Ikasturte honetan ere ikasleek proiektu ikusgarriak egin dituzte. Proiektu hauek bi urtetako ikasketen ondorioak dira eta bertan ikusten dira elektronikako ikasleek lortzen dituzten doai ezberdinak. Zorionak guztioi, sekulako lana.
En este vídeo se muestran los proyectos que se han realizado los alumnos de 2020-2021. Estos proyectos son el resultado de dos años de aprendizaje y en ellos podemos ver las diferentes habilidades que adquieren los alumnos de electrónica.
Bideoaren azalpenean, proiektuen sekuentzia eta azalpen linkak dituzue. En la descripción del vídeo mostramos la secuencia del vídeo y los links de los proyectos.
Pandemiak baldintzatuta, atzerrira ezin izan badugu bidaiatu ere; horrek ez digu mugatu, Robot@3DP proiektuaren plangintzarekin jarraitzeko. Oraingo honetan, gure 8 ikasleek aukera izan dute, 3D diseinua eta inprimaketa, Arduino eta FPGA eta Industria 4.0-aren inguruko ikastaro bat jasotzeko modu ez presentzialean. Denak ere puntako gaiak izan dira eta oso erabilgarriak etorkizun hurbilean. Lehiaketa bat ere jaso du ikastaroak, irabazlearentzat sari eta guzti!
Tras haber estado dos años trabajando sobre los drones aéreos, este curso hemos empezado a trabajar los drones acuáticos. En colaboración con Tknika (centro de investigación e innovación aplicada de FP Euskadi) hemos empezado a trabajar las aplicaciones de drones acuáticos. Para ello este primer año hemos realizado un primer contacto con la tecnología actual y se ha ido tejiendo una red entre centros de FP y empresas del sector, para acometer proyectos de aplicaciones prácticas.
.
.
Con el objetivo de conocer distintas aplicaciones y poder colaborar de manera internacional, hemos participado en el programa Erasmus+ de movilidad de personas en los Países Bajos y Bélgica. En este viaje hemos podido establecer contactos muy interesantes con centros educativos y empresas. Seguiremos en contacto para poder trabajar distintas aplicaciones de drones y analizar posibles colaboraciones en el curso siguiente con:
Van Hall Larestein, universidad de ciencia aplicada en Leeuwarden (Holanda)
PXL Hassel, ingeniería aplicada en la tecnología de la información (Flandes)
Indymo, empresa de servicios de monitorización subacuática (Holanda)
Tras las visitas a empresas y centros de formación, hemos analizado la tecnología que hay en el sector de los robots subacuáticos. Se ha decidido adquirir un ROV (Remote Operated Vehicle), que es un vehículo pilotado remotamente y controlado mediante un cable umbilical. Hemos finalizado el curso realizando una puesta en marcha del ROV mediante una prueba en un tanque de agua dulce. En mayo Junio hemos probado el ROV en la desembocadura del puerto de Pasajes y observamos el fondo del puerto.
.
.
A partir de septiembre empezaremos a trabajar con el drone de manera más práctica en el agua. Iremos compartiendo los resultados obtenidos del trabajo conjunto realizado en las distintas aplicaciones que hemos ido identificando entre las empresas y centros de FP. Recordar que aunque usaremos varios medios para transmitir la evolución y los distintos resultados que vayamos obteniendo, principalmente la información la difundiremos en el Blog y mediante Twitter.
Gaël Langevin, en Septiembre de 2012, desarrollo un robot humanoide construido a partir de componentes de plástico imprimidos en 3D y controlado por microcontroladores Arduino. Lo llamó Inmoov.
Alumnos de electrónica del instituto Don Bosco han desarrollado un robot himanoide basado en la tecnología de InMoov con el objetivo de mostrar al público las tecnologías del mundo robótico y la capacidad de integración que se puede esperar de un robot humanoide hoy en día.
.
.
Gaël Langevin, en Septiembre de 2012, desarrollo un robot humanoide construido a partir de componentes de plástico imprimidos en 3D y controlado por microcontroladores Arduino. Lo llamó Inmoov.
Alumnos de electrónica del instituto Don Bosco han desarrollado un robot himanoide basado en la tecnología de InMoov con el objetivo de mostrar al público las tecnologías del mundo robótico y la capacidad de integración que se puede esperar de un robot humanoide hoy en día.
Introducción Robótica
La historia de la robótica moderna tiene su punto de partida en 1954. El tiempo transcurrido desde entonces ha contemplado un intenso desarrollo de la robótica y, en concreto, de la denominada robótica industrial, de tal forma que los robots, que llegaron a ser considerados como el paradigma de la automatización industrial, se han convertido en nuestros días en un elemento más, e importante, de dicha automatización.
Al igual que otras muchas ramas de la ciencia y la tecnología, la robótica nacía llena de promesas para un futuro desarrollo rápido e intenso que, en pocos años, habría alcanzado metas que en aquellos momentos correspondían al ámbito de la ciencia ficción. Las aportaciones de una informática en continuo adelanto, junto a las novedosas metodologías de la inteligencia artificial, permitían prever la disponibilidad, en pocos años, de robots dotados de una gran flexibilidad y capacidad de adaptación al entorno, que invadirían todos los sectores productivos de forma imparable.
Aunque la apariencia de los robots industriales no ha cambiado significativamente y muchos modelos actuales tienen una estructura y funcionamiento similares, lo cierto es que tanto en los aspectos mecánicos como en el control y la programación, los avances han sido importantes aunque no espectaculares. Los robots actuales son más robustos, rápidos y fiables. Su capacidad de carga y repetitividad es comparativamente superior, y su programación se ha facilitado considerablemente.Robots Humanoides
Los robots humanoides se están desarrollando para comportarse cinemáticamente de manera similar a los seres humanos. Un objetivo esencial que pretende el hombre al desarrollar humanoides, es crear máquinas que a nuestra semejanza puedan ser destinadas a realizar tareas que no deseamos, que sean peligrosas, o que por su contenido cinemático y cualitativo, las tengan que realizar a distancia seres con morfologías igual a los humanos, por ejemplo en la exploración espacial o submarina.
La complejidad del reto de desarrollar humanoides ha sido enorme, tanto desde el punto de vista científico como tecnológico, aunque en un futuro esto sea anecdótico, al principio esta apuesta solo podía ser asumida por grandes centros de investigación con recursos ilimitados para realizar las costosas inversiones en recursos humanos y técnicos.
Hoy en día no se ha logrado un robot que pueda realizar todos los movimientos humanos al 100% o una IA propiamente humana, ya que es algo casi imposible, pero sí existen robots humanoides muy perfeccionados que pueden realizar prácticamente cualquier acción humana .
InMoov (Gael Langevin)
Gael Langevin es un escultor y maquetista francés. Trabaja para las mayores marcas desde hace más de 25 años.
Inmoov es su proyecto personal, iniciado en 2012, el cual es el primer robot impreso en 3D de tamaño real.
Es reproducible en cualquier impresora 3D del hogar con un área de 12x12x12cm, fue concebido como plataforma de desarrollo para Universidad, Laboratorios, Aficionados, pero primero de todo para los fabricante. Su concepto, basado en compartir y la comunidad, le ofrece el honor de ser reproducido en incontables proyectos en todo el mundo.
DonBosco InMoov
Nuestro proyecto es reproducir un robot inMoov con las mismas especificaciones y funcionalidades como son el movimiento de sus brazos, manos, hombros, cuello y rostro. Esto implica el uso de un sistema central capaz de controlar cada parte, para ello se hará uso de los controladores, los cuales se encargará específicamente de dar control sobre motores. La conexión física entre estos controladores y motores mediante cableado internamente en las piezas impresas estarán diseñadas especialmente para realizar movimientos precisos. Estos movimientos programados mediante un software específico nos permitirá crear gestos humanos y darle la capacidad de hacer uso de esa humanización para hacer acciones como sujetar objetos, movimientos y acciones.
La implementación de la tecnología de visión artificial tiene como finalidad detectar objetos mediante una cámara web ubicada en sus ojos que nos permitirá interactuar con el entorno para así incrementar la capacidad del robot para realizar otras aplicaciones.
Desarrollo e implementación del robot
Descripción técnica
Estructura externa del robot humanoide compuesta por piezas diseñadas en 3D. Estas piezas están hechas de un material de impresión de tipo ABS.
Control del movimiento a través de dos microcontroladores Arduino Mega. Movimiento de extremidades a través de un Arduino y movimiento de cabeza controlado por otro.
Los microcontroladores manejan los servomotores, su movimiento produce los gestos del robot mediante hilos unidos a cada articulación.
La interacción del usuario para el control de los microcontroladores se hace a través de MyRobotLab, un software basado en Java, que nos permite programar los gestos y movimientos del robot.
Para hacer uso de este software se utilizará una tablet o un PC con windows como Sistema operativo.
Además MyRobotLab será capaz de crear los scripts necesarios para realizar los comandos de voz y las respuestas sonoras. Estas respuestas sonoras las emitirán unos altavoces conectados a un pequeño amplificador.
La implementación de la visión artificial se realizará a través de OpenCV en código Python. El código contendrá scripts capaces de interactuar con la webcam (ubicada en las cuencas oculares) de forma que el robot podrá detectar objetos específicos para poder dar una respuesta ante el estímulo.
Requerimientos
Un proyecto de esta envergadura requiere tener unos conocimientos mínimos de los siguientes lenguajes de programación:
Arduino se programa mediante el uso de un lenguaje propio basado en el lenguaje de programación de alto nivel Processing, similar a C++.
Python necesario para la implementación de visión artificial a través de la librería OpenCV.
Conocimiento del uso de scripts e interfaz del software Myrobotlab.
Para la impresión de piezas en 3D es necesario conocer a fondo la impresora que se va a utilizar. A nivel técnico ser capaz de detectar problemas y darles solución.
Soltura en el manejo de herramientas necesarias para la manipulación de componentes de diferentes tamaños. Y conocimiento del uso de la maquinaria necesaria para la creación de circuitos impresos. Así como del software para el diseño de estas placas.
Piezas impresas en 3D
El robot InMoov esta compuesto por piezas impresas en 3D. Gaël nos proporciona los archivos necesarios para que la impresora 3D trabaje en su creación. Estas piezas se irán uniendo una a una hasta formar las partes del cuerpo que contienen el resto de componentes.
Construcción del robot
Una vez obtenidas las piezas, el proceso de montaje comienza con la cabeza. Esto supone el montaje del mecanismo de los ojos, boca y cuello como partes movibles.
Mecanismo de ojos:
La implantación de una cámara web en los ojos permite al robot reconocer el entorno y por tanto hacer uso de tecnologías como visión artificial, captura o transmisión de imágenes.
Teniendo en cuenta los pasos seguidos por gaël en su proceso de montaje se ha comenzado con el mecanismo de ojos y por consiguiente el rostro.
Cabeza:
Una vez completado el rostro se procede a montar la cabeza con sus correspondientes servomotores para cada una de las articulaciones mandíbula, cuello y ojos.
Manos y brazos:
El montaje de los brazos se componen por antebrazo, muñeca y mano. El antebrazo alberga los servomotores que moverán los dedos a través de la fuerza ejercida por los hilos.
Torso, hombros y bíceps:
Como paso siguiente se procede a montar las piezas que componen el torso. Este hará de sujeción de la cabeza y hombros del robot. Además el torso irá montado a un soporte de metal como sujeción.
Placas Nervo y Arduino
Estos circuitos impresos proporcionados por Gaël Langevin nos facilita la tarea de diseñar la circuiteria interna del robot. La placa principal «Servo Power Board» se utilizará como Shield de Arduino proporcionará potencia y señal necesarios a los servomotores. Estas placas así como el cableado se ajustarán dentro del robot orientados a su espalda.
Si quieres leer la memoria completa del proyecto pincha aquí
Gizakiaren garapenak, teknologiaren garapenarekin harreman estua eduki izan du beti. Pertsonak, makinez eta garaian garaiko teknologiaz baliatu gara gure betebeharrak arrakastatsuak izan daitezen, produkzioa handitzeko, eta orokorrean, bizi maila hobe bat lortzeko. Gaur egun, gizarteak azken bi hamarkadetan jasandako iraultza teknologikoa historian erregistraturiko bortitzena izan dela esan daiteke eta bertan, internet-ak du erruaren zatirik handiena, pertsona edo makina orok ia duen sarera konektatzeko ahala.
Esan bezala, teknologia hauetariko asko osasun, industria, hezkuntza, azpiegituren eta beste hainbat sektoretan aplikagarriak izan dira, aurretik saihestezintzat hartzen ziren mugak atzean geratu dira. Adibide sinple bat jartzearren, autopista bat iraikitzeko garaian, topografoek lurzorua ikertu beharra zuten, eta beraz, aireko teknologia oso erabilia izan da lurraldeak kuadrikulatzeko garaian, gaur egun, helikopteroek eragindako kostu horiek alde batera utzi dira eta kamaradun dron bat erabiltzearekin nahiko izan ohi da.
Teknologiak efizientzia bilatu ohi du orokorrean, honela lehiakorragoak bilakatuz eta emaitza bezala, edozein sektoreko garapena ekartzen du.
Nahiz eta makina bat arrakasta lortu izan hainbat eguneroko sektoreetan, teknologia, zonalde handietako edo eremu superpopulatutako kudeaketetan nabarmentzen hasi da, non, milaka pertsonek beharra duten informazio fluxu etengabe bat. Adibidetzat, aplikazio ezberdinez baliatzen gara, mugikor, portatil edo tabletetan, autobusen ordutegia jakiteko eta geltoki bakoitzetik zein ordutan igaroko den jakiteko. Hiri edo herrigune gehienetan, semaforoak, argiztapena, uren kudeaketa… dena milimetrikoki kalkulaturik dago. Azken finean, begi hutsez ala behatz erakuslearekin edozein informazio lortzeko kapaza den sistema bat eratu da.
Bestalde, orain urte gutxi batzuk arte ez gara ohartu naturak bidaliriko mezuetaz eta zein gaizki jardun garen berarekin. Lur planeta gaixotu dugu kontaminazioa dela eta. Iraultza teknologikoan, kontaminazio mailak nabarmen egin du gorantz. Lehen, muga teknologikoek ez zuten faktore horietan eragiten uzten baina 2016 honetan esan daiteke, dagoen teknologiarekin, energia berriztagarrien erabilpen eta kontzientzia soziala gero eta pisu handiagoa hartzen ari da gizartean.
Hiriguneak gero eta teknifikazio maila altuagoa dute, eraginkortasun energetiko bilaketa etengabe bat bilatuz, honelako zonalde superpopulatuetan eman ohi da atmosferara behin eta berriz transmititzen den kontaminazio mailarik altuena, honela, aldaketa klimatikoaren arazoa areagotuz.
Afera horretan da, e-ONTZIA-k bere hondar alea ezartzen du, zabor kudeaketa sistema iraultzaile batekin, zainak, denbora errealean ezagitzera ematen duen zaborrontzi baten inguruko hainbat informazioa, bere kokapena eta betetze maila besteak beste. .
LABURPENA
Gaur egun, zerbitzu askok erabiltzen dituzte egunerokotasunean automobilak, garraio publikoek, mezularitzak, garraio pisutsuak eta abar. Eremu honetan ere aurrera pausoak ematen ari dira energia elektrikoa erabiltzen duten motoreen bitartez erregai kutsagarri eta mugatuak ekidituz.
Hauen artean aurkitzen da zabor bilketaren industria, non aurreikusitako ibilbideak batzuetan alferrikako bidaiak eta denbora galtzeak dakartzan. Gure proiektua, zabor bilketa bidaia hauen optimizazioa lortzean datza.
Proiektuaren helburua laburki aipaturik, plaka elektroniko bat ATMega328P ( gailuaren garuna) batekin, zeinetan, zenbait sentsore eta komunikazio modulu joango zaizkion atxikiturik, gailuak jasotako datuak WEB interfaz-e batera bidaltzeko, non, erabiltzaileak kontrolatu eta bistarazi ahalko duen zaborrontziaren egoera.
E-ONTZIA zaborrontzien betetze maila neurtzen duen sistema eramangarria da beraz. Abantaila nagusi moduan, bere kostu baxua, aplikagarritasuna eta bere mugikortasuna hartuko genituzke aipagarrien bezala.
Sistemarekin, zaborrontziak mapeatu eta kokatu nahi dira, beren betetze mailak eta egoerak jakitea erabilgarri zaigun guneetan, bai hirigune handietan edota sarrera zaileko eremuetan. Web aplikazioan, zonaldearen mapa egongo da ikusgai eta bertan kontenedore ezberdinak dagokien zonaldeetan azalduko dira irudikaturik, beren betetze maila eta egoerarekin.
Sentsoreen arloan sarturik, bertan sei sentsore ezberdinekin aurkitzen gara. Su sentsore, GPS ( e-ONTZIAren kokapena jakiteko), ultrauhina ( kontainerraren betetze mailaren adierazgarri) eta bateria neurgailu batekin ( gailua bi zeldako Li-Po baten bidez izango da elikatua eta bateria puntu batetik behera erortzean abisua emango dio datu baseko erabiltzaileari aldatua izan dadin).
Honela, teknologia hauek denak elkarturik, zabor bilketa kudeaketa ahalik eta eraginkorrena izatea izango da gailu eta enpresa honen helburua.
3. PROIEKTUAREN PLANGINTZA
Gailu edo ekipo baten muntai guztietan bezala, oso garrantzitsua da plangintza egokia egitea. Planifikatzea, ez da zer egingo dudan erabakitzea soilik, egingo dudana ulertu eta egiteko prestatzea ere bada. Planifikazio on ororen atzean, lan adimentsua dago eta horrek, ondorengo kontzeptuak barnean ekartzen ditu.
Garbi edukitzea egin behar dena.
Zer egin behar ez den jakitea.
Egin behar denarekin familiarizatzea.
Egin beharrekoari aurre hartzea.
Nola eta zer egingo dugun aurretik prestatzea.
Honatx, prototipoa eratzeko eman beharreko pausu aipagarrienak:
Prototipoan zein nolako teknologia eta teknologia horien alternatibak aztertu gailuari hoberen egokitzen zaiona topatu arte.
