PROYECTO DE UN FARO CON ARDUINO

Imagen del proyecto acabado

COMPONENTES DEL GRUPO

Lidia Sánchez Calvo

Ismael Peña Sánchez

Enrique José Guzmán de la Iglesia

DATOS 

Universidad de Salamanca

Máster de Profesor de Educación Secundaria Obligatoria, Bachillerato, Formación profesional y enseñanza de idiomas. 

• Especialidad en Tecnología 2018/2019
• Asignatura: Innovación docente en la especialidad de Tecnología

CONTEXTO

Este proyecto está pensado para ser realizado como proyecto final de la asignatura de Tecnología en Educación Secundaria Obligatoria.

• Cursos: 4º ESO de Académicas y 4º ESO de Aplicadas
• Bloques con los que se relaciona: Bloque de electrónica y Bloque de control y robótica

FUNCIONAMIENTO

Este proyecto cuenta con tres partes diferentes:

Una de ellas es el faro que tiene una LDR que captará la luz del sol, si es de noche se encenderá un LED y un servo girará simulando el movimiento del faro. En la función setup durante los primeros cinco segundos, se calibrará la LDR para que los valores máximo y mínimo sean reales y no establecidos por el programador.

Otra parte del proyecto es un sensor de ultrasonidos que va a captar si algún barco está próximo al muelle, si está a una distancia entre 10 y 26 cm un piezoeléctrico emitirá un pitido de forma intermitente, mientras que si la distancia del barco al sensor es menor a 10 el pitido sonará de forma continua.

La última parte que tiene el proyecto es un control de aparcamiento. Este control se ha simulado con tres sensores de ultrasonidos, una pantalla LCD y otro Arduino. Los sensores están conectados al primer Arduino que recibirá la señal de estos y la procesará. Cuando este note que una plaza ha sido ocupada o vaciada mandará una señal al otro Arduino que la procesará y mostrará el cambio en la pantalla LCD sumando uno al número de plazas si alguna ha sido vaciada o restando uno en el caso de que una plaza haya sido ocupada.

Las dos placas están comunicadas por el protocolo de comunicación serie I2C, para ello se han unido los pines analógicos 4 y 5 y las dos tierras. Se ha tenido que utilizar dos Arduinos, porque el primero no tenía suficientes pines digitales para poder conectar todos los sensores y actuadores necesarios.

MÁS FOTOGRAFÍAS DEL PROYECTO

 VÍDEO

ESQUEMA DEL CIRCUITO REALIZADO CON FRITZING

SERVO, LED, LDR Y SENSORES ULTRASONIDOS

PANTALLA LCD

COMUNICACIÓN ENTRE LAS PLACAS

MATERIALES UTILIZADOS

• Arduino Uno
• Arduino Duemilanove
• 2 placas protoboard
• 1 piezoeléctrico
• 1 LED amarillo
• 1 servomotor
• 1 condensador de 100 µF
• 4 sensores de ultrasonidos
• 1 LDR
• 1 pantalla LCD
• 2 resistencias 220 Ω
• 1 resistencia 1 kΩ
• 1 resistencia 10 kΩ
• Cables para el montaje de los circuitos

Materiales utilizados para la maqueta:

• 1 caja de cartón
• 1 rollo de papel de cocina
• Parte superior de una botella
• Pinturas
• Pegamento
• Cinta adhesiva
• Cartulina
• Goma elástica

CÓDIGO FUENTE

/* PROYECTO FARO */
#include <Servo.h>
#include <pitches.h>
#include <Wire.h>
/*  Ismael Peña Sánchez
 Lidia Sánchez Calvo
 Enrique José Guzmán de la Iglesia
*/

/*En esta primera parte del proyecto se encuentran declarados todos
los pines que se van a utilizar, las variables auxiliares y un objeto
de la clase Servo que va a controlar el servo que simulará el faro.*/
Servo faro;
const int pinLED = 2;
const int pinZumbador = 7;
int sensorluz = A0;
int valorsensor = 0;
int sensorLow = 1023;
int sensorHigh = 0;
int angulo = 0;
boolean flag = true;

unsigned long pulso;
long distancia;

unsigned long pulso_1;
long distancia_1;
unsigned long pulso_2;
long distancia_2;
unsigned long pulso_3;
long distancia_3;

boolean flag_1 = true, flag_2 = true, flag_3 = true;

int trig = 8;
int echo = 9;

int plaza_1 = 3;
int plaza_2 = 5;
int plaza_3 = 11;
int trig_plaza1 = 4;
int trig_plaza2 = 10;
int trig_plaza3 = 12;

void setup() {
  //Utilizando la clase Wire se dice que se van a utilizar dos
  //arduinos conectados de forma común
  Wire.begin();
  
  //El servo va a estar situado en el pin número 6
  faro.attach(6);
  //Se incia el puerto serie
  Serial.begin(9600);
  //Se pone como pines de salida el LED que simulará la luz del faro
  pinMode(pinLED, OUTPUT);
  //y el zumbador que simulará la alarma
  pinMode(pinZumbador, OUTPUT);

  //A continuación, se han declarado los pines que se utilizarán 
  //en los sensores de ultrasonidos, poniendo el pin trig como salida
  //y el pin echo como entrada
  pinMode(trig, OUTPUT);
  pinMode(echo, INPUT);
  pinMode(trig_plaza1, OUTPUT);
  pinMode(plaza_1, INPUT);
  pinMode(trig_plaza2, OUTPUT);
  pinMode(plaza_2, INPUT);
  pinMode(trig_plaza3, OUTPUT);
  pinMode(plaza_3, INPUT);
  
  //Durante 5 segundos se va a calibrar la LDR
  while (millis() < 5000) {
    valorsensor = analogRead(A0);
    if (valorsensor > sensorHigh) {
      sensorHigh = valorsensor;
    }
    if (valorsensor < sensorLow) {
      sensorLow = valorsensor;
    }
  }
  
}


void loop() {
  //Con la llamada a esta función se controlorá si el motor
  //girará o no y si el LED estará encendido o no
  controlFaro();
  //Con esta función se va a gestionar la alarma del faro
  alarmaFaro();
  controlFaro();
  //Llamando a esta última función se controlorá el número de
  //plazas que quedan libres en el puerto
  plazas();
 
}


void controlFaro(){
  //Al comienzo se lee la LDR que indica si es de día o de noche
  valorsensor = analogRead(sensorluz);
  //Una vez leído el valor lo escribimos en el puerto serie
  Serial.print("LDR: ");
  Serial.println(valorsensor);
  
  //Si el valor del sensor es menor de 500, se supone que es de noche
  if(valorsensor<=500) {
 /*Este if se utiliza para saber si el motor tiene que girar
    a la izquierda o a la derecha
    Mientras que el motor no llegue a los 180 grados, este irá
    sumando grados hasta llegar al máximo.
    Cuando llegue el flag se pone a false, para que empiece a girar
    en el otro sentido*/
    if(flag){
      angulo += 2;
      if(angulo == 180) flag = false;
    }
    else{
      angulo -= 2;
      if(angulo == 0) flag = true;
    }
 /*Una vez que se ha calculado el ángulo del motor, se le pasará
    a este para que se sitúe en esa posición*/
    faro.write(angulo);
 //Se enciende el LED
    digitalWrite(pinLED, HIGH);
 //Se hace una pequeña pausa para que el motor puede girar de forma correcta
    delay(30);
  }
  //Si es de día, la luz tiene que estar apagada
  else digitalWrite(pinLED, LOW);
}


void alarmaFaro(){
  //Lo primero que se hace es lanzar un pulso desde el sensor de ultrasonidos
  //Para ello, se activa el trigger, se espera 10 microsegundos y se desactiva
  digitalWrite(trig, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trig, LOW);
  //A continuación, con la función pulseIn se mide el pulso de salida en microsegundos
  pulso = pulseIn(echo, HIGH); 
  //Con esta función, transformamos los microsegundos en centimetros
  /*La velocidad del sonido a 20º es de 340m/s
  29 microsegundos por cm
  la señal va y vuelve por la misma distancia
  por lo tanto, la distancia a la que se encuentra el objeto es la mitad de la distancia recorrida*/
  distancia = pulso/29/2;

  //Si la distancia está entre 26 y 10 suena un pitido de forma intermitente para avisar
  //a la gente que hay un barco cerca
  if (distancia<=26 && distancia>10){
    tone(pinZumbador, NOTE_D6, 500);
    delay(600);
  }
  //Si la distancia es menor de 10, el pitido suene de forma continua
  else if (distancia <10)  {
    tone(pinZumbador, NOTE_D6, 500);}
  
  //Finalmente, se imprime la distancia en el puerto serie
  Serial.print("Distancia puerto: ");
  Serial.println(distancia);

}


void plazas(){
  //Cada plaza de aparcamiento tiene un sensor de ultrasonidos diferente
  //El proceso para calcular la distancia es el mismo que en la función anterior
  digitalWrite(trig_plaza1, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trig_plaza1, LOW);
  pulso_1 = pulseIn(plaza_1, HIGH); 
  distancia_1 = pulso_1/29/2;
  
  digitalWrite(trig_plaza2, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trig_plaza2, LOW);
  pulso_2 = pulseIn(plaza_2, HIGH); 
  distancia_2 = pulso_2/29/2;
  
  digitalWrite(trig_plaza3, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trig_plaza3, LOW);
  pulso_3 = pulseIn(plaza_3, HIGH); 
  distancia_3 = pulso_3/29/2;
 
