View
25
Download
2
Category
Preview:
DESCRIPTION
j
Citation preview
Bartender 3000
Abiel Solam Algrvez Velarde
Alumno de ICE
24605
CETYS Universidad
Mexicali, Baja California
Maximiliano Consuelo Alumno de Mecatrnica
25257
CETYS Universidad
Mexicali, Baja California
No Torres Alumno de Mecatrnica
27452
CETYS Universidad
Mexicali, Baja California
Vctor Olivarra Alumno de Mecatrnica
26961
Cetys Universidad
Mexicali, Baja California
I. ABSTRACTO
El Bartender 3000 es en dispensador de bebidas alcohlicas
automtico controlado por medio de una interfaz grfica en
Android, y capaz de preparar cocteles gracias a una serie de
distintos sensores y actuadores, as como componentes
mecnicos.
II. INTRODUCCIN
A. Justificacin:
El Bartender 3000 es un proyecto de inters debido a que
integra diferentes reas: la parte mecnica y la parte
electrnica adems de utilizar programacin para integrar una
interfaz grfica para que el usuario tenga una experiencia ms
cmoda.
B. Cambios significativos
Se realizaron algunos cambios respecto al modelo original del
proyecto debido a distintas necesidades. Primeramente, se
tuvo que implementar un filtro en la programacin de Arduino
para discernir entre los valores enviados por el mdulo de
bluetooth. ste antes enviaba valores del 1 al 17 como fue
especificado en el cdigo; sin embargo cuando se cambi el
mdulo por otro se tuvo un error en el que siempre sumaba 48
al nmero enviado.
El segundo cambio fue el uso de un solo motor DC y
correderas en vez de usar dos motores DC. Esto se realiz
debido a que el par de motores DC no poda ser conseguido a
tiempo para implementarlo en el proyecto final.
El tercer cambio fue el uso de galones en vez de botellas
normales de soda. Esto se realiz ya que estaba ms
estandarizado, adems de ahorrar espacio. Aunado a esto, las
perforaciones en los galones que conectaran a las mangueras
solo deberan de hacerse una vez.
El cuarto cambio significativo fue realizar barrenos
individuales para las mangueras de los jugos y sodas. Esto se
hizo para tener una mayor precisin a la hora colocarse debajo
de la posicin ideal para llenado.
El quinto cambio significativo fue la implementacin de
paredes para sostener a los galones, por los lados y por debajo.
Ya que estos son pesados al estar llenos, esto agrega un
soporte para que no sean derramados debido a la poca
resistencia del material.
III. MATERIALES Y EQUIPO
Durante el desarrollo de este proyecto se utilizaron los
siguientes elementos:
Arduino Mega 2560(Amazon, 376$ pesos): microcontrolador
programable capaz de leer y generar seales tanto analgicas
como digitales. Tambin puede retener datos en su memoria
para ejecutar un cdigo previamente programado.
Botellas (Oxxo, 1640$ pesos): vasija de cristal, vidrio o barro
cocido, con el cuello estrecho, que sirve para contener
lquidos.
Cable (Amazon, 50$ pesos): cordn ms o menos grueso
formado por uno o varios hilos conductores protegido por una
funda aislante, que se emplea en electricidad, en las
comunicaciones telegrficas o telefnicas, etc.
Cadena(Amazon, 93$ pesos): objeto constituido por una serie
de eslabones, generalmente metlicos, enlazados entre s.
Carrito de madera (fabricado usando madera): vehculo de
cuatro ruedas con funcin de transporte de un lugar a otro.
Chilillos (Proconsa, 42$ pesos): objeto metlico usado para
perforar y ajustar materiales como madera o plstico.
Contenedor plstico (Plsticos Mexicali, 105$ pesos):
recipiente usado para almacenar lquidos u objetos.
Fuente de voltaje (prestada, 9000$ pesos): dispositivo
electrnico capaz de generar una diferencia de potencial entre
sus terminales para generar una corriente elctrica.
LED infrarrojo (Amazon, 4$ pesos): diodo emisor de luz
infrarroja.
