Un problema/acertijo

Revisando el blog he encontrado esta entrada en estado de borrador. No es una entrada de las habituales del blog sobre como construir algo. Se trata de un pequeño problema de construcción, una especie de acertijo.

Los dibujos muestran el enlosado de la entrada a una vivienda, el dibujo de la puerta entreabierta ayuda a identificarla. Cuando se acabó la obra se dejó sin revestir un tramo vertical, la tabica que cubre el desnivel. 

En el dibujo también se ve la baldosa que se va a utilizar. Es una baldosa que imita estar compuesta de 5 piezas. 

Lo que hay que resolver es cómo se cortaría la baldosa para cubrir la tabica. La forma habitual de hacerlo presenta un pequeño inconveniente, que aprovechando el diseño de la baldosa se puede evitar. 

Preguntas a contestar:

1. Forma habitual de cortar y colocar los cortes resultantes de la baldosa para acabar el trabajo.
2. Inconveniente que la forma habitual presenta.
3. Forma de cortar y colocar los cortes resultantes de la baldosa, para evitar ese inconveniente.

Cortadora de porexpan.

INTRODUCCIÓN

La cortadora de porexpán es una máquina muy útil para decoración, pero también para construir todo tipo de piezas que diseñemos para nuestros proyectos. En mis primeros años como profesor de Tecnología de Educación Secundaria, desde que tuve conocimiento de la existencia de este tipo de máquina, se despertó en mi un gran interés y ya entonces construí una. Con el paso de los años he seguido investigando y experimentando y he construido varias más. Ahora por fin me decido a recoger como se construye una en esta entrada del blog.

Esta máquina, que algunos llaman sierra térmica, consiste en un hilo metálico que se calienta al paso una corriente y de esta forma corta de una forma precisa y con un buen acabado, el poliestireno expandido, popularmente conocido como corcho blanco, que es el plástico que se usa en los embalajes, entre otras cosas, de los electrodomésticos.

CIRCUITO ELÉCTRICO

Para evitar el riesgo que supone trabajar con corrientes eléctricas y por al alta probabilidad de que se produzcan contactos con el circuito, este se diseña de forma que la tensión de trabajo sea de 12 V.

La máquina se conecta a la red con un enchufe y un transformador baja la tensión de la red a 12 V 

Transformador

Un transformador muy económico, es el que se utiliza para las lámparas halógenas, además ahora es muy fácil encontrarlos de segunda mano ya que mucha gente está sustituyendo éstas lámparas por iluminación LED. Él de la imagen, transforma de 230 V a 11.5 V, en la regleta inferior se conectan los 230 V y en la superior obtenemos los 11.5 V como claramente se indica en el propio transformador. El transformador también indica que debemos protegerlo con un fusible, en este caso de 0.3 A. El circuito primario se completa con un interruptor.

En el circuito secundario se conectará el hilo de corte. Este hilo es de nicrom y puede tener un diámetro de 0,3 o 0,4 mm. Lo podemos obtener de los radiadores eléctricos y de los secadores de pelo estropeados, en estos viene arrollado en forma de muelle y se usa para calentar el aire. Para regular la potencia de corte, colocaremos un reostato de las características que se indican en el esquema eléctrico. 

Esquema eléctrico

Como se puede ver en el esquema, en el circuito secundario se ha incluido un diodo LED que nos indica si la máquina está encendida o apagada.

En la regleta negra que aparee en la imagen, está conectado el enchufe. En la parte superior se pueden ver de izquierda a derecha, el portafusibles, el interruptor y el reostato. Por el centro se ve un muelle. El hilo de corte se debe estar tirado por un muelle, porque al calentarse se dilata mucho y pierde su rectitud.

Circuito del diodo LED

ESTRUCTURA

El tamaño y forma de la máquina pueden variar en función de las piezas que queramos cortar. Por concretar un poco, estas pueden ser unas medidas bastante prácticas:

El brazo se pude conseguir también de materiales reutilizados. Éste en concreto procede de una silla plegable. A continuación dejo más fotos que pueden ayudar la construcción de la máquina.

