Heli

Pagina pendiente de terminar - EN CONSTRUCCION

Pagina pendiente de terminar - EN CONSTRUCCION

Pagina pendiente de terminar - EN CONSTRUCCION

Houston, tenemos un problema!!!. ¿Que hacemos ahora con todos estos led?. Cuales son emisores de infrarrojos y cuales receptores?. Vamos a ver como averiguarlo, y medir algunos parámetros que nos permitan utilizarlos en la práctica.

Este es el resultado de muchos desguaces:

Inicialmente podemos hacernos una idea de cual es emisor y cual receptor mirando al interior del dispositivo. Los LED tienen un chip más pequeño que los fototransistores (que necesitan más superficie de recepción para ser sensibles). Esto solo es orientativo. Vamos a utilizar un montaje que nos permita emitir desde un diodo emisor y recibir en un fototransistor y medir algunos parámetros.

Este es el esquema del montaje (soy más rápido con el rotulador que con el ratón), junto a él una foto de la realización práctica:

1. Conector del LED emisor.
2. Resistencia R1.
3. Conector del fototransistor.
4. Resistencia R2
5. Cables al voltímetro
6. Cables de alimentación 5V.

La resistencia R1 de, 330 Ohmios, es para limitador la corriente que circula por el LED emisor de infrarrojos. Un LED típico suele tener una caída de tensión de 1,2 V. Entonces (5V-1,2V)/330Ohmios = 11,5 mA. Podemos probar otras corrientes (menores de 20 mA para no quemar el LED) para obtener más intensidad de infrarrojo, pero la curva corriente - emisión de los LED no es lineal: necesitamos aumentar mucho la corriente para obtener poca mejora en la emisión. Podemos ver un datasheet de un emisor SFH484 para hacernos una idea.

Para comenzar colocamos un voltímetro en paralelo con R1 y pinchamos un LED tapado en el zócalo del emisor. Si la polaridad no es la correcta veremos que el voltímetro no marca nada, conectaremos el LED al revés. Cuando la polaridad sea la correcta podremos leer un valor de voltaje 3,8 V aproximadamente (5V - 1,2V). Si nos hemos equivocado y hemos pinchado un fototransistor, al estar tapado, no circulará corriente en ninguna posición. En la foto de abajo puede verse el LED infrarrojo de disquetera emitiendo, y la caída de tensión en R1. El brillo del LED no es un reflejo: los CCD suelen ser muy sensibles al infrarrojo. Se puede ver un LED emitiendo con una webcam (como es mi caso) o con la cámara de un teléfono móvil, muy útil para saber si funciona o no el mando de la tele.

La resistencia R2 proporciona la polarización para el fototransistor. Usaremos 4K7 para comenzar porque es el valor estándar para un pull up de una entrada TTL. La corriente que circulará por el fototransistor es muy pequeña y no tendremos posibilidad de estropearlo. En el voltímetro V podremos ver si el fototransistor conduce. Tendremos 5V sin conducción, tensión que disminuye conforme conduce el fototransistor. Al llegar a la saturación tendremos una pequeña Vce de saturación.

Colocamos el fototransistor tapado en el conector. El voltímetro debe marcar unos 4,9 V. Sacamos el fototransistor y lo colocamos invertido de polaridad. Si, tapado, baja la lectura en algún momento es que nos hemos equivocado, es un LED y esta emitiendo. Si todo es correcto deberíamos leer unos 4,9V. Destapamos el fototransistor y lo encaramos con el emisor. Debería bajar la lectura, si no lo hace invertimos la polaridad. Como referencia podemos ver el datasheet de un fototransistor BP103.

Hemos colocado un fototransistor de una disquetera. En la imagen de la izquierda vemos el fototransistor conduciendo. Recibe el haz infrarrojo a 1 cm de distancia. En la foto de la derecha interrumpimos el haz con un cartón (bastante opaco a los rayos infrarrojos).

Ahora probamos otro fototransistor. Esta vez de un vídeo. Puede verse que es mucho más sensible que el anterior. Puede ser que su máxima sensibilidad espetral coincida con el pico de emisión del LED (es decir que trabajen en la misma longitud de onda), o simplemente que sea más sensible.

Ahora vamos a probar esta misma pareja con el haz reflejado. Así podremos, además, probar como se comporta ante superficies de distinto color. ATENCIÓN el infrarrojo NO es luz visible, no podemos guiarnos por la vista para determinar las características de una superficie. Podemos ver (en el espectro visible) una superficie completamente negra pero que refleje el infrarrojo a la perfección, o al revés. Esto pasó en Alcabot 2001: las líneas de rastreadores estaban pintadas con una tinta que, pese a ser negra, apenas absorbía el infrarrojo. Los robots (equipados casi todos con CNY70) apenas distinguían las líneas negras del fondo blanco. Sin embargo la cinta aislante negra, que parece brillante, no reflejaba nada el infrarrojo.

En la foto superior el ya hemos dispuesto los elementos para probar en reflexión. Interrumpimos el haz y vemos el offset de 4,93 V. Abajo reflejamos el haz con la cara blanca del cartón, y luego con la negra. Hay una diferencia de 2,1 Voltios, suficiente discriminar blanco de negro, pero poco para un uso “digital”. La superficie negra refleja bastante infrarrojo en este caso,

Una última prueba, con otro emisor distinto y a más distancia. He tenido que separar el emisor del receptor por otro cartón porque el haz emitido se abre mucho y lo capta el receptor.