Madera(Proconsa, 43$ pesos): material proveniente de los
rboles usado para construccin:
Manguera (Proconsa, 30$ pesos): Tubo largo y flexible que
toma lquido por un extremo y lo expulsa por el otro.
MIT APP Inventor (MIT APP Inventor, gratuita):
programador de Android en lnea capaz de generar un cdigo
QR interpretable por Smartphone.
Mdulo Bluetooth (JBtek, 145$ pesos): dispositivo electrnico
capaz de ser conectado con dispositivos por medio de
Bluetooth y transmitir seales por medio de seales elctricas.
Motor DC (Pololu, 261$ pesos): mquina elctrica que
transforma corriente directa en energa mecnica.
Op Amp (Marvel, 12$ pesos): amplificador de voltaje de alta
ganancia y con una entrada diferencial.
Protoboard (Marvel, 200$ pesos): base para construccin de
prototipos electrnicos.
Puente H (Popolu, 81$ pesos): arreglo de transistores utilizado
para el control de motores DC por medio de PWM y bit de
direccin.
Receptor infrarrojo (eBay 2$ pesos): dispositivo electrnico
capaz de recibir luz infrarroja y permitir el flujo de corriente.
Relevador (Marvel 92$ pesos): es un dispositivo
electromecnico. Funciona como un interruptor controlado por
un circuito elctrico en el que, por medio de una bobina y
un electroimn, se acciona un juego de uno o varios contactos
que permiten abrir o cerrar otros circuitos elctricos
independientes.
Resistor (Marvel, 2$ pesos): componente electrnico diseado
para introducir una resistencia elctrica determinada entre dos
puntos de un circuito elctrico.
Riel (Proconsa, 30$ pesos): barra metlica sobre la cual se
desliza una rueda.
Sensor Ultrasnico (Amazon, 83$ pesos): transductor que
convierte ondas ultrasnicas en seales elctricas con el fin de
conocer la distancia de dicho sensor a un objeto en lnea recta.
Servomotor (Amazon 1500$ pesos): motor con la capacidad
de ubicarse en cualquier posicin dentro de su rango de
operacin, y mantenerse estable en dicha posicin.
Sprocket (incluido en cadena): rueda con dientes acoplable
con una cadena capaz de transmitir el momento de un
componente a otro.
Tornillos (Proconsa, 22$ pesos: cilindro de metal, madera,
etc., con resalto en hlice, que entra y se enrosca en la tuerca.
Tubular (Proconsa, 103$ pesos): tubo cuadrado y metlico
usado para construccin.
Vlvula mecnica (Amazon, 819$ pesos): Mecanismo que
regula el flujo de la comunicacin entre dos partes de una
mquina o sistema.
Vlvulas solenoides (Prstamo, 1148$ pesos): vlvula que
responde a pulsos elctricos respecto de su apertura y cierre.
Vaso de vidrio (Prestado, 8$ pesos: objeto cilndrico hecho a
base de vidrio usado para almacenar lquidos.
El costo total del proyecto es de 15,891 pesos.
IV. DESARROLLO
A. Explicacin del proyecto
El proceso comienza con el celular, el cual consta con una
aplicacin que fue previamente programada para realizar lo
siguiente: se despliega una pantalla de inicio con el nombre
del proyecto y una silueta de un hombre sirviendo un coctel.
Despus de un lapso de dos segundos se muestra la
siguiente pantalla, la cual es el men donde aparecen todas las
bebidas disponibles para su preparacin, acompaadas de su
imagen y nombre. El usuario podr seleccionar su bebida de
preferencia y con esto cambiar de pantalla.
Cuando la ltima pantalla es mostrada, el usuario
podr ver informacin de la bebida que eligi y tendr la
opcin de regresar al men o de preparar la bebida. Una vez
que se elige la bebida, el celular enva una seal de Bluetooth
al mdulo empleado en el proyecto. Dicha seal es un nmero
entre el 1 y el 17.