Multiplicador de velocidad

Este es un trabajo que he preparado para alumnos/as de 1º de ESO, es decir de 12 años. En España, aunque depende de la comunidad autónoma, es el primer año en el que se estudia tecnología.

 
     Es un trabajo muy económico, porque se hace con materiales reciclados.
 

      Lo he llamado multiplicador de velocidad porque no está diseñado para reducir la velocidad de un motor, sino para moverlo con la mano y el reto que se debe conseguir es que al hacer girar la polea más lenta, se mueva la más rápida. Para ello, lo proncipal es que esté bien construido, es decir, que los ejes de las poleas, sean paralelos, que las poleas giren perpendicularmente a los ejes...Y también puede ser necesario modificar el tamaño de alguna polea para que la relación de transmisión sea menor.

     Para facilitar el trazado de las partes del 'multiplicador' los planos se dibujan sobre papel cuadriculado, este se pega después sobre cartón ondulado, y se recorta.

     Para facilitar que el taladrado de las poleas quede centrado se preparan unas plantillas, de forma que poniéndola sobre las latas guíen la posición del centro.

Material necesario:

• Cartón ondulado.
• Latas de atún.
• Papel cudriculado (hojas de cuaderno).
• Gomas elásticas.
• Brochetas. Palillos de madera de 2 o 3 mm de diámetro.
• Tapón de corcho. Aunque la polea correspondiente, también se puede hacer de papel enrollado.
• Pegamento

 Herramientas:

• Tijeras.
• Clavos, para taladrar el cartón y las latas.
• Martillo.
• Serrucho, para cortar el corcho. También se puede cortar con un cuchillo o incluso no utilizar corcho.

Dibujos

Trabajo realizado por Maksym y Mario

Robot gusano

Esta entrada está inspirada en un vídeo de denha que podemos ver aquí

El robot de denha tiene un dispositivo electrónico que lo convierte en un robot para medir longitudes. El robot de esta entrada sólo tiene la parte mecánica, por lo que no mide.

La mecánica es muy interesante, aparte del reductor de velocidad, incluye un mecanismo de cuatro articulaciones y dos trinquetes.

He tratado de hacerlo con materiales reciclados. El reductor de velocidad es similar al del ascensor. Se ve en este enlace.

Minirreductor

PLANOS

Perfil   Brazo 1 Brazo 2
Reductor de velocidad 



FOTOS

El reductor, la manivela y la biela

Trinquete

Ejercicios para practicar el manejo de la escuadra y el cartabón

Los dibujos de está entrada pueden parecer ejercicios de vistas, es decir, pensados para obtener sus proyecciones diédricas: planta, alzado y perfil. De hecho por supuesto sirven para ese fin. Pero yo los he realizado para utilizarlos como prácticas de manejo de escuadra y cartabón, sí, sí, en vez de los típicos ejercicios de rayados o trazado de paralelas.

Todas las figuras están contenidas en un cubo, cuyo contorno en perspectiva isométrica es un hexágono. Las longitudes de las aristas son, el lado del hexágono, la mitad de este lado y la cuarta parte del mismo.

Las figuras se pueden dibujar sin ayuda de compás ni de regla graduada, sólo con ayuda de la escuadra y el cartabón, trazando paralelas y ayudándose de los ángulos que tienen estos instrumentos de dibujo.

Abajo se puede ver como dibujar una de las figuras paso a paso

Más figuras en la misma línea:

Ascensor

Son varios los trabajos que he desarrollado este curso pasado para mis alumnos, pero en algunos se vuelve a repetir el esquema eléctrico de otros proyectos presentados en este blog. Así que como más novedoso, presento el ascensor de tres paradas, un ejemplo típico de control programado.

MECÁNICA

El proyecto es muy amplio y comienza con el diseño de la maqueta que se va a automatizar. La principal especificación a la que responde su diseño es que quepa en una caja de folios que es la que utilizamos para guardar los trabajos en el aula. Estas son algunas fotos y los planos de la maqueta.

En los planos no aparece una pieza que fue necesario diseñar a posteriori para que los finales de carrera funcionaran bien y que se puede ver en esta foto.

Para que el reductor de velocidad no quedara desproporcionado se diseñó uno de tamaño reducido, que se puede ver en el siguiente enlace:

Minirreductor

CONTROL

Y una vez resuelta la parte mecánica, con la colocación y chequeo de los detectores de posición -finales de carrera- incluida, pasamos a la fase de control. He de señalar que la parte de control por ser más novedosa, parece más importante, pero si la mecánica no está bien resuelta el proyecto será un fracaso, y sólo una mecánica bien ajustada permitirá la aplicación de la fase de control y la belleza del conjunto.

En un primer momento, el control lo resolví con un autómata programable, dispositivo muy práctico para el control de pequeños automatismos y de gran aplicación práctica. Pero después, por problemas de disponibilidad de autómatas programables, empecé a trabajar el control por ordenador. Para ello el programa que he empleado ha sido LOGO. Este programa lo llevo trabajando muchos años con alumnos y me ha dado buenos resultados como introducción a la programación. Existen varios trabajos y controladoras desarrolladas para para automatizar proyectos con LOGO, pero he seguido uno que no necesita de la controladora, apoyándome en los siguientes enlaces:

Porttalk
Controlabot

http://www.tecnologiafacil.net/page.php?4

De acuerdo con estos enlaces utilizo el programa MSWLogo en su versión 6.3c, con la que se controla el puerto paralelo. Para poder controlar el puerto paralelo es necesario, además, instalar algunos archivos si estamos trabajando con Windows XP. Los archivos necesarios y las instrucciones para instalarlos, las podemos encontrar en ambos enlaces.

Para aplicar el uso directo del puerto paralelo sin uso de controladora, había un pequeño problema y es que el puerto paralelo solo tiene cinco entradas, y el ascensor de tres paradas tiene seis entradas - tres finales de carrera y tres pulsadores.- El problema queda resuelto con el siguiente circuito:

En este esquema, los 'L i' son los pulsadores de las plantas, y los 'F i' los finales de carrera. Los pines son del puerto paralelo. Las resistencias son de 100 ohmios.

La 'interface' que nos va a permitir controlar la maqueta con el puerto paralelo se basa en un detector de ENTRADAS, al que corresponde el circuito anterior, y unas SALIDAS que activan dos relés, uno que arranca o para el motor y otro que controla el sentido de giro de éste. El circuito para las salidas es el siguiente:

El programa en LOGO permite la comunicación con el puerto paralelo con las primitivas 'leepuerto 889' y 'escribepuerto 888'. En primer lugar, conectamos los conductores numerados 'PIN i' de los esquemas eléctricos, con los pines correspondientes del puerto paralelo

La numeración de este dibujo corresponde a un conector de puerto paralelo hembra. No hay que olvidar conectar uno de los pines de masa del puerto -del 18 al 25- con la masa de nuestros circuitos, en nuestro caso el polo negativo de la pila de 4,5 voltios.

Para el programa en LOGO, empezamos por las salidas que son más sencillas. Las salidas son el puerto de datos, PORT 888 en la figura. En nuestro montaje, utilizamos la dos y la tres y según la sentencia de LOGO que utilicemos obtenemos el resultado:

escribepuerto 888 0, en binario 00, los dos pines están en tensión baja. El ascensor está detenido.

escribepuerto 888 1, en binario 01, el pin 3 está en baja y el pin 2 en alta. El ascensor baja.

escribepuerto 888 2, en binario 10, el pin 3 está en alta y el pin 2 en baja. Esta combinación no se usa.

escribepuerto 888 3, en binario 11, los dos pines están en tensión alta. El ascensor sube.

Y seguimos con las entradas. Las entradas son el puerto de estado, PORT 889 en la figura. Estas entradas están por defecto en tensión alta, excepto E7 y nosotros las cambiamos a tensión baja cuando tocamos los pulsadores, también cambian cuando el ascensor toca los finales de carrera. Sobre E0, E1, E2 no podemos operar y por lo tanto están siempre en alta. De acuerdo con nuestro esquema de conexiones, según donde se encuentre el ascensor, y el pulsador de llamada que toquemos, tendremos las siguientes lecturas del puerto 889:

Ascensor Tocamos pulsador Valor del puerto

en planta(F) de planta(L) binario decimal

0 1 0000 1111 15

0 2 0010 1111 47

1 0 0001 0111 23

1 2 0010 0111 39

2 1 0100 0111 71

2 0 0101 0111 87

Y a partir de estas premisas ya podemos escribir el programa.

PROGRAMA EN LOGO

para ascensor

si (leepuerto 889) = 87 [baja hasta_0]

si (leepuerto 889) = 71 [baja hasta_1]

si (leepuerto 889) = 39 [sube hasta_2]

si (leepuerto 889) = 23 [baja hasta_0]

si (leepuerto 889) = 15 [sube hasta_1]

si (leepuerto 889) = 47 [sube hasta_2]

ascensor

fin

para baja

escribepuerto 888 1

fin

para sube

escribepuerto 888 3

fin

para quieto

escribepuerto 888 0

fin

para hasta_0

si (leepuerto 889)= 63 [quieto alto]

hasta_0

fin

para hasta_1

si (leepuerto 889)= 55 [quieto alto]

hasta_1

fin

para hasta_2

si (leepuerto 889)= 119 [quieto alto]

hasta_2

fin

Los valores de 'leepuerto 889' en los procedimietos 'hasta_i' corresponden a los valores en binario del puerto 889, cuando el ascensor está detenido en cada planta y toca el final de carrera correspondiente.

CONCLUSIÓN

Este trabajo puede resultar un poco complejo, y usar el puerto paralelo un poco obsoleto, pero una vez que nos hemos iniciado en el control por ordenador, nos resultará cada vez más fácil y a raíz de los resultados nos podremos aventurar a utilizar otros lenguajes de programación y otros puertos más actuales como el puerto USB.

Hiperboloide

La ecuación de segundo grado en el espacio da lugar a las cuádricas. Una de ellas es el hiperboloide de una hoja, que además tiene la particularidad de ser una superficie reglada. Aprovechando esta propiedad se puede construir el hiperboloide de una hoja con cables traccionados.

En esta entrada presento una estructura conseguida con hiperboloides de una hoja. Para ello se ha situado a una altura circunferencia con una torre metálica. De la circunferencia superior se cuelgan unos cables que materializan el hiperboloide y sostienen otra circunferencia también metálica que otros cables terminan de sujetar al suelo.

Para guiarnos en la forma que se deben colocar los cables, la posición de éstos queda determinada por el radio de la circunferencia en el punto en que está unido el cable. Si estos radios coinciden en proyección horizontal, obtendríamos un tronco de cono. Para obtener el hiperboloide uno de los radios, extremo de un cable, debe estar girado respecto al que corresponde a la proyección horizontal del radio al que está fijado el otro extremo. En el caso de la foto y el dibujo, el giro es de 135º . Son necesarias dos familias cruzadas de cables para que la circunferencia inferior se quede en el aire, una familia con los 135º girados en un sentido y la otra con los 135º girados en el otro sentido.

Materiales:

Los cables son de acero de 6 mm de diámetro.

