Sistema de Frenado

SISTEMA DE FRENADO

DESCRIPCIÓN

El proyecto consiste en la programación de un prototipo de sistema de frenado para vehículos utilizando Arduino UNO y otros componentes descritos más adelante.

El prototipo se basa en un servo que adoptará diferentes posiciones definidas en el código dependiendo de la distancia a la que esté el obstáculo, este dato lo proporcionará un sensor de ultrasonidos. Además se han incorporado estímulos lumínicos (LEDs de colores que brillarán en función de la distancia siguiendo el código de color estandarizado) y auditivos (mediante un zumbador que sonará con mayor frecuencia cuando la distancia al obstáculo sea crítica).

CONTEXTO

4º de ESO tanto en la rama de académicas como de aplicadas.

• Académicas:
• Bloque 1: Electrónica Aplicada.
• Bloque 2: Control y Robótica.
• Aplicadas:
• Bloque 3: Electrónica.
• Bloque 4: Control y Robótica.

ESQUEMA

COMPONENTES

• Arduino UNO
• Protoboard
• Sensor de Ultrasonidos
• Servo
• Buzzer Pasivo
• 3 x LEDs
• LED verde
• LED amarillo
• LED rojo
• 3 x Resistencias 220 Ω
• Cables

IMÁGENES

DESCARGAS

CÓDIGO COMENTADO

PROGRAMA

CREADOR/A

Ester Martín Rodríguez

Asignatura: Innovación Docente en la Especialidad de Tecnología

Máster Universitario en Profesor de Educación Secundaria Obligatoria, Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanza de Idiomas (Universidad de Salamanca)

Contenedor Inteligente

 

Contenedor inteligente con Arduino y ThingSpeak

DATOS

Master Universitario en Profesor de Educación Secundaria Obligatoria, Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanza de Idiomas.

Universidad de Salamanca

Asignatura: Innovación Docente en la Especialidad de Tecnología.

Curso: 2020/2021

Autor: Álvaro Lozano Murciego

CONTEXTO 

La actividad se enmarca como un proyecto a desarrollar a lo largo de varias sesiones en la asignatura de Tecnología de 4ºESO de Aplicadas. Se parte de unos conocimientos mínimos previos de electrónica y se podrá enseñar programación con Arduino y temas más avanzados relacionados con la conexión con servicios de Internet.

Se encuentra enmarcado en el Bloque Robótica y Control.

ENUNCIADO

El objetivo de este proyecto es el desarrollo de un contenedor "inteligente" que presente las siguientes características:

• Se pueda abrir su tapa sin contacto y sin esfuerzo: Se accionará con un sensor de ultrasonidos cuando la distancia con un obstáculo sea menor que cierto valor.
• Monitorice y muestre el nivel de llenado y lo publique en un sitio web: el porcentaje de llenado deberá estar accesible tanto de forma online como localmente en el propio dispositivo.

MATERIALES NECESARIOS Y REQUISITOS PREVIOS

Para llevar a cabo el siguiente proyecto serán necesarios los siguientes materiales:

• 1 x Cubo de basura comercial: shorturl.at/AHIW5. La idea principal es modificarlo para hacerlo "inteligente" con distintos sensores. Este apartado es libre.

• 1 x Sensor de ultrasonidos HC-SR04: Tendrá la función de sensor de distancia para aproximar el porcentaje del contenedor, en este caso el sensor apuntará hacia el interior del contendor para tal fin.

• 1 x Sensor de distancia Time of Flight (ToF): Se trata de un sensor de distancia más preciso que el de ultrasonidos y sin tanto rango de apertura. Este sensor será el empleado para accionar la apertura de la tapa del contenedor si se detecta una distancia menor a un umbral definido.

• 1 x MicroServo 9g : Este actuador será el encargado de abrir la tapa del contenedor.