Algunas notas más: se puede alimentar hasta con 100 mA los emisores, algunos lo aceptan pero otros no. Si conocer sus características exactas es mejor ser conservador. En pulsos de algunos nanosegundos aceptan hasta 3A. Si pulsamos la emisión con un ciclo de trabajo de 10%,, por ejemplo, podremos alimentar con 10 veces más corriente sin pasarnos de potencia media.

Esto es todo. Espero no haberme enrollado mucho, no querría que esto fuera un curso de dispositivos de infrarrojos, solo un pequeño manual práctico de su uso. Cada cual que experimente lo que más le guste o lo que necesite. Utilizando estas técnicas conseguí emparejar los emisores y receptores que usé en mi robot Dixi, que detectaban por reflexión a 4 centímetros y proporcionaban usa salida de 0,6 V con reflexión y 4,2 V sin ella, por lo que podía usarlos con entradas digitales directamente.

Después de haber desmontado un puñado de motores hemos conseguido un puñado de sensores. ¿Para que sirven?. ¿Como se usan?. ¿Cuales son sus características técnicas?.

Como no conocemos las características algunos cacharritos que hemos obtenido tendremos que medirlas o calcularlas. Si no no serán de ninguna utilidad. Para comenzar sabemos que el detector de efecto hall de usa en configuración puente de wheatstone. Vamos a montar el puente de wheatstone con un detector de un motor de video y a ver que voltios da de salida al acercar un imán.

Este es el montaje de pruebas (yo no uso CAD, uso MAD, Manual Aided Design).

El rectángulo punteado es el dispositivo de efecto hall. La resistencia R es la limitadora de corriente. Comenzaremos con una de 4K7, pero podemos bajarla de valor, controlando la corriente que circula, y observar el resultado. Alimentaremos el circuito a 5V . En V podemos ver el voltaje que resulta al aproximar el imán. La resistencia RO no es necesaria, ya que la corriente de salida es pequeñísima debido a la alta impedancia de entrada de V, pero yo he colocado una de 4K7 para pruebas. El campo magnético S-N lo generaremos con un imán obtenido de la cabeza de lectura de un dvd.

Este es el montaje real:

En esta imagen está el circuito alimentado a 5 Voltios y la resistencia R es de 220 Ohmios. Los elementos del montaje son:

1. Puntas de prueba de conexión al voltímetro.
2. Pinzas de alimentación. Usaremos 5V de una fuente de laboratorio. Sirven otras tensiones, ajustando la resistencia limitadora en consecuencia. En serie se encuentra el miliamperímetro.
3. Puntas de prueba de conexión al amperímetro.
4. Dispositivo de efecto hall.
5. Resistencia limitadora de corriente R. Es la resistencia que variaremos para hacer pruebas.
6. Resistencia opcional RO. No es necesaria.
7. Imán de pruebas.
8. Tester. Lo usaremos como voltímetro V.
9. Otro tester, usado como miliamperímetro mA.

Ahora vamos a probar con distintas corrientes de alimentación del circuito:

* Empezamos, por seguridad, con R=4K7. Circula una corriente de 1,05 mA. Al colocar el imán sobre el detector obtenemos 200 mV de salida.
* Cambiamos R a 4K7/2 (dos resistencias de 4K7 en paralelo). La corriente sube a 1,76 mA y obtenemos 356 mV de salida.
* Probamos con R=1K. Circulan 3,3 mA de corriente y da 650 mV de salida. Con el imán a 10mm de distancia obtenemos 30 mV de salida.
* Probamos con R=470 Ohmios. Circulan 5 mA de corriente y da 959 mV de salida. Con el imán a 10mm de distancia obtenemos 60 mV de salida.
* Probamos con R=220 Ohmios. Circulan 7,1 mA de corriente y da 1,26 mV de salida. Con el imán a 10mm de distancia obtenemos 86 mV de salida.
* Probamos con R=100 Ohmios. Circulan 8,8 mA de corriente y da 1,56 mV de salida.
* Usamos R=56 Ohmios. La corriente sube a 10 mA y la salida a 1,56 V. Con el imán a 10mm de distancia obtenemos 100 mV de salida.

Observamos que la relación corriente de salida - tensión de salida, para el mismo imán a la misma distancia, NO el LINEAL. Con R=100 Ohmios y R=56 Ohmios la corriente aumenta, pero la tensión de salida no. El dispositivo está saturado.

Para dejar un margen de seguridad y no sobrecargar el circuito, usaremos una R=220 Ohmios que da bastante voltaje de salida con poco consumo.

En la imagen superior: 6,88 mA de corriente y 1,306 V de salida con el imán sobre el sensor. R=220 Ohmios.

Ponemos el imán al revés, con la otra cara sobre el sensor. Ahora nos da -1,29 V, es correcto, al invertir el campo magnético se invierte la polaridad de salida. Continuamos con R=220 Ohmios.

Probamos con otro imán, uno de un disco duro.

Observamos que es lo mismo. El pequeño imán que usamos al principio ya saturaba el dispositivo, uno más grande no aumenta la salida.

Podríamos hacer más pruebas, pero creo que no es prudente subir la corriente del circuito a más de 10ma. Podemos incluso hacer una curva “corriente de alimentación - tensión de salida” e interpolar los puntos que nos faltan. También podemos hacer una curva “distancia del imán - tensión de salida”.

