Sistema Automático de Dispensador de Comida Para Mascotas

8/16/2019 Sistema Automático de Dispensador de Comida Para Mascotas

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Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE-Extensión Latacunga. Autores: Quero Daniel, TigselemaAdriana, Toalombo Julio. DISPENSADOR AUTOMÁTICO DE COMIDA PARA MASCOTAS.

Implementación de un Sistema Automático de Dispensador de

Comida Para Mascotas en el Alberge de Protección Animal

Ecuador (PAE)

Washinton Daniel Quero Caisae-mail: [email protected]

Adriana Estefania Tigselema Benavidese-mail: [email protected]

Julio Cesar Toalombo Toapaxie-mail: [email protected]

Ingeniería Electrónica e Instrumentación, 3º Nivel, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE-Extens iónLatacunga, Márquez de Maenza S/N Latacunga, Ecuador.

RESUMEN: El presente artículo trata acerca del funcionamiento de un sensor de movimiento que permita laactivación del dispositivo para dispensar alimentos para mascota, la misma que será implementada en el refugio de

mascotas PAE Latacunga para proporcionar su uso, hoy en día debido a que los integrantes de la institución

prestan su servicio de manera voluntaria tienden a realizar diversas actividades de la vida cotidiana por el cual se

ven obligados a dejar sus función correspondiente, esta situación provoca un descuido en diferentes aspectos,

especialmente en la parte alimenticia, es decir, a falta de personal las mascotas no puede consumir su alimento

adecuado en horarios establecidos, por consiguiente la implementación de este dispositivo será de gran beneficio

para la alimentación adecuada de las mascotas; para la elaboración del dispositivo en la parte electrónica

contendrá un sensor de movimiento que permita el envió de la señal a un transistor y la activación de los

componentes al momento de acercarse o existir movimiento de la mascota para depositar el alimento adecuado en

el plato, para su comprobación se realizará una maqueta que permita la visualización del dispositivo.

PALABRAS CAVES: Dispensador, Sensor, Transistor.

I. INTRODUCCIÓN

PAE Latacunga es un una institución que protege y

brinda refugio a los mascotas abandonadas

especialmente a los perros, este grupo cuenta con personas voluntarias que deseen apoyar con esta

actividad, en el cual en ciertas ocasiones el personalque aporta con este servicio tienden a renunciar por

inconvenientes personales, provocando un

desestabilización en el desempeño que cumplía, esdecir, presentan diversos inconvenientes uno de ellos

es la parte alimenticia de las mascotas donde a causade esto no ofrecen una alimentación necesaria yadecuada para su subs istencia.

Al visualizar esta situación, el presente trabajo ha

sido elaborado para brindar e implementar unamanera correcta y adecuada en la alimentación de las

mascotas existentes en el refugio, que consiste en la

elaboración de un dispositivo automático paradispensar alimento (croquetas) en el horario

establecidos y una porción promedio para su

bienes tar.

Existen varios artículos científicos que manifiestan

las diversas formas de dispens ar elementos de manera

automática sea de alimentos, medicinas, entre otros.Esto será una manera de estructurar e implementar el

dispos itivo automático.

“Los dispensadores automáticos actuales incorporarcaracterísticas tales como alarmas, dosis perdidas

indicadores seguidos por el acceso a la siguiente

dosis, y el acceso a la medicación simultánea dediferentes tipos ¡Error! No se encuentra el origen

de la referencia. .”

“El controlador de dispensador de hacer esto trabajar

en colaboración de una manera orientada a la acción.Una ventaja de este diseño es que las nuevas

funciones se pueden añadir y los ya existenteseliminado o revisado con poca o ninguna necesidad

de modificar el dispensador estructura de control

¡Error! No se encuentra el origen de lareferencia..”

De acuerdo con los artículos analizados, se dice que

este proyecto es novedoso porque a través de un

dispos itivo automático favorece una actividad ágil,

mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE-Extensión Latacunga. Autores: Quero Daniel, Tigselema Adriana,Toalombo Julio. DISPENSADOR AUTOMÁTICO DE COMIDA PARA MASCOTAS.

es decir ya no será necesario de estar pendiente en brindar alimento a las mascotas sino que de forma

automática se puede programar con el acercamiento

de una mascota y este depositará el alimentoadecuado para su alimentación, e incluso como en el

albergue no cuentan con voluntarios permanentes para prestar este servicio se lo puede aportar estedispos itivo de gran utilidad.

