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jueves, 18 de enero de 2024

Dispositivo de asistencia en el aparcamiento y evacuación de gases inflamables



Alumno: D. David García Martín

Asignatura: Innovación Docente de la Especialidad de Tecnología.

Máster: Máster Universitario en Profesor de Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanza de Idiomas

Centro: Universidad de Salamanca.

Curso: 2023/24

PROYECTO




Descripción del proyecto:

El dispositivo que se ha creado tiene la finalidad de prestar asistencia en la maniobra de aparcamiento en de una plaza de garaje individual mediente la emisión de sonidos y luces diversas, así cómo la detección y evacuaciónde  gases inflamables que se encuentren en el habitáculo. La idea es que se encuentre intalado de forma fija en la plaza de garaje en cuestión, con el sensor de ultrasonidos apuntando al morro del coche y la pantalla LCD a una altura suficiente como para que la distancia al obstáculo, que en esta se muestra en todo momento, pueda ser visualizada sin probelmas por el conductor del vehículo. El motor de DC simula el funcionamiento de un ventilador más grande ubicado en el techo de la plaza de garaje.

Los dispositivos de entrada de información de este sistema son el sensor de ultrasonidos HC-SR04 y el sensor de gas MQ-2. En función de sus lecturas, el sistema electrónico realizará diferentes acciones.

  • Lectura del HC-SR04:

    1. Si la distancia al obstáculo (de ahora en adelante "d") es mayor de 50 cm, el LED verde permanecerá encendido y el buzzer no emitirá ningún sonido.
    2. Si 31 < d < 50 cm: el LED amarillo comenzará a parpadear a una velocidad derminada y el buzzer emitirá un sonido de 1600 Hz y 400 ms de duración.
    3. Si 10 < d < 30 cm: el LED rojo comenzará a parpadear a una velocidad más rápida que en el caso anterior y el buzzer emitirá un sonido de 1200 Hz y 150 ms de duración.
    4. Si 0 < d < 9 cm: todos los LED parpadearán al unísono a una velocidad mayor que en los casos anteriores y el buzzer emitirá un sonido de 800 Hz y 50 ms de duración.
  • Lectura del MQ-2: Si el nivel de gas supera un umbral determinado por la calibración del propio sensor, éste emitirá una señal digital del tipo LOW al Arduino. Cuando esto suceda el motor DC se pondrá en marcha a una velocidad constante (señal PWM de 200), de manera que evacuará el gas inflamable del habitáculo. Una vez que la concentración del gas haya disminuido lo suficiente como para que no se active el sensor MQ-2, el motor se parará.


Componentes:

x1 Arduino MEGA 2560

x1 motor DC

x1 transistor NPN PN2222

x1 diodo rectificador

x1 resistencia de 330 Ω

x1 sensor de ultrasonidos HC-SR04

x1 buzzer pasivo

x1 pantalla LCD de 16x2

x1 sensor de gas MQ-2

x3 LED (rojo, amarillo y verde)

x1 potenciómetro de 10 kΩ

x3 resistencias de 220 Ω

Cables macho - macho y protoboard.


ESQUEMA DE CONEXIONES






CÓDIGO ARDUINO


/*Trabajo autónomo Innovación Docente  | MUPES  | Curso 2023/24.
Título: SENSOR DE APARCAMIENTO CON DETECCIÓN DE GAS INFLAMABLE
AUTOR: DAVID GARCÍA MARTÍN   dagama@usal.es
*/

#include <LiquidCrystal.h> //Incluyo la librería correspondiente para utilizar la pantalla LCD.

//Defino los pines de la pantalla LCD de 16x2 y se asigna
const int rs = 5, en = 6, d4 = 7, d5 = 8, d6 = 9, d7 = 10;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);