• 1 x M5Stick C Plus: En este caso se empleará este dispositivo como microcontrolador. Este dispositivo esta basado en el microcontrolador ESP32 (de la empresa Espressiff) y forma parte de la empresa M5Stack, empresa de hardware electrónico educativo. La diferencia fundamental con Arduino UNO (ATMega328p) consiste en que el microcontrolador ESP32 posee conexión WiFi y Bluetooth BLE, un factor que lo hace perfecto para Internet de las Cosas (IoT) a la vez de su bajo coste, unos 5 euros un ESP32. Por lo demás, es posible utilizar el Core de Arduino (el lenguaje de programación Arduino y sus bibliotecas) con este microcontrolador. Para instalar esta placa en el IDE de Arduino es sumamente sencillo, basta seguir los pasos que se indican AQUI. Una vez instalado ya podemos seleccionar la placa en el IDE de Arduino. Una vez explicado qué es el ESP32, podemos abordar el M5Stick C Plus, dispositivo con distintos periféricos (Pantalla LED, Micrófono, Acelerómetro, etc.) Esto es muy útil ya que permite realizar muchas prácticas con el mismo dispositivo, sin embargo puede quedarse algo corto en cuanto a pines disponibles, M5Stack posee más dispositivos como el M5Stack Core Basic.

• N x Cableado: Serán necesarios varios cables y jumpers para el prototipo en la protoboard y posteriormente para instalar el cableado en la papelera.
• Pegamento termofusible: Necesario para fijar toda la parte de cableado y la caja en la parte de la tapa del contenedor.

Además de estos materiales, será necesario contar con el siguiente software/cuentas:

• Arduino IDE y con placa ESP32 instalada:  Seguir los pasos descritos AQUI.
• Cuenta en ThingSpeak: Será necesario crear una cuenta en https://thingspeak.com/ aquí podremos crear hasta 4 "channels" o canales donde podremos publicar la información del sensor. Con crear un solo canal será necesario. Posteriormente en el código se detallarán los pasos a seguir.
• ThingSpeak Arduino: Será necesario instalar la biblioteca de ThingSpeak para Arduino en el IDE desde el gestor de bibliotecas.
• M5Stick C Plus: Instalar la biblioteca con este nombre desde el gestor de bibliotecas.

DESCRIPCIÓN DE LOS MECANISMOS DEL PROTOTIPO Y DEL FUNCIONAMIENTO

La idea principal del proyecto consiste en conseguir desarrollar un programa que se accione un motor para poder abrir la tapadera durante unos segundos y posteriormente pasar a cerrarla. Por tanto, deberemos realizar un mecanismo con el que abrir la tapa como se muestra a continuación:

Por otro lado, el programa del microcontrolador también deberá medir la distancia desde la parte superior del contenedor de tal forma que se pueda aproximar el volumen de llenado del contenedor.

La información de llenado se enviará a ThingSpeak a través de una petición HTTP utilizando la biblioteca de Arduino para tal servicio. En ThingSpeak será necesario configurar un canal en el que recibir los datos y mostrar una visualización de éstos en una gráfica:

https://thingspeak.com/channels/1302770

DISEÑO DEL CIRCUITO ELECTRÓNICO (TINKERCAD y Diagrams.net)

DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROGRAMA

CÓDIGO ARDUINO, BIBLIOTECAS Y REPOSITORIO GITHUB

Bibliotecas Necesarias:

• ESP32Servo
• ThingSpeak Arduino ESP32
• Wire
• Wifi

Repositorio:

https://github.com/elloza/SmartWasteBin-MUPES

IMAGEN DEL PROTOTIPO

VIDEO DEMOSTRATIVO

Semáforo

 

AUTORA: María del Canto Pedrosa García

Proyecto realizado para la asignatura de Innovación Docente en la Especialidad de Tecnología, del Máster Universitario de Profesorado en Educación Secundaria Obligatoria, Bachillerato y Formación Profesional y Enseñanza de Idiomas, 2020-21 en la Universidad de Salamanca.

DESCRIPCIÓN: Este proyecto consiste en el desarrollo de la programación de un semáforo por ciclos de tiempo, pero con la posibilidad de interrupción, a través de dos pulsadores, tanto para el caso de los peatones, como para el caso de los coches en caso de emergencias.

VÍDEO DEMOSTRATIVO:

CONTEXTO:

Este tipo de proyectos es ideal para alumnos de 4º de la ESO, para la asignatura de Tecnología tanto de la rama de académicas (Bloque I: Electrónica aplicada) como de la de aplicadas (Bloque III: Electrónica aplicada).