Para la siguiente etapa, el Arduino interpreta la seal del
mdulo de Bluetooth, que es un nmero del 1 al 17. En la
programacin se toma ese nmero y se accede a uno de 17
casos, si es que el sensor infrarrojo detecta que hay vaso. Cada
caso manda a llamar los mtodos necesarios para preparar la
bebida asignada a cada caso.
Esos mtodos consisten en lo siguiente: determinar la
posicin del carrito y compararla con el lugar en donde est la
vlvula a utilizar. Si esa distancia es mayor a la necesaria, se
manda a llamar un mtodo que mueve el carrito con el motor
DC hasta que llega a la posicin necesaria; lo mismo para si la
distancia es menor a la necesitada.
Una vez que el carrito est en la posicin ideal, se
activa el servomotor o la vlvula solenoide, segn sea el caso.
La vlvula se deja abierta por 6 segundos, para el caso de las
vlvulas mecnicas (movidas por servomotores), y 2
segundos, para el caso de las vlvulas solenoides.
Una vez que se ejecutaron los mtodos para el
llenado del vaso, se manda a llamar un ltimo mtodo en el
que se mueve el vaso a su posicin inicial, al extremo
izquierdo del riel, en donde se encuentra el sensor infrarrojo.
B. Construccin fsica del proyecto
Para la construccin del proyecto se realizaron los siguientes
pasos:
1. Hacer presupuesto y bosquejo de la idea
2. Diseo en Solid Works
3. Compra de materiales
4. Compra de tubular
5. Corte de tubular y soldadura para hacer armazn
rectangular
6. Compra de materiales electrnicos
a. Puente h
b. Motores
c. Arduino
d. Mdulo Bluetooth
e. Vlvulas mecnicas
7. Compra de madera para la estructura
8. Trabajar la madera segn los planos
9. Instalar las vlvulas mecnicas
Acceder a la
aplicacin movil
Seleccionar bebida en
men
Comunicacin celular-Arduino
Arduino recibe
nmero de bebida
Ingreso a caso en
programacin
Movimiento de carrito
Activacin de servomotor o
vlvula
Repeticin parcial de
ciclo
Regreso a posicin inicial
10. Instalar las electro-vlvulas
11. Sellas los galones de fugas
12. Conectar electrovlvulas con galones de jugos y
sodas
13. Instalar las vlvulas mecnicas y poner las botellas
14. Hacer conexiones elctricas
C. Enlace del video
https://www.youtube.com/watch?v=eLGpXhUqeVs&feature=
youtu.be
D. Diseo mecnico en SolidWorks
Madera: material proveniente de los rboles usado para
construccin. Es utilizada en el proyecto para colocar encima
las botellas (ya barrenada), para dar soporte, y esttica.
Carrito de madera: vehculo de cuatro ruedas con funcin de
transporte de un lugar a otro. Ser utilizado para mover el vaso
de un lado a otro para que los fluidos sean depositados en l.
Adems, el sensor ultrasnico detectar el carrito para saber su
posicin.
Tubular: tubo cuadrado y metlico usado para construccin.
Es utilizado para una base firme, sobre el cual irn montados
los componentes. Adems, sobre l podr ir el carrito.
I. Actuadores implementados
Motor DC: mquina elctrica que transforma corriente directa
en energa mecnica. Sirve para mover la corredera y con ello
el carrito, para ser llenado por los fluidos. Dicho motor se
mueve con el puente H.
Servomotor: motor con la capacidad de ubicarse en cualquier
posicin dentro de su rango de operacin, y mantenerse
estable en dicha posicin. Funge como interruptor de las
vlvulas mecnicas en el Bartender 3000. Cuando se desea
abrir una de las vlvulas el servomotor pasa a la posicin de
los 0 grados, y para liberarla, a la de 180 grados.
Vlvulas solenoides: vlvula que responde a pulsos elctricos
respecto de su apertura y cierre. Con ellas se permite e impide
el flujo de las sodas y jugos. Son activadas mediante
relevadores, que a su vez son activados con el Arduino.