En el apartado II abordará el Marco Teórico donde

abarcará temas que permita la compresión necesariadel proyecto y las funciones de cada elemento a

utilizarse.

La sección III consiste a la Metodología que

esclarece la etapa del proyecto y la descripción decada una de ellas para la estructuración correcta.

El apartado IV presenta los resultados obtenidos

mediante la elaboración y desarrollo de dispositivo el

funcionamiento de la misma y cuáles fueron susformas y maneras al momento de realizar las pruebas

pertinentes.

Y finalmente en la sección V se desarrollará lo que eslas conclusiones obtenidas en el transcurso de la

elaboración del proyecto y cuáles fueron las

limitaciones para desarrollarlo y trabajos que puedenser aplicado a futuro.

II. MARCO TEÓRICO

Resistencia

Una resistencia también llamado resistor es un

elemento que causa oposición al paso de la corriente,causando que en sus terminales aparezca una

diferencia de tensión (un voltaje). Las resistencias o

resistores son fabricadas principalmente de carbón yse presentan en una amplia variedad de valores. Hay

resistencias con valores de Ohmios (Ω), Kilohmios

(KΩ), Megaohmios (MΩ).

Figura N° 1 Resis tencia Fija.

Borneras

Es un tipo de conector eléctrico en el que un cable se

aprisiona contra una pieza metálica mediante el uso

de un tornillo. Al cable a veces simplemente se leretira el aislamiento exterior en su extremo, y en otras

ocasiones se dobla en forma de U o J para ajustarse

mejor al eje del tornillo.

Figura N° 2 Borneras para la conexión de cables.

Potenciómetro

Un potenciómetro es un resistor cuyo valor de

resistencia es variable. De esta manera,

indirectamente, se puede controlar la intensidad decorriente que fluye por un circuito si se conecta en

paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en

serie.

Figura N° 3 Modelos de Potenciómetros.

Transistor 2n3904

El transistor 2N3904 es uno de los más comunes

transistores NPN generalmente usado paraamplificación. Está diseñado para funcionar a bajas

intensidades, bajas potencias, tensiones medias, y

puede operar a velocidades razonablemente altas. Setrata de un transistor de bajo costo, muy común, y

suficientemente robusto como para ser usado en

experimentos electrónicos [3] .

Figura N° 4 Transistor 2n3904 NPN

Tabla N° 1 Caracterís ticas del transistor 2n3904

Voltaje Base-Colector 60 V


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Voltaje Emisor-Colector 40 V

Voltaje Base-Emisor 6 V

Corriente de Colector 200 mA

Potencia total de disipación aT=25c

625 mW

Diodo emisor de luz (Led)

Es un dispositivo semiconductor que emite luz

incoherente de espectro reducido cuando se polarizade forma directa la unión PN en la cual circula por él

una corriente eléctrica. Este dispositivosemiconductor está comúnmente encapsulado en una

cubierta de plástico de mayor resistencia que las devidrio que usualmente se emplean en las lámparasincandescentes. Aunque el plástico puede estar

coloreado, es sólo por razones estéticas, ya que ello

no influye en el color de la luz emitida [4].

Figura N° 5 Diodo emisores de luz.Transistor 74ls08

El TTL (Lógica Transistor - Transistor) 7408 es un

circuito que cont iene puertas lógicas AND.

Figura N° 6 Parte interna del transistor 74ls08

Fototransistor

Sensible a la luz, normalmente a los infrarrojos. Laluz incide sobre la región de base, generando

portadores en ella. Esta carga de base lleva eltransistor al estado de conducción. El fototransistor es

más sensible que el fotodiodo por el efecto de

ganancia propio del transistor [5].

Figura N° 7 Fototransistor.