//Inicializo constantes enteras globales que son el número al que se conecta el elemento que da nombre a la constante entera
const int pinTRIG =2;   //Al pin 2 conecto TRIGGER del sensor ultrasónico
const int pinECCO = 3;  //Al pin 3 conecto ECCO del sensor ultrasónico
const int ledVERDE = 22;  //Al pin 22 conecto el LED verde
const int ledAMARILLO = 23;   //Al pin 23 conecto el LED amarillo
const int ledROJO = 24;   //Al pin 24 conecto el LED rojo
const int buzzer = 4;   //Al pin 4 conecto el buzzer pasivo
const int motor = 11;   //Defino pin motor
const int pingas = 50;  //Defino pin del sensor de gas
//Defino las variables necersarias para el cálculo de la distancia con el sensor ultrasónico
long duracion;  //Variable numérica global de tipo long
int distancia;  //Variable numérica global de tipo entera


void setup() {//Pasos que se ejecutan en el arranque del Arduino MEGA
  // Inicializo los pines que voy a usar y los configuro como entradas o salidas según corresponda
  pinMode(pinTRIG, OUTPUT);   //Configuro el pin "pinTRIGG" como pin de salida
  pinMode(pinECCO, INPUT);    //Configuro el pin "pinECCO" como pin de entrada
  pinMode(ledVERDE, OUTPUT);    //Configuro el pin "ledVERDE" como pin de salida
  pinMode(ledAMARILLO, OUTPUT);   //Configuro el pin "ledAMARILLO" como pin de salida
  pinMode(ledROJO, OUTPUT);   //Configuro el pin "ledROJO" como pin de salida
  pinMode(buzzer, OUTPUT);    //Configuro el pin "buzzer" como pin de salida
  pinMode(pingas, INPUT);    //Configuro el pin "pingas" como pin de entrada
  pinMode(motor, OUTPUT);

  //Inicializo la pantalla LCD de 16x2
  lcd.begin(16, 2);
 
  /*Inicializo el puerto serie. Con este se podrá comprobar que las lecturas que
  devuleve la pantalla LCD son correctas.*/
  Serial.begin(9600);
  analogWrite(motor, 0);  //empieza el sketch con el motor parado
}

void loop() {//Bucle principal del programa

  /*Si detecta que hay gas inflamable, activa el ventilador
  para que se vaya el gas*/

  //Genero un pulso en el pin de trigger del sensor ultrasónico
  digitalWrite(pinTRIG, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(pinTRIG, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(pinTRIG, LOW);
 

  //Mido la duración del eco del sensor ultrasónico y calculo la distancia
  duracion = pulseIn(pinECCO, HIGH);
  distancia = duracion * 0.034 / 2; //Fórmula para obtener la distancia en cm al obstáculo

  //Muestro en monitor serial la distancia medida por el sensor ultrasónico
  Serial.print("Distancia: ");
  Serial.println(distancia);

  //En la pantalla LCD se imprime lo siguiente:
  lcd.clear();
  lcd.print("Distancia:");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(distancia);
  lcd.print(" cm");
 

  //Programación del funcionamiento de los LEDs y del buzzer según la distancia que mide el sensor ultrasónico:
  switch(distancia){
    case 31 ... 50: //Si la distancia al obstáculo está dentro del intervalo [21,50] cm, realiza lo siguiente:
      digitalWrite(ledVERDE, LOW);
      digitalWrite(ledAMARILLO, HIGH);  //Enciende el LED amarillo y apaga el resto
      digitalWrite(ledROJO, LOW);
      tone(buzzer, 1600);  //Emite un sonido de 500 Hz durante 500ms. Posteriormente permanece callado 500ms.
      delay(400);
      noTone(buzzer);
      delay(300);
      digitalWrite(ledAMARILLO, LOW);
      delay(10);
      break;    //sale del caso

    case 10 ... 30: //Si la distancia al obstáculo está dentro del intervalo [0,20] cm, realiza lo siguiente:
      digitalWrite(ledVERDE, LOW);
      digitalWrite(ledAMARILLO, LOW);
      digitalWrite(ledROJO, HIGH);  //Enciende el LED rojo y apaga el resto
      tone(buzzer, 1200); //Emite un sonido de 1000 Hz durante 300ms. Posteriormente permanece callado 300ms.
      delay(150);
      noTone(buzzer);
      delay(50);
      digitalWrite(ledROJO, LOW);
      delay(10);
      break;    //sale del caso

    case 0 ... 9:
      digitalWrite(ledVERDE, HIGH);
      digitalWrite(ledAMARILLO, HIGH);
      digitalWrite(ledROJO, HIGH);  //Enciende todos los LED
      tone(buzzer, 800); //Emite un sonido de 1000 Hz durante 300ms. Posteriormente permanece callado 300ms.
      delay(100);
      noTone(buzzer);
      delay(50);
      digitalWrite(ledVERDE, LOW);
      digitalWrite(ledAMARILLO, LOW);
      digitalWrite(ledROJO, LOW);
      delay(5);
      break;  //sale del caso