E. SISTEMA DE CONTROL
1. Sistemas de control utilizados
Para el Bartender 3000 se utiliz una computadora conectada
a un Arduino. El cdigo se carg en ste, para pasar a ser
independiente de la computadora (pese a seguir conectado a
ella para tener voltaje). Una vez conocida la bebida indicada
por el usuario el Arduino controla todos los aspectos del
Bartender, lo cual incluye: sensor ultrasnico, LED infrarrojo,
mdulo bluetooth, motor DC, servomotores, puente H y
vlvulas solenoides. Todo esto segn sea necesario con el
cdigo previamente cargado en el Arduino. Cabe decir que no
siempre se usarn todas las vlvulas ni servomotores. Esto
ser dependiendo de qu bebida se haya elegido.
El telfono o Tablet con la aplicacin programada en
Android es indispensable para el funcionamiento del
Bartender ya que este es el conducto por el cual el usuario
indicar qu bebida es la que desea que se prepare. Esta
opcin es mandada a travs del mdulo de Bluetooth hacia el
Arduino, por medio de nmeros.
2. Diagrama elctrico
3. Pasos a seguir (software)
1. Conceptualizacin del proyecto
2. Elegir bebidas segn ingredientes
3. Recaudar informacin de bebidas
4. Recaudar informacin de preparacin
5. Codificar software en Android
6. Probar software de Android
7. Programa cdigo para control individual de sensores
y actuadores
8. Juntar cdigo
9. Probar cdigo
10. Probar cdigo de Arduino y Android juntos
4. Cdigo de Arduino
5. Explicacin de sensores utilizados
a) Mdulo Bluetooth: dispositivo electrnico capaz de
ser conectado con dispositivos por medio de
Bluetooth y transmitir seales por medio de seales
elctricas. Se utiliza en el Bartender para captar la
seal del celular y con ello saber qu bebida de va a
preparar.
b) Fototransistor: dispositivo electrnico capaz de
recibir luz infrarroja y permitir el flujo de corriente.
Con l se puede saber cundo hay un vaso colocado
en el sistema, y con ello bloquear los movimientos
del carrito para proteccin anti derrames.
c) Sensor Ultrasnico: transductor que convierte ondas
ultrasnicas en seales elctricas con el fin de
conocer la distancia de dicho sensor a un objeto en
lnea recta. Gracias a este sensor es posible saber la
posicin del carrito, y realizar una comparacin para
saber cundo se deben activar las vlvulas para dejar
pasar fluido.
F. CALIBRACIN DE ACTUADORES
Servomotor: se utiliz cdigo para modificar la posicin del
servo en base a pulsos. Adems, se adaptaron alambres para
jalar a las vlvulas mecnicas cuando el servo se moviera a
180 grados.
Motor DC: se implement un puente H para controlar la
direccin y la potencia del motor. Este puente H, a su vez, es
controlado por el Arduino.
Vlvula Solenoide: con la ayuda de relays se activan estas
vlvulas, cuando se enva la seal desde el Arduino. El voltaje
que se transmite desde los relays es de 12V.
G. DIAGRAMA DE BLOQUES GENERAL
H. DIAGRAMA DE GANTT
El bosquejo, presupuesto y diseo s se terminaron en el
momento adecuado. Las compras se extendieron y se
traslaparon con las actividades posteriores. La manufactura se
extendi 3 semanas ms de lo esperado e incluso en la entrega
haban cosas que componer. La programacin se estuvo
modificando continuamente, incluso despus de la fecha
acordada. Las pruebas no dejaron de hacerse desde que se
comenzaron. Cabe decir que se empezaron antes de lo
estipulado. La fecha de entrega se extendi (entrega actual de
la materia).
V. SENSORES UTILIZADOS
A. Informacin detallada
Mdulo Bluetooth: dispositivo electrnico capaz de ser
conectado con dispositivos por medio de Bluetooth y
transmitir seales por medio de seales elctricas. Genera una
seal digital, captada por los puertos Tx y Rx (Serial) del
Arduino.
Sensor ultrasnico: detector de que detecta objetos a distancias
que van desde pocos centmetros hasta varios metros. El
sensor emite un sonido y mide el tiempo que la seal tarda en
regresar. Estos reflejan en un objeto, el sensor recibe el eco
producido y lo convierte en seales elctricas. Genera seales
digitales que son captadas mediante pines digitales del
Arduino.
