Desde hace un tiempo desde Tknika se está desarrollando un proyecto basado en drones, siendo el objeto principal de este proyecto el impulsar la investigación, desarrollo y transmisión de conocimientos relacionados con la utilización de los drones. Los 2 últimos años, en la FP del País Vasco se han trabajado las aplicaciones y tecnología de drones aéreos. Este año en Don Bosco hemos empezado a trabajar el campo de los drones acuáticos.
.
.
Englobando el sector de los drones en su totalidad, cabe destacar que está cogiendo mucha fuerza y que según estimaciones de la U.E, se prevé la necesidad de 150.000 nuevos profesionales en este sector de cara al año 2050. Ante dicha perspectiva, es clave formar al profesorado de FP en estas tecnologías, de cara a ofrecer formación especializada en un futuro cercano (ciclos formativos, cursos de especialización, formación continua…).
Como es bien sabido, cerca de dos terceras partes de la superficie de la Tierra están cubiertas por agua. Los océanos permiten el transporte de productos y materia prima entre paıses, representan fuentes crıticas de alimentos y otros recursos como los son el petróleo, el gas y renovables , y tienen un gran efecto en el clima y el medio ambiente. Los robots submarinos han revolucionado la exploración y explotación del fondo marino.
Además no tenemos que olvidar que en nuestra historia hemos vivido mirando al mar y que disponemos de mucha costa por lo que consideramos obligado el estudio de estos robots en el medio acuático.
En relación a los drones acuáticos, se quiere hacer un primer contacto con la tecnología actual y se está tejiendo una red compartida entre centros de FP y empresas del sector, para acometer proyectos de aplicaciones prácticas.
.
.
En esta primera parte del proyecto nos estamos dedicando a visitar a los distintos agentes del sector acuático que tienen o puedan tener relación con el uso de drones. Entre todos hemos Intercambiado información, experiencia y conocimiento que puedan ser interesantes para la implantación de estos robots.
Hemos realizado un intercambio de experiencias con el Centro tecnológico experto en innovación marina y alimentaria Azti-Tecnalia. Donde pudimos conocer de primera mano las aplicaciones que estaban realizando con drones acuáticos con su ROV, junto con las limitaciones de los equipos.
.
.
Hemos conocido la experiencia de uso de la Mancomunidad de la comarca de Pamplona con un drone acuático en el embalse de Eugi. Donde tras 50 años en funcionamiento se han podido realizar batimetrías y diferentes análisis de de agua en todo el embalse, en dos estaciones diferentes del año.
.
.
Hemos conocido varias experiencias del sector del agua de diferentes campos:
La acogida de todos los entes ha sido extraordinaria y esperamos poder seguir colaborando con ellos en la aplicación de los drones acuáticos. 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.
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:
Este proyecto nace de la idea de concienciar a la sociedad sobre la importancia de defendernos ante las radiaciones solares, para evitar lesiones dermatológicas así como quemaduras, enrojecimientos, incluso cáncer de piel.
Para ello se ha creado un dispositivo, el cual, mide las radiaciones solares en un punto fijo, como podría ser la playa, evalúa los datos recibidos. Estos datos son escalados y los manda a una página web. Cualquier persona podría registrarse en esta página web y desde ahí ver la cantidad de radiaciones solares que hay en el momento, incluso algún grafico de las radiaciones de últimas horas, días, semanas…
El robot consta de dos partes: por un lado la parte que han realizado nuestros compañeros de Zubiri Manteo, la parte informática. Y por otro lado la parte que hemos realizado los alumnos de Don Bosco, la parte electrónica.
La parte electrónica, consta de un sensor de radiación solar ML8511 el cual va conectado a un chip ATMega328p. Este microcontrolador se comunica con la página web vía Wi-Fi. Para ello, tenemos el modulo Wi-Fi ESP8266, el cual se conectaría a un router. Con la programación realizada en el ATMega238p, el modulo Wi-Fi enviaría los datos a la página web mediante unos comandos AT.
En cuanto a la parte informática está programada para poner en pantalla el dato recibido. Esta página web es pública, cualquiera podría registrarse. Una vez dentro, el usuario contesta a una serie de preguntas para determinar qué tipo de fototipo es el cliente. Hay cuatro tipos de fototipos, que determinan quienes pueden ser más propensos a lesiones dermatológicas. Cuando un usuario introduce email y contraseña para mirar las radiaciones solares del
momento, le saldrá un consejo en cuanto a protección solar e hidratación en base al fototipo del usuario.
De esta manera haríamos llegar a la sociedad un pensamiento más preventivo en cuanto a las radiaciones solares, haciéndoles llegar un mensaje de concienciación con el cáncer de piel con la tecnología avanzada del momento.
________________________________2. PLANIFICACIÓN DEL PROYECTO
El desarrollo del proyecto se ha realizado mediante diferentes fases. Cada una de ellas se ha planificado previamente, dividiéndola en tareas y subtareas. A continuación se expone esquemáticamente cada una de las fases para desarrollarlas posteriormente en el siguiente apartado.
_________________________3. ESTADO DEL ARTE DE LA TECNOLOGÍA
Para la construcción de este prototipo se han estudiado y analizado las siguientes tecnologías:
ATMega328p
Arduino es una plataforma de electrónica abierta para la creación de prototipos basada en software y hardware flexibles y fáciles de usar. Se creó para artistas, diseñadores, aficionados y cualquier interesado en crear entornos y objetivos interactivos.
Arduino puede tomar información del entorno a través de sus pines de entrada de toda una gama de sensores y puede afectar aquello que lo rodea controlando luces, motores y otros actuadores. El microcontrolador en la placa Aduino se programa mediante el lenguaje de programación Arduino y el entorno de desarrollo Arduino.
El ATMega328p AVR 8-bit es un circuito integrado de alto rendimiento que está basado en un microcontrolador RISC. Cuenta con 28 pines. De estos, 14 son digitales (de los cuales 6 pueden ser utilizados como salidas PWM), 6 entradas analógicas, un conector de alimentación, un cristal como oscilador de 16MHz y un botón de reinicio. Contiene todo lo necesario para apoyar el microcontrolador, simplemente conectarlo a un ordenador con un cable USB, o
alimentarla con un adaptador de corriente AC/DC para empezar.
