03 septiembre 2023

Examen de Processing

Processing es un lenguaje interesante para iniciarse a la programación.

He encontrado un examen que preparé en el curso 2017/18 para alumnos de segundo de bacillerato.

Archivo del examen en formato PDF

El primero de los dos ejercicios 10 debe quedar así


 

 

18 agosto 2023

Taburete de madera

DISEÑO

El diseño de este taburete se basa en el cuadrado. Está compuesto de tres piezas principales: una central y dos laterales, que son cuadrados. Una cuarta pieza, el travesaño, sirve para darle rigidez.

Diseño basado en cuadrados

La unión de las piezas es mediante tornillos. Se ha intentado utilizar el mínimo. Se necesitan siete tornillos.

Otra de las características de este diseño es que se pueden acoplar por parejas ocupando poco espacio. Para facilitar este acoplamiento hay que modificar ligeramente el diseño alargando unos milímetros en una dimensión los cuadrados. 3 mm pueden ser suficientes.

Dos taburetes acoplados

Modelado del interior
 

 

Diseño modificado para facilitar el acoplamiento

MATERIAL

En los almacenes de construcción venden unas tablas de 20 cm de ancho y 2,5 cm de espesor que pueden ser la ideales para este proyecto. También se puede usar madera de palé, aunque no es fácil encontrar tablas de 20 cm de ancho. En este caso el espesor de la tabla es más próximo a los 2 cm.

Como la madera empleada no es de mucha calidad, las dimensiones no suelen ser muy precisas. En las medidas del taburete se debe primar que las piezas sean cuadrados a que se ajusten a las dimensiones de los planos. Es decir, si nuestra tabla mide 19,6 cm las dimensiones de los cuadrados tendrán ese lado, o 19,6 x 19,9, en el caso que queramos que los taburetes se puedan acoplar por parejas sin dificultad.

Los tornillos pueden ser de 40 x 4 mm o un poco más largos, dependiendo del espesor de la tabla. Para preparar el taladro donde se introduce el tonillo usaremos una broca de 3,5 mm.

Una vez terminado he utilizado aceite de linaza para proteger la madera.

EJECUCIÓN

Además de alargar en una dirección, el cuadrado 3 mm para facilitar el acoplamiento de los taburetes por parejas, conviene, con ayuda de un sargento montar el taburete antes de hacer los taladros longitudinales en las maderas. Así podremos hacer las correcciones que sean necesarias para que el taburete asiente bien en el suelo y no 'cojee'.



   

 

 

28 julio 2023

Puerta de garaje con semáforo


 

Esta entrada está relacionada con esta otra. La novedad es que incluye un semáforo que indica cuando se puede pasar. El control del semáforo se resuelve sin añadir un final de carrera adicional. El semáforo actúa así: 

  • Verde: La puerta está totalmente abierta.      
  • Rojo: En las demás situaciones, es decir, puerta cerrada, cerrándose o abriéndose.

MATERIAL ELÉCTRICO NECESARIO 

  • Motor.
  • 2 finales de carrera.
  • Conmutador doble.
  • 2 LEDs, rojo y verde.
  • Resistencia de 180 ohmios o aproximada.
  • Fuente de alimentación de 5 V o pila de 4,5 V

La fuente de alimentación se puede obtener de un cargador de teléfono móvil que ya no se utilice.

Conmutador doble
 MECÁNICA

Para este tipo de proyectos es básico que el mecanismo funcione bien, por lo que antes de pasar al circuito eléctrico debemos asegurarnos del correcto funcionamiento del mecanismo.

Para facilitar esta parte del proyecto es útil aprovechar, como he hecho en esta ocasión, dispositivos que podríamos llamar de desguace. Para este proyecto he utilizado un lector de CD. Para adaptarlo al proyecto solo es necesario estudiar donde colocar los finales de carrera y añadir lo que necesite la puerta para activarlos. 

   

Los tornillos que he utilizado

  • 2,5 x 16 para los finales de carrera.
  • 4 x 30 para los soportes.
  • 3,5 x 16 para sujetar la puerta a la base de madera.
  • 3 x 20 o 25 para sujetar el semáforo a su soporte
CIRCUITO ELÉCTRICO
 

Esquema eléctrico en PDF

En el esquema eléctrico he detallado las cuatro fases en las que puede estar. En cada una cambia el conmutador doble o alguno de los finales de carrera.

FOTOS Y VIDEO

Vídeo por la parte posterior en el que se aprecia como interactúan los finales de carrera con la puerta.




Fotos antes de poner los cables


Foto con cables.

PLANOS

Planta, plata sin cotas, soporte del semáforo.





 

 

22 agosto 2022

Polux. Un bootcamp para arduino.

Polux es un robot estático, que cuenta con algunos componentes básicos para practicar con arduino. Estos componentes son 

  • Un motor de corriente continua, con su reductora.
  • Un sensor de posición. Final de carrera.
  • Un dispositivo de entrada. Pulsador.
  • Un LED.

Es una variedad de los componentes que se pueden usar con ardiuno, pero solo uno de cada, para que el montaje del robot sea sencillo.

Se utiliza un motor con reductora lo que ahorra el tener que construirla. El eje de salida del modelo utilizado es muy corto. Se consigue alargarlo utilizando un rotulador usado que se ajusta al eje de salida del reductor con un trozo de bolsa de plástico para que entre a presión.

Para controlar el motor será necesario el puente en H utilizado en otra entradas de este blog, el L9110S.

La polea se ha hecho con una rodaja de tubo de cartón. El eje sobre el que gira es un cuadradillo de madera de 6 mm. También se pueden utilizar brochetas u otros cilindros de madera o metal.

La dimensiones de los elementos de madera pueden variar respecto de las que se representan en los planos. La base sobre la que se ha montado mide 270 x 130 mm². Se adjuntan planos a escala natural.

VIDEO

En el video se ve una de aplicación avanzada que se puede hacer con Polux. Pero se debe empezar por cosas más sencillas para ir cogiendo confianza. 


FOTOS





 

PLANOS

Planta, alzado, soportes, polea, plantilla con números.

UTILIZACIÓN DIDÁCTICA.

Una de las ventajas de Polux es que funciona alimentado por el USB del ordenador, no necesita baterías adicionales. Esto permite probar los programas nada más transferirlos del ordenador a arduino y en función de los resultados hacer las correcciones que pudiesen ser necesarias. 

PROGRAMAS

Los programas se pueden ser de dificultad creciente.

PROGRAMAS SOLO CON SALIDAS

Intermitencias con el LED

Control del sentido de giro del motor. Gira un tiempo en un sentido, en otro sentido, se detiene.

 

PROGRAMAS CON ENTRADAS Y SALIDAS

El LED responde a toques del pulsador: Se enciende mientras está pulsado. Se queda encendido al pulsarlo y se apaga cuando se vuelve a pulsar.

El motor responde a toques del pulsador: Gira en un sentido y en otro, se detiene.

El motor responde a toques del pulsador y al final de carrera. Lo que permite controlar que se detenga frente a determinados números de la polea.

EJEMPLO DE PROGRAMA

//MOVIMIENTO DEL MOTOR SIN ENTRADAS

#define IN1 3

#define IN2 5

#define VELOCIDAD 150

#define TIEMPO 4000

void avanza(){

analogWrite(IN1,0);

analogWrite(IN2,VELOCIDAD);

}

void retrocede(){

analogWrite(IN1,VELOCIDAD);

analogWrite(IN2,0);

}

void para(){

analogWrite(IN1,0);

analogWrite(IN2,0);

}

void setup() {

pinMode(IN1,OUTPUT);

pinMode(IN2,OUTPUT);

//pinMode(IN3,OUTPUT);

//pinMode(IN4,OUTPUT);

para();

}

void loop() {

avanza();

delay(TIEMPO);

para();

delay(TIEMPO/2);

retrocede();

delay(TIEMPO);

para();

delay(TIEMPO/2);

}

 


 

   

08 julio 2022

Poleas y reductor de velocidad

POLEAS

Se trata de poleas para utilizar en transmisiones de polea correa. Los apoyos del eje de la polea en el soporte son de plástico, para reducir el rozamiento y por su flexibilidad para facilitar la colocación y el cambio de las correas.