Con el desarrollo de este proyecto los alumnos no solo consolidaran los conceptos vistos en clase, sino que también trabajaran competencias clave como:
- Competencia en comunicación lingüística: deben ser capaces de expresarse correctamente de forma escrita y oral.
- Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología: deben saber utilizar el lenguaje matemático, sus signos, símbolos y operaciones básicas, y obtener la capacidad para comprender e interactuar con el medio que nos rodea, observando los fenómenos naturales e intentando dar una explicación racional mediante la utilización del método científico.
- Competencia digital: la cual hace referencia a, con espíritu crítico, buscar, tratar, procesar y presentar la información utilizando las diferentes tecnologías de la información.
-Competencia para aprender a aprender: supone desarrollar en el alumnado la habilidad de aprender por sí mismos, de manera que sean capaces de construir sus propios conocimientos de forma significativa y autónoma en función de sus necesidades.
-Competencias sociales y cívicas: persigue la formación de individuos tolerantes y democráticos con perfecta cabida en la sociedad plural en la que vivimos. (SIEMPRE QUE SE TRABAJE EN GRUPO)
- Competencia en el sentido de iniciativa y espíritu emprendedor: pretende fomentar el espíritu emprendedor de cada individuo, de manera que sean capaces de afrontar sus propias metas con creatividad, confianza, sentido crítico y no dejándose influenciar por los demás.

MATERIALES:

- 1 Placa Arduino ELEGOO UNO R3

- 1 Protoboard.

- 2 LED rojo.

- 2 LED verde.

- 1 LED amarillo.

- 1 Zumbador pasivo.

- 2 Pulsadores

- 5 resistencias de 220 ohmios.

- 2 resistencias de 10 kilo-ohmios.

- Cables de conexión.

- Cable de conexión a PC.

 ESQUEMA DEL CIRCUITO:

Simulación del proyecto con Tinkercad.

FUNCIONAMIENTO:

El estado inicial del semáforo es abierto (verde) para los peatones  y cerrado para coches . Cuando el semáforo para peatones está abierto suena un pitido similar al de los semáforos reales.

Tras 4 segundos comienza el cambio, por lo que el semáforo de peatones comienza a parpadear y el sonido también se hace intermitente, a la misma frecuencia que el led verde, durante 3,5 segundos.

Tras esto el semáforo de peatones pasa a estado cerrado y por lo tanto se enciende el led rojo del semáforo de peatones. Tras un periodo de 0,5 segundos, es el led verde del semáforo de coches el que se enciende.

El semáforo de coches tiene un periodo de duración abierto de 10 segundos, tras este tiempo pasamos al estado de cambio, donde se apagará el led verde para encenderse el amarillo durante 1,5 segundos, después se apagará el amarillo para encenderse el rojo y 0,4 segundos después, comienza el ciclo desde el principio con el semáforo de peatones abierto (verde y con el pitido).

En este proyecto he programado un pulsador (para peatones) que en caso de que estemos en el estado semáforo de coches abierto, si es activado este pulsador, el semáforo de coches pasa al estado de cambio y así pasar al estado semáforo coches cerrado y semáforo peatones abierto.

También he tenido en cuenta el caso contrario, que exista una emergencia (ambulancia, bomberos, policía...) y poder pasar con un pulsador  al estado semáforo de coches abierto. Cuando se activa este segundo pulsador, el semáforo de peatones que está en estado abierto, pasa al estado intermitente, para ponerse en rojo y dejar paso a que el semáforo de coches se ponga en verde.

CÓDIGO:

Para descargar el código: Semáforo

IMÁGENES DEL MONTAJE:

Proyecto Arduino: Tecnología GOL

 

Imagen proyecto terminado

DATOS

Universidad de Salamanca – Master Universitario en Profesor de Educación Secundaria Obligatoria, Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanza de Idiomas.

Asignatura: Innovación Docente en la Especialidad de Tecnología.

Curso: 2019/2020

COMPONENTES DEL GRUPO

• Carlos Hernández Calvo
• Daniel Pescador Hernández

CONTEXTO

El siguiente proyecto se puede realizar para alumnos de 4º de la E.S.O. de la asignatura de Tecnología tanto Académicas como Aplicadas.

1. Bloque 1: Tecnologías de la Información y la Comunicación.
2. Bloque 3: Electrónica.
3. Bloque 4: Control y Robótica.

Este proyecto permite implementar un problema de la vida real, como es el caso si el balón ha entrado o no en una portería, con conceptos vistos en la asignatura de Tecnología.

FUNCIONAMIENTO

La tecnología de Gol tiene el siguiente funcionamiento:
En primer lugar, disponemos de 5 sensores de Infrarrojos situados en el larguero de la portería (realizada con una impresora 3D), de manera que puedan detectar si el balón atraviesa la misma. La elección de 5 sensores ha sido debido a la longitud que debían abarcar.

En segundo lugar, vamos a disponer de una pantalla LCD donde se irá reflejando el marcador del partido, además del mensaje de GOL cuando haya entrado la pelota, o de reinicio del mismo cuando sea necesario (mediante un botón pulsador).

Por último, disponemos de servo motor para simular el banderín del asistente de árbitro con un led verde que se encenderá cada vez que haya un gol.

Así pues, cada vez que el balón pase la portería se mostrará el mensaje de GOL por la pantalla LCD, se levantará el banderín y se encenderá la luz LED durante 2 segundos, después de esto la pantalla LCD mostrará el marcador existente. Si se desea reinicializar el partido, se dispone de un botón “switch” para ello.

ESQUEMA DEL CIRCUITO CON FRITZING

 

Para una mejor visualización se especifican 2 de los 5 sensores de Infrarrojos, los cuales irán situados en las entradas analógicas de la A0 a la A4.

 Protoboard

Esquema electrónico

MATERIALES UTILIZADOS 

• Arduino MEGA (también podría usarse Arduino UNO)
• 2 protoboard 
• 1 LED verde
• 1 pulsador
• 5 sensores de Infrarrojos 
• 1 servomotor 
• 1 condensador de 100 µF
• 1 pantalla LCD 
• 1 potenciómetro 10kΩ
• 1 resistencia 220Ω
• 1 resistencia 10kΩ 
• Cables para el montaje de los circuitos

Materiales utilizados para la maqueta:

• Portería diseñada con Tinkercad e impresa en 3D
• Caja de cartón
• Césped artificial
• Chinchetas
• Tapón de corcho
• Palo de Chupa-Chups
• Pegamento
• Cinta adhesiva
• Pintura blanca
• Cartulina

 

CÓDIGO FUENTE

/*
 * PROYECTO OJO DE HALCÓN GOL:
 * MUPES UNIVERSIDAD DE SALAMANCA - Innovación Docente en la Especialidad de Tecnología
 *
 * El siguiente código implementa los pasos necesarios para la detección de 5 sensores de infrarojos en una porteria realizada en Impresión 3D
 * Donde cada vez que el balon consigue pasar dicha portería, se enciende un LED, se mueve un servo con el banderín del linier y muestra en
 * una pantalla LCD el mensaje de GOL y el Marcador correspondiente.
 *
 * Creado en Enero de 2020, por los integrantes del grupo:
 * - Carlos Hernández Calvo
 * - Daniel Pescador Hernández
 *
 * #################################
 */
// Se incluyen las librerias del Servo y el LCD
#include <Servo.h>
#include <LiquidCrystal.h>

Servo myServo;  //creamos el objecto del Servo

//Inicialización de la LCD con cada uno de los PINs
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

const int analogInPin01 = A0;// Pin analogico 1 para la lectura del Fototransistor
const int analogInPin02 = A1;// Pin analogico 2 para la lectura del Fototransistor
const int analogInPin03 = A2;// Pin analogico 3 para la lectura del Fototransistor
const int analogInPin04 = A3;// Pin analogico 4 para la lectura del Fototransistor
const int analogInPin05 = A4;// Pin analogico 5 para la lectura del Fototransistor

const int OutPin = 13;// Pin para el led indicador
const int InPin = 7;  // Pin para el Switch

