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De Proyecto Butiá
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* Mauro Bandera
 
* Mauro Bandera
 
* Tutor: Gonzalo Tejera
 
* Tutor: Gonzalo Tejera
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[[https://www.fing.edu.uy/inco/proyectos/butia/mediawiki/images/8/85/Entrega_But%C3%ADa_Estaci%C3%B3n_Metereol%C3%B3gica.pdf Manual Estación Meteorológica]]
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=== Link a la presentación en pdf ===
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[[https://www.fing.edu.uy/inco/proyectos/butia/mediawiki/images/2/27/Presentaci%C3%B3n_Proyecto.pdf Presentación de prototipo de proyecto]]
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=== Introducción ===
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El presente documento corresponde a la entrega del proyecto final de la asignatura Butiá: Robótica Educativa del año 2015. En él se trata de resumir, realizando un proyecto final, lo aprendido dentro de la asignatura, en donde se comprendieron los principios de funcionamiento y construcción de robots móviles, desde la óptica de la robótica educativa. Se trata de ser lo más conciso y objetivo posible con el afán de que el lector pueda comprender fácilmente lo que se trata de mostrar.
  
 
=== Motivación ===
 
=== Motivación ===
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== Descripción de la solución ==
 
== Descripción de la solución ==
  
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=== Nivel Mecánica y Electrónica: Construcción y características de los sensores ===
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=== Construcción y características de los sensores ===
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Para algunas de las magnitudes más complejas a sensar se debieron crear sensores con estructuras más complejas en base a sensores básicos de bajo costo. A continuación se detallan las características de los mismos.
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Debido al tiempo en el que se debe realizar el proyecto se decidió en conjunto con el tutor la creación de solamente dos de los sensores antes descriptos. Para las magnitudes a sensar se debieron crear sensores con estructuras más complejas en base a sensores básicos de bajo costo. A continuación se detallan las características de los mismos.
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* '''Sensores básicos'''
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** ''Temperatura (Termómetro)'': Se utiliza un sensor lm35. El mismo opera entre los 4 y 30 voltios de alimentación, es de bajo costo, posee precisión calibrada de 1°C y su rango de medición abarca desde -55°C y los 150°C.
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** ''Humedad (Pscicrómetro)'':
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** ''Presión (Barómetro)'':
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* '''Sensores complejos'''
 