    default:  /*Si la distancia al obstáculo es mayor que 50 cm, es decir que no es ninguno de
              los dos intervalos anteriores, realiza lo siguiente:*/
      digitalWrite(ledVERDE, HIGH); //Enciende el LED verde y los demás permanecen apagados
      digitalWrite(ledAMARILLO, LOW);
      digitalWrite(ledROJO, LOW);
      noTone(buzzer); //No genera pitido
      break;    //sale del caso
  }


  /*Introduzco una pequeña pausa antes de que se reinicie el bucle.
  De esta manera evito que trabaje a una velocidad excesivamente alta,
  además de que se podrán visualizar las medidas con más calma*/
  delay(100);

  int estado = digitalRead(pingas); //creo una valiable de estado que recoge la señal digital del MQ-2
  if (estado == LOW) {      ////del sesnor MQ-2. Como este trabaja con lógica inversa, el código queda así.
      analogWrite(motor, 200);
  } else {
    analogWrite(motor, 0);
  }

}   // Fin del bucle


martes, 16 de febrero de 2021

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:

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:

IMAGEN DEL PROTOTIPO




VIDEO DEMOSTRATIVO







viernes, 1 de febrero de 2019

PROYECTO ARDUINO: Maquina de pompas de jabón










DATOS

Universidad de Salamanca (España)

Máster de Profesor de Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanza de Idiomas, especialidad en Tecnología.

Asignatura: Innovación docente en la especialidad de Tecnología.

Curso: 2018 / 2019

EQUIPO DE TRABAJO

Julio Delgado Parra
Raúl Rubio Vázquez

FOTOS DEL PROYECTO














FUNCIONAMIENTO DEL PROYECTO


La máquina de hacer pompas tiene dos modos de funcionamiento. Con un botón se conseguirá una única ejecución y con la otra es conseguirá que el brazo esté continuamente cargando el pompero y haciendo pompas hasta que sea detenido, para lo que habrá que pulsar de nuevo dicho botón cuando se encienda el led rojo al final de carrera.

Antes de permitir iniciar la ejecución, el sensor de ultrasonidos se asegura de que el recipiente esté cargado y, si no es así, mantiene encendido el led rojo indicando que no se puede arrancar. Así mismo no atenderá el pulsado de los botones.

Una vez que el recipiente esté cargado, el led verde se encenderá en lugar del rojo, indicándonos que el mecanismo ya está listo para funcionar.

Si pulsamos el botón de ejecución en bucle, sonará un pitido confirmándonos la selección. A continuación el brazo bajará el pompero, introduciéndolo en el recipiente y lo volverá a levantar cargado. Una vez esté arriba se desplazará lateralmente hasta ponerlo a la altura del ventilador y volverá a bajarlo para que quede frente a éste. 

El ventilador se encenderá y sonará la melodía de Juego de Tronos mientras divertidas pompas de jabón surgen para regocijo de todos los presentes.

Al finalizar la melodía, el ventilador se detendrá, el brazo subirá y retornará a la posición original.

En este momento, se encenderá durante un breve periodo el led rojo a la vez que el led verde. Será el momento, antes de que vuelva a apagarse, en el que tendremos que volver a pulsar el botón de ejecución continua si queremos que se detenga. De no ser así, pasados 2 segundos se volverá a iniciar otro ciclo.

ESQUEMA DEL CIRCUITO




COMPONENTES UTILIZADOS


  • Arduino UNO
  • Protoboard 
  • 1 Piezobuzzer 
  • 1 Led verde 
  • 1 Led rojo 
  • 2 Pulsadores 
  • 1 Sensor ultrasonidos HC-SR04 
  • 1 Ventilador 12V (de PC por ejemplo) 
  • 1 Rele 
  •  2 Condensadores 100 microF 
  • 2 Resistencias 220 ohm para los led 2 resistencias 
  • 10kohm para pulsadores 
  •  1 fuente de alimentación 12V (para el ventilador) 
  • Cartón 
  • Gomas elásticas 
  • Cola 
  • Un pompero


CÓDIGO FUENTE

A continuación vamos a explicar por encima el código que hemos implementado para este proyecto.

Lo primero que vamos a ver es el esquema de la función loop()


El flujo constaría de los siguientes pasos:

  • Lee botón
  • Si Comprobar recipiente OK entonces

    • Enciende led verde
    • Si botón1Uso entonces
      • Ejecuta un Ciclo
    • Si botónContinuo entonces
      • Suena tono de confirmación
      • Lee botonContinuo
      • Mientras botonContinuo no se pulse
        • Ejecuta Ciclo
        • Tras cada ciclo, enciende led rojo y da tiempo a desactivar el ciclo posterior
  • Si Comprobar recipiente KO entonces
    • Enciende led rojo


Para simplificar su lectura, se han creado las funciones ejecutarCiclo(), retornoPosicionInicial(), comprobarRecipiente() y GameOfThrones():

La función ejecutarCiclo() contiene la lógica de cada activación del mecanismo.



La función retornoPosicionInicial() se encarga de devolver el conjunto al punto de origen.


La función comprobarRecipiente() contiene la lógica de la lectura del sensor de ultrasonidos.



La función GameOfThrones() junto a las notas definidas en "Notas.h" contiene la melodía que suena durante las pompas.


Dejamos disponibles los archivos del código para que podáis descargarlos y usarlos.


lunes, 12 de febrero de 2018

PROYECTO ARDU-RADAR: RADAR CONTROLADO POR ARDUINO

DESCRIPCIÓN

El proyecto consiste en un radar controlado por Arduino Uno R3, movido por un servomotor y con detección de objetos a través de un sensor de ultrasonidos HC-SR04. Cuenta además con un display LCD 1602, un led RGB para señalizar los distintos modos de funcionamiento activos (amarillo: modo manual; verde: modo auto; rojo:deteccion de intruso), relé y módulo láser, un sensor de temperatura LM35 que nos dará una lectura de la temperatura ambiente, un joystick y un pulsador.

Por su complejidad tanto de programación como de montaje, se trata de un proyecto posiblemente más orientado a Bachillerato o a determinados Ciclos de Formación Profesional.



REALIZADO POR

Alberto Regalado López
Abraham Sánchez Roldán

Como proyecto de la asignatura:  Innovación docente en la especialidad de tecnología. Incluida en el Máster de Profesor de Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanzas de Idiomas. Curso 2017-2018.


COMPONENTES








ESQUEMA CON FRITZING




CÓDIGO

Enlace Arduradar_FinalVersion.ino




FUNCIONAMIENTO

El radar dispone de dos modos de funcionamiento:

Manual: se activa al alimentar Arduino. Permite mover con el joystick el servo y con el pulsador del propio joystick (presionando hacia adentro), activa el relé y el módulo láser durante 2,5 segundos. En la pantalla LCD se muestra el ángulo en el que se encuentra el servomotor y la distancia medida por el sensor de ultrasonidos. El led RGB se ilumina en amarillo. Este modo se utilizará como modo de mantenimiento típico en máquinas automáticas (ideal para calibrados, ajustes, pruebas, detección de averías, etc.)

Automático: se activa cuando desde el modo manual se acciona un pulsador de cambio de modo. Desde ese momento, en la pantalla LCD se muestra un mensaje indicando que el modo automático se ha activado, la temperatura y la distancia medida. El servo realiza barridos desde 15 a 165 grados (limitación dada por el mecanismo realizado con piezas de LEGO) de forma continua, comprobando que el área cubierta por el radar esté libre de objetos

En el caso de que existiera algún objeto por debajo de 20 cm, el servomotor se detiene, led RGB pasa a color rojo, y en el LCD se muestra que se ha detectado un intruso y a qué distancia. Se activan también de forma intermitente el zumbador, láser apuntando al objeto, y el relé, el cuál desactiva la iluminación general de la zona de trabajo del radar (en nuestro caso, un flexo de escritorio a 230VAC). Una vez el objeto sea retirado, el sistema vuelve al modo automático.

La detección se produce cuando el objeto se encuentra a una determinada distancia o menos del radar (20 cm, pudiendo cambiarse en programa). 



VÍDEO





GALERÍA DE IMÁGENES