Interruptor de fin de carrera

Son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos

situados al final del recorrido o de un elemento

móvil, como por ejemplo una cinta transportadora,con el objetivo de enviar señales que puedan

modificar el estado de un circuito. Internamente

pueden contener interruptores normalmente abiertos(NA), cerrados (NC) o conmutadores dependiendo de

la operación que cumplan al ser accionados, de ahí lagran variedad de finales de carrera que existen en

mercado.

Figura N° 8 Interruptor fin de carrera

Diodo emisor IR

Este LED emite un tipo de radiación

electromagnética llamada infrarroja, que es invisible para el ojo humano porque su longitud de onda es

mayor a la del espectro visible. Ya que no podremosver a simple vista si nuestro emisor está funcionando

(al polarizarlo), tendremos que comprobarloutilizando alguna cámara de fotografía o video

digital, como la de nuestro celular.

Figura N° 9 Didodo emisor IR

Arduino 1

Arduino es una plataforma de prototipos de códigoabierto basado en hardware fácil de usar y el

software. placas Arduino son capaces de leer losinsumos - la luz en un sensor, un dedo en un botón , o

un mensaje de Twitter - y lo convierten en una salida

- la activación de un motor, encender un LED, publicar algo en línea. Todo esto se define por un


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conjunto de instrucciones programadas a través delsoftware de Arduino (IDE).

Figura N° 10 Arduino 1

Servomotor

Un servomotor es un motor eléctrico que puede ser

controlado tanto en velocidad como en posición. Es pos ible modificar un servomotor para obtener un

motor de corriente continua que, si bien ya no tiene la

capacidad de control del servo, conserva la fuerza,velocidad y baja inercia que caracteriza a estos

dispositivos.

Figura N° 11 Estructura del servomotor

III. METODOLOGÍA

Investigación

Para la elección del tema del proyecto primeramente

se realizó una investigación de varios temas posiblessegún lo estudiado en el transcurso del semestre en la

materia de electrónica I. Al investigar diferentes

temas relacionados se decidió elaborar un sistemaautomático de dispensadores de comida para

mascotas del alberge de protección animal ecuador

(PAE) de la ciudad de Latacunga solucionando así un problema.

Diseño Del Circuito

Para el diseño del circuito en primera instancia se bus có un circuito que funcione como dispensador bás ico para según su funcionamiento y sus elementos

lograr desarrollar un circuito completo que me permita dispensar automáticamente comida al

presenciar la llegada de una mascota.

Explicación de cada etapa del circuito

a)

Fuente: La fuente alimentación será de 5v, esdecir en este caso será un cargador para que

distribuya en todo el circuito una tensión

mencionada anteriormente para sufuncionamiento.

b) Sensor IR: El circuito lógico: percibe las señalesde movimiento para ejecutar una acción de

amplificación y regulación a la salida del circuito

para y esa s eñal s erá trasportada en una corrienteconsiderable provocando la acción de dispensar

alimento al momento de existir el acercamiento de

la mascota.c) Interruptor Fin carrera: Su función principal es

accionar al momento de recibir la señal en la

entrada, modificando así el estado del circuito, esdecir, que se comporta un circuito abierto y

cerrado todo depende de la señal de entrada.d) Circuito Lógico: En esta parte cumplirá la

siguiente condición : Si existe comida en el plato

por más que exista presencia en los diodos no seactivará el servo motor pero si esta vacío entonces

el interruptor Fin de carrera estará en estado

abierto y se acerca la mascota entonces depositaráel alimento en el plato en el tiempo de dos

segundos y si la mascota está cerca y el platosigue vacío sigue llenado por dos segundos y si

sigue lleno por más que exista presencia no se va

accionar el servo motor hasta que estécompletamente vacío. En la tabla 2 se muestra

para más detalle el circuito lógico utilizado:

Tabla N° 2 Circuito lógico

Circuito

Lógico

Ecuación

S=Sens or S I C C= SI'I=Interruptor 0 0 0 CompuertaC=Salida de Lacompuerta

0 0 0 74ls08(AND)

1 0 11 1 0


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Figura N° 12 Complemento del circuitoLógico

Figura N° 13 Interruptor fin de carrera

e) Temporizador: Como el temporizador ominutero es un dispositivo, con frecuencia

programable, que permite medir el tiempo;entonces para este temporizador lo que se utilizará

es un arduino que su función será generar pulsos y

enviar señales al servomotor para que s e ejecute.

f)

Control de potencia: En esta parte de la etapa elcontrol de potencia será el que toma el estado desalida del circuito lógico y la adecua para

controlar el accionamiento de una válvula que

viene del arduino y el servomotor.