* '''Sensores complejos'''
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** ''Velocidad del viento (Anemómetro)'': El Anemómetro será creado con un motor y aspas. Cuando las aspas impulsionadas por el viento hagan girar al motor éste genera un determinado voltaje. El voltaje se mide con el módulo sensor de voltaje. Se debe calibrar el voltaje en relación al viento.
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** ''Velocidad del viento (Anemómetro)'': El anemómetro es el nombre que se le da al instrumento que es utilizado para medir la velocidad del viento. Su estructura está formada por un eje y una hélice que es movida por el viento. Según la velocidad en que ésta gira podemos obtener una métrica para calcular la velocidad del viento. En este caso en particular, esto lo lograremos ensamblando la hélice a un motor de 5v (utilizado como dínamo) y utilizando un sensor de voltaje. Se debe calibrar el voltaje en relación al viento.
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** ''Dirección del viento (Veleta)'':La Veleta será creada de la siguiente manera. En la base un sensor de grises y los puntos cardinales representados con colores. Al moverse de acuerdo al viento se lee el nivel de gris y de esta manera se podrá saber que punto cardinal esta sensando de acuerdo al color.
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** ''Dirección del viento (Veleta)'': La veleta es el nombre que se le da al instrumento que es utilizado para la medición de la dirección del viento. La veleta por lo tanto es un dispositivo que presenta un señalador para revelar la dirección del viento. Este señalador por lo general está vinculado a una cruz que muestra los puntos cardinales. Gracias a ese mecanismo, las distintas piezas de la veleta giran al recibir la acción del viento, evidenciando su dirección. La Veleta se creó de la siguiente manera. En la base un sensor de grises y los puntos cardinales representados con colores. Al moverse de acuerdo al viento se lee el nivel de gris y de esta manera se podrá saber que punto cardinal esta sensando de acuerdo al color.
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** ''Precipitaciones (Pluviómetro)'': El Pluviómetro será creado mediante una estructura embudo + bisagra + botón. El agua ingresa por el embudo y luego de que ingrese una cierta cantidad de agua la bisagra articula presionando el botón. El botón va aumentando un contador. Se realiza un cálculo y se sabrá cuanto llovió.
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=== Construcción de los sensores ===
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==== Materiales Anemómetro ====
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Los materiales que se necesitan para la construcción del instrumento/sensor Anemómetro son:
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* 1x cilindro: 10 cm de diámetro y al menos 15 cm de alto.
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* 2x tapas: que coincidan con el cilindro.
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* 1x varilla que se usará como eje: 5cm mas largo que el cilindro, de aproximadamente 1cm de diámetro y de un material firme y liviano.
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* 2x varillas que se usarán para la hélice: 15 cm de largo, de aproximadamente 1 cm de diámetro y de un material firme y liviano.
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* 4x medias esferas de 5cm de diámetro.
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* 1x motor de 5v.
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* 1x sensor de voltaje.
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* 1x cable de red.
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* Opcional: 1x ruleman de diámetro interno igual al eje para minimizar el rozamiento.
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==== Construcción del Anemómetro ====
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* Conectar el motor de 5v al sensor de voltaje.
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* Colocación del eje:
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** En el centro de la tapa que usaremos como base, afirmar el motor de 5v con el eje de este hacia arriba.
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** En la tapa que usaremos como base, cercano al motor, fijar el sensor de voltaje.
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** Pegar la varilla usada como eje al eje del motor.
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** Ponemos el cilindro sobre la tapa con el motor, el sensor de voltaje y el eje realizando en éste una perforación para poder pasar el cable del sensor que conectaremos al robot.
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** Pegamos el ruleman al centro de la tapa que usaremos para cerrar arriba y la perforamos de modo que la varilla pase por el ruleman y la tapa sin rozar esta última.
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** Cerraremos el cilindro con la tapa mencionada anteriormente.
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* Creación de la hélice:
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** Unimos las varillas por la mitad formando una cruz.
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** En las puntas de las varillas afirmar las medias esferas con la parte cóncava apuntando hacia donde giran las agujas del reloj.
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* Unimos la hélice a la parte superior del eje.
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==== Como queda el anemómetro ====
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[[Archivo:Anemometro.jpg]]
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==== Materiales de la Veleta ====
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Los materiales que se necesitan para la construcción del instrumento/sensor Veleta son:
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* 1x cilindro: 10 cm de diámetro y al menos 15 cm de alto.
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* 2x tapas: que coincidan con el cilindro.
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* 1x eje: 5 cm más largo que el cilindro, de aproximadamente 1 cm de diámetro y de un material firme y liviano.
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* 1x disco liviano y rígido, con un diámetro un poco menor que el cilindro, y algo con que fijarlo al eje.
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* 1x imagen impresa en papel. [[https://www.fing.edu.uy/inco/proyectos/butia/mediawiki/images/6/61/Anillo_grises.jpg] Anillo de grises]
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* 1x señalador.
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* 2x rulemanes de diámetro interno igual al eje. 
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* 1x sensor de grises y algo con que fijarlo a la pared interna del cilindro.
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* 1x cable de red.
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==== Construcción de la Veleta====
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* Colocación del eje:
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** Fijamos un ruleman en el centro de una de las tapas.
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** Agujereamos la otra tapa de tal manera que pase el eje, y fijamos el otro ruleman haciendo coincidir el orificio de la tapa con el centro del ruleman.
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** Pasamos el eje por la tapa agujereada y la colocamos en un extremo del cilindro, colocamos el extremo del eje que queda dentro del cilindro en el ruleman de la otra tapa y la colocamos.
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** Por último verificamos que el eje quede firme y gire libremente.
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* Fijar el cilindro:
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** Recortar la imagen previamente impresa del tamaño del disco rígido.
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** Fijar la imagen previamente recortada en el disco con algún tipo de pegamento.
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** Agujereamos el disco de tal manera que pase el eje.
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** Para fijar el disco en el eje debemos utilizar algún material rígido con ángulo de 90 grados, por ejemplo una ménsula.
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** Fijamos un lado de la ménsula en la cara del cilindro opuesta a la que pegamos la imagen, con algún pegamento o tornillos.
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** Ahora una vez que tenemos fijo el disco en las ménsulas, pasamos a fijar el lado de las ménsulas libres en el eje de forma que la distancia entre el extremo inferior del eje y el disco sea de 5 cm.
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* Colocación del sensor:
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** Utilizando un ángulo al estilo ménsula (como en el caso anterior) procedemos a fijar el sensor en la pared del cilindro de tal forma que la distancia entre la parte inferior del cilindro y el sensor sea de 10 cm.
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** Por otro lado debemos agujerear la pared del cilindro de tal forma de poder por ese orificio un cable de red. Al realizar este orificio debemos tener en cuenta que el cable debe pasar cómodamente y estar estratégicamente ubicado para poder conectarlo al sensor con comodidad.
  
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=== Nivel Firmware: Construcción y características de los User Modules ===
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* Armado:
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Antes que nada se introducirán algunos conceptos que servirán como base para entender la arquitectura y el funcionamiento a nivel de firmware de la placa que utiliza el Butiá.<br/>
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** Por último debemos colocar el eje en la tapa inferior de tal manera que el eje calce en el ruleman. Luego debemos pasar por adentro del cilindro el eje y la tapa superior. Al colocar la tapa superior hay que tener en cuenta la marca del Norte presente en la imagen del disco. Por lo que al momento de colocar la tapa superior se debe realizar una marca en ella que coincida con la marca Norte del disco.
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** Y por último fijamos la veleta al extremo superior del eje.
  
−
Los User Modules son los componentes intercambiables del sistema que permiten encapsular la lógica de un dispositivo especifico y su protocolo de comunicación con las aplicaciones de usuario. Permite al usuario dar rápidamente soporte a un nuevo dispositivo de forma genérica, expandiendo de esta manera las funcionalidades de la placa.<br/>
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==== Como queda la veleta ====
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[[Archivo:Veleta.jpg]]
  
−
La plataforma Butiá utiliza la placa [https://www.fing.edu.uy/inco/proyectos/butia/mediawiki/index.php/USB4buti%C3%A1 USB4butiá] que es una interfaz de Entrada/Salida USB derivada de de la placa [https://www.fing.edu.uy/inco/proyectos/butia/mediawiki/index.php/Usb4all USB4all]. La misma provee un firmware base que brinda servicios a los User Modules para que puedan utilizar los recursos presentes en la baseboard (timmers, puerto USB, conversores A/D, etc) entre otras cosas.<br/>
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=== Construcción y características de los programas ===
  
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Es recomendable modelar cada uno de los dispositivos electrónicos conectados a la baseboard como un usermodule donde los servicios a exponer se mapean con las características del mismo. Y es por este motivo que para cada sensor se implementa un User Module escrito en C que implementarán una API uniforme que es utilizada a modo de callbacks por el base firmware y también exponen los servicios que brindan los dispositivos.
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* Veleta
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[[Archivo:programaveleta.png]]
  
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=== Nivel Software: Construcción y características de los Drivers ===
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* Anemómetro
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[[Archivo:Anemometro2.png]]

Revisión actual del 16:55 18 sep 2015

Introducción

Integrantes

  • Sergio Bonilla
  • Agustín Esteche
  • Mauro Bandera
  • Tutor: Gonzalo Tejera

Link al manual pdf

[Manual Estación Meteorológica]

Link a la presentación en pdf

[Presentación de prototipo de proyecto]

Introducción

El presente documento corresponde a la entrega del proyecto final de la asignatura Butiá: Robótica Educativa del año 2015. En él se trata de resumir, realizando un proyecto final, lo aprendido dentro de la asignatura, en donde se comprendieron los principios de funcionamiento y construcción de robots móviles, desde la óptica de la robótica educativa. Se trata de ser lo más conciso y objetivo posible con el afán de que el lector pueda comprender fácilmente lo que se trata de mostrar.

Motivación

Hasta el momento no existe una integración con Butiá de sensores, tales que en su conjunto, pudieran obtenerse datos relevantes como los de una estación meteorológica. Por otro lado surge como especial interés de una escuela del interior del país poder contar con una integración como la descrita anteriormente. Sumado a esto y al especial interés de los integrantes de conocer el funcionamiento de la plataforma Butiá y trabajar con ella es que surge este proyecto.

Objetivos

Los objetivos del proyecto son más que claros. Realizar el relevamiento la construcción y la integración de sensores, que más adelante se detallarán, con la plataforma Butiá tratando de cubrir los requerimientos, al menos básicos, de una estación meteorológica. Un aspecto a destacar es que los sensores deben ser de bajo costo para que la construcción del mismo sea accesible a más instituciones y/o personas. Cuando se habla de integración se habla a nivel de electrónica, de mecánica y de software, logrando los resultados esperados.

Requerimientos

Se realizó una investigación sobre estaciones meteorológicas caseras y de gran porte para tratar de analizar las magnitudes que las mismas miden a modo de ver cuales de ellas pueden ser potenciales candidatas a agregarse en el proyecto. En base a esto se concluyó que las magnitudes que deben estar presentes en el proyecto para que la estación tenga un uso de aceptable a bueno son:

  • Temperatura
  • Humedad
  • Precipitación
  • Velocidad del viento
  • Dirección del viento
  • Presión atmosférica

Descripción de la solución

Construcción y características de los sensores

Debido al tiempo en el que se debe realizar el proyecto se decidió en conjunto con el tutor la creación de solamente dos de los sensores antes descriptos. Para las magnitudes a sensar se debieron crear sensores con estructuras más complejas en base a sensores básicos de bajo costo. A continuación se detallan las características de los mismos.

  • Sensores complejos
    • Velocidad del viento (Anemómetro): El anemómetro es el nombre que se le da al instrumento que es utilizado para medir la velocidad del viento. Su estructura está formada por un eje y una hélice que es movida por el viento. Según la velocidad en que ésta gira podemos obtener una métrica para calcular la velocidad del viento. En este caso en particular, esto lo lograremos ensamblando la hélice a un motor de 5v (utilizado como dínamo) y utilizando un sensor de voltaje. Se debe calibrar el voltaje en relación al viento.
    • Dirección del viento (Veleta): La veleta es el nombre que se le da al instrumento que es utilizado para la medición de la dirección del viento. La veleta por lo tanto es un dispositivo que presenta un señalador para revelar la dirección del viento. Este señalador por lo general está vinculado a una cruz que muestra los puntos cardinales. Gracias a ese mecanismo, las distintas piezas de la veleta giran al recibir la acción del viento, evidenciando su dirección. La Veleta se creó de la siguiente manera. En la base un sensor de grises y los puntos cardinales representados con colores. Al moverse de acuerdo al viento se lee el nivel de gris y de esta manera se podrá saber que punto cardinal esta sensando de acuerdo al color.

