Visita a la Colònia Vidal

6 04 2014

Tot i que la visita a la Colònia Vidal ha estat organitzada pel departament de Ciències Socials, als de Tecnologia també ens interessa conèixer el nostre passat industrial, del qual el riu Llobregat va ser un dels principals motors, així que m’he afegit a aquesta activitat dels alumnes de 4rt ESO.
Aquesta és la crònica del que més m’ha interessat des del punt de vista tecnològic:

ColoiniaVidal

Aprofitament de l’energia hidràulica. Transformació en energia elèctrica

L’aigua del riu s’emmagatzemava en una presa, situada una mica per sobre del nivell de la central. Aquesta aigua acumulava energia potencial que s’anava transformant en energia cinètica durant el seu recorregut per un canal de poc pendent, i acabava caient per dos conductes cap a cada una de les dues turbines Francis d’eix horitzontal, fent-les girar. L’aigua es retornava al riu pel canal de desguàs.

L’energia mecànica produïda pel gir de cada turbina es transmetia a l’alternador associat mitjançant un arbre de transmissió. El gir de les bobines del rotor de l’alternador transformava l’energia mecànica en energia elèctrica, que es conduïa al quadre de comandament i a uns transformadors elèctrics que li donaven les condicions necessàries per al funcionament de les màquines, de la il·luminació i de les necessitats elèctriques de tota la colònia.

Les il·lustracions de Jordi Ballonga per als quaderns del MNACTEC sobre el funcionament de la Colònia Vidal són molt més aclaridores que qualsevol de les meves fotos o explicacions.

La màquina de vapor

Amb carbó procedent d’Anglaterra s’alimentava la caldera de la màquina de vapor per aconseguir l’energia necessària quan l’aigua del riu era insuficient. L’energia tèrmica del vapor es transformava en energia mecànica mitjançant un sistema de biela-manovella. El volant d’inèrcia i el regulador centrífug asseguraven el seu correcte funcionament mecànic.

La següent animació, extreta de wikipedia, mostra el funcionament de la màquina de vapor:

El funcionament de les màquines de la fàbrica

A la fàbrica de la Colònia Vidal, a més d’assabentar-nos del procés que seguia el cotó fins que es transformava en teixit i veure les diferents màquines que intervenien en aquest procés, hem vist el sistema de transmissió que permetia, amb un únic motor, accionar-les totes mitjançant un sistema d’embarrats amb politges i corretges que transmetien el moviment fins a cada màquina.

Aquest sistema d’embarrats i transmissió per corretja unitari per a tota la fàbrica es va acabar substituint per motors elèctrics independents per a cada màquina.

L’àlbum de fotos de la visita





Váter inteligente con S4A

5 04 2014

Una de las situaciones susceptibles de automatización en una vivienda inteligente escogidas por mis alumnos para solucionar en su proyecto de vivienda domótica es “el váter inteligente”. Como madre de adolescente del género masculino, ya me gusta que propongan soluciones al eterno problema de la cadena, la tapa, el adolescente y su madre.

vater1

Para mi proyecto del módulo 5 del MOOC Robots y Videojuegos en las aulas he buscado una solución para este problema, utilizando un sensor de infrarrojos TCRT5000 que detecte que el adolescente en cuestión se acerca al váter con la intención de utilizarlo (solo si va a utilizarlo, no si pasa por allí), y un servo acoplado a la tapa del váter. El módulo de baños de las Lego Friends de Lídia me ha servido como attrezo :-)

Conectando el sensor de infrarrojos a una entrada digital, como lo presentan en todos los tutoriales que he visto, no he consegudio suficiente precisión, así que me he planteado conectarlo a una entrada analógica (A0).

He puesto una pared delante del váter para tener un valor de referencia del sensor: entre 500 y 550. Cuanto más se acerca el personaje al sensor, más bajo es el valor.

Para que la tapa solo suba si se va a utilizar el váter, el personaje tiene que estar muy cerca pero lo suficientemente lejos para no tener que esperar a que la tapa esté abierta. En el punto en que quiero que se abra la tapa la lectura del sensor es de aproximadamente 300.

Por supuesto, cualquier adolescente que se precie pasa de tirar de la cadena, así que una vez bajada la tapa, se debería activar el mecanismo de descarga de agua, simulado en mi montaje con un sonido.