  //Una vez calculadas, se muestran en el puerto serie
  Serial.print("Distancia 1: ");
  Serial.println(distancia_1);
  Serial.print("Distancia 2: ");
  Serial.println(distancia_2);
  Serial.print("Distancia 3: ");
  Serial.println(distancia_3);
  
  //Si la distancia del sensor 1 es menor de 5, quiere decir que hay un
  //barco dentro de esa plaza
  if(distancia_1<5){
 //Se utiliza un flag para mandar la señal al otro arduino solo cuando cambie de estado
    //Si no se utilizara ningún flag, cada vez que se hiciera una nueva lectura con un
    //barco en el muelle se indicaría al otro arduino que hay una plaza menos
    if(flag_1){
  //Para comenzar la transmisión, se indica al número de arduino que se va a transmitir
        Wire.beginTransmission(8); 
  //A continuación se envia la información, en este caso un 1 para indicar que tiene 

        que restar una plaza
        Wire.write(1);  
  //Finalmente, se termina la transmisión       
        Wire.endTransmission();    
  //El flag utilizado se tiene que poner a false para que no vuelva a entrar aquí hasta 

que se haya ido el barco

        flag_1=false;
    }
  }
  //Si la distancia del sensor es mayor que 5, quiere decir que no hay un barco en este muelle
  else {
 //Si el flag está desactivado quiere decir que el barco se acaba de ir y se puede mandar
    //al otro arduino la información
    if(!flag_1){
  //La transmisión de información es igual que en el caso anterior
        //a excepción de que se transmite un cero en lugar de un uno
        //Un cero quiere decir que una plaza se ha quedado vacía
        Wire.beginTransmission(8); 
        Wire.write(0);             
        Wire.endTransmission();    
  //El flag que controla este muelle se pone a true para indicar que el muelle 

se ha quedado vacío
        flag_1=true;
    }
  }

  //El control de los otros muelles se realiza de la misma forma que en el muelle uno.
  if(distancia_2<5){
    if(flag_2){
        Wire.beginTransmission(8); 
        Wire.write(1);  
        Wire.endTransmission(); 
        flag_2=false;
    }
  }
  else {
    if(!flag_2){
        Wire.beginTransmission(8);
        Wire.write(0);            
        Wire.endTransmission();   
        flag_2=true;
    }
  }


  if(distancia_3<5){
    if(flag_3){
        Wire.beginTransmission(8);
        Wire.write(1);            
        Wire.endTransmission();   
        flag_3=false;
    }
  }
  else {
    if(!flag_3){
        Wire.beginTransmission(8);
        Wire.write(0);            
        Wire.endTransmission();   
        flag_3=true;
    }
  }
}

Código Pantalla LCD

#include <LiquidCrystal.h>
#include <Wire.h>

/*  Ismael Peña Sánchez
 Lidia Sánchez Calvo
 Enrique José Guzmán de la Iglesia
*/

//Al principio se declara un objeto de la clase LiquidCrystal con los pines que se van a utilizar
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
int i=0;
//Esta variable sirve para guardar el número de plazas que hay en el muelle
int numPlazas = 3;

void setup() {
  //Se comienza indicando el número identificativo que va a tener este arduino
  Wire.begin(8);
  //Se inicia el puerto serie
  Serial.begin(9600);
  //Con esta línea se indica que función va a gestionar las excepciones que reciba
  Wire.onReceive(receiveEvent);
  //Una vez registrado el evento, se inicia la pantalla LCD con 16 columnas y 2 filas
  lcd.begin(16, 2);
  //A continuación, se pone en la pantalla el mensaje Bienvenido en la primera línea
  lcd.print("Bienvenido");
  //En la segunda fila se pone el mensaje Plazas: y el número de plazas que hay disponibles
  //para ello se introduce el contenido de la variable numPlazas
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Plazas: ");
  lcd.setCursor(8, 1);
  lcd.print(numPlazas);
}



void loop() {
  //En este arduino la función loop no va a hacer nada
}

void receiveEvent(int howMany) {
  //Para comenzar se sitúa el cursor en el lugar donde está el número de plazas libres
  lcd.setCursor(8, 1);
  //En la variable x se guarda el número que ha mandado el otro arduino
  int x = Wire.read(); 
  //A continuación, se escribe el valor en el puerto serie
  Serial.println(x);   
  //Si es un cero, quiere decir que ha quedado una plaza vacía y se suma uno al número de plazas
  if(x==0){
    numPlazas++;
  }
  //Si es un 1, quiere decir que ha quedado una plaza menos, por lo que hay que restar uno a las plazas
  else{
    numPlazas--;
  }
  //Finalmente, se imprime el número de plazas en el pantalla y en el puerto serie
  Serial.println(numPlazas);
  lcd.print(numPlazas);
}

Imagen de Pixabay