Sensor de radiación solar ML8511
El módulo ML8511 es un sensor de luz ultravioleta (UV), que mide la cantidad de radiaciones solares y entrega una señal analógica que depende de la cantidad de luz UV que detecte en su entorno o alrededor.
Es usado en proyectos de monitoreo de condiciones ambientales como el índice de radiaciones ultravioleta. El sensor ML8511 detecta luz con una longitud de onda entre 280-390nm. Este rango es suficiente para cubrir tanto al espectro Ultravioleta-B (UV-B) como al Ultravioleta-A (UV-A).
La salida analógica está relacionado linealmente con la intensidad UV (mW/cm2 para ser convertido por un ADC y así trabajar con la medición (ver ilustración)
El módulo ESP8266
El módulo ESP8266 nos permite añadir conexión Wifi a nuestro Arduino. Ello nos posibilita el control inalámbrico en un entorno de bastantes metros y sin cables, bien a través de nuestra red local o (si configuramos el Router y tenemos IP fija) vía Internet desde cualquier parte con un ordenador o un móvil.
El módulo mide 1,5×2,5 cm y solo necesita dos hilos para funcionar, ya que se comunica vía serie con el Arduino. No hay una autentica comunicación Wi-Fi, solo es serie, pero es más que suficiente para recibir datos o enviar comandos a cualquiera de los pines del Arduino.
Al contrario que con el módulo HLK-RM04 que dispone de una página Web para configuración, el ESP8266 se configura por medio de comandos AT.
Funciona a 3,3V y a veces consume bastante. Con una fuente de alimentación y limitando la salida a 100mA, no es capaz de arrancar. Aunque después baja el consumo. Los que no tengan fuente con 3,3V, pueden usar las salidas de ese voltaje de una fuente de PC o incluso dos pilas de 1,5V en serie.
Los módulos más recientes, vienen con un firmware habilitado para comunicación a 9600. Tenía también más antiguos con firmware a 115200. Se cambia el firm y listo. Toda esta información y los comandos AT están en http://www.electrodragon.com/w/Wi07c.
Attiny85
El tiiny85 es la plataforma del Arduino llevada a un terreno mucho más pequeño. Este chip posee un tamaño muy reducido, lo que posibilita hacer muchos proyectos que de otra manera serían imposibles. Además, posee la cualidad de no necesitar ningún componente externo para funcionar salvo la fuente de alimentación.
El Attiny posee tres entradas analógicas y dos digitales que hacen un total de 8 patillas, sumando las de alimentación y RESET. Posee un cristal interno que le posibilita tener distintas frecuencias y no depender de uno externo.
Impresora 3D
Una impresora 3D es una máquina capaz de realizar “impresiones” de diseños en 3D, creando piezas o maquetas volumétricas a partir de un diseño hecho por ordenador. Surgen con idea de convertir archivos de 2D en prototipos reales o 3D. Comúnmente se ha utilizado en la prefabricación de piezas o componentes, en sectores como la arquitectura y el diseño industrial. En la actualidad se está extendiendo su uso en la fabricación de prótesis médicas, ya
que la impresión 3D permite adaptar cada pieza fabricada a las características exactas de cada paciente.
ATMega328p
Se ha decidido utilizar la placa Arduino Mega como centralita del proyecto, debido a su coste reducido y a los conocimientos adquiridos durante el curso para programar este tipo de dispositivos basados en el lenguaje de programación de alto nivel Processing. Abarca varios lenguajes diferentes de programación, entre ellos C++. Arduino es un hardware de software libre, lo que implica tener una comunidad detrás, la cual permite un aprendizaje autodidacta ante cualquier tipo de obstáculo o contra que se pueda encontrar.
Sensor de radiación solar ML8511
En este proyecto se ha utilizado el medidor de radiación solar ML8511.Se ha decidido utilizar este sensor debido a su coste, a su reducido tamaño, lo que nos permite realizar el Wareable, y las conexiones simples que tiene.
Modulo Wi-Fi ESP8266
Para realizar la comunicación del Arduino con la pagina web, se ha utilizado el modulo Wi-Fi ESP8266, ya que hoy en día la gran mayoría de la sociedad tiene un móvil con datos de navegación para introducirse en la página web.
Attiny85
En este proyecto hemos realizado un apartado privado, más preciso. Por eso mismo, hemos utilizado el Attiny85, que hace la misma función que ATMega328, con la única diferencia que el Attiny85 consta de un tamaño más reducido, y permite tener ropa sensorizada.
Impresoras 3D
La estructura de este proyecto se ha realizado con piezas imprimidas en 3D, ya que de este modo, conseguimos abaratar el precio considerablemente. Por otra parte, las piezas necesarias para complementar el dispositivo, han sido diseñadas en FreeCad.
__________________________4. DESCRIPCIÓN TÉCNICA DEL PROYECTO
La idea de este proyecto es dividirla en dos partes: la parte informática y la
electrónica. Pero dentro de nuestra parte electrónica, hemos decido dividirla en dos partes: (ver ilustración 2)
1- La primera parte consta del sensor de radiación solar. Este sensor hay que
2- La segunda parte del microcontrolador ATMega328p, que se encarga de
En la tabla que verán a continuación, tenemos inscritos los precios de todos los componentes que completan el dispositivo, para poder hacernos una idea del precio de SunIT antes de introducirlo en el mercado.
ATMega328p 3,62€
Sensor ML8511 12,95€
Componentes fuente de alimentación
Modulo Wi-Fi 4€
Cristal 16 MHz (+ 2 condensadores 22pF)
PRECIO PRODUCTOS 26,52€
Mano de obra 13,48€
TOTAL: 40€
La pulsera o la gorra seguiría lo siguiente:
Attiny85 1,95€
Sensor ML8511 12,95€
Módulo bluetooth 5,87€
PRECIO PRODUCTOS: 20,77€
Mano de obra: 40€
_________________________________6. DESARROLLO DEL PROTOTIPO
En esta fase se carga el programa anteriormente explicado en el Arduino virtual que nos ofrece el software de Proteus llamado ISIS y asi se ha podido comprobar el correcto funcionamiento del circuito.
Este software es de gran utilidad para la realización de este proyecto, ya que haciendo la simulación se da un gran paso ante la fabricación posterior, depurando los posibles fallos que puedan surgir.
La visualización se hace de forma automática, sin la necesidad de pulsar ningún botón o interruptor. En la simulación se puede apreciar como nuestra fuente de alimentación transmite la tensión necesaria y el correcto cableado para un buen funcionamiento del dispositivo.
Cablear y probar el circuito
En esta fase se ha de probar uno por uno todos los elementos del circuito físicamente. De este modo se puede saber si los componentes que se van a montar funcionan correctamente y si el diseño realizado en la fase anterior es correcto.
Acopio de material Una vez hecha la simulación y comprobar su buen funcionamiento, se tiene que hacer la recopilación de componentes a utilizar.
Para este proyecto se han recopilado los siguientes materiales:
Prueba en protoboard Aunque en la simulación en ISIS no haya salido como nosotros esperábamos, no debemos fiarnos y debemos comprobarlo en una protoboard antes de crear la placa.
Este punto es de una gran importancia ya que se dan un par de puntos muy importantes para el proyecto:
Diseño y fabricación de la PCB En esta fase se hade diseñar y fabricar la placa siguiendo los puntos explicados a continuación:
Por desgracia, por normal general, el diseño realizado anteriormente en ISIS de la simulación del proyecto no suele ser valido a la hora de diseñar el circuito en Ares, por lo que se ha de modificar dicho diseño añadiendo las huellas y componentes que no estén disponibles en el diseño inicial.
Al utilizar el sensor de radiación ML8511 o el modulo Wi-Fi ESP8266, componentes los cuales no están en el repertorio de ISIS, hemos utilizado conectores (uno de 8 para ESP8266 y de 4 para ML8511).
Este es otro paso clave para la fabricación del proyecto, ya que hay varios factores a tener en cuenta, como el ancho de pistas, colocación de los componentes, anchura de vías…
Se ha diseñado una sola placa. Se ha decidido realizar un diseño parejo al del ISIS en cuanto a colocación de componentes, para que en caso de error, se nos agilice el proceso de arreglo.
Por suerte, Don Bosco dispone de una máquina capaz de crear circuitos impresos mediante fresado en muy poco tiempo. La maquina en cuestión es una Board-Master LPKF PromatS62.
Antes de comenzar la fabricación de nuestra PCB, tenemos que crear el archivo adecuado para que la maquina sea capaz de identificarlo. Para ello hemos utilizado el programa CircuitCAM, en el que se realizan los últimos retoques como el vaciado de los componentes para facilitar el soldeo (ver ilustración 3).
Una vez hemos creado el archivo, conectamos el ordenador con los esquemas a la LPKF. Una vez cargados estos archivos se le tiene que ordenar a lamaquina que comience a hacer los agujeros de los componentes en la placa, para a continuación, comenzar el proceso de metalización.
Construcción del prototipo Para una mejor estética del proyecto hemos decidido realizar una carcasa, para el wareable (ver ilustración 4). Esta pieza ha sido diseñada en FreeCad, teniendo en cuenta las medidas que nos había salido la placa, lo que nos ocupa el LED en vertical, y una pequeña salida para sacar el sensor y poder colocarlo a gusto del cliente.
Soldadura de componentes en PCB En esta fase, se ha soldado a nuestra pcb los conectores necesarios para poder conectar y desconectar el sensor y el microcontrolador con total comodidad. Por otro lado, el conector de alimentación, sus reguladores para adaptar la tensión a los componentes utilizados, y el modulo Wi-Fi (ver ilustración 5).
Al posicionar los componentes, se debe empezar colocando los más bajos primer, y a continuación ir poniéndolos conjuntamente con otros de un tamaño igual o similar. Esto se hace para que al apoyar la placa y comenzar a soldar, los componentes queden apoyados en la superficie y no caigan por su propio peso.
Para realizar las soldaduras, se ha utilizado una estación de soldadura, la cual dispone de estañadores de punta fina para poder realizar un trabajo más detallado y preciso.
Puesta en marcha
Una vez realizadas las soldaduras, el siguiente paso ha sido comprobar si nuestra PCB cumplía perfectamente su función.
Se ha comprobado que la señal llega a la página web, dado que constantemente estaba cambiando el dato recibido por el sensor que estaba en pantalla.
Construcción del prototipo
Para la construcción de este proyecto se han reunido las placas y las carcasas impresas en 3D. Simplemente se han insertado las placas en sus correspondientes carcasas para una mejor imagen de cara al público.
_____________________________7. CONCLUSIONES Y LÍNEAS FUTURAS
Conclusiones Al terminar el prototipo se ha pensado una serie de mejoras tales como: Al mismo proyecto se le pueden añadir diferentes elementos de diseño y varias aplicaciones, ajustándose estas a las necesidades del cliente.
El objetivo principal de este proyecto ha sido fomentar la prevención de radiaciones solares, para disminuir el impacto del cáncer de piel en la sociedad.
En el mercado, vemos a SunIT en diferentes lugares:
_____________________8. FUENTES DE INFORMACIÓN Y BIBLIOGRAFÍA
Este ha sido un proyecto compuesto de unas tecnologías nuevas e innovadoras, por lo tanto, se ha tenido que recurrir a los siguientes enlaces para obtener algunos ejemplos e información para su correcto desarrollo:
Dado que los anexos de nuestros componentes son bastante extensos, os dejamos aquí los links, por si necesitáis usar algún componente de estos, para que tengáis una referencia inicial.
Hilabetetako lanaren ondoren, hau izan da proiektu interesgarri honen emaitza.
.
Ondoren, proiektuaren memoria irakurri ahal izango duzue eta nahi izanez gero, fitxategiak deskargatu ahal izango dira.
.
. 1. LABURPENA
Proiektu honetan, negutegiaren ingurumenaren kontrola sustatzeko aukera eta datu hauek internetera bidaltzeko ahalmenarekin batzen da. Horretarako, Arduino, Raspberry Pi 2, internet bidezko base datuak eta dronen teknologiak batzen dira gaur egungo negutegien kontrola hobetuz.