El programa:

Propuesta de mejora:

El sistema debería dar la posibilidad de subir y bajar la tapa manualmente, y accionar el servo solo si el adolescente se va sin bajarla. Un mensaje rallante tipo: otra vez has olvidado bajar la tapa!!! tampoco estaría mal.





Sensors analògics amb S4A

19 02 2014

L’interessant d’un sistema automàtic és la capacitat de resposta dels actuadors a fenòmens externs de magnitud variable (nivell de llum, de so, temperatura, humitat, …). Per aixó calen sensors analògics, els quals, connectats a un pin d’entrada analògica, emeten un senyal de valor variable (entre 0 (0V) i 1023 (5V)), que és proporcional als efectes que estan mesurant.

En funció d’aquest senyal (de valor entre 0 i 1023) podem:

Activar / desactivar un actuador connectat a una sortida digital:
Hem utilitzat una fotoresistència per fer un sensor de llum i hem establert un llindar (valor que separa la claror de la foscor) per tal que un LED s’encengui quan hi ha foscor i s’apagui quan hi ha claror, però la creativitat d’alguns els ha portat a que un LED RGB s’encengui d’un o altre color en funció d’aquest llindar.

Controlar el comportament analògic d’un actuador:
Hem utilitzat el nostre sensor de llum per què el nivell d’il·luminació d’un LED connectat a una sortida analògica varii en funció del nivell de llum ambiental.

Activar / desactivar diversos actuadors:
Hem utilitzat un termistor per fer un sensor de temperatura i hem simulat un termòmetre digital amb una barra de LEDs.  Com que S4A no ens permet connectar tants LEDs com té la barra, els hem agrupat de dos en dos. Els llindars establerts per què s’encenguin més o menys parelles de LEDs en funció de la temperatura no són molt correctes, però hem agafat la idea i més endavant la perfeccionarem.





BellBot Arduino. Simplificant el codi amb funcions i variables

15 02 2014

Un cop entés el funcionament i la programació dels senyals que permeten controlar els servos de rotació contínua [>>] hem creat un programa per que el nostre robot avanci durant 5 segons i retrocedeixi durant 3 segons. Afegir més comportaments allargarà molt el programa, i tenim por de perdren’s entre les línies del codi i no poder corregir possibles errors.

Hem trobat la solució per simplificar i racionalitzar el codi, fent-lo més comprensible i més fàcil de modificar si cal, amb la creació d’una funció void navegacio depenent de 3 paràmetres variables (int): sentit de gir del servo dret, sentit de gir del servo esquerre i durada de l’acció. Hem creat una altra funció void aturada per definir l’stop.

Amb aixó, al bucle principal del programa només hem de definir la seqüència d’accions (endavant-endarrere-aturada) cridant a les funcions corresponents i donar valors a les tres variables de les què depenen:

Què bé, què clar, què endreçat, què fàcil!!! Veure el programa complert





BellBot Arduino. Control bàsic de la navegació

9 02 2014

Per als robots dels Tecno-Lògics 1Batx utilitzem el xassís del Boe-Bot Parallax i el llenguatge de programació propi d’Arduino. Un cop fetes les primeres pràctiques de control de LEDs, estem treballant el control bàsic de la navegació amb servomotors de rotació contínua (veure esquema de connexió).

Utilitzem com a base de programació l’sketch Endavant 3 segons, adaptació del proposat al tutorial de programació del BOE Shield-Bot Parallax.

Senyals Servo
Els servos necessiten un tipus de senyals concretes: trens de polsos (senyals 0-1) de període 20 ms. L’amplada del pols (temps durant el qual està actiu, a 5V) determina el sentit de gir i la velocitat del servomotor. En el cas dels servos de rotació contínua Parallax: 1.300 µs → sentit horari, velocitat màxima / 1.500 µs → aturat / 1.700 µs → sentit antihorari, velocitat màxima. Velocitats intermitges es poden aconseguir aplicant polsos d’amplades intermitges entre 1.300 i 1.500 per al sentit horari, i entre 1.500 i 1.700 per al sentit antihorari.

Sobre el llenguatge de programació
Per tal de treballar amb servomotors cal incloure al programa la llibreria Servo, utilitzar la funció writeMicroseconds(); per definir l’amplada dels polsos, delay(); per definir la durada de les accions (en milisegons), i les funcions attach(); i detach(); per associar i deixar d’associar els senyals servo als pins especificats. Donat que la llibreria Servo deshabilita l’ús dels pins 9 i 10 com a sortides analògiques, es proposa utilitzar aquests pins per a connectar els servomotors.

Maniobres bàsiques
El moviment del robot depén del sentit de gir dels motors. Les instruccions corresponents a les quatre accions bàsiques de la navegació:

Endavant
servoDret.writeMicroseconds(1300);
servoEsquerre.writeMicroseconds(1700);
delay();

// Ample pols 1300 µs: gir horari
// Ample pols 1700 µs: gir antihorari
// Durada de l’acció (en ms)
Endarrere
servoDret.writeMicroseconds(1700);
servoEsquerre.writeMicroseconds(1300);
delay();

// Ample pols 1700 µs: gir antihorari
// Ample pols 1300 µs: gir horari
// Durada de l’acció (en ms)
Gir dreta
servoDret.writeMicroseconds(1700);
servoEsquerre.writeMicroseconds(1700);
deay();

// Ample pols 1700 µs: gir antihorari
// Ample pols 1700 µs: gir antihorari
// Durada de l’acció (en ms)
Gir esquerre
servoDret.writeMicroseconds(1300);
servoEsquerre.writeMicroseconds(1300);
delay();

// Ample pols 1300 µs: gir horari
// Ample pols 1300 µs: gir horari
// Durada de l’acció (en ms)

Funcionament
La tracció funciona correctament, però el robot té una certa tendència a “encabritar-se” cap endavant. Per solucionar-ho cal baixar i retrasar el centre de gravetat i, si cal, posar uns topes endavant.
El més important però no és la qualitat del resultat del primer dia sinó les reflexions que ens portaran a millorar-lo.

Recursos utilitzats
Learn.Parallax. BOE Shield-Bot Navigation
Arduino. Referencia del lenguaje





Disseny d’habitatges. Primeres idees

6 02 2014

El primer pas del nostre projecte de domòtica és definir l’habitatge: treballem sobre un conjunt residencial de 8 habitatges entre mitgeres, els quals s’han distribuït entre els grups d’alumnes. L’envolvent i la zonificació dels habitatges està definida, així com les escomeses i els comptadors dels diferents subministraments.

Amb aquest projecte es pretén consolidar i contextualitzar els coneixements adquirits durant el primer trimestre sobre automatització, electrònica i computació física, relacionant-los amb l’habitatge i les seves instal·lacions.
Es demana creativitat per part dels alumnes, acotant el problema a habitatges molt petits, per tal que el procés de disseny i la seva representació sigui assequible.

Comencem distribuint l’espai donat, adaptant-nos a les especificacions inicials i expressant les idees amb esbossos per després representar-les mitjançant dues eines diferents: SketchUp (software de modelat 3D) i Floorplanner (eina 2.0 específica per representació d’habitatges).

Tot i que l’espai és molt petit (10×10 m, inclosos garatge i jardí), que s’ha transmés als alumnes la idea dels lofts (espais diàfans, sense tancaments) i que s’ha presentat un exemple raonable de distribució per part de la profe, els esbossos dels alumnes representen en la majoria dels casos distribucions d’allò més tradicionals, amb passadissos i habitacions tancades que evidentment són incompatibles amb les dimensions de l’espai i  no cabran en el disseny final. Però ja se n’adonaran d’aquesta errada i de què les primeres idees mai són definitives.





Treballant amb senyals analògics i S4A

1 02 2014

Tot i què Arduino només pot treballar amb senyals digitals, pot simular senyals analògics. Mitjançant la tècnica PWM (Pulse with Modulation) a través d’uns pins determinats, podem crear polsos amb senyals digitals. Variant l’amplada del pols (percentatge del període en que el senyal està actiu) podem aconseguir qualsevol valor de tensió entre 0 i 5V.

Treballar amb senyals analògics permet controlar, entre d’altres, la intensitat d’iluminació d’un LED, configurant el paràmetre de sortida del pin corresponent entre els valors 0 (0V: apagat) i 255 (5V: intensitat màxima). Així ho hem comprovat:

Variació de la intensitat d’il·luminació d’un LED
mitjançant una variable que permet controlar-la des de l’ordinador.

Espelma electrònica amb LED RGB (RedGreenBlue)
definint el valor PWM de cada un dels tres pins (un per a cada color) com a aleatori.








Seguir

Recibe cada nueva publicación en tu buzón de correo electrónico.

Únete a otros 26 seguidores

%d personas les gusta esto: