Trabajo de grado - Pregrado
Diseño y construcción de un equipo para laboratorio de física de movimiento de caída libre operado mediante software
Registro en:
Universidad Tecnológica de Pereira
Repositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereira
Autor
Gil Torres , Carlos Andrés
Institución
Resumen
Este trabajo, se realizó el diseño y construcción de un equipo para laboratorio de física de movimiento de caída libre autónomo, el cual tiene como finalidad limitar la intervención directa del usuario, para que este pueda ser desarrollado a distancia y contribuir a las prácticas de laboratorios de física de caída libre ofrecidos a los estudiantes de colegios y universidades en el entorno de la Universidad Tecnológica de Pereira. Para lograrlo se diseñó y construyó un sistema Mecatrónico automatizado con una interfaz de usuario que se ejecuta en un dispositivo móvil a través de la comunicación bluetooth. Con esto se buscó aportar a futuros trabajos para que pueda ser incorporado a los diferentes sistemas de laboratorios virtuales. In this work, the design and construction of an autonomous free fall movement physics laboratory equipment was carried out, which has the purpose of limiting the direct intervention of the user, so that it can be developed remotely and contribute to the practices of free fall physics laboratories offered to students from High schools and universities in the area of the Technological University of Pereira. To achieve this, an automated Mechatronic system with a user interface that runs on a mobile device through bluetooth communication was designed and built. With this, we sought to contribute to future works so that it can be incorporated into the different virtual laboratory systems. Pregrado Ingeniero(a) Mecatrónico(a) Tabla de contenido………………………………..…………………..…………Página.
1.1 PRÓLOGO.....................................................................................................1
1.2 JUSTIFICACIÓN............................................................................................1
1.3 OBJETIVOS...................................................................................................2
1.3.1 Objetivo general.......................................................................................2
1.3.2 Objetivos específicos ...............................................................................2
1.4 ESTRUCTURA DEL TRABAJO DE GRADO..................................................3
CAPÍTULO 2...........................................................................................................4
2.1 ESTADO DEL ARTE DE LOS LABORATORIOS REMOTO ...........................4
2.1.1 Laboratorio de física de la UTP................................................................6
2.2 MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL ...............................................................7
2.2.1 Caída libre ...............................................................................................7
2.2.2 Cálculo de la gravedad usando el experimento de caída libre..................8
2.2.3 Microcontrolador ......................................................................................9
2.2.4 Actuadores lineales ................................................................................10
2.2.5 Actuadores rotacionales.........................................................................10
2.2.6 Sensores................................................................................................ 11
CAPÍTULO 3.........................................................................................................13
DISEÑO DEL EQUIPO DE CAIDA LIBRE ............................................................13
3.1 REQUERMIENTOS DEL DISEÑO MECÁNICO ...........................................13
3.1.2 Selección de los componentes..................................................................13
3.1.3 Selección del actuador...........................................................................14
3.1.4 Selección del sistema de transmisión de movimiento entre el actuador y la
plataforma móvil .............................................................................................15
CAPÍTULO 4.........................................................................................................17
DISEÑO DEL EQUIPO .........................................................................................17
4.1 MODELADO DE LAS PIEZAS.....................................................................17
4.1.2 Soporte fijo:............................................................................................17
4.1.3 Plataforma de lanzamiento: ...................................................................17
4.1.4 Tolva y superficie de impacto: ................................................................19
4.1.5 Sistema de realimentación de balines:...................................................19
4.1.6 Diseño final: ...........................................................................................20
iii
4.1.7 Selección de las piezas comerciales......................................................21
4.2 CONSTRUCCIÓN DEL EQUIPO .................................................................22
4.3 DISEÑO ELECTRÓNICO ............................................................................25
CAPÍTULO 5.........................................................................................................28
OPERACIÓN DEL EQUIPO .................................................................................28
5.1 FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO DE LABORATORIO Y DIAGRAMA DE
FLUJO ...............................................................................................................28
5.1.2 Acceso al código fuente para ajustes de parámetros .............................29
5.1.3 Diagrama de flujo del funcionamiento del software ................................33
5.1.4 Interfaz para usuario final......................................................................34
CAPÍTULO 6.........................................................................................................37
PRUEBA DEL EQUIPO Y ANÁLISIS DE RESULTADOS .....................................37
6.1 PRUEBA DEL EQUIPO................................................................................37
7.1 CONCLUSIONES ........................................................................................39
7.2 RECOMENDACIONES................................................................................41
7. BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................43
Anexos………………………………………………………………………………..…..44