La polea se hace con una rodaja de tubo de cartón y con tapas también de cartón. el eje es un palillo de dientes o una brocheta. En el caso de un tren de poleas, si la polea es de las más alejadas del motor es necesario regruesar el eje con una tira de papel, para evitar que la correa resbale.

El eje de de la polea debe entrar con holgura en el soporte para que pueda girar bien. El tamaño de las gomas que hacen de correa es crucial ya que si son muy pequeñas ejercerán mucha tensión y dificultarán el movimiento.

El soporte de la polea se fija con un solo tornillo para facilitar su alineación.

Los taladros para el eje de la polea se pueden hacer con una troqueladora de las que se usan para encuadernar con gusanillo de alambre.

Las dimensiones pueden variar, dependiendo principalmente del diámetro de la rodaja de cartón. 

Los trocitos de madera que sujetan el plástico, pueden ser más altos, para limitar el movimiento lateral del plástico. 

Los tornillos de 2,5 mm de diámetro resultan muy prácticos, ya que al ser tan finos no hacen necesario que se taladre previamente los listones para que no se agrieten. 

Planos de la polea en PDF.

FOTOS




REDUCTOR DE VELOCIDAD

Como se ve en la foto de arriba, con varias poleas se puede hacer un tren de engranaje. La construcción de poleas sueltas facilita la división del trabajo en trabajos en equipo, y la alineación de cada polea en el montaje. 

Para reducir el tamaño del conjunto se pude hacer un tren de poleas o reductor de velocidad como en que se muestra. Los materiales utilizados son los mismos que en la polea. La dimensiones como siempre, vendrán determinadas por el tamaño de las rodajas del tubo de cartón que utilicemos.


Planos del reductor en PDF

FOTOS DEL REDUCTOR




VIDEO





05 julio 2022

Ecuación del hiperboloide

 En esta entrada se obtiene la ecuación del hiperboloide que se presenta en esta otra entrada del blog.

Obtenemos la ecuación más sencilla, que corresponde al hiperboloide que hay del aro de hierro más grande hacia arriba. Como eje Z se elige el eje del hiperboloide y como origen de coordenadas el que está a la altura de la parte más estrecha del hiperboloide.

La ecuación del hiperboloide en este caso viene dada por:

Como las secciones horizontales son circunferencias, en este caso a=b.

El valor de a viene dado por la mínima distancia entre la recta eje del hiperboloide y cualquiera de las generatrices del mismo. En el siguiente dibujo están acotados todas las distancia necesarias para realizar los cálculos y el resultado de los mismos.

El valor de a es 1180. Esta hoja de cálculo ha servido para hacer las operaciones.
    La altura a la que está esa mínima distancia sería a la que se encuentra el origen de coordenadas, que desde la circunferencia, de referencia, la más grande, es de 4454 mm. De este modo quedan hasta la parte superior 2196 mm.

Con estos datos el siguiente punto pertenece al hiperboloide:

  x= 2400;     y= 0;    z=2196

Introduciéndolo en la ecuación del hiperboloide, en la que ya conocemos a=b=1180 se obtiene c que es 1240. 

Y la ecuación del hiperboloide queda:  

 

CÁLCULOS MÁS DETALLADOS

Figura 1

 En la figura 1 se representan la circunferencia superior, la más grande y el eje del hiperboloide en azul.

El triángulo naranja son los datos de que disponemos: Los lados más pequeños son los radios de las circunferencias, que además sabemos que forman un ángulo de 135º. El lado mayor sería la proyección horizontal de la generatriz del hiperboloide. En el siguiente dibujo se utilizan letras mayúsculas para los vértices del triángulo y las minúsculas correspondiente para el lado opuesto a cada vértice

Con los datos del dibujo de la izquierda, se pueden obtener g y a. Analíticamente con los teoremas del coseno y del seno y con trigonometría o gráficamente con un programa de dibujo.