La Placa

Se prepara la baquelita, con la ayuda de un lustre sela raspa hasta que quede totalmente brillosa y libre de

impurezas para plasmar el circuito.

Se recortó el circuito impreso a laser para colocarloen la baquelita de manera correcta y el tamaño

preciso de la baquelita sujetándolo b ien para que no

se mueva.

Planchamos cuidadosamente por varios minutos(aproximadamente 15 minutos), luego de estar bien

adherido el papel en la placa procedemos a quitarlo

con agua y un cepillo para obtener solamente las pistas que se logró imprimir.

Se coloca la placa en acido férrico y se espera que

cobre que no pertenece al circuito desaparezca porcompleto.

Se le vuelve a pasar con el lust re dejándola sin tinta,

Con la ayuda del circuito simulado colocamos loselementos en la baquelita y soldamos uno por uno.

Se verificó que el circuito este bien elaborado y

funcione correctamente.

Figura N° 14 Diseño de la placa dispensadora

Figura N° 15 Circuito real a implementarse

Implementación del proyecto en la maquetademostrativa

Finalmente se adapta el circuito realizado en la placacon la maqueta teniendo cuidado de que no se dañen

los elementos y se encuentre en un lugar de la

maqueta adecuado.

Una vez implementada la placa en la maquetademostrativa se realizará las últimas pruebas para

verificar que se cumpla el objetivo primordial del

proyecto propuesto.

IV.RESULTADOS

En base a los datos recopilados se logró obtener los

siguientes datos en el consumo de croquetas de las

mascotas, como se puede visualizar en la tabla N°3.

Tabla N° 3 Porción de alimento que consumen las

mascotas.

Ración Aproximada que consume una mascota


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Raza Peso (Kg) Ración (gr)

Cocker Americano 5 a 10 120

Bulldog 15 a 20 310

Chihuahua 1 a 3 90

Schnauzer Estandar 5 a 18 260

Schnauzer miniatura 5 90

Porción Promedio 174 gramos

“Dentro de una misma raza o tipo de perro, hay

muchas circuns tancias que hacen que sus necesidades

calóricas varíen. Por ello, no hay una única respuesta;

no hay una tabla exacta que diga que un perro de 5kilos siempre comerá 300 gr de comida casera, por

ejemplo”. Lo que hacemos será obtener una porción

promedio para las mascotas en general tanto paragrandes como para pequeños, es decir que no se

queden con hambre ni tampoco consuman mucho elalimento.

Tabla N° 4 Depósito de alimentos de función aldiámetro y el tiempo

Depósi to de al imentos de función al d iámetro y el

tiempo

M odelo

CODO 90º

CxE

Diámetro

(mm)

Tiempo(segundos)

Porción(gramos)

48 2 8060 2 16083 2 190

114 2 250168 2 320

Como nuestro CODO posee un diámetro deaproximadamente 60 milímetros y deposita

aproximadamente la porción promedio que

calculamos entonces lo utilizamos el de 2 pulgadas o

60 mm como se puede observar en la tabla

V. DISCUSIÓN

Conclusiones

Se determinó se la manera más eficiente de

generar un pulso para controlar los grados de unservomotor es mediante un micro controlador.

Se concluye que mediante una conexión de

transistores en darlington es una buena opciónen la adecuación del sensor de proximidad

(fototransistor). A través de una lógica y estructuración del los

elementos del circuito se obtuvo buenos

resultados específicamente en la utilización dela circuito integrado 74LS08 (AND) que

permitió el funcionamiento lógico del circuito

electrónico.

Los dispensadores de alimentos para mascotas,

son productos nuevos, introducidosrecientemente en el mercado capitalino delEcuador; de manera que el nicho de mercado es

amplio.