Hemos podido averiguar una corriente de alimentación aceptable (7,1 mA) para el circuito y qué tensión de salida (1,26 V) bastante alta para ser detectada, ante la presencia de un determinado campo magnético. Con esto ya podemos utilizar el dispositivo en la práctica. Podemos usar un amplificador operacional como comparador para generar una señal digital utilizable por un micro, o dejar que el micro lea la señal analógica y la utilice (si tenemos entradas analógicas diferenciales en el micro).

También es interesante localizar los imanes que van a proporcionar el campo magnético que queremos detectar. Pueden obtenerse de los rotores de los motores brushless de disqueteras o videos, de la puerta de las neveras… Claro que también tendremos que conocer sus características. En este caso lo que más nos interesa la distribución de los polos. La intensidad del campo magnético que generan es secundario, porque los detectores son de mucha sensibilidad.

Para “ver” la distribución de polos usaremos el sistema clásico de las limaduras de hierro. Cogemos un imán potente y lo envolvemos en un papel. Lo pasamos a unos milímetros del banco de trabajo y (si hemos estado cortando o limando hierro) obtendremos un montón de limaduras pegadas en él. Si no, a limar un trozo de hierro. Despegamos las limaduras del papel sacando el imán de su interior y las recogemos en otro papel.

En la foto superior las limaduras de hierro y un imán de una disquetera de 5 y1/4 pulgadas. repertimos las limaduras uniformemente por el papel y colocamos debajo, con cuidado, el imán. Sacudimos un poco (paciencia y páctica). También podemos espolvorear las limaduras con cuidado sobre el papel mientras el imán está debajo.

Esta es una imágene de como se distribuyen las limaduras. Las zonas donde se acumulan las limaduras son las uniones entre polos, que es donde el cambo magnético es más fuerte. Donde no hay apenas limaduras es en los centros de los imanes. Podemos contar 8 pares de polos. Los nombres de los polos N y S los he puesto de forma arbitraria, podrían ser al revés. Necesitaríamos un patrón para saber cual es cual.

Este otro imán da esta otra figura. También hay 8 polos. Podemos usar imanes de plástico flexibles, como los de las neveras, que se pueden cortar.

El que tengamos pocos elementos polares no significa que tengamos poca resolución. Si usamos el sensor con un comparador en modo digital solo detectaremos polo N (1, por ejemplo) o polo S (0). Pero si lo utilizamos de forma analógica tenemos una salida de voltaje proporcional a la posición: polo N = +V, centro del imán = 0V, polo S = -V. Dependiendo de la resolución del convertidor podemos tener 1024 (para 10 bit) posiciones por cada uno de los 8 imanes. Podemos fabricar un encoder de mucha precisión. Con imanes lineales podremos hacer encoders lineales.

El resto queda a la imaginación, y necesidad, de cada uno. También se puede comprar un encoder directamente, pero tiene menos gracia.

Esta es la parte más vistosa del proyecto: el arma. Yo he construido una con lo que tenía a mano, el resultado final depende de la imaginación de cada uno. Esto es un ejemplo de lo que se puede hacer.

Aquí se ve la pieza que me sirve de base, marcada y a medio cortar. Es un material similar a la espuma de poliuretano, pero moldeado. Puede usarse también madera o corcho. Lo importante es que sea suficientemente rígido pero fácil de mecanizar.

Aquí ya he cortado la base y he mecanizado los alojamientos de los pulsadores. Como cañón utilizo una pieza de PVC de fontanería. Las piezas de aluminio con muchos taladros son perfiles estándar para montar bastidores, pueden usarse perfiles de carpintería metálica o cualquier otra cosa que se tenga a mano. La pieza de aluminio liso cuadrada que se ve abajo formará la corredera (que actuará el pulsador del “cerrojo, para cargar la recámara), es aluminio de 1mm de calorifugar tuberías.

Este es un detalle de los 4 pulsadores en sus alojamientos. Luego los fijaré con pegamento térmico.

Los elementos son:

1. Pulsador de “gatillo” o disparo. He usado un microinterruptor Omron que tiene un tacto muy bueno.
2. Pulsador de “puntero”. Se actúa con el dedo gordo. Es un pulsador de un teclado. Tiene que ser cómodo de actuar porque sirve para los cambios de modo, además de puntero.
3. Pulsador de “cerrojo” lo actúa la corredera de aluminio, sirve para cargar la recámara. La corredera de aluminio lleva un muelle para que retorne a su posición original al soltarla. He usado otro micro Omron, pero más pequeño.
4. Pulsador de “cargador”. Alojado en la empuñadura, aquí se ve saliente pero después de pegarlo quedará hundido de forma que no se pueda actuar por accidente.
5. Conector CANNON de 9 pines macho, sirve para conectar con la parte electrónica.

En la siguiente foto pueden verse los cables que pasan a través de unos taladros hechos en el material base y una ranura para alojarlos

En esta otra foto pueden verse los pulsadores ya pegados en su posición definitiva y la empuñadura forrada, lo mejor es cinta engomada como la que se usa para los mangos de las raquetas. A la izquierda del pulsador de “puntero” he colocado un pequeño altavoz para reproducir los sonidos del programa.

Aquí puede verse la corredera y la pieza de aluminio que actúa sobre el pulsador de “cerrojo”.

Aquí se ve el conector CANNON y los cables de conexión. Es importante que el conector esté bien atornillado a algo sólido, para que no se suelte de un tirón y arranque todos los cables. Yo lo he sujetado a unas piezas de aluminio mediante unas escuadras y tornillos de 3 mm.