En el triángulo amarillo el cateto horizontal sería d y el vertical la distancia entre las circunferencias, es decir 6650. Mediante semejanza de triángulos, una vez que hemos calculado g, obtenemos la altura a la que se encuentra el origen de coordenadas.


La altura a la que se encuentra el origen de coordenadas queda definida por el rectángulo verde de la figura 1, es su lado mayor. El lado menor es la distancia entre las recta eje y generatriz del hiperboloide, es decir a.

Valores calculados:

a=1180;  d=6329;  g=4239;  Altura de origen de coordenadas =4454.

Todas las longitudes en mm

OBSERVACIONES

La hipotenusa del triángulo amarillo en la figura 1 define la inclinación de las asíntotas de la hipérbola que genera al hiperboloide por rotación al rededor de su eje. Para que esta hipérbola sea equilátera la inclinación de las asíntotas tiene que ser de 45º.

Cuando se diseñó el hiperboloide no se tenían estos conocimientos, pero casi se obtuvo una hipérbola equilátera, ya que el ángulo es de 46º.  

Un hiperboloide similar al construido pero equilátero sería por ejemplo éste

 

25 junio 2022

Estructura para convertir el movimieto circular en lineal

 


Esta estructura es la base para varios proyectos, más concretamente un ascensor o una puerta corredera.

Está diseñada siguiendo los objetivos de que sea sencilla, de reducir el rozamiento y de facilitar la colocación de los sensores de posición, es decir de los finales de carrera.

La dimensión principal de este proyecto, su largo, se deriva de la que resulta al dividir una varilla roscada comercial, que mide 1 m, en seis partes.

MECANISMO TUERCA TORNILLO.

El mecanismo principal es el de tuerca tornillo que se materializa con varilla roscada de métrica 6. Para reducir el rozamiento en los puntos de apoyo de la varilla se han utilizado arandelas de ala estrecha que tienen, las utilizadas, un diámetro exterior de 12 mm. También se reduce el rozamiento colocando unas púas para evitar el desplazamiento longitudinal de la varilla.

Es necesario rodear con cinta adhesiva la parte de la rosca que está en contacto con la arandela.

MECANISMO POLEA CORREA


La transmisión del movimiento de giro del motor a la varilla se hace con un mecanismo de polea correa. La polea está hecha con una rodaja de tubo de cartón. En el interior y centrada la polea lleva una rodaja de tapón de corcho. Una vez pegada y seca la polea, se taladra por el eje con una broca de diámetro 5. En ese taladro se rosca la varilla y no hace falta pegarla. El rozamiento entre el corcho y la varilla es suficiente para que no se mueva cuando está funcionando y al no ir pegada se pueden hacer ajustes y desmontarla si fuese necesario.

SOPORTE DEL MOTOR

El soporte es un trozo de madera con un taladro un poco más grande que el diámetro del motor. Se coge a la estructura principal con un solo tornillo. De este modo permite darle una pequeña inclinación que evita que la goma se salga del eje del motor,

TUERCA

La tuerca va encajada en un taco que también tiene un taladro de diámetro 8 mm, perpendicular a la varilla. En este taladro se inserta un listoncillo cuadrado de madera de 6 mm.

Este mecanismo impide el giro de la tuerca. El listoncillo por un extremo toca los finales de carrera. Por el otro extremo se le pueden acoplar los accesorios que requiera el proyecto, por ejemplo, la cabina de un ascensor.

ESTRUCTURA PRINCIPAL



La estructura principal está formada por un pilar y dos tacos en los que se apoyan los extremos de la varilla, además de un listón que materializa junto con el pilar el raíl por el que se desplaza el listoncillo cuadrado del apartado anterior.

El taco inferior se puede pegar al pilar y el superior se coge con un solo tornillo, así se pude girar, facilitando en desmontaje de la varilla.

PLANOS

Despiece

Sección 


 

 

08 mayo 2019

Robot con Arduino

1. INTRODUCCIÓN
Se diseña un robot para controlar con Arduino. Es el básico que tiene dos motores para conrolar los cambios de dirección en inglés se conoce como "unicycle".