Construcción de los sensores

Materiales Anemómetro

Los materiales que se necesitan para la construcción del instrumento/sensor Anemómetro son:

  • 1x cilindro: 10 cm de diámetro y al menos 15 cm de alto.
  • 2x tapas: que coincidan con el cilindro.
  • 1x varilla que se usará como eje: 5cm mas largo que el cilindro, de aproximadamente 1cm de diámetro y de un material firme y liviano.
  • 2x varillas que se usarán para la hélice: 15 cm de largo, de aproximadamente 1 cm de diámetro y de un material firme y liviano.
  • 4x medias esferas de 5cm de diámetro.
  • 1x motor de 5v.
  • 1x sensor de voltaje.
  • 1x cable de red.
  • Opcional: 1x ruleman de diámetro interno igual al eje para minimizar el rozamiento.

Construcción del Anemómetro

  • Conectar el motor de 5v al sensor de voltaje.
  • Colocación del eje:
    • En el centro de la tapa que usaremos como base, afirmar el motor de 5v con el eje de este hacia arriba.
    • En la tapa que usaremos como base, cercano al motor, fijar el sensor de voltaje.
    • Pegar la varilla usada como eje al eje del motor.
    • Ponemos el cilindro sobre la tapa con el motor, el sensor de voltaje y el eje realizando en éste una perforación para poder pasar el cable del sensor que conectaremos al robot.
    • Pegamos el ruleman al centro de la tapa que usaremos para cerrar arriba y la perforamos de modo que la varilla pase por el ruleman y la tapa sin rozar esta última.
    • Cerraremos el cilindro con la tapa mencionada anteriormente.
  • Creación de la hélice:
    • Unimos las varillas por la mitad formando una cruz.
    • En las puntas de las varillas afirmar las medias esferas con la parte cóncava apuntando hacia donde giran las agujas del reloj.
  • Unimos la hélice a la parte superior del eje.

Como queda el anemómetro

Anemometro.jpg

Materiales de la Veleta

Los materiales que se necesitan para la construcción del instrumento/sensor Veleta son:

  • 1x cilindro: 10 cm de diámetro y al menos 15 cm de alto.
  • 2x tapas: que coincidan con el cilindro.
  • 1x eje: 5 cm más largo que el cilindro, de aproximadamente 1 cm de diámetro y de un material firme y liviano.
  • 1x disco liviano y rígido, con un diámetro un poco menor que el cilindro, y algo con que fijarlo al eje.
  • 1x imagen impresa en papel. [[1] Anillo de grises]
  • 1x señalador.
  • 2x rulemanes de diámetro interno igual al eje.
  • 1x sensor de grises y algo con que fijarlo a la pared interna del cilindro.
  • 1x cable de red.

Construcción de la Veleta

  • Colocación del eje:
    • Fijamos un ruleman en el centro de una de las tapas.
    • Agujereamos la otra tapa de tal manera que pase el eje, y fijamos el otro ruleman haciendo coincidir el orificio de la tapa con el centro del ruleman.
    • Pasamos el eje por la tapa agujereada y la colocamos en un extremo del cilindro, colocamos el extremo del eje que queda dentro del cilindro en el ruleman de la otra tapa y la colocamos.
    • Por último verificamos que el eje quede firme y gire libremente.
  • Fijar el cilindro:
    • Recortar la imagen previamente impresa del tamaño del disco rígido.
    • Fijar la imagen previamente recortada en el disco con algún tipo de pegamento.
    • Agujereamos el disco de tal manera que pase el eje.
    • Para fijar el disco en el eje debemos utilizar algún material rígido con ángulo de 90 grados, por ejemplo una ménsula.
    • Fijamos un lado de la ménsula en la cara del cilindro opuesta a la que pegamos la imagen, con algún pegamento o tornillos.
    • Ahora una vez que tenemos fijo el disco en las ménsulas, pasamos a fijar el lado de las ménsulas libres en el eje de forma que la distancia entre el extremo inferior del eje y el disco sea de 5 cm.
  • Colocación del sensor:
    • Utilizando un ángulo al estilo ménsula (como en el caso anterior) procedemos a fijar el sensor en la pared del cilindro de tal forma que la