Así es como queda el arma, junto con la electrónica. El cable de conexión que he usado es UTP categoría 5, de ethernet que tiene 8 hilos, justo los que hacen falta.

Eso es todo. Cada uno que le eche imaginación, hay muchos modelos y materiales para construir el arma. Yo he decidido construir un arma tipo “subfusil”, sin culata, pero cada uno puede escoger el diseño que más le guste….

Aunque no lo he dicho antes supongo que todo el mundo es consciente de la peligrosidad de esta la luz láser para los ojos. Aunque la potencia emitida es muy baja, menos de 1mW, y la luz es visible hay que tomar las precauciones adecuadas:

No mirar nunca directamente al emisor láser, ni al punto reflejado en superficies pulidas. Llevar gafas de protección adecuadas, sobre todo durante el juego. No apuntar a los ojos (accidentalmente es normal que ocurra, si hay detectores en el casco, por eso son imprescindibles las gafas). No usar las armas en zonas donde haya personas sin gafas de protección etc.

Creo que son indicaciones de sentido común. Este tipo de láser solo puede ser peligroso para la vista. El nivel de potencia y la concentración del haz no puede quemar la piel, pero sí dañar la retina por una exposición prolongada. En circunstancias normales, por ser láser visible, al recibir la luz láser en los ojos los párpados se cierran de forma refleja en menos de 200 ms. Debido a la poca potencia (láser categoría 2) durante esa exposición no debería haber peligro, pero lo correcto es usar gafas de protección.

Aquí pondré los proyectos conforme los vaya haciendo…

Por fin tengo un programa para las pistolas del Laser Game 100% operativo. Es mejorable pero ya se puede usar con toda las funciones operativas.

Este es esquema del hardware que estoy usando, lo he llamado versión V1.1, y funciona muy bien:

No tiene muchas diferencias con la ultima versión, algunos valores modificados y poco más.

Estos son los dos prototipos con los que estoy trabajando, ya terminados y cargados con el mismo programa totalmente operativo:

Como ya comenté solo es necesario ajustar la frecuencia de la portadora, (al final he usado 80Khz en vez de 100Khz) en todos los circuitos mediante el potenciómetro R8. El problema que observé para grabar el PIC16F628A con MCLR inactivo ya está solucionado, es problema de mi grabador Pablin2R. Lo he solucionado pero no lo he documentado todavía (se trata de controlar VDD mediante un par de transistores NPN-PNP y el dato 2 del puerto paralelo)

He actualizado el código fuente operativo: Fuentes CCS para LaserGame. El programa para configurar las pistolas LaserGame mediante el PC es este: Builder2. Tras cargar el programa en el PIC en necesario inicializar las variables internas en EEPROM. Hay que conectar la pistola al PC (mediante un conversor RS232 a TTL en el conector SV1) y mediante LaserGame.exe seleccionar los valores adecuados para cada parámetro y pulsar “Transmitir” si contesta “TX-RX ALL OK” pulsar “Transmitir Sonidos”, si la contestación también es “TX-RX ALL OK” pulsar “Salvar en FLASH”. Si la contestación es “TX-RX ALL OK” ya está. A partir de ahora siempre que se encienda el LaserGame usará los parámetros cargados, ya no es necesario el PC más (a no ser que se quiera cambiar algo…). Si se produce algún error en la transmisión reintentarlo después de apagar y encender el LaserGame.

Sensores: cada uno tiene que ingeniárselas con lo que tiene a mano. yo uso dos, uno cuadrado de 5×5 en metacrilato transparente con 2 fototransistores y otro circular de 10cm de diámetro con 3 fototransistores. Los fototransistores se conectan en paralelo y con cable apantallado hasta el circuito del receptor. He marcado en rojo la situación de los fototransistores:

El mejor resultado lo consigo con el cuadrado de 5×5, el circular quizás necesite más fototransistores. Los fototransistores son de unos detectores de herradura de unas HP690C, pero pueden servir otros modelos. Es importante que sean claros, sin filtro de IR.

El difusor circular (en realidad tiene forma de casquete esférico) lo he conseguido por un euro en Carrefour:

Los láser que he usado son los de los punteros “de los chinos”. Es posible encontrar láser de más calidad, pero mucho más caros. Es posible comprar este “Cubo Láser” en Leroy Merlin por unos 8 Euros. Es de mucha más calidad que los que he mencionado antes, y mucho más fiable, pero bastante más caro. Este dispositivo emite una línea, no un punto. Quitando el elemento marcado con 1 (una especie de prisma) emite un punto como cualquier láser. Además este contiene un circuito de realimentación mediante dos transistores para compensar la emisión del láser leyendo la intensidad emitida con el diodo de realimentación. Los láser son muy sensibles a la temperatura, si se calientan emiten menos, es necesario compensarlos.

Este es el manual de funcionamiento de los prototipos, de hardware V0.1 y software V0.9:

Al pulsar “encendido” se alimenta el circuito. Todos los LED parpadean y el display muestra un valor de 3 cifras, es el programado en “Retardo al inicio”. En este estado y durante la cuenta atrás el arma está inactiva. Al pulsar “Puntero” comienza la cuenta atrás, al llegar a cero se pasa a modo de visualización “u” y se activa el arma. La intención de esta cuenta atrás es que todos la inicien a la vez y de tiempo para alcanzar las posiciones de inicio del juego, con las armas inactivas.