Toda la estructura metálica es de tubo redondo

Torre: Barras principales: diámetro 100 mm, espesor 2 mm

Diagonales: diámetro 30 mm, espesor 2 mm

Ménsulas: Cordón superior: diámetro 50 mm, espesor 3 mm

Dos cordones inferiores: diámetro 42 mm, espesor 2 mm

Diagonales: diámetro 25 mm, espesor 1.5 mm

Vigas circunferencia superior:Cordón superior: diámetro 50 mm, espesor 3 mm

Cordón inferior: diámetro 42 mm, espesor 2 mm

Diagonales: diámetro 25 mm, espesor 1.5 mm

Circunferencia inferior: Diámetro 60 mm, espesor 2 mm.

DIBUJO EN LOGO

Con este programa en LOGO se puede visualizar como las rectas van materializando el hiperboloide.

para hiperboloide

haz "a 0

ot repite 48[hi espera 30]

repite 48[hi2 espera 30]

fin

para hi

sl ponpos (lista (220*cos :a) 0)

bl ponpos (lista (120*cos (:a+135)) 332)

haz "a :a+7.5

fin

para hi2

sl ponpos (lista (220*cos :a) 0)

bl ponpos (lista (160*cos (:a+7.5)) -77)

haz "a :a+7.5

fin

Escalera de madera

Este es uno de los proyectos que como todos los años el verano nos permite acometer.

Para salvar un desnivel de 950 mm hacía falta una escalera.

Los peldaños de las escaleras tienen en su perfil dos dimensiones, la vertical, denominada tabica y la horizontal llamada huella. La longitud de la tabica están entre los 160 y los 190 mm y la de la huella alrededor de los 280 mm.

En este caso tenemos cinco tabicas de 190 mm y para la huella he elegido 270 mm.

Una vez resuelta la geometría, es necesario acometer su estructura y acabado, que ha estado condicionada por las dimensiones de unos materiales reciclados de que disponía:

Un tablón de embalaje de 1175 x 75 x 75 mm de pino y
Unos tableros de contrachapado de 440 x 400 mm y de 18 mm de espesor.

Con cuatro tableros he cortado las huellas, de 270 x 440, y las tiras de 130 mm que han sobrado, han servido para cogerlos al listón.

Este es el diseño:


Se podría hacer toda la escalera en taller y después llevarla a la obra, pero parece que es más práctico montar primero el listón y después ir poniéndole los peldaños con ayuda de un nivel.

Este es el resultado:

Modelado en con Google Sketchup:

Circuitos para puertas de garaje

En la entrada 'Puerta de garaje sin electrónica' recibí un comentario al que contesté lo siguiente

"Entiendo que lo que quiere, es poder accionar la puerta desde dos sitios.
Trataré de buscar una solución.
Le adelanto una, aunque de momento sin esquema. Sería con ayuda de un circuito de relé de enganche, es decir, set-reset, también llamado contactor. Con un pulsador se activa el relé y con otro se desactiva. Podemos poner más pulsadores en serie o en paralelo con éstos, según sean normalmente cerrados (NC) o normalmente abiertos (NA). Cada par de pulsadores, NC y NA, lo podríamos colocar en las posiciones desde las que quisiésemos activar la puerta.
Esa es la solución estándar. Sin embargo parece interesante tratar de resolver el problema sin el uso de relés, no se si será posible. Intentaré trabajarlo."


En primer lugar mostraré el circuito al que hago alusión en mi respuesta.

Esta es la solución más tradicional. Un pequeño comentario al esquema, si disponemos de relés de dos contactos, para conseguir el que necesitamos en el circuito, debemos conectar las bobinas de dos relés en paralelo.

Tal y como decía en mi respuesta he tratado de buscar, al principio sin muchas esperanzas, una alternativa al uso de relés. Para la solución he necesitado de un operador distinto, el conmutador cuádruple, es decir cuatro conmutadores que se accionan a la vez. el esquema es el siguiente:

De esta experiencia se pueden sacar varias moralejas:

1 A pesar de la existencia de soluciones ortodoxas, es posible encontrar soluciones alternativas.

2 Cuando estamos buscando una solución, no debemos limitarnos a unos determinados operadores, sino darnos la posibilidad de disponer de otros, con las características necesarias para resolver el problema.
La situación es paralela a la de intentar de resolver el problema de una luz de escalera con interruptores. En la búsqueda de la solución debemos encontrar la necesidad de disponer de un operador nuevo: el conmutador.

Cuentacanicas

Aquí tenemos el video de una máquina cuentacanicas. El propósito del video es de servir de 'brain training' como se dice ahora, que podríamos traducir por 'gimnasia mental'. Se trata de, a tavés de la observación del video ir desentrañando el funcionamiento de la máquina, el funcionamiento de cada uno de sus componentes.
No voy a dar explicaciones de como está hecho, aparte de que me llevaría mucho tiempo, también resulta muy didactico tratar descubrirlo.

Coche que choca y vuelve

Después de mucho tiempo sin publicar aquí está el coche de la entrada anterior preparado para cambiar el sentido de desplazamiento, de forma que cuando choque vuelva hacia atrás.

Habitualmente se resuelve este problema con un circuito eléctrico que usa dos pilas, como podemos ver por ejemplo en la página web de cucabot, que está en los enlaces de este blog, en concreto en el modelo de cucabot "cero".

Siempre he preferido para los circuitos de cambio de sentido de giro de un motor el que usa una sola pila, que se puede ver en la entrada de este blog "puerta de garaje sin electrónica". Pero se presenta el problema, de que hace falta un conmutador doble, y los finales de carrera, que se usan para detectar que el coche ha chocado, tienen un conmutador sencillo.


La solución que he dado a este problema es la de utilizar dos finales de carrera que actúen a la vez. Para sujetarlos al chasis y también para conseguir que queden bien alineados para actuar simultáneamente, se usan palillos de los dientes redondos. Para cogerlos al chasis se introducen en taladros de 2 mm.

Aquí tenemos los posibles esquemas eléctricos.

Aunque es más común el esquema 1, el esquema 2 es totalmente equivalente, pero además en este caso es el recomendable, porque, si los dos conmutadores no se activaran a la vez, el montaje del esquema 1 daría lugar a un cortocircuito, como se puede más abajo.

Problema que no se presenta con el esquema 2:


En estas fotos podemos ver las dos posiciones de los finales de carrera.




En las fotos sólo se ve un conmutador. El segundo, esta debajo del que se ve. Los dos están ensartados por los palillos mondadientes, que también sirven para unir los conmutadores al chasis del coche, introduciéndolos en taladros de 2 mm.

Coche con cambio de velocidades

Esta entrada es principalmente para para que mis alumnos de 2º ESO puedan ver los detalles del proyecto que vamos a hacer.

A este coche se le han diseñado los soportes de las poleas, de forma que se puedan cambiar fácilmente las correas, cuando se rompen o simplemente para el montaje.

Esto permite también alternar fácilmente varias disposiciones de poleas y correas. ¡Tenemos un coche con "caja de cambios"!, que puede ir, hacia delante, hacia atrás, más deprisa o más despacio.

FOTOS CON VARIAS COMBINACIONES DE LA TRANSMISIÓN:















PLANO DEL CHASIS

Como se pede ver, los planos no coinciden totalmente con el prototipo de las fotos. Después de construirlo, he hecho los planos introduciendo algún cambio. La cavidad es para alojar las pilas, una pila de petaca, de 4,5 voltios. Caben dos pilas, el chasis está diseñado para que también se le pueda aplicar un circuito de cambio de sentido de giro del motor, que necesita dos pilas.

MATERIALES
Las ruedas son tapones de botella. Cada rueda esta compuesta de dos tapones y un trozo de cuello. La posición de los taladros en el chasis para los ejes de las ruedas variará, según las dimensiones de éstas.
Las poleas son de rollo de cartón la parte central, y tapas de cartón pegadas.
Los ejes palos de pincho moruno, "brochetas de madera" es el nombre comercial.
El motor no es el más sencillo de los catálogos. Tiene un diámetro de 24 mm, facilita bastante los resultados.