Para facilitar su materialización nos ayudamos de algunos componentes comerciales, motores con reductora. La construcción de reducutoras consume mucho tiempo y también las reductoras ocupan un espacio que haría que el tamaño del robot aumentase muncho.

Dotaremos al robot de los sensores quizas más elementales, los de contacto, también usamos para ello componentes comerciales, en este caso finales de carrera.
Otros componentes comerciales del robot son la placa de Arduino, y un dispositivo para el control de los motores, el L9110S, y por supuesto, cables para las conexiones. Se utiliza también un interruptor, pero es opcional.

La energía la suministran dos pilas de petaca, es decir de 4,5 voltios, parece la opción más económica, además, no necesita portapilas.

El resto se ha intentado resolver con material reciclado, la estructura con madera de palé y las ruedas con tapones de plástico.

2. MATERIAL NECESARIO
  • 2 Motorreductores.
  • 2 Finales de carrera.
  • Placa de Arduino.
  • Puente en H L9110S.
  • Interruptor.
  • 2 Pilas de petaca, es decir de 4,5 voltios.
  • Cables.
  • Madera, según se detalla en los planos
  • Cola blanca de capintero y termofusible.
  • 2 Tapones de pástico. Con goma de cámara de bicicleta o cinta aislante, para aumentar su adherncia.
  • 2 Tapones de plástico de 50 mm de diámetro.
  • Canica de 16 mm.
  • Tornillos: 
    • 2 ó 4 de 3 x 30. Para sujetar los motorreductores.
    • 4 de 3 x 25. Para ensamblar las distintas partes.
    • 4 de 3 x 20. Para sujetar las antenas y para ensamblar el fondo.
    • 8 de 2,5 x 16. Para sujetar los finales de carrera, la placa de arduino y el puente L9110S.
3. ESTRUCTURA
Las dimensiones de la estructura vienen determinadas por los elementos que tiene contener y también por el material con el que se va a construir, en este caso es con madera de palé que tiene 14 mm de espesor.
Vistas inferior, lateral y superior
Prespectivas
La estructura queda definida por los planos y perspectivas. En el plano de despice se ven los elementos necesarios. Estos elemnetos se encolan. Los taladros de 3 mm son para pasar tornillos que fijen las piezas encoladas y matengan la presión hasta que la cola seque, depués estos tornillos se pueden retirar. Se incluye un plano con las fases de montaje.

Este tipo de robots tienen dos ruedas motrices y una loca como tercer punto de apoyo. Después de varias pruebas la mejor solución para esta rueda ha sido una canica, la canica, no rueda, resbala, pero sobre superficies lisas tiene muy poco rozamineto y ha resultado ser la mejor solución.

Para amplificar la fuerza de contacto sobre los finales de carrera se usan unas paláncas, en este caso de segundo género, a las que llamamos antenas.

Las ruedas son de tapón de plástico, para cogerlas a los motorreductores se usa un taco que entre en los tapones. En el taco se hace un taladro de 5 mm, que entra a presión en el eje del motorreductor y se pega con cola termofusible al tapón. Para que las ruedas agarren en pavimentos lisos se rodea de un trozo de cámara de neumático de bicicleta o de cinta aislante.

4. CIRCUITO ELÉCTRICO
En el program de Arduino se ha utilizado la instrucción INPUT_PULLUP para no necesitar resistencias en los inputs y así simplificar el circuito.

El circuito está alimentado por dos pilas de petaca, 4,5 voltios, una para alimentar los motores y otra para la placa de Arduino. Control y potencia se separan con el uso del circuito L9110S.

En el circuito diseñado, el interruptor solo corta la alimentación de la placa de Arduino.

5. PROGRAMA
El programa se ha hecho con la IDE de Arduino.

Aunque un poco borroso en el video se ve el robot en acción.


6.  CAMBIOS EN LAS BATERÍAS
Este curso 2018/2019 se han llevado a cabo unos cambios en el diseño del robot. Los cambios surgen a partir de la idea de sustituir las pilas por un 'POWER BANK', estas baterías que se usan para recargar los teléfonos móviles. Tienen la ventaja de que con una es suficiente, en lugar de pilas como en el diseño anterior, y de que se pueden recargar, evitado así el tener que comprar pilas nuevas cuando se agotan. La toma de corriente para el robor se hace con un conector USB.

La nueva imagen:


El nuevo diseño:

Planos, plano de despiece, circuito y programa.

Fases de montaje
Imágenes superior e inferior




26 agosto 2018

Pothenot


Esta entrada va de topografía.

Se trata del problema de identificar las coordenadas del punto en el que estamos situados. Para ello debemos conocer las coordenadas de otros tres puntos que se observen desde nuestra posición, y medir los ángulos bajo los que se observan. Se conoce como trisección inversa o problema de Pothenot, aunque parece que antes que Pothonot, lo resolvió Snellius.
Se habla de un procedimiento gráfico y otro analítico, aunque se puede usar la geometría analítica para resolverlo a partir del procedimiento gráfico.

Para resolverlo lo mejor es hacer el problema trocitos e ir poco a poco.

SIMBOLOGÍA

Llamaremos a los puntos de coordenadas conocidas, A, B y C.
Al punto en el que estamos P
Al ángulo bajo el que se ven los puntos A y B, α o APB.
Al ángulo bajo el que se ven los puntos B y C, β o BPC.

PROCEDIMIENTO

Supongamos que tenemos dos puntos, A y B de coordenadas conocidas y que podemos medir el ángulo α con el que se ven desde nuestra posición. Con estos datos no es suficiente para determinar nuestra posición, P, y lo que obtenemos es una circunferencia, que es el arco capaz de α grados del segmento AB.

Repitiendo esta operación con uno de estos dos puntos, B y el tercero, C, obtenemos otra circunferencia. La intersección de estas dos circunferencias nos da las coordenadas del punto común , B, y las del punto buscado, P.

1 Obtenemos la coordenada ‘y’ del centro del arco capaz para A, B y α. Llamaremos a esta coordenada: O1y



2 Por un procedimiento simétrico se obtiene la coordenada x. Llamaremos a esta coordenada: O1x

3 Obtenemos la coordenada ‘y’ del centro del arco capaz para B, C y β. Llamaremos a esta coordenada: O2y

4 Obtenemos O2x

A partir de los centros de estas circunferencias y de las coordenadas de B seguimos aplicando métodos de geometría analítica para obtener las coordenadas de P.

5 Ecuación de la recta que une O1 con O2. La llamaremos recta r

6 Perpendicular a esta recta por B. La llamaremos recta s.

7 Intersección de las rectas r y s. A este punto lo llamaremos M.

8 M es el punto medio del segmento PB. Conocidos B y M, obtenomos P.

HOJA DE CÁLCULO.

Con los pasos apuntados he confeccionado una hoja de cálculo.
Los ángulos se introducen en grados centesimales que son los que se usan en topografía, es decir el ángulo recto tiene 100 grados centesimales, los grados tienen 100 minutos los minutos, 100 segundos.

04 diciembre 2017

Figura con cartón ondulado

Con cartón ondulado de 4 mm de espesor se construye la figura de esta entrada.
Los dibujos y plantillas se puden trazar sobre papel cuadriculado con cuadrícula de 4 mm
Vista posterior





















Las platillas se obtienen en este enlace

Figuras para practicar planta alzado y perfil.

Papel pautado para perspectiva isométrica.

OTRA FIGURA

Plantillas para construirla

08 octubre 2017

Dosificador de canicas


A está máquina se le cargan canicas y las va soltando una a una.
El material utilizado para su construción es principalmente cartón ondulado.
La máquina requiere ser ajustada, por que su correcto funcionamiento depende criticamente del peso del cartón utilizado.

Los compoenetes má imprtantes de está máquina son el ÁNCORA, que es el elemento que se mueve en la parte superior, y la PALANCA que está en la parte inferior.

Los ajustes se hacen en la palanca, con los contrapesos en su lado derecho, y con su longitud e inclinación por su lado izquierdo.

ENLACE AL PLANO EN PDF
PLANO DE LA PALANCA

FOTOS
Áncora





Vista posterior
Áncora