Erabili beharreko teknologia hautatu.
Sentsore bakoitzaren programazioa banaka egin eta banaka funtzionamendua bermatu.
Sentsore guztien programazioak elkartu eta funtzionarazi Arduinoko serialean eta ondoren protoboardean.
Datu basearekiko hartu-emanak egin Wi-Fi moduluaren bidez.
Plakaren eraketa egin (ISIS), eta sentsore eta gailu bakoitzaren oinatzak aurkitu ondoren Aresen plaka sortzeko beharrezkoa izango baita.
Plakaren zirkuitua eratu ostean LPKFn ezarri eta makinak fresatu.
Plaka lortu ostean, osagaieta gailu ezberdinak soldatuko dizkiogu. Zenbaitetan ez dugu gailua bera soldatuko, baizik eta, gailuari dagokion konektore bat, batetik, gailu guztiak ez direlako fijoak eta bestetik, gailuren batek arazoren bat edukiko balu, plaka osoa ordezka ez dadin.
Sentsore eta gailu guztiak plakan ezarri ostean, bere funtzionamendu osotasunean bermatu. Arazorik emango balu, arazoaren iturburua identifikatu eta matxura konpontzen saiatu, bestela, alternatibak bilatu.
4. TEKNOLOGIAREN EGOERA ETA HAUTAKETA ZERGATIAK
Prototipo hau eratzeko, honako teknologia eta sentsoreak aztertu eta batu ditugu.
4.1. Atmega 328P mikrokontrolagailua
Txip hau, Atmelek sorturiko mikrokontrolagailu bat da. RISC mikrokontrolagailu batean oinarrituriko errendimendu handiko zirkuitu integratua da. 1.8 eta 5.5 V artean funtzionatzen du eta erloju ziklo bateko instrukzio mardul batzuen bidez, gailuak 1MIPSko erantzun ahalmena lortzen du, energia kontsumoa eta prozesaturiko abiaduraren arteko balantzeoa eginaz. Gaur egun proiektu eta sistema autonomo askotan erabiltzen da, mikrokontrolagailu sinple, kontsumo baxuko eta kostu baxukoa behar izaten den.
Prototipoan garrantzi handia du gailuak, sentsoreen irakurketa datuak jasotzen baititu eta ondoren Wi-Fi edo GPRS moduluaren bitartez, beste gailuetara bidaliko du ( GPRS kasuan) edo datu basera bidaliko ( Wi-Fi kasuan) du. Bere kostu baxua eta aurreko eta jarduten ari garen kurtsoan barneraturiko konpetentziekin, aukera paregabea da maila altuko programazio hau. Gainera, programazio hizkuntza ezberdinak ditu eta haien artean C++, kurtsoan zehar aztertu eta ikasirikoa. Azkenik, Arduinoren mundua librea denez, arazorik egon ezkero sarean informazio piloa dago.
4.2. ESP 8266 (Wi-Fi modulua)
Wi-Fi modulu honek interneteko merkatuan iraultza eragin du bere erabilerraztasunagatik, bere prezio merkeagatik (3€) eta bere SDK libregatik. Azken finean, prezio baxu bategatik edozein mikrokontrolagailua internetez hornitzeko aukera ematen dizu. Gainera, mikrokontrolagailurik gabe ere erabil daiteke bere pin GPIO-en bidez. Beste abantaila bat bere kontsumo baxua izango litzateke non, informazio trasmisio batean gehienez 300mA-koa den korronte piko maximoa.
Aukeraketa egiteko, ESP8266 moduluaren ( WiFI) hiru parametro hartu ziren kontuan; lehen lehenik, irteera tentsioa, irteera korrontea eta barne kontsumoa. Honela, bere baldintza guztiak betetzen zituen erregulatzaile honek, beraz, ez zen inolako zalantzarik egon aukeraketan.
Modulu honen bariazio asko aurki ditzakegu, baina prototipoan ESP8288- 01-a erabiliko da, gehien bat erabil-erraza delako eta bestetik, dagoeneko proiektu ugari egin direlako modulu honekin, beraz, informazio mordoxka topatuko dugu sarean arazoren bat eduki ezkero.
Azkenik, aipatzekoa da AT komando bidez kontrolatzen dela, honek bere programazioa eta kontrola asko sinpletzen duelarik.
Ezinbestekoa da jasotzen den informazioa datu base batera trasmititzea, gero bertan ibilbidea definitu eta datuak gordetzeko datu trasmisio horretarako erabili dugu Wi-Fi alde batetik. Baita ere, soilik GPRS teknologia daukaten gailuetatik iritsiriko textu mezuak interpretatu ostean, datu basera bidaltzeko.
4.3. Libelium SIM 900 (GPRS modulua)
Wi-Fiaren estekan aipatu bezala, datu transmisioa ematea behar beharrezkoa suertatzen da, e-ONTZIA gailuen arteko informazio transmisioan. Ezin daiteke gailu-datu base arteko datu transmisiorik eman, teknologia honek, testu bidezko mezuak bidaltzen dituelako eta datu basean textu mezuak ez dira bateragarriak, beraz, GPRS-a duten gailuek beste gailuekin elkarrekintzak egingo dituzte eta ondoren, Wi-Fi bidezko teknologia duen gailu nagusiak iristaraziko du informazioa datu basera, aurretik interpretazio ezberdinak egin ostean.
4.4. Ultimate ADAFRUIT (GPS)
Global Positioning System (GPS) edo Kokapen Sistema Globala, satelite bidezko nabigazio sistema bat da.GPS-ak altitudea, longitudea eta latitudea ematen ditu, objektu bat mapan non dagoen kokatzeko eta proiektuaren kasuan zein zaborrontziri dagozkion datu ezberdinak adieraziko du.
4.5.Sentsoreak
4.5.1. Ultrasoinu sentsorea: Bere barne egitura mikrokontrolagailu batean eta 40KHZko bi kapsula ultrasonikoetan oinarritzen da, kapsula bat inpultsua bidaltzen eta bestea jasotzeko.
Prototipoan sentsore honek duen helburua, e-ONTZIA gailua ezarriko dugun zaborrontziko betetze maila adieraztea izango da, honela, zaborraren kamioiak zaborrontziaren bila pasa behar duen hala ez jakingo du. Ultrasoinu sentsorea SRF05: Sentsore honek, ultrasoinu uhinen bidez distantzia neurtzeko ahala ematen du. Distantzi hori, bidaliriko ultrasoinuak itzultzen irauten duen denboran datza, hau da, ultrasoinu inpultsoa gailutik ateratzen da eta gailuren batekin topatzean, berarekin errebotatu eta gailura itzuliko da, denbora tarte horrek adieraziko digu objektuarekiko distantzia.
4.5.2. Llama sentsorea: Sentsore hau oso sentikorra da suak sortzen duen uhin zabalerarekin. Barne erresistentzia bat dauka, eta uhin zabaleraren arabera bere balioa aldatzen du. Irteera analogikoa du, honela sua gertuago edo urrutiago dagoen jakin dezakegu. 60 graduko ikusmen eremua dauka, eta metro bateraino sua detektatzeko gaitasuna dauka. Beraz, bere funtzioa, kontainerrak sua duen hala ez argitzean datza erabiltzaileari. Gas sentsore, su sentsore eta antzeko merkatuak arakatu ostean gailu hau egokiena zela erabaki zen.
4.6. LiPo bateria
Bateria mota hau erabiltzea erabaki da gure proiektuak tamaina txiki eta potentzia dezentekoa behar baitu. Bateria hauen abantailarik aipagarrienak, bere pisuarekiko energia asko ematen dutela da, galkortasun gutxi dutela eta gehienetan birkarga daitezkeenak direla. Hala ere, kontu handia eduki behar da edozein zeldako boltaia 3V-tatik jeitsi ez dadin.
LiPo bateriak ( litiozko ioi polimeroz eginak), energia dentsitate handia duten pilak birkargagarriak dira, honekin, tamaina txikiarekin karga handi bat biltegiratzeko ahala dutela esna nahi da, aparatu txiki eta mugikorrentzat oso erabilgarria suertatuz.
Seriean konektaturik dauden zelda txikiz osaturik dago, zeinak, 3,7V-ko karga nominala duen bakoitzak, karga maximoa 4,2V eta minimoa 3V izanda ( baxuagoa izango balitz dispositiboa hondatu liteke).
Bestalde, bateriari aplikazio bat ere gehitu zaio, bertan, bateriaren karga maila gehiegi jaisteko kasuan abisua emango zuena. Laburbilduz, bateria neurgailu bat eraiki da.
Bi motatako konektorek ditu bateriak, batetik elektronika elikatzekoak eta bestetik, zelden neurketa emateko konektoreak. Horretarako aukeraturiko teknologia merke eta ekonomikoa da eta zelda bakoitzeko korrontea neurtzean datza ATMegako sarrera analogikoen erabilpenaren bitartez.
Eman den arazorik nagusiena, LiPoren neurtze konektoreak eman du, emandako informazioa lehen zeldari baitagokio eta baita tentsio osoarena ere, azken hau ATMegako sarrera analogikoek jasan dezaketena baino nahiko handiagoa izanik. Honegatik, behar beharrezkoa suertatu da tentsio banatzaile bat osatzea, tentsio osoaren erdira jaitsiko duena irteera tentsioa. Ondoren, ATMega programatu beharko genuke bakarrik emandako balorea bikoiztu dezan eta lehen zeldako tentsioa banatu dezan eta honela bi zelden balio lorturik.
. 4.7. Erregulatzaile linealak
4.7.1. L4940V5 erregulatzailea: LDO (Low-Dropout Regulator) motako erregulatzaile honek, izanda da aukeratua bateriak emaniko boltajea 5V-ra jaisteko. Jasan dezakeen korronterik altuena 1.5A izanik, gailuetara ondo egokitzen da.
Beraz, proiektuak eskaturiko baldintzei erreparatuz, erregulatzaile hau suertatu zen egokiena. Batetik, sarrera tentsio altua eskatzen du eta hori proiektuan behar beharrezko puntutzat hartu da, bi zeldako LiPoaren tentsioa 6V-ra jaitsi baitaiteke. Bestetik, 1.5A-ko irteera ematen du, non hau ere, beharrezkoa den e-ONTZIAren kontsumo pikoak jasan ditzan. Informazio gehiago 8. eranskinean.
4.7.2. LM11173.3v erregulatzailea: Erregulatzaile honek, bere irteerako boltajea 3.3V.ra erregulatzen du. Honako hau ere, LDO motakoa da eta bere korronte maximoa 800mAkoa du. Informazio gehiago 9. eranskinean.
5. PROIEKTUAREN DEFINIZIOA
Proiektu honetan, sentsoreek parametroak bidaliko dizkiote Atmegari eta datu horiek Atmegak datu baseari bidaliko dizkio.
5.1. Proiektuaren eskema orokorra
5.2. Arduino programazioaren diagrama
Programak nola funtzionatzen duen ideia bat egitearren eta zein diren ematen dituen pausoak, fluxu diagrama bat egitea egokia izan ohi da. Amaierako emaitzaren iturburua, GSM edo WiFi moduluan hasten da modulu horren beharren araberakoa izango da hori. Ondoren, WiFi bidez bidaliko dira sentsoreek jasoriko parametroak datu basera.
6. PROTOTIPOAREN GARAPENA
Honatx, prototipo osoa lortzerainoko emaniko bidea. Hainbat pausutan banatu beharra dago prozesu luze eta nekez hau.
6.1 Simulazioak:
Prototipoaren eratze lehen pausuak, sentsore ezberdinen programak ATMegan probatzean datza eta ondoren, programazio guztiak indibidualki ondo doazela ziurtatu ostean, denen arteko elkarrekintzekin jorratzen da.
Aurreko pausoak bete direla eta programazio guztiak zuzen eta egoki dihardutela bermatzean, Arduino programa kargatu da “Proteus”-en “ISIS” softwarean eta bertan, aurretik aipatu bezala, banan banan bere funtzionamendua ziurtatu ostean programa honetan, gero eta sentsore gehiago gehitu dira prototipo osoa azkenean sentsore eta bestelako gailuekin elkarrekintza egokian eduki arteraino, honela, fisikoki probatzean eman daitezkeen arazoak alde batera uzten ditu segurtasuna emanaz erabiltzaileari. Ondorengo irudian ikus daiteke programa honek ematen duen ahala.
6.2. Beharrezko material eskaera
Simulazioen emaitzak nahi direnak ikusi ostean, prototipoa garatzeko beharrezko edukiko dugun materiala biltzen hasteko garaia da protoboard-ean probak egiten hasteko. Honako hau izango litzateke erabilitako material eta gailuak:
→ 1 x LED Verde
→ 1 x Zócalo de 2×4 pines
→ 1 x LED Rojo
→ 1 x Zócalo de 28 pines torneado (ATMega328P)
→ 1 x LED Amarillo
→ 1 x Condensador SMD 330nF
→ 1 x Interruptor
→ 2 x Condensador SMD 100nF
→ 2 x Botón Reset
→ 3 x Condensador SMD 22pF
→ 1 x Regulador 4940V5
→ 1 x Resistencia SMD 2.2 Ohm
→ 1 x Disipador de calor
→ 3 x Resistencia SMD 220 Ohm
→ 1 x Regulador LM1117
→ 1 x Resistencia SMD 680 Ohm
→ 1 x JST HX Hembra
→ 1 x Resistencia SMD 1k Ohm
→ 1 x Conector Macho Baterias LiPo
→ 5 x Resistencia SMD 10k Ohm
→ 1 x ATMega328P
→ 1 x Resistencia SMD 1M Ohm
→ 1 x Oscilador 16Mhz
→ 1 x GPS Libelium
→ 1 x Zócalo de espadines 2×3 pines
→ 1 x Ultrasonido SRF-05
→ 1 x Zócalo de 3 pines
→ 1 x Módulo WiFi ESP8266
→ 1 x Zócalo de 5 pines
→ 1 x Módulo GSM/GPRS SIM900
→ 1 x Zócalo de 6 pines
→ 1 x Sensor de llama YG 1006
→ 1 x Zócalo de 8 pines
→ 1 x Bateria LiPo 2.2A 3 celdas
→ 1 x Zócalo de 10 pines
Zirkuituaren diseinua
Behin zein sentsore erabiliko diren erabakita, zirkuitua diseinatzen hasteko garaia da. Beti ere, sentsoreetatik igaroko diren tentsioak kontuan izanik besteak beste, elikatze iturri bat diseinatu da.
LiPo bateria B1 regletan konektatu, zeinari interruptore bat gehitu zaion, aparailua piztu ala itzaltzeko.3.3 eta 5Vko tentsioak beharko ditugu sentsore ezberdinak elikatzeko eta honetarako bi erregulatzaile ezberdin erabiliko ditugu; batetik, LM1117, 3.3V lortzeko eta bestetik V5, izenak dioen bezala 5V lortzeko. Erregulatzaile hauek, dagokien kondentsagailuz hornituko dira bere funtzionamendu egokia bermatzearren.
Ondoren, mikrokontrolagailuaren patillajea erabaki da, hanka bakoitza zein sentsorek erabiliko duen antolatzearren. Hasteko, Reset-aren botoia gehitzen diogu Arduinoek ekartzen duten lez. D0,D1 eta D2 pin digitalak erabili dira datuentzako eta GSM-aren pizterako. 100nF-ko kondentsagailu bat ezarri da elikatzea eta ATMegaren artean fabrikatzailearen gomendioei jarraituz.
Llama sentsorearen irteera ATMegaren D5 pin digitalera konektatu, zaborrontzia erretzen ariko balitz seinalea jasoko zuena. D6 eta D7 LED batzuk ezartzeko erabili da WiFi konexioa egoki eta zuzena dela adierazteko.
Erabilpenik gabe dauden pin digitaletan falta diren sentsore eta moduluentzat erabili dira: D8 eta D9an GPS-aren RX eta TX seinaleak jasoko dira, D10 eta D11an ultrasoinuaren ECHO eta TRIG seinaleei izendatu zaie, zeinak, oztopo hurbilenarekiko distantzia neurtuko du. Ondoren, D12 eta D13 pinak ultrasoinuaren RX eta TX seinaleei dagokie WiFiarekin konekta daitezen. Azkenik, hiru pin analogiko erabili dira (A1, A2 eta A3) bateriaren karga mailaren inguruko neurketa egin dezaten.
Amaitzeko, modulu eta sentsoreen konexioak egin dira, bakoitza dagokion tentsioarekin elikatuz noski. Llama sentsorea (YG-1006) 5V-rekin elikatzen da, GND-ra konektatu da eta aurreko atalean aipatu bezala, irteera seinaleak ATMegako D5 pin digitalera konektatu da. Bestalde, GSM modulua, 5V-ko elikatzeaz gain, POWER pin-a D2 hankatxora konektaturik egotea eskatzen du, piztuta dagoenaren seinalea bidal dezan.
Ultrasoinua (SRF05) eta baita GPS modulua5V-ra daude konektaturik eta baita GND-ra. Gainera, ultrasoinuak, TRIG eta ECHO izeneko bi pin ditu eta horiek zuzenean ATMegara konektatu dira zaborrontziaren betetze mailaren inguruko informazioa jaso dezaten. GPS-aren aldetik, RX eta TX pinak D8 eta D9 pinetara konektatu dira.
WiFi modulua (ESP8266) besteekin alderaturik, 3.3V behar ditu abian jartzeko, baina ez da zuzenean konektatzen, baizik eta, hainbat proba egin ostean, soinuaren arazo bat azaldu zen, eta horri aurre egitearren, 2.2hom-eko erresistentzi bat atxikitu genion elikatze hankatxoan. Hortaz gain, GSM-arekin gertatu zen bezala, modulu honek piztutze seinale baten beharra du CH _PD hankatxora iristen dena (3.3V-rekin elikatua 6K8Ohm-eko erresistentzi batekin) eta baita ere, RESET botoi bat ezarri zaio modulua birrabiarazteko gailuaren beste atalei eraginik sortu gabe.