//Inicialización del valor de los sensores:
int sensorValue01 = 0;
int sensorValue02 = 0;
int sensorValue03 = 0;
int sensorValue04 = 0;
int sensorValue05 = 0;

int varGol = 0;        // Inicializamos la variable de goles a 0
String stringMarcador; //Inicializamos el texto del marcador

//Creación de una variable global para el stado del Switch
int switchstate = 0;

void setup() {
  // Inicializamos la comunicacion serial a 9600 bps:
  Serial.begin(9600);
  //"Attach" del servo al pin 9
  myServo.attach(9);
 
  //Declaración de los pines de Entrada y Salida
  pinMode(InPin, INPUT);
  pinMode(OutPin, OUTPUT);
 
  //Configuración del número de caracteres y columnas del LCD.
  lcd.begin(16, 2);
 
  //Impresión del mensaje inicial en el LCD
  lcd.print("MARCADOR: ");
  //Movemos el cursor a la linea 1 segunda columna
  lcd.setCursor(0, 1);
  stringMarcador += varGol;
  stringMarcador += " - 0";
  lcd.print(stringMarcador);
}

void loop() {

  // Leemos el valor del Switch
  // digitalRead() comprueba si tiene voltage el pin o no
  switchstate = digitalRead(InPin);
 
  //Leemos los pines de entrada y se lo asignamos a las variables
  sensorValue01 = analogRead(analogInPin01); 
  sensorValue02 = analogRead(analogInPin02);
  sensorValue03 = analogRead(analogInPin03);
  sensorValue04 = analogRead(analogInPin04); 
  sensorValue05 = analogRead(analogInPin05);              

  //Reinicio del Partido al pulsar el botón del Switch
   if (switchstate == HIGH) {
    varGol = 0;
    stringMarcador = "";
    //Limpiamos la pantalla antes de poner el nuevo mensaje
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    //Impresión de Primera Línea
    lcd.print("INICIO PARTIDO");
    //Esperamos 1.5 segundos para volver a inicializar el LCD
    delay(1500);
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("MARCADOR: ");
    //Movemos el cursor a la linea 1 segunda columna
    lcd.setCursor(0, 1);
    stringMarcador += varGol;
    stringMarcador += " - 0";
    lcd.print(stringMarcador);
  }
 
  // Si el valor obtenido es menor a 900 entonces detecta el balon (los sensores IR estás configurados para que cuando no destecta ningún obstáculo de valores superiores a 900 hasta 1023)
  if(sensorValue01 < 900 || sensorValue02 < 900 || sensorValue03 < 900 || sensorValue04 < 900 || sensorValue05 < 900)
  {
    Serial.print("GOOOOOL ");
    varGol = varGol + 1; //Se aumenta la variable gol
    stringMarcador = ""; //Ponemos el texto del marcador vacío
    //Se ilumina el led
    digitalWrite(OutPin, HIGH);
    //Movemos el servo 180° para hacer mover el banderín del linier
    myServo.write(179);
    //Limpiamos el LCD para poner el mensaje de GOL
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("GOOOOOL!!!!!!");
    //Esperamos 2 segundos antes de poner el marcador de nuevo
    delay(2000);
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    //Escribimos el número de goles en el marcador
    lcd.print("MARCADOR: ");
    lcd.setCursor(0, 1);
    stringMarcador += varGol;
    stringMarcador += " - 0";
    lcd.print(stringMarcador);
  }
  else
  {
    //Miestras no detecten nada los sensores el Pin estará apagado y el servo no se mueve
    digitalWrite(OutPin, LOW);
    myServo.write(0);
  }

  //Imprimimos los valores de los sensores para hacer comprobaciones en el puerto serie
  Serial.print("sensor1 = " );                      
  Serial.println(sensorValue01);
  Serial.print(" y sensor2 = " );                      
  Serial.println(sensorValue02);   
  Serial.print(" y sensor3 = " );                      
  Serial.println(sensorValue03);
  Serial.print(" y sensor4 = " );                      
  Serial.println(sensorValue04); 
  Serial.print(" y sensor5 = " );                      
  Serial.println(sensorValue05);    

  delay(100);                    
}

GALERÍA DE FOTOGRAFÍAS DEL PROYECTO