Hau egiteko, internetera konektatuta dagoen lurreko dron bat sortu dugu. Dronak GPS bidez, programatutako ibilbide bat jarraituko du instalatutako sentsoreak datuak neurtzen eta bidaltzen dituten bitartean. Drona zati elektronikoz eta zati mekanikoz osatuta dago.
Elektronikako zatia bloke funtzional ezberdinetan banatzen da. Alde batetik, ATmega328 mikrokontroladorea erabiliz, sentsoreak elikatu eta kontrolatzen dira eta datuak FTDI hari bat erabiliz Raspberry Pi-ra bidaltzen dira. Raspberry-a internetera konektatuta dagoenez, jasotako datuak, datu base batera bidaltzen dira edonondik ikusi ahal izateko. Bestalde, Raspberry-arekin batera, Erle Brain bat erabiltzen da. Erle Brain-a dronaren burmuina izango da eta dronaren kontrolaz eta programazioaz arduratuko da. Gainera, kontrol automatikorako GPS-a erabiltzen da eta kontrol manualarentzako, RC errezeptorea.
Zati mekanikoari dagokionez, trakziorako ESC batek kontrolatzen duen Brushless bat erabiltzen da eta norabidearentzako serbo bat. Gainera, ardatz bakoitzean indargetzaile bat dauka egonkortasuna hobetzeko.
Teknologia guztia hauek erabilita, negutegi baten barruan dauden zonalde ezberdinetan neurketak egin nahi dira. Horrela, arazoak aurreikusi eta ekidin ahal izango dira. Gainera, negutegi bat baina gehiago dituen nekazari batek, diru aurreztu ahal izango du, dron bera negutegi ezberdinetan erabili ahal izango delako, sentsoreen instalazio aurreztuz.
Datuen bisualizazioa eta dronaren kontrola, webgune baten bitartez egin ahal izango da. Programaketari dagokionez, C++ (Arduino) eta Python (Raspberry) erabili dira. Gainera, ROS sistema ere erabili da.
.
.
2. PROIEKTUAREN PLANGINTZA
Proiektua hau fase ezberdinetan bete da. Hauetako bakoitzak lehendik planifikatuta egon da eta fase bakoitza eginkizun ezberdinetan banatu da. Jarraian proiektua eraikitzeko jarraitutako faseak agertzen dira:
1. Teknologia ezberdinen alternatibak
a. Komunikazioa ezberdinak
b. Sentsoreak
2. Erabaki hartzea
3. Programazioaren garapena
a. Python
b. Arduino
4. Zirkuituaren probak
5. Datu basearekiko konexioa
6. Dronaren emisoraren konfigurazioa
7. Misio autonomoaren probak
8. PCB-aren diseinua
a. Eskemaren diseinua
b. PCB-are diseinua
c. PCB-aren fabrikazioa
9. Prototipoaren konstrukzioa
a. Kokapena eta soldaketa
b. Abiaraztea .
.
3. TEKNOLOGIAREN EGOERA
Prototipo honen eraikuntzarako hurrengo teknologiak aztertu dira:
Arduino UNO (ATmega328):
ATmega328 mikrokontroladorea bi zereginetarako erabiliko da: Lehenengoa, sentsoreak elikatu eta beren irakurketa datuak jasotzeko. Eta bigarren, hartutako datuak Rasberry-ra bidaltzeko. Datu-transmisio hau USB (serie) bidez egiten da. Raspberry-an beharrezko pin adina ez zeudelako erabiltzea erabaki da.
Raspberry Pi 2:
Proiektuaren zentralita (burmuina) modukoa da. Datuak Datu Basera bidaltzeaz arduratzen da, baita GPS-a eta “ROVER”-a kontrolatzeaz ere. Plataforma hau erabiltzea erabaki da “ROVER”-arekin batera zetorrelako jadanik.
ErleBrain:
Robotak eta dronak eratzeko garun artifiziala da. “Copter”, “Plane” edo “Rover”-ean erabiltzen da. “Debian” irudiarekin dator, “ROS Hydromedusa” dauka preinstalatuta eta “APM ardupilot” plataformaren bidez, drona kontrolatzea lortzen da. Erle Brain-a bi plakez osoatua dago: aurretik aipatutako Raspberry Pi-a eta honen gainean shield moduan jarrita dagoen Erle Brain-a.
29 sentsore, “1 GHz ARM Cortex-A8” CPU-a, 512MB-eko RAM memoria eta 4GB-eto Flash memoria dauzka.
GPS-brujula (UBLOX):
GPS-ak altitudea, longitudea eta latitudea ematen ditu, objetu bat mapan non dagoen kokatzeko.
“ROVER”-ak misio autonomoak egitea ahalbidetzen du, haren koordenatuak ematen dituelako.
Sentsoreak:
Proiektu honen funtsa sentsoreetan dago. Helburua neurketa zehatzagoak egitea delako, drona erabiliz negutegiko puntu ezberdinetan datuak hartuz.
Erabilitako sentsoreak negutegi batean funtsezkoak diren parametroak neurtzen dituztelako aukeratu dira.
DHT11: Hezetasuna eta tenperatura neurtzen dituen sentsorea da.
TSL2561: Argitasuna neurtzen du.
UVM30A: Eguzkiaren erradiazioa neurtzen du.
MG811: CO2 kantitatea neurtzen du.
..
4. PROIEKTUAREN DEFINIZIOA
Proiektu hau hasieratik bi zatitan banatuta egon da:
1. Lehenengo zatian sentsoreen neurketak hartzen direnetik hauek interneteko base datura bidali arteko prozesua da. Sentsoreak ATmega328-ra pinetara konektatuak daude. Hauek dira erabilitako sentsoreak:
a. Tenperatura eta hezetasun sentsorea
b. Erradiazio sentsorea
c. Argitasun sentsorea
d. CO2 sentsorea
.
Sentsore hauekin jasotako datuak, ATmega328-ren bitartez, FTDI hari bat erabiliz, Raspberry-an jasotzen dira Python programari esker. Programa berarekin, datuak jasotzen diren bitartean, sailkatu egiten dira eta HTTP protokoloarekin bidaltzen dira interneteko datu basera. Gainera, MQTT protokoloarekin dronaren moduaren kontrola aldatzea lortzen da. Hau da, drona gelditu edo martxan jartzeko aukera dago webgunetik.
.
2. Bigarren zatia robotaren kontrolaz arduratzen da. Hau egiteko Erle Brain-a, RC konexioa, eta GPS-a behar dira. Kontrola bi modutan egin daiteke, manualki eta automatikoki. Kontrol manuala egiteko, RC emisorea eta errezeptoreak behar dira eta «MANUAL» moduan lan egin behar da. Kontrol automatikoak GPS koordenatuen bidez funtzionatzen du, beraz, GPS-a Erle Brainera konektatu behar da. Ondoren, «LEARNING» moduan egonda, emisorearen edo ordenagailuaren bitartez koordenatu puntuak idazten dira. Puntu guztiak gordetak izandakoan, «AUTO» moduan jarri behar da aurretik gordetako ibilbidea jarraitzeko.
.
. 5. AURREKONTUA
Prototipo bat sortzeak zenbat balioko duen jakiteko, lehengaien eta erositako produktu guztien prezioak aztertu beharko dira. Totalean produktuaren prezioa 1200€-koa izango da. Bukaerako enlazetan memoria osoa ikusi daiteke eta bertan jarri dira elementu bakoitzaren prezioak.
.
. 6. PROTOTIPOAREN GARAPENA
Atal honetan prototipoa garatzeko garaian jarraitu diren urratsak azalduko dira:
6.1. Simulazioak
Fase honetan, alde batetik, lehen azaldutako Arduino programa (ikus 4.1. Arduino Programaren Diagrama atala) kargatu da «Proteus»-ek eskaintzen digun «ISIS» softwarean eta zirkuituaren funtzionamendu egokia konprobatu da.
Software hau oso baliagarria izan da proiektu honetan simulazioak egin ahal izateko eta montatu aurretik konprobazioak egiteko.
Simulazioa egiterako garaian, sentsoreen ordez potetziometroak erabili dira eta Arduinoa serieko pantaila birtual batera konektatu da serie portuan idazten den informazioa bisualizatu ahal izateko. Simulazioa martxan jartzeko, «Play» sakatu behar da eta serieko pantaila ireki. Honen barruan, irakurri eta bidali nahi den sentsorearen karakterea idatzi behar da hau pantailaratzeko. “T” tenperaturarentzako, “H” hezetasunarentzako, “R” erradiazioarentzeko, “C” CO2-arentzako eta “L” argitasunarentzako.
.
Bestalde, «APM Planner» softwarea landu da. Software hau, GCS (Ground Control Station) bat da eta honen bitartez dronaren kalibrazioak, «WayPoint» bitartezko ibilbide planifikatuak eta bestelako parametroak modifikatu daitezke. Helburu nagusia misio autonomoak egitea da eta horretarako ingurune zabal eta irekian egin dira frogak, GPS seinalea ahalik eta hoberen izan dadin.
. 6.2. Material bilketa
Simulazioa egokia dela ikusi ondoren, erabiliko dugun materiala bildu behar da. Garapen eta probetako fasean material hau erabili dugu proba ezberdinetan:
• 1 x Arduino UNO
• 3 x Potentziometro
• 1 x Tenperatura/Hezetasun sentsorea
• 1 x Argitasun sentsorea
• 1 x Erradiazioa sentsorea
• 1 x CO2 sentsorea
• 1 x USB adaptadorea
6.3. Kableatu eta programazio frogak
Aurrerago aipatu den bezala, proiektu hau bi zatitan bana daiteke (sentsoreen irakurketarena eta internetera bidaltzekoarena). Ondorioz, programatzeko bi hizkuntza erabili behar izan dira. Hala nola, Arduino programatzeko bere hizkuntza erabili da eta Raspberry programatzeko berriz, Python eta ROS hizkuntzak erabili dira.
.
6.3.1. Sentsoreen irakurketa Arduino bidez
Simulazioak ondo funtzionatu arren, oso garrantzitsua da zirkuitu guztia muntatzea. Horretarako, protoboard batean proiektuan erabiliko diren osagai guztiekin.
Proiektu honetan, hainbat froga ezberdin egin dira. Hasteko, simulazioan bezala, Arduino plakara potentziometro batzuk konektatu dira eta lortutako datuak serie bidez bidaltzen dira. Bigarren frogan, sentsoreak Arduinora konektatuz sistemaren funtzionamendu egokia frogatu da.
Programazioari dagokionez, Arduinoko programa ondo ulertzeko helburuarekin, ondorengo fluxu diagrama aurkezten da:
Programa honen helburu nagusia sentsoreen balioak irakurtzea eta Raspberryra bidaltzea da. Horretarako, sentsore bakoitzaren programa interneten bilatu da, banaka frogratu da sentsore bakoitzarekin eta ondoren bata bestearekin integratzen joan dira.
Sentsore guztien funtzionamendua egokia dela ikusita, serie portu bidezko komunikazioa egiteari ekin zaio. Lehen frogak i2C protokoloa erabiliz egin dira baina hainbat zailtasun ikusi ondoren, serie portua erabiltzea erabaki da programaketa aldetik xamarragoa delako.
Hau egiteko, FTDI USB adaptadore bat erabili da. Honen bitartez, sentsoreak irakurritako datuak lehenengo Raspberry-ra eta ondoren interntera ondo bidaltzen direla frogatu da. Frogak eginten joan ahala, Arduino eta Python-eko programak hobetzen joan dira beharrezko funtzionamendua lortu arte.
Zati honetan erabilitako erreminta «Arduino Sketch» programa izan da.
. 6.3.2. Internetera datuak bidaltzea Raspberry bidez
Arduinotik jasotako datuez gain, informazio gehiago bidaliko da Internetera. Hala nola, LiPo bateriaren egoera eta GPS kokapena. Hau egiteko, bi aukera aztertu dira: programatzeko ROS estruktura eta Python hizkuntza.
Ondoren ROS modu sinple batean azalduko da:
. 6.3.2.1. ROS
ROS siglek Robot Operative System esan nahi dute ingelesez. Kode irekiko meta-sistema eragile bat da eta Open Source Robotics Foundation (OSRF) erakundeak mantentzen du. Ondorengo zerbitzuak eman ditzake:
• Hardware-abstrakzioa
• Maila baxuko gailuen kontrola
• Erabilera orokor funtzionaltasunaren inplementazioa
• Prozesuen arteko mezuen bidalketa
• Paketeen kudeaketa
ROS beste “framework” robotikoen (Player, YARP, Orocos, CARMEN, Orca, MOOS o Microsoft Robotics Studio) antzekoa da zentzu batzuetan.
ROS-en helburu nagusia robotikaren garapen eta ikerketan erabiltzen diren kodigoak berrerabiltzea eta soportea ematea da. Beste helburu edo ezaugarri batzuk ondorengoak dira:
• Thin: ROS ahalik eta arinen izateko diseinatuta dago.
• ROS-agnostic liburutegiak: garapen mota gustokoena liburutegiak interfaze funtzional garbiekin idaztea da.
• Hizkuntza independentzia: ROS edozein programazio- hizkuntzatan inplementatzea erraza da. Dagoeneko Python, C++ eta Lisp hizkuntzatan inplementatua dago.
• Testeatzeko erraza: ROS-ek “rostest” izeneko test framework bat barneratzen du, modu errazean frogak egiteko.
• Eskalablea: ROS-a egokia da exekuzio-denbora handiko sistematan eta garapen-prozesu handietan.
ROS hobeto ulertu ahal izateko, ondorengo kontzeptuak argi edukitzea gomendagarria da.
• Master: ROS Masterrak izen erregistroak kudeatzen ditu. Bera gabe, nodoak ez lirateke beste nodoak aurkitzeko, mezuak trukatzeko eta zerbitzuak eskatzeko gai izango.
• Nodoak: Konputazioak egiten dituzten prozesuak dira.
• Mezuak: Nodoak mezuak trukatzen komunikatzen dira.
• Topikoak: Argitaratzaile/harpidedun (publicador/suscriptor) semantika erabiltzen duten garraio sistemek mezuak enrutatzen dituzte.
• Zerbitzuak: Eskaerak eta erantzunak zerbitzuak erabiliz egiten dira, mezuetan oinarrituta: bat eskatzeko eta beste bat erantzuteko.
.
ROS erabili ahal izateko urrats garrantzitsuenetako bat, aurrez ezarritako karpeta estruktura bat sortzea da.
Hainbat instrukzioen bitartez egiten da, baina hau ikusi ahal izateko, deskargatu memoria osoa proiektuaren Site-an. Ondoren, Raspberryko programaketaren planteamendua egin da. Hiru zati izango dira:
• LiPo-aren egoera: Kodigo honetan, LiPo bateriaren egoera jasoko da.
• GPS posizioa: Kodigo honetan, latitudea eta longitudearen datuak jasoko dira.
• Kodigo nagusia: Kodigo honetan, Internetera bidaliko den informazioa jasoko eta bidaliko da.
Bloke bakoitza azterketa, memorian aurkituko duzue.
.
6.4. PCB-aren diseinua eta fabrikazioa
Fase honetan, prototipoan erabili den PCB-a diseinatu eta fabrikatu behar da. Horretarako, pausu hauek jarraitu dira:
.
6.4.1. PCB-aren diseinua
Simulaziorako zirkuitua eta benetan behar den zirkuitua ez dira berdinak, beraz lehenengo pausua ISIS-en bitartez diseinu berria sortzea izango da. Kontuan hartu behar da, fase honetan erabiltzen diren osagaiak urrats digital egokiak izan behar dituztela, bestela hauek sortu behar direlako.
Sortuko den PCB-a Raspberry Pi eta Erle Brain 2-aren gainean kokatuta joando da, beraz plaka hauen dimentsioak kontutan hartu beharko dira. Hau jakinda eta ISIS-eko diseinua egin ondoren, eskema PROTEUS-eko ARES softwarera bidaltzen da.
PCB-aren diseinura honetarako ez da urrats berririk diseinatu behar izan, baina beste gauza batzuk kontuan izan behar dira, hala nola, pisten zabalera, osagaien kokapena edo pad-en lodiera.
Sentsoreak eta konektoreak plakaren izkinetan jarri dira, erabiltzeko orduan erraztasunak izateko. Gainera, Reset botoi bat eta piztua dagoela irudikatzen duen LED bat gehitu zaizkio.
.
6.4.2. PCB-aren fabrikazioa
Fabrikazio fasea aurrera eraman ahal izateko, Don Bosco-n dagoen fresaketa bidezko makina erabili da. Makina hau, kobrea kenduz, zirkuitua egiteko gai da denbora gutxian. Makina Board-Master LPKF PromatS62-a da.
Makina martxan jarri aurretik, makinak irakurri dezakeen artxiboa sortu behar da. Horretarako, CircuitCAM programa erabiltzen da. Programa honetan PCB-aren diseinua formatu egokira pasatzeaz gain, azkeneko ukituak eta soldaketak errazten dituten hustuketak egiten dira.
Artxiboa sortu ondoren, LPKF-ra konektatuta dagoen ordenagailuan artxiboa pasa behar da. Fresaketarekin hasteko, lehenengo makinari zuloak egiteko agindu behar zaio eta ondoren pistak. PCB-a aurpegi bakarrekoa denez, ez du metalizaziorik behar.
.
6.5. Karkasaren garapena
Azaldutako zati elektronikoa kanpo faktoreetatik babesteko, (ura, hezetasunak sortutako korrosioa…) karkasa bat egitea erabaki da.
.
6.5.1. Karkasaren diseinua
Karkasa hau sortzeko, software libreko interneteko orri bat edo FreeCAD softwarea erabili daiteke. Azkeneko programa honen bidez 3D irudiak sortzeko eta editatzeko ahalmena ematen du.
Karkasa bi zatitan banatuta dago, top eta bottom. Bottom edo behe aldeko zatia, Raspberryaren azpiko karkasa da. Top edo goi aldeko zatia, guztiz diseinatua izan da beheko zatiarekin bat etorri dadin. Diseinatzerako orduan, kontuan izan da plaka babestu egin behar dela baina konektoreentzako hutsuneak egon behar direla eta sentsoreak kanpoan egon behar direla neurketak egokiak izan daitezen.
.
6.5.2. Karkasaren fabrikazioa
Aurreko diseinuen “.stl” artxiboa edukita, Cura softwarearen bitartez “.gcode” formatura pasatzen da eta ondoren Repetier Host-en bidez 3D inprimagailura bidaltzen da. Karkasa inprimatzeko erabili den makina Prusa i3 Psique izan da eta piezak PLA materialez sortuta daude.
.
6.6. Osagaien soldaketa
Fase honetan, osagai guztiak estainatu dira PCB-ra. Beraien artean, sentsore guztien, komunikaziorako eta programa kargatzeko konektoreak. Hauetaz gain, ATmega-ren zokaloa, erresistentziak, kondensadoreak, 16GHz-ko kristala eta LED-a ere estainatu dira.
Osagaia kokatzerako orduan garrantzitsua da PCB-a nibelatuta kokatzea, mahaian ondo sostengatzeko. Gainera, garrantzitsua da pad-ean estainua eman baino lehen bero egotea soldaketa ona izateko. Soldaketa teknika egoki guztiak erabili dira dena ahalik eta txukunen gelditzeko eta funtzionamendu ezegokiak ekiditeko.
.
.
7. ONDORIO ETA ETORKIZUNERAKO HOBEKUNTZAK
Proiektu bat bukatzerakoan, balorazio orokor bat egitea komeni izaten da. Ekarri dituen onura, lortutako helburuak eta etorkizunerako hobekuntzak aztertzen dira.
.
7.1. Ondorioak
Proiektu hau burutzeak hainbat ondorio positibo ekarri ditu: Lehenengo, dronen teknologian barneratzea ahalbidetu du eta beraien funtzionamendua hobetu ulertzea lortu da. Bigarren, ATmega328 mikrokontroladorea, sentsoreen irakurketa egiteko erabiltzen ikasi da. Hirugarren, informazio hori Erle Brain burbuinera serie bidez nola bidali ikasi da. Laugarren eta agian garrantzitsuen, Erle Brainaren barruan hainbat programazio era eta protokolo ezagutzea ahalbidetu du. Horien artean ROS, HTTP eta MQTT.
Kontutan hartu behar da ROS sistemaren garrantzia, datu berezi batzuk (bateriaren egoera eta GPS posizioa) irakurri ahal izateko eta sare bidezko kontrola egin ahal izateko. Sistema baliogarri hau erabiltzen ikasteak, abantaila handiak ekarri ditu, dronari beharrezkoak ziren hobekuntza batzuk aplikatu ahal izateko. Sentsoreen informazioa wegbuneko datu basera bidaltzeko http protokoloa erabiltzen ikasi da. Gainera, webgunetik drona kontrolatu ahal izateko, MQTT komunikazio protokoloa erabili da. Dronaren egoera bertatik ikusi eta kontrolatzea lortu da.
.
7.2. Etorkizuneko hobekuntzak
Prototipoa bukatzerakoan, ondorengo hobekuntzak egitea proposatzen da:
• Kamera baten gehikuntza, dronaren jarraipena webgunetik egin ahal izateko.
• Drona autonomoki mugitzeko sistema hobetzea. GPS sistemak errore nahiko handia du neguteki batek behar duen zehaztasunerako.
• Sentsoreen zehaztasuna hobetzea.
• Oztopoak ekiditeko sistema baten gehikuntza.
• Misio autonomoak webgunetik sartzea, hau da, GPS koordenatuak webgunetik sartzeko aukera.
Gainera, sentsore ezberdinak gehitzeko aukera egon daiteke, bezero bakoitzaren beharretara egokitzeko.
Berez, proiektu honen helburua negutegien inguruneko neurketak irakurtzea izan arren, beste erabileretarako baliogarria izan daiteke.
Laborategiak: Laborategi berezi batzuetan, garrantzitsua da inguruneak baldintza konkretu batzuk edukitzea, laginak ondo kontserbatzeko. Gainera, eremu kimiko edo biologiko batzuetan, gizakien sarrera kontrolatuta dago eta batzuetan arriskutsua izan daiteke. Ingurune hauetan beharrezko neurketak kontrolatzeko, «sense-ROVER»-a erabili daiteke balioak webgune batetik ikusi ahal izateko.
Fabrika industrialak: Fabriketako langileak, batzuetan osasunarentzako kaltegarriak (soinua, keak, tenperatura altuak…) diren ingurunetan ibiltzen dira. Hauek ekiditeko helburuarekin, «sense-ROVER»-aren sentsoreak egokituz, honen kontrola izateko aukera egon daiteke.
Hona hemen egindakoaren bideo tutoriala:
.
.
.
8. BIBLIOGRAFIA
Proiektu hau teknologia berritzailez konposatua dago, beraz, esteka/lotura ezberdinetara jo behar izan da informazioa eta adibideak lortzeko, garapen egokia izateko:
El mundo de los drones es complejo, es un sector que surge de los aficionados a radio control, que gracias a los avances tecnológicos han mejorado en fiabilidad, dándoles utilidades para uso civil profesional. La rama de aficionado está más o menos regulada desde hace año (aunque cada uno interpreta luego lo que más le interese, pero eso es otro tema) pero para uso profesional se reguló a mediados del 2014, por lo que la normativa tiene algo más de 1 año. La normativa se saca deprisa y corriendo porque el precio de los drones había bajado mucho y el uso de estos estaba aumentando. Al no haber norma, algunos habían empezado a hacer burradas. La que encendió todas las alarmas fue un video filmado con drone sobrevolando la mitad de Madrid. Un video muy bonito pero muy peligroso que no debería de haberse hecho y con la normativa actual estaría prohibido. La entrevista que publica un periodico online a la productora del video demuestra el poco conocimiento técnico del drone que tenían ya que hacen afirmaciones como «Es como de juguete pero muy potente y seguro a la vez». Esta falta de conocimiento genera en el piloto un exceso de confianza y la creencia que es fácil, que está todo bajo control. Pero desgraciadamente este caso solo es uno de los muchos que iremos viendo.
El consejo de ministros aprobó la normativa de los drones y a los 4 meses volvió a retocarla haciendo pequeños ajustes y siendo la que ahora está en vigor (BOE del viernes 17 de octubre de 2014, Sección 6.ª Aeronaves civiles pilotadas por control remoto, artículos 50 y 51). Esta normativa ha sido muy criticada por el sector porque es muy restrictiva y imposibilita realizar ciertos trabajos y negocios que las empresas estaban viendo posibles. Muchos la están respetando pero unos pocos se la saltan, ponen en peligro la seguridad aérea y además hacen competencia desleal a los que si cumplen la normativa.
En el centro de Formación Profesional de Don Bosco empezamos a trabajar y a conocer la tecnología de los drones a la par que salio la normativa. Hemos intentado difundir la tecnología y procurar que las personas y profesionales de nuestro entorno (Errentería, Donostia, Pasaia, Lezo…) comprendan y trabajen según la normativa. Se está dando formación a pilotos de drones y se asesora y guía en la creación de la empresa y puesta en marcha en el sector. Pero vemos constantemente trabajos que no se están realizando correctamente, incluso más de uno realizando ilegalidades claras que AESA está tomando nota poco a poco. Con el objetivo de transmitir claramente lo que no se puede hacer, voy a hacer un pequeño resumen de la normativa. Es una interpretación de la normativa y puede que alguno no esté de acuerdo, pero creo que será la interpretación más extendida dentro del sector:
No se puede volar de noche
No se puede volar en ciudad
No se puede volar sobre las personas
No se puede volar en espacio aéreo controlado
No se puede volar a menos de 8 Kms de un aeropuerto y 15 si tiene vuelo instrumental
No se puede volar a más de 500 metros y 120 de altura (salvo una excepción) del piloto
A continuación voy a poner distintos videos que se han ido haciendo, donde se ha podido vulnerar alguna de las normas que he puesto arriba. Algunos de los videos están filmados por aficionados que no buscan ninguna contraprestación económica, hay otros que están disfrazados en aficionados pero buscan rendimiento económico (es ilegal) y algún otro es operador suscrito en AESA y publicado en la lista con las empresas que pueden volar drones para uso comercial. Algunos de los videos están grabados antes que entrara en vigor la normativa, pero puede servir como ejemplo de lo que ahora no se puede hacer.
Un video muy famoso es el de las elecciones municipales del 2015 en Valencia donde se presentaba a la alcaldía Rita Barberá del Partido Popular.
El video claramente vuela sobre la ciudad de Valencia que no está permitido. Al no ser mi comunidad no estoy muy seguro pero está muy cerca del aeropuerto por lo que tal vez también dentro del espacio aéreo controlado. Además está casi a 8 Km del aeropuerto, el aeropuerto es muy posible que tenga sistemas con vuelo instrumental por lo que no se podría tampoco volar en esa zona.
Este otro es de una filmación del paseo nuevo de Donostia, no he conseguido incrustralo por lo que os pongo el link. Se ve que busca el límite de la legalidad, realizando un trabajo en el que se podría discutir si está volando sobre la ciudad o no. Pero lo que si está haciendo, es volar dentro del espacio aereo controlado del aeropuerto de Donostia, cosa que no está permitido. El mismo también tiene otro video sobre Donostia, en este caso sobre el monte Urgul. Aparte de todo lo dicho sobre el anterior video, hay que tener 2 dedos enfrente, si ese drone tiene cualquier problema y se cae es muy probable que caiga sobre la parte vieja de la ciudad que está llena de gente.La carrera popular que se celebra en Zumaia por el aire filmada con el drone ofrece unas imágenes de un entrono muy bonito.
.
.
Las tomas las realiza sobre las personas, no solo los que están corriendo sino sobre los espectadores. La normativa dice que no se puede volar sobre grupos de personas, esto es 3 o más y sin duda alguna se está volando sobré más de 3 personas en muchos casos. Aun y todo el sentido común y la prudencia dice que no se se debe volar sobre nadie.
Unas preciosas imágenes obre la playa de Ondarreta de Donostia, es complicado apreciar a primera vista algún detalle pero es interesante. Youtube no permite insertar este video por lo que os pongo el link. Aparte de volar en espacio aéreo controlado, levanta demasiado el drone. En la bahía está la isla Santa Clara (48 metros) el monte Igueldo (>170 metros) a la izquierda y el monte Urgul(123 metros) a la derecha. En el video se puede apreciar que supera todos o como mucho se queda a la par del hotel del monte Igueldo que está a 170 metros. Hay que recordar que la altura máxima permitida es de 120 metros.
La Diada de Barcelona del 2013 coincidió con el comienzo de las burradas con los vuelos de drones.
.
.
En él se puede ver como se levanta el drone en el centro de Barcelona, rodeado de una multitud y sale volando sobre un montón de personas. En mi opinión lo más grave de todo es que el piloto es completamente irresponsable, porque levantar un drone de ese tamaño rodeado de tanta gente y luego volar sobre ella en el centro de Barcelona es una locura. Para colmo el drone se desplomó sobre los manifestantes como se puede ver en el siguiente video.
Sobre Benidorm también se han realizado barbaridades fuera de toda lógica y sentido común.
.
.
La verdad es que a este video le quedan pocas prohibiciones sin saltarse. Vuela en ciudad, sobre las personas, más de 500 metros (1,7 km!!!). Este es otro claro ejemplo de la mentalidad que tienen algunos, el drone es mio y vuelo donde quiero. Podéis ver multitud de burradas en su canal.
Para el final dejo este video, un piloto operador ha recopilado las distintas tomas que ha ido realizando por la ciudad de Donostia y las a juntado en este video. En este caso no voy a comentar cual es la normativa que no ha cumplido porque no se si ha cumplido alguna ¡Parece mentira que sea un Operador autorizado por AESA!
.
.
Si conoces algún otro video en el que se hagan las cosas mal, coméntanoslo para que podamos añadirla a la lista y así vayamos creando conciencia en el sector.
Actualización 9-12-2015
Según he publicado el artículo me han llegado múltiples videos de otras localidades donde también se están realizando vuelos sin cumplir la norma.
Vuelos sobre Bilbao, me han enviado muchísimos, os pongo algunos que la verdad es que es impresionante el poco sentido común que hay.
Este vuelo por Bilbao también incumple gran cantidad de las limitaciones que tenemos. Además toma demasiados riesgos y para colmo se enorgullece en hacer lo que le dada la gana por «Controla» porque tiene mucha experiencia.
.
.
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.