Recomendaciones

Se recomienda al momento de integrar a la placa todos los elementos comprobar bien su

funcionamiento con un multímetro ya sea la

resistencia, el potenciómetro y la continuidad detodos loes elementos caso contrario una vez

terminado se tendrá fallas en su funcionalidad. Los sensores y fototransistores se debe aislarles

de manera adecuada porque si no lo hace no

empezaran a obtener señales propias a loestablecidos por causa de la luz existente en el

ambiente.

Limitaciones

En base al trabajo que se realizó se pudo apreciar que

al momento de estructurar todo los elementos en la placa y en la parte física, uno de los elementos

fundamentales tenía una situación, como todofototransistor recibe señales de luz esto produce una

reacción en el cual al momento de pasar muy cerca

una persona podría activarse y dispensar alimento demanera innecesaria.

Otra de las limitaciones encontradas en el proyecto al

momento de implementarlo en la maqueta, es que los

fotodiodos no reaccionaban con mucha luz existenteen el ambiente por lo cual se necesitaba aislarla de

manera adecuada para su funcionamiento.

Trabajos Futuros

Con readecuación y el mejoramiento de loselementos, la proyección para el futuro acerca del

trabajo efectuado seria óptimo para todo tipo de

lugares, refiriéndose en el ámbito familiar sería undispositivo de gran utilidad porque hoy en la

actualidad la mayoría de las personas de la familia

tienen que realizar actividades de la vida cotidiana, por lo cual a sus mascotas no les presta atención

mediante este dispositivo se podría lograr una mejor

alimentación de su mascota y así convivir enarmonía.


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En vez de utilizar en una conexión de 5v altomacorriente una de las mejoras a futuro sería la

utilización de un panel solar y ahorrar dinero ya que

es una energía limpia y natural y de esa forma se lo podría economizar los cos tos en el refugio de

animales y en los hogares a utilizarse.


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VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] T.-Y. C. C.-R. Y. C.-S. S. M. I. a. J. W. S.

L. F. I. Pei-Hsuan Tsai, «IEE,» Marzo2011. [En línea]. Available:http:\\Downloads/Smart-Medication-

Dispenser-Design-Architecture-and-

Implementation.pdf. [Último acceso: 18Agosto 2015].

[2] S. G. P. a. T. J. Gale, 30-03 Agosto-

Septiembre 2006. [En línea]. Available:http//:Downloads/Preliminary-Design-of-

Remotely-Used-and-Monitored-

Medication-Dispenser.pdf. [Últimoacceso: 18 Agosto 2015].

[3] G. E. Romero Redondo, «e- libro,» 2005.

[En línea]. Available:

ezp1.espe.edu.ec:2051/lib/espesp/datail.action?docID=10088798&p00=transistores.

[Último acceso: 10 Agos to 2015].

[4] C. M. A. García Burciaga de Cepeda, «e-libro,» 1985. [En línea]. Available:

http://ezp1.espe.edu.ec:2051/lib/espesp/rea

der.action?docID=10293632=fotodiodo.[Último acceso: 09 agos to 2015].

[5] P. J. T. M. Gonzáles Benito, «e-libros,»

2009. [En línea]. Available:

http://ezp1.espe.edu.ec:2051/lib/espesp/reader.action?docID=10293632=transistor.

[Último acceso: 13 Agos to 2015].


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VI. ANEXOS

Figura N° 16 Diagrama de Bloques

Figura N° 17 Diagrama del circuito

Figura N° 18 Elaboración de la parte fís ica de lamaqueta.

Figura N° 19 Materiales para a elaboración delcircuito y la placa.

Figura N° 20 Comprobación del circuito en elprotoboar.

Figura N° 21 Acido en que la placa se sumerge

para formar las pistas

ETAPAS

Fuente

Sensor IR

Interruptor Fin deCarrera

Circuito logico

Temporizador

Control de potencia


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Figura N° 22 Perforación de la baquelita.

Figura N° 23 Acoplamiento de los elementos en elcircuito

Figura N° 24 Comprobación de la placa

Figura N° 25 Instalación de la placa en la maqueta

Figura N° 26 Código Arduino

Figura N° 27 Comprobación de la maqueta


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Figura N° 28 Dispensador Terminado

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