El pulsador P0, manteniéndolo pulsado y pulsando “puntero” se activa el modo “petición” y parpadea el LED verde L6. En este modo, al pulsar “gatillo”, se pide un servicio. Puede ser recarga de vida, cargadores etc, dependiendo a qué disparemos. También sirve para cambiar el modo de visualización en el display. Los modos del display son:

* “u”, Vida: Es el modo inicial y muestra el nivel de vida restante. En el comienzo toma el valor programado en “nivel de vida inicial”. Cada impacto descuenta proporcionalmente al valor programado en “Potencia de Disparo” del arma que ha hecho el disparo. Al llegar a cero parpadea el LED L4 y el arma queda inactiva. El nivel de vida puede aumentarse recibiendo el código adecuado, normalmente al pedirlo mediante el modo “petición” a un botiquín. Sin vida el arma solo acepta comandos de configuración y petición de transferencia de cargadores, de forma que es posible transferir los cargadores de un “muerto” a nuestra arma.
* “t”, Tiempo: Muestra el tiempo restante de juego, inicialmente es el programado en “Duración del Juego”. Al terminar el tiempo programado se enciende el LED L4 y el arma se desactiva, solo acepta comandos de configuración.
* “r”, Ráfaga: Muestra el valor programado en “Disparos por ráfaga”. Puede modificarse pulsando durante 4 segundos el pulsador “P0″. Luego se incrementa o decrementa con “P1″ y “P2″. Para salvar el valor se pulsa de nuevo “P0″. Esto solo tiene utilidad si el arma está programada en “Automática con ráfagas”, que se programa en “Tipo de arma”.
* “n”, Munición: Muestra la cantidad de munición disponible en el cargador actual. Si no hay cargador puesto muestra 0. El número de disparos disponibles es este más el que pudiera haber en la recámara. Si hay munición en el cargador se enciende el LED verde L2.
* “c” Cargadores: Muestra el número de cargadores disponibles. Cuando no quedan cargadores se enciende el LED ámbar L1, pero todavía puede quedar por consumir el actual.

El pulsador P1 sirve para incrementar el valor del display al editar el valor de ráfaga.

El pulsador P2, manteniéndolo pulsado y pulsando “puntero” se activa el modo “transferir” y parpadea el LED verde L2. En este modo, al pulsar “gatillo”, se transfiere un cargador a otro jugador. Hay que apuntar bien, si no se acierta en los sensores del otro jugador el cargador se descuenta, pero no se incrementa en el otro jugador, se pierde. Tambien sirve para decrementar el valor del display al editar el valor de ráfaga.

El pulsador P3, manteniéndolo pulsado y pulsando “puntero” se cambia el modo de disparo del arma. Hay 4 modos, en “tipo de arma” se programa el modo más alto que se puede seleccionar. Los modos son:

* Manual. Leds L5 y L6 apagados. El arma se inicia siempre en este modo. Hay que poner un cargador pulsando “cargador” se enciende L2, cargar la recámara pulsando “cerrojo” y se enciende L3. Una vez realizado el disparo se apaga L3 y hay que cargar la recámara manualmente pulsando de nuevo “cerrojo”. Atención, si se pulsa “cerrojo” y la recámara está llena se introduce nueva munición, pero se pierde la que había.
* Semi-automático: Led L5 ámbar encendido. Se prepara el arma como en manual, pero tras cada disparo la recámara se carga sola de nuevo. Es necesario soltar y pulsar de nuevo el “gatillo” para hacer cada disparo. Cuando se queda la recámara vacía al agotar un cargador es necesario usar “cerrojo” para cargarla.
* Automático. Led L6 verde encendido. Como en Semi-automático, pero sin necesidad de soltar el “gatillo” entre disparos. La cadencia de disparo está determinada por “Duración del disparo” y “Retardo entre disparos”.
* Automático a ráfagas. Leds L5 ámbar y L6 verde encendidos. Como en automático, pero solo se realizan “disparos por ráfaga” disparos seguidos. Luego hay que soltar el gatillo para disparar otra ráfaga de nuevo.

Los pulsadores del arma son:

* “Disparo”: Este pulsador es el que se actúa con el gatillo del arma, según el modo seleccionado sirve para disparar (normalmente) o bien para transferir cargadores o pedir servicios (si estos modos están activos). El disparo dura “Duración del disparo” décimas de segundo. Alargando este parámetro se puede hacer que sea más fácil acertar en el blanco, porque hay más tiempo para corregir la puntería. Después hay que esperar “retardo entre disparos” a que el arma pueda disparar de nuevo. Esto determina la cadencia de disparo del arma. La potencia de disparo, que es el número de unidades de vida que le resta al que recibe el disparo.
* “Puntero”: Sirve para actuar el láser pero sin disparar, para usarlo como puntero y coger puntería. Solo está activo “Duración del puntero” décimas de segundo, luego hay que esperar “Retardo entre punteros” décimas para que funcione de nuevo. Variando estos parámetros se puede hacer que sea más fácil o más difícil coger puntería. También sirve, junto con los pulsadores del display, para seleccionar los distintos modos: si se acciona mientras está pulsado P3 se cambia el modo de disparo, con P2 se activa el modo de transferir cargador y con P0 el modo de petición de servicios.
* “Cerrojo”: Sirve para cargar la recámara. Se acciona con el mecanismo de la corredera que - en un arma real - introduciría el cartucho en la recámara. Hay que pulsarlo siempre que la recámara esté vacía para llenarla, cada vez que se dispara en modo manual, al agotarse la munición en modo semi o automático etc. Si se pulsa cuando la recámara esta llena se expulsa el cartucho actual y se mete otro (es decir, perdemos un disparo, hay que estar atento!!).
* “Cargador”: Sirve para cambiar el cargador. Al pulsarlo se deshecha el cargador actual y se pone uno nuevo. Si el cargador actual no está vacío se pierden sus disparos (también hay que estar atento!).

