeño circuito que consta de los siguientes componentes electrónicos:

Una resistencia LDR
Una resistencia 330 ohms (R4)
Una resistencia de 100 k (R1)
Una resistencia de 2K2 (R3)
Un transistor NPN BC 547 (Q1)
Una placa de circuito impreso para soldar los componentes 

Precio aproximado: 5 euros x 4 carriles + 7 euros de la placa + estaño + cable = 30 euros.

  El led lo descartamos del montaje del circuito, ya que será la señal acústica del programa que cuenta vueltas la que nos informará del paso de cada coche por la LDR.

  Cada circuito de cada carril, como se ve en la imagen, es minúsculo, por lo que, en nuestro caso, los 4 circuitos los hemos podido encerrar dentro del joystick que usaremos para enviar la señal a los programas que cuentan las vueltas alargando los cables de la LDR hasta la pista.

Este es el esquema de instalación a la pista:




  Lo IMPORTANTE es fijarnos en la imagen del circuito ya soldado, en ella se ven dos cables que salen hacia una regleta, el rojo y el negro (positivo y negativo) estos cables son los que SOLDAREMOS al botón frontal del joystick para que se cuenten las vueltas.

  El incrustar la LDR en la pista no tiene ningún misterio ni dificultad, basta con perforar la pista con la broca adecuada al diámetro de la LDR y cerca del raíl para asegurarnos que cualquier tipo de coche, independientemente de su anchura, haga sombra a la LDR al pasar por encima de ésta.

  Para asegurar la posición permanente de la LDR usamos la pistola termofusible. El tramo que utilizamos para la instalación de las fotoresistencias es el que viene con el cuentavueltas electrónico EVO de SCX, sustituyendo las ampllas red por la LDR, (la amplla red es un componente electrónico que también funciona como un interruptor, pero que abre y cierra la intensidad del circuito por acción electromagnética. Aprovechando el campo magnético del motor de los coches la ampolla junta unas pequeñas plaquitas metálicas que monta en su interior dando una pulsación, por este motivo, este cuentavueltas electrónico de SCX no tiene mucho éxito en slot, porque hoy en día hay motores de otros fabricantes que apenas generan campo magnético y no producen efecto sobre al ampolla red, también las configuraciones de motor en angle winder dificultan también el funcionamiento de este cuentavueltas),. de esta forma nos ahorramos la instalación de cableado por debajo de la pista. Abrimos fácilmente la tapa inferior del tramo quitando los tornillos y veremos el circuito simple de ampolllas red que hay debajo del tramo. Procedemos a sustituir estas ampollas por las LDR.

  Si no tenemos este cuentavueltas de SCX, cualquier tramo nos sirve para instalar las LDR, pero hay que realizar la instalación de cables.



2a Parte: Comunicar la pista con el joystick

  Quizá, ahora viene la parte más delicada del proceso, y es soldar los 4 circuitos electrónicos al joystick de 8 botones. Con esta operación, el circuito electrónico en lugar de encender el LED del esquema propuesto, pulsará un botón del joystick cada vez que la LDR se quede a oscuras con el paso del coche.

  El primer paso será abrir el joystick y fijarnos en el mini circuito impreso que presentan los 4 botones frontales, ahí es donde soldaremos los cables rojo y negro de cada circuito electrónico de la LDR. En nuestro caso, hemos preferido desoldadar los cables del botón frontal para poder trabajar mejor. Así podemos soldar el carril 1 al botón R1, el carril 2 al botón R2 ... a fin de cuentas, da igual el orden, porque posteriormente usaremos el software emulador (JoytoKey) para asignar cada botón del joystick a cada tecla correspondiente al carril de la pista.



  Normalmente, cada pequeño circuito del joystick que controlan los dos 4 botones centrales, presentan 3 cables que controlan los 2 botones frontales, siendo uno de los tres el neutro (frecuentemente, el central), no hay problema, como proponemos en el siguiente esquema, sólo basta con empalmar entre sí los dos circuitos que hemos construido para la LDR y convertimos los 4 cables que llevaremos al joystick en 3.






















  El esquema anterior, como podemos ver sirve para configurar una pista de 2 carriles, para más carriles sólo debemos duplicar el esquema y soldarlo en el otro botón frontal que nos queda libre.

3a Parte: Configurando JOYTOKEY

  Una vez instalado todo el hardware, pasamos a configurar el software, en este caso el programa JOYTOKEY que como veremos es muy sencillo.

  Lo primero será conectar el joystick a cualquier puerto USB de nuestro ordenador y, si usamos WINDOWS XP, ir a:  INICIO - PANEL DE CONTROL - IMPRESORAS Y OTRO HARDWARE - DISPOSITIVOS DE JUEGO. Ahí, haciendo doble click en el icono, se abrirá una pequeña ventana en la que debe aparecer un nombre, el de nuestro joystick, hacemos doble click sobre este nombre (o en propiedades) y aparecerán 8 círculos numerados, cada botón del joystick que hemos conectado. Cada vez que apretamos un botón del joystick, su correspondiente número se enciende en rojo, ésto nos servirá para identificar qué LDR DE CADA CARRIL ESTÁ VINCULADA A CADA BOTÓN DEL JOYSTICK.



Pongamos un ejemplo.

  Nuestro joystick denominado USB-GAMEPAD tiene las LDR de cada carril soldadas a los siguientes botones:



  Abrimos el programa JOYTOKEY y para cada botón del joystick le definimos qué tecla . Con este programa podemos crear varias configuraciones, por ejemplo, si usamos ZRound, para el botón 7 asignaremos la tecla F1, para el botón 5 la tecla F2, para el botón 8 la tecla F3 y para el botón 6 la tecla F4.

  Si usamos otro programa, como por ejemplo el UR30 que usa las teclas del 1 al & para contar vueltas, sólo debemos crear otra configuración cambiando las teclas de función por los números, asignando al botón 7 la tecla 1, al botón 5 la tecla 2 y así sucesívamente.

  En estas capturas de imágenes vemos cómo hemos configurado nuestro programa JOYTOKEY para los gestores de carrera ZRound y UR30:


  Haciendo doble click sobre el botón que queremos configurar, abriremos la siguiente pantalla para asignar una tecla del keyboard al botón emulando el joystick como si fuera un teclado. En el ejemplo, tomamos el botón 7 y le asignamos la tecla F1, porque en este botón hemos soldado el circuito de la LDR que cuenta el carril 1 de nuestro circuito:


























  Es importante que minimicemos el programa JOYTOKEY permaneciendo abierto, en ejecución,  mientras usemos nuestro gestor de carreras de slot, como se observa su icono en la esquina del reloj de la imagen anterior, ya que de lo contrario, la configuración del joystick no tendría efecto.

En la zona de DESCARGAS os dejamos el programa JOYTOKEY para su descarga.

4a Parte: Finalizando...

  Construir un puente de luz sobre las LDR para que respondan a los cambios de recepción de luz. En nuestro circuito, hemos optado por una pequeña lámpara fluorescente. También podemos realizar un puente de leds como el que usamos en la zona de repostaje.





Deseamos que este artículo os sea de total utilidad.