El fototransistor es un transistor sensible a la luz, normalmente
a la infrarroja. La luz incide sobre la regin de base,
generando portadores en ella. Esta carga de base lleva el
transistor al estado de conduccin. Es usado junto con un
OPAMP como amplificador no inversor para amplificar la
seal recibida por el fototransistor y que es captada por el
Arduino. Genera una seal digital.
B. Diagramas
VI. ACTUADORES UTILIZADOS
A. Informacin detallada
Motor DC: mquina elctrica que transforma corriente directa
en energa mecnica. Sirve para mover la corredera y con ello
el carrito, para ser llenado por los fluidos. Dicho motor se
mueve con el puente H.
Servomotor: motor con la capacidad de ubicarse en cualquier
posicin dentro de su rango de operacin, y mantenerse
estable en dicha posicin. Funge como interruptor de las
vlvulas mecnicas en el Bartender 3000. Cuando se desea
abrir una de las vlvulas el servomotor pasa a la posicin de
los 0 grados, y para liberarla, a la de 180 grados.
Vlvulas solenoides: vlvula que responde a pulsos elctricos
respecto de su apertura y cierre. Con ellas se permite e impide
el flujo de las sodas y jugos. Son activadas mediante
relevadores, que a su vez son activados con el Arduino.
B. Diagramas
C. Funciones que realizan
Servo: activar vlvula mecnica cambiando su ngulo de 0 a
180 grados.
Vlvula Solenoide: permitir el flujo de las sodas y jugos. Esto
con la ayuda de relays y la seal de control del Arduino.
Motor DC: mover al carrito a la posicin adecuada para su
llenado. Esta accin es auxiliada por el puente H y el control
del Arduino.
VII. CONCLUSIONES
Abiel: uno de los principales obstculos fue
dedicarme a ms de una parte del proyecto. Originalmente
tena en mente solo dedicarme a la parte de programacin pero
al final hubo un malentendido y tuve que hacerme cargo de la
programacin y la electrnica; esto se resolvi con mucho
tiempo y dedicacin. Otro obstculo fue que se quem el
mdulo de Bluetooth; esto se resolvi pidiendo uno a un
amigo, aunque se tuvieron que realizar serias modificaciones
al cdigo de Arduino.
El proyecto cumpli el objetivo, y en efecto,
preparaba bebidas. Se pueden realizar algunos ajustes para
mejorar su funcionamiento, pero en s el Bartender funciona,
con Bluetooth incluso.
Me result la duda de por qu el mdulo Bluetooth
tena tal comportamiento de sumar 48 a todo. Me pregunto si
es cuestin de la manera en que se graba el dato. Adems me
qued la duda de por qu el Arduino no compila el programa
si el mdulo de Bluetooth est conectado.
Aprend muchsimo tanto de programacin,
electrnica, control, mecnica y paciencia. Especficamente
fue de mi agrado saber usar bien los sensores y actuadores, ya
que realmente me han inspirado a realizar un proyecto fuera
de la escuela y hacerlo no solo de uso comn, sino
comercializarlo.
No: Como conclusin puedo agregar que aunque
saba cmo usar todas las herramientas que usamos para hacer
el proyecto me gusto el resultado de la unin de todas ellas.
Una de las dificultades en trabajar en equipo siempre era que
hay personas que trabajan ms que otras y en este caso no fue
la excepcin. Trabajar en equipo siempre es arriesgado y creo
que lo que ms se me dificult al momento de hacer el
proyecto es que todos tenemos diferentes ideas, pero lo que
triunfa al final son las mejores ideas y las ms fundamentadas
VIII. REFERENCIAS
[1] Pawlak, A. (2006). Sensors and Actuators in Mechatronics. CRC Press: Taylor and Francis group.
[2] RealAcademiaEspaola (2015). Vlvula. Recuperado de http://lema.rae.es/drae/?val=v%C3%A1lvula
[3] WordReference (2015). Botella. Recuperado de http://www.wordreference.com/definicion/botella
Recommended