Este es el significado de los LED, los he situado de decha a izquierda LED0 a LED6:

* LED0: Es rojo, encendido indica que no queda nada de munición, ni en cargadores ni recámara…
* LED1: Es ámbar, encendido indica que no quedan cargadores, sólo queda el que se está usando.
* LED2: Es verde, encendido indica que se existe munición en el cargador actual. Parpadeando indica que se ha seleccionado el modo de transferir cargador, el próximo disparo lo transfiere y pasa al modo normal.
* LED3: Es verde, encendido indica que la recámara está cargada, esta todo dispuesto para disparar.
* LED4: Es rojo. Se enciende al acabar el tiempo de juego. Si parpadea indica que se ha agotado la vida. En cualquiera de los dos casos el arma queda inactiva y el juego ha terminado para este jugador.
* LED5: Es ámbar. Encendido indica que se ha seleccionado el modo de disparo semiautomático. Si está encendido junto con LED6 indica que se ha activado el modo de ráfagas.
* LED6: Es verde. Encendido indica que se ha seleccionado el modo de disparo automático. Junto con LED5, indica que se ha activado el modo de ráfagas. Parpadeando indica que se ha activado el modo de petición de servicios. El siguiente disparo pide un servicio (vida, munición etc, dependiendo de los servicios que preste el blanco) y retorna al modo normal de disparo.

El número de disparos que proporciona cada cargador se configura en “Capacidad del cargador”. La cantidad de cargadores con que se inicia el juego se programa en “Numero de cargadores” y durante el mismo no se pueden acumular más que los que se programen en “Máximos cargadores”.

Al inicio del juego se cuenta con “Nivel de vida inicial”, que se va decrementando a cada impacto recibido. Si se “recarga” vida nunca puede sobrepasarse “Máxima vida acumulable”. Tras un impacto el arma queda inactiva “Inhibición tras impacto” décimas de segundo. Variando este parámetro pueden hacerse los tiroteos más rápidos o más tranquilos, valores altos obligan a los “heridos” a ponerse a cubierto hasta que sus armas se reactivan.

Al encender los juegos todas las armas se configuran para “Grupo de juego” 1. De esta forma es posible jugar usando los últimos parámetros que se configuraron con LaserGame.exe sin tener que reprogramarlos con el ordenador. Al configurar las armas siempre se cambia el grupo a otro distinto seleccionado en “Grupo de juego”. De esta forma si alguien apaga y enciende el juego se borra este parámetro, se retorna a grupo 1, y ya no puede seguir jugando con los demás que tienen otro grupo configurado. Esto es así a propósito para evitar que los jugadores apaguen los LaserGame para evitar que corra el tiempo o que se reciban los impactos.

Para transferir un cargador a otro jugador se pone el arma en modo “transferencia” (LED verde LED2 parpadeando) y se apunta al receptor del cargador. Al realizar el disparo se descuenta un cargador del arma que dispara y, si se da en el receptor del compañero, se incrementa un cargador en su arma. Si se falla el disparo el cargador se pierde!!

Cuando un jugador ha “muerto”, su vida es cero, el arma queda inactiva pero pasa al un modo especial en el que mediante el que otro jugador, mediante el modo petición de servicios, puede transferirse los cargadores que le queden. El proceso es el siguiente: un jugador localiza a un compañero “muerto”, pone su propia arma en modo “petición de servicios” y los dos jugadores se apuntan mutuamente. Al activar el disparo en modo petición de servicios el arma del “muerto” entrega un cargador al arma del otro jugador. Esto puede repetirse hasta que se agoten los cargadores o no quepan más en el arma receptora. Es evidente que para realizar este proceso es necesaria la colaboración de los dos jugadores.

Después de las pruebas realizadas ya es posible emitir y recibir un haz láser modulado y portador de información, ahora hay que diseñar el juego, y los circuitos necesarios para su realización.

Después de muchas pruebas he conseguido emitir y recibir información a 4800 baudios a través del haz láser de 100 Khz, eso abre las puertas a un juego mucho más complejo. Las características básicas del juego serán:

1. Cada jugador lleva un arma que se configura al inicio, pudiendo determinar la potencia, cadencia, munición etc. El arma consta de 4 pulsadores: disparo, puntero, cerrojo y cargador. La “munición” está agrupada en “cargadores”, cuando se agota uno es necesario hacer el proceso de carga: cerrojo, cargador, cerrojo. Esto proporciona más realismo y hace que tengamos que estar atentos al número de cargadores y de munición disponible.
2. Cada jugador lleva un chaleco receptor con 2 detectores: pecho, espalda y otro en la cabeza. En un principio todos van en paralelo, aunque en el futuro podrían ser distintas señales y producir distintos efectos. Al comienzo del juego se determina el nivel de “vitalidad” que se va decrementando con cada impacto, dependiendo de la “potencia” recibida.
3. El “disparo” transmite información de la potencia, número del jugador etc, para hacer estadísticas y distinguir distintos efectos.
4. Es posible intercambiar munición con los compañeros/enemigos. Poniendo el arma en posición “descarga” se transmite, por el haz láser, el código de recarga a otro jugador. Puede haber “polvorines” repartidos por el área de juego para recargar munición.
5. Es posible “curarse” recuperando parte de la vitalidad perdida recibiendo el código adecuado de los “botiquines” repartidos por el área de juego.

Posiblemente se pueda mejorar, simplificar o complicar el juego, pero esa es la idea general. La idea es fomentar el juego en equipo y la estrategia. Según se configuren las armas es posible jugar a un simple “duelo” o a una verdadera guerra de estrategas.

El dispositivo electrónico que permite intercambiar la información y llevar a cabo el juego es muy sencillo. He intentado que sea de fácil construcción, barato y con componentes de fácil localización. La parte analógica, de modulación, emisión, recepción etc. está construida en torno a un chip PLL tipo LM567, barato y fácil de encontrar. Algunos transistores NPN tipo BC548 o similar y, lo más importante, el diodo láser emisor y los fototransistores receptores, La “inteligencia” la compone un PIC16F628A, también fácil de conseguir y barato.

Este es esquema del prototipo, quizás un poco complicado, pero interesante para las pruebas y el desarrollo:

He utilizado unos displays de 7 segmentos MAN71A de ánodo común porque tengo muchos, es posible prescindir de ellos y de mucho cableado dejando solo los 8 pulsadores y los 7 LEDs informativos. También pueden utilizarse otros modelos, incluso un LCD (con la consiguiente modificación en el software, claro).

Estos son los dos prototipos con los que estoy trabajando, uno terminado con algún programa de pruebas y el otro a medias. Puede verse que no tienen mucha complicación, si se usa un circuito impreso (no como yo que he usado placa de prototipos) se puede montar en menos de una hora.

El único ajuste que hay que realizar es el del potenciómetro que regula la frecuencia de la portadora del láser. Yo uso 100Khz, pero podría trabajar con otras frecuencias más bajas que permitan transmitir los datos a 4800 Bps, o bajar la velocidad a 2400 Bps. Es importante que coincida la frecuencia de cada equipo, para que puedan detectar los disparos de los contrarios, si no cada equipo solo detectará sus propios disparos.

No he podido grabar los PIC16F628A con la pata MCLR usada como I/O ( MCLR desmarcado en el grabador) con el Pablin 2 Reloaded. Quizás sea un fallo del algoritmo. Poniendo MCLR activo se graban sin problemas, pero se inutilizan los pulsadores del display, entonces solo resetean el micro.

He actualizado el código fuente de pruebas: Fuentes CCS para LaserGame. He avanzado bastante, ahora ya “hace cosas”. Esta versión de pruebas programa el arma en modo “manual” (hay que actuar el pulsador de “cerrojo” después de cada disparo para meter otra bala en la recámara), con 5 cargadores de 20 disparos y un nivel de vida de 99 créditos. La potencia del arma es 2 (descuenta dos créditos por cada disparo). Con esto estoy haciendo las pruebas. Todavía queda bastante, pero ya es operativo el disparo y la detección del mismo…

Estamos estudiando en http://www.webdearde.com el diseño de la electrónica para un juego tipo “laser game” de pistolas láser y chalecos detectores. Una de las características del diseño es que ha de ser de fácil construcción por uno mismo para hacerlo en un taller en la Campus Party 2007 (http://web6.campus-party.org)

En principio hay que probar como de fácil es detectar el láser con fiabilidad. Por precio y disponibilidad voy a usar un láser de llavero de los “chinos”, pero modulado para evitar interferencias y falsas detecciones. Tanto el emisor modulado como el receptor están basados en este diseño:
http://www.mondotronics.com/PDFs/3-337_Mod_IR_v22.pdf

Este es láser de juguete usado, que emite luz roja de 680 nm, ya desmontado:

Puede observarse:

1. Conexión del polo negativo de las baterías
2. Pulsador de encendido
3. Resistencia limitadora de corriente de 47 Ohmios
4. Carcasa del diodo láser
5. Muelle de ajuste de la lente
6. Lente de convergencia del haz
7. Tornillo de ajuste de la lente

El diodo láser usado tiene una caída de tensión de 2,3 V, y una resistencia limitadora de 47 Ohmios. Al estar alimentado con 3 pilas de botón LR44 de 1,5 V (4,5 V en total) circula una corriente de 47 mA en continuo.

Yo alimento el láser a 66 mA más o menos, despreciando la Vce de saturación del BC337, y alimentándolo a 4,5 V obtengo una resistencia limitadora de 33 Ohmios. Sin embargo al usar una con onda cuadrada con un ciclo de trabajo del 50% la corriente media queda en 33 mA. Alimentándolo a 5V serían 81 mA instantáneos, 40,5 mA medios. También he variado algunos valores para conseguir 3,3 Khz, que es la frecuencia que he usado, y he incluido un inversor con BC 177 para encender un LED verde cuando detecto la señal, luego me he dado cuenta de que es innecesario pero ya lo había montado. En general lo he montado adaptándolo a lo que tenía a mano.

Estos son los dos prototipos idénticos de emisor/receptor. En el de la izquierda solo uso la parte receptora y en la derecha solo la parte emisora. Puede verse el diodo láser con su carcasa pero sin la resistencia limitadora ni el pulsador. Esas funciones las hace el emisor. En el receptor he usado un fototransistor de desguace de una disquetera de 5 y 1/4 pulgadas, no conozco sus características pero responde muy bien al láser.

Los elementos que se ven en la imagen son:

1. Led verde, testigo de recepción de la señal.
2. Fototransistor del eceptor.
3. Diodo láser del emisor.
4. Receptor, el zócalo vaccío es para pruebas.
5. Emisor, al ir separado lo puedo alejar mucho del receptor. Lo alimento con una pila de 4,5V.

He regulado el potenciómetro de 50K multivuelta del emisor para que el oscilador del PLL trabaje a 3,3 Khz, porque me ha parecido una buena frecuencia. Luego he encarando emisor y receptor y regulando el potenciómetro del receptor hasta que ha detectado la señal con seguridad. En las pruebas realizadas con este montaje detecta con mucha fiabilidad, y el PLL engancha en ms, hasta más de 10 metros de distancia. No es muy crítico el enfoque, el láser es malucho y tiene bastante divergencia, con muy poco láser que vea el fotodiodo ya detecta. Es totalmente inmune a la luz ambiente, o a la luz sin modular. Solo responde a la luz de la frecuencia ajustada en el PLL.

Para ampliar el área de detección habría que poner algún tipo de difusor o reflector para capturar la luz láser y que la reciba el fototransistor. En esta prueba uso un difusor de un sensor PIR, puede verse el punto rojo del láser emitido desde 5 metros. Aunque el fototransistor no está mirando al punto detecta perfectamente la señal. Con este difusor se detecta el láser en un área de 50 x 50 mm desde 10 metros (para probar a más distancia tengo que salirme a la calle…). El led verde encendido indica que el PLL ha enganchado y que la señal recibida es estable.

Este otro difusor es fácil de construir, se trata de una lámina de metacrilato roja de 3 mm de grueso. Mediante una lima la he mecanizado con forma de cuña, y la he lijado para hacerla translúcida. La idea es que conduzca la luz desde el ángulo de la cuña al fototransistor.

En este caso la superficie de detección es de 25 x 25 mm pero con la ventaja de que el fototransistor no se coloca detrás del difusor, sino en un lado, con lo que el grueso del conjunto es de sólo 3 mm. En esta foto recibe el láser en el difusor muy lejos del fotodiodo, emitido desde 4 metros. El difusor conduce suficiente luz como para que el fototransistor lo detecte.

Esto es un éxito, funciona sin necesidad de lentes, tubos ni elementos complejos o voluminosos. Creo que esto ya es un punto de partida, ahora solo falta el micro, la emisión y detección ya tienen una solución.

Mejoras: no usar PLL, hacer la emisión y la recepción con el PIC, por software. Tiene la ventaja de que es mucho más estable por el cristal del PIC. El inconveniente es que se complica el programa. No emitir onda cuadrada al 50%, sino al 10% ON, 90% OFF, y aumentar la corriente instantánea en el láser. Se consigue más alcance al haber más potencia instantánea, con la misma potencia media.
Más cosas…

He como el punto láser es muy pequeño es importante aumentar la superficie de detección con algún elemento transmisor de luz de gran superficie que la concentre en el fototransistor. Anteriormente me he referido a “difusor” o “reflector”, creo que la palabra correcta para designarlo es transflector porque el elemento ha de reflejar y transmitir la luz hacia una zona determinada.

Este modelo hecho con metacrilato de 6 milímetros de grueso permite un área de detección de 50 x 50 mm, bastante grande. Se construye en unos minutos con una sierra de metal (para un material tan blando mejor de 18 dientes por pulgada) y una cartulina blanca que yo he sujetado con un clip de papelería, pero convendría pegarla.

En la foto puede apreciarse también el fototransistor que he usado, era de un detector de herradura de una HP690, da una sensibilidad muy buena. Aquí abajo el detector funcionando, he dirigido el punto láser a una esquina para ver que detecta bien en la periferia del transflector.

Como no tengo las características técnicas del fototransistor que he usado en las pruebas es difícil que otros realicen el mismo montaje con los mismos resultados. He probado todos los fototransistores que tenía y el que mejor resultados ha producido es el BPW77, aunque no es el más apropiado.

De estas pruebas he sacado las siguientes conclusiones:

* NO usar fototransistores “oscuros”, llevan filtro de luz visible y solo responden a longitudes de onda de infrarrojo (normalmente más de 800 nm) . El láser emite un espectro muy estrecho de luz roja en 680 nm y no lo ven.
* NO usar fotodiodos. La corriente de polarización del fototransistor es bastante alta, un fotodiodo no funcionará.
* NO usar el fototransistor del CNY70, trabaja en 950 nm, ya lo he probado y da una respuesta muy mala.
* PROBAR los fototransistores de los detectores de herradura. Normalmente no llevan filtro de luz visible y dan una respuesta muy buena, mucho mejor que con el BPW77. He probado con un HA21A1, un P802, uno de una HP690C (con el que he hecho las fotos) y un OPB1740. Todos estos me han dado un resultado estupendo, similar al fototransistor de disquetera.

En el mi esquema es posible eliminar el transistor PNP BC177 y la resistencia de 10K que lleva en la base y conectar directamente el LED verde y su resistencia de 330 Ohmios entre la pata 8 del LM567 y el positivo de la alimentación. No me había dado cuenta de que es una salida en colector abierto que soporta hasta 100 mA. Como el LED verde tiene más caída de tensión que uno rojo (alrededor de 2,V) con una resistencia limitadora de 330 Ohmios queda poca corriente (5V - 2,14V) / 330 Ohmios = 8,6 mA, se puede poner una de 220 Ohmios para darle más brillo (5V - 2,14V) / 220 Ohmios) = 13 mA.