Zirkuituaren muntaia
Behin zirkuitua diseinaturik dagoela, fisikoki probatu behar da, hau da, protoboard-ean prototipoa muntatu ea funtzionamendu egokia duen ziurtatzeko, askotan, nahiz eta erabilitako softwareetan ondo joan, fisikoki arazoak eman daitezke, soinuak etab…
Protoboard-eko probak
Lehen aipatu bezala, alde handia dago simulazioetan ematen den emaitzatik, fisikoki lortzen den emaitzara, normalean arazoak egon ohi dira eta prototipoaren eraketan oztopo garrantzitsuak bilaka daitezke. Akats hauek konpontzearren, eta behin plakaren funtzionamendua bermaturik, pentsaturik dagoen guztia probatu beharra dago protoboard-ean, elikatzetik hasi eta ondoren modulu eta sentsore guztiak probatuz, lehenik banaka eta azkenik denak batera prototipoaren alde elektronikoa martxan dagoela frogatuz.
Prototipoaren funtzionamendua bermatu ostean, PCB-arekin hasteko garaia iristen da.
6.6. PCB-aren diseinua
Normalki, ISIS-en diseinaturiko PCB bat ez da baliagarria suertatzen, beti jasan ohi du moldaketaren bat bere funtzionamendua emateko.
Plaka baliogarri bat egiteko, zenbait parametro jakinaren gainean egon behar dute. Hasteko, modulu, gailu edo sentsore bakoitzaren tamainua jakin beharra dago plakan zenbait beteko duen jakiteko.
Honetarako, ARES-en bakoitzaren oinatza bilatu ( ez balu sortu egin beharko litzake eskuz hankatxoen arteko distantzia neurtuz). Oinatz guztiak egin ostean, bakoitza osagai bakoitzari izendatzen zaio.
Oinatzen izendapena egin ostean, PCB-aren diseinua egiten has daiteke ARES-en ISIS-en eginiko eskemaz baliatuz.
Aurretik aipatu bezala, ISIS-arekin amaitu ostean, ARES-a ireki eta ISIS-en eginiko enkapsulatuak erabiliz, zenbait arau errespetatuz pixkanaka Ares-ko plaka birtualean kokatzen joaten gara, prototipoko osagai guztiak plaka azaldu arte. Kontuan hartu behar dira SMD osagaiak, hauekin, plaka bi aurpegietara sortu beharko baita eta beraz, bideak erabili beharko dira alde ezberdinetako pistak elkartzeko. Hortaz gain, ertzeetan zuloak egin dira plaka karkasara atxikitzeko helburuarekin eta beste bi zulo gehiago lipoarentzat egindako oinarriarentzat.
6.7. PCB-aren eraikuntza
Plaka, zirkuitu inpresoak egiteko gai den makina batekin egingo da, kobrezko xafla fresatzen joango da LPKF makina.
Makina erabiltzeko, oso garrantzitsua da plakak fabrikatzeko nahiko konpetentzia barneratzea LPKF makinaren inguruan, makina nahiko konplexu eta garestia baita eta hondatuko balitz proiektua asko atzeratuko lukeelako.
Makina hau erabiltzeko, ordenagailu bat konektaturik eduki behar du eta bertan Circuit Cam eta BoradMaster softwareak instalaturik eduki behar ditu. Programa hauen bidez, plaka bakoitzaren gustura molda daiteke inprimatzeko eta LPKFn beharreko artxiboak lortzen dira.
Makinak aginduak jasota, zein broka edo fresadora erabili behar eta zein zulotxotan kokaturik dagoen adierazi beharko zaio, behar dituenak erabil ditzan, eta hau BoardMaster programaren bitartez egiten du. Hau eginda, makina plakan zulo ezberdinak markatzen joango da eta dagokion brokarekin (tamaina ezberdineko zuloak) zulatzen hasiko da. Ondoren, lehen aurpegiko pistak fresatzeari ekiten dio eta lehen aldearekin amaitzean, plakari buelta eman eta bigarren aldearekin hasten da.
Bi aldeak amaitzean, plaka ebakitzen da nahi den tamainara eta dena ondo dagoela bermatu beharra dago.
6.8. Prototipoaren eraketa
Ondorengo pausuak eman dira prototipoaren funtzionamendu egokia lortzearren:
6.8.1. Kokapen eta soldadura
Osagai bakoitza bere tokian sartzen direla egiaztatu behar da. Lehen lehenik, bideak (vias) ezarri behar dira, plakaren bi aldeak komunikatzen baitituzte eta horren ostean, soldatzeko garaia heldu da, osagai txikienetatik handienetara, pixkanaka plakan sostengatzen joateko eta eztainatzea errazagoa suertatu dadin.
Banaka edo hauskorrak liratekeen sentsoreentzat tamaina ezberdineko zokaloak ezarri dira, honela, horiek, edozein momentuan jarri eta kentzeko helburuarekin eta honela, eztainatu eta deseztainatzeak dakarren desgastea saihestuko da. Soldadura bakoitzaren ondoren, banaka banaka frogatu da zirkuitu laburrik egon ez dadin eta funtzionamendu egokia duela ziurtatzeko.
6.8.2. Abian jartzea
Soldatze prozesua amaiturik, plaka bere osotasunean probatzeari ekin zaio eta aipatzekoa da lehen plakak etzuela funtzionamendu egokia eman, fallo txii batzuk medio. Hainbat osagai eta sentsore tokiz aldatuz eta hainbat saio egin ostean, plaka funtzional bat lortu zen.
6.8.3. Maketaren eraikuntza
Plaka funtzinamentua edukita, karkasa bat egitea erabaki zen babes handiagoa hornitzearren prototipoari eta zaborrontziari atxikitzeko erosotasunagatik. 3D-ko diseinu bat eratu genuen FreeCad softwarraren bidez ondoren, 3D inpresoran erabiltzeko. Karkasa honetan, LED-ak ikusteko zulotxoak utzi dira, interruptoreari eragiteko edo RESET botoia sakatzeko.
7. AURREKONTUA
Enpresa guztietan oso garrantzitsua da erosi beharreko lehengai edo produktuen aurrekontu bat egitea, erabili beharko duzun diruaren ingurumaria bistaratzeko eta baita, ondoren, produktua saltzeko prezioa ezartzerako garaian. Noski, gailuaren kostua ez da salduriko prezioa baino baxuagoa izango bestela ez litzateke ezer irabaziko, are gehiago, dirua galduko litzake.
Produktua
Irudia
Unitateak
Prezioa/unitatea
Prezio totala
ESP 8266
1
4.70 €
4.70 €
AtMega328P
1
3.15 €
3.15 €
LM1117 3.3V erregulatzailea
1
5.40 €
5.40 €
7,4V-ko LiPoa
1
14.00 €
14.00 €
Llama sentsorea
1
46.30 €
46.30 €
L4940V5 erregulatzailea
2
1.83 €
3.66 €
PCB plaka IDK
0.5
3.20 €
1.60 €
3D piezak (karkasa)
2
1.90 €
3.80 €
Adafruit ultimate (GPS)
1
48.95 €
48.95 €
Ultrasoinu sentsorea
1
2.31 €
2.31 €
16V/22uf Kondensagailua
2
0.08 €
0.16 €
25V/10uf Kondensagailua
1
0.30 €
0.30 €
25V/22pf Kondentsagailua
2
1.78 €
3.56 €
25V/0.1uf Kondentsagailua
2
0.06 €
0.12 €
25V/ 100uf Kondensagailua
1
0.30 €
0.30 €
Osziladorea 16Mh
1
0.20 €
0.20 €
GSM/GPRS modulua
1
44.99 €
44.99 €
16 Pineko zokaloa
1
0.99 €
0.99 €
PRODUKTUEN PREZIOA
X
X
X
184.49 €
ESKULANA ( DISEINUA+ FABRIKAZIOA)
X
10
17.50 €
175.00 €
AMAIERAKO PREZIOA
X
X
X
2,118.98 €
8.ONDORIOAK ETA ETORKIZUNEKO HOBEKUNTZAK
8.1. Ondorioak
Proiektu honek, zenbait ondorio ekarriko ditu berarekin eta bertan aipagarrien bezala honako hauek markatu dira:
– Zabor jasotze kudeaketa eraginkor baten sorrera, modulu mugikor baten eskutik edozein zaborrontzi “ adimendunen” bidez.
– Gailu eta interfazak kamioei jasotze ibilbide eragikorrenak egitearren egin da, ondorioz, gasolina eta denbora aurrezpen aipagarriarekin.
– Sarrera zaileko zonaldeetako zaborrontzietara betea dagoenenean soilik azaltzea, honela ez litzake trafikoa oztopatuko.
– Modulua atxikitu zaion edozein zaborrontziren datuak jaso eta monitorizatzea. Honela, betetze denbora , sorturiko bolumenak etab. argituko genituzke besteak beste, ondoren erabaki ezberdinak hartu daitezen ( adbz. gehiegi beteko balitz, zonaldea beste zaborrontzi batez hornitzea)
– Sektore industrialeko ezagutza eta konpetentzien zabaltzea. Enpresa plan baten sorrera.
– Ingurumenaren zainketa eta mantenua, gizartea kontzientziatzeko helburuarekin.
– Kapital intelektuala gehitzea zabor kudeaketaren arloari edozein hiri edo herritan.
– Hiri edo herriaren kalitate maila handitzea.
.
8.2.Hobekuntzak
Proiektua amaitu ostean, plaka eraginkorrago eta profesionalago bat egingo luketen hainbat hobekuntza ikertzeari ekin zaio:
– Anplifikatzaile operazional baten erabilpena, interruptore baten ordez, bateria neurgailua hobetzearren.
– SRF05 ultrasoinu modulua hobea ezartzea, industrialago bategatik ordezkatuz, zeinak e-ONTZIAREN prezioa igoko lukeen, baina, baita ere, neurketa zehatzago bat emango lukeena.
– Denboraren joanarekin, zenbait modulu hobetzeko aukera emango zen, bere eraginkortasuna handituz, bere tamaina txikituz, urteen igarotzearekin batera modulu berri eta hobetuago batzuez hornituz (SIM txarteletik eSIM txartelera).
Nahiz eta, helburu nagusia hobekuntza etengabe bat izan moduluen, sentsore eta osagaien hobetzearen bidez, modulu berrien (aurretik egon ez den beste parametro baten gehikuntza) atxikipena aztertuko zen. Aipagarrienen artean honako hauek aztertu dira:
– Azelerometroa: Zaborrontzia irauliko balitz.
– USB konexioa: ATMega manipulatzeko aukera emango luke plakatik txipa atera gabe.
Programazioan bertan ere hobekuntzarako tartea badago. Hobekuntza hau orduro bidalketa bat egiteko tenporizadore bat jartzean datza(11. anexoa):
“denbora” eta “denbora2” bariableak daude deklaraturik, memoria gaitasun handikoak direnak (unsigned long, 32 bit). enporizadora.jpg
“denbora” millis funtzioari berdindua dago void loopean, millis delarik ATMega martxan jartzen den momentutik millisegundutan pasatzen denboraren balioa hartzen joaten den parametroa. Gehienez 50 egun inguru irauten du eta ondoren zerora itzuli eta berriro kontatzen hasten da.enporizadora.jpg
“denbora2” denbora baino txikiagoa denean, hau da, programa hasieran, neurketak egin eta bidaliko ditu, baina if-etik atera aurretik “denbora2”-ri denbora+3600000 balorea emango dio(hau da, piztu denetik pasatako denbora gehi ordu bat). Horrela ordu bat pasa arte denbora2 denbora baino handiagoa izango da ordu bat pasa arte.
Lehen if-a jartzeko arrazoia da 50 egunak pasa ondoren denbora 0ra pasatzen denean denbora2 ere reseteatu beharra dagoela. Horregatik, denbora 5 minutu baino gutxiago dituela dakienean, denbora 2 zero balorean jarriko du programak. Honek duen arazoa da bost minutuak pasa arte datuak etengabe bidaliko dituela, baina ez da garrantzitsua, 50 egunetik behin gertatuko delako eta bost minutuz soilik.
9. BIBLIOGRAFIA
Proiektu hau osatzeko, sekula erabil gabeko teknologiekin jardun da, beraz, informazio bilketa mardul bat egon da sareko orrialde ezberdinetan. Honatx, orrialde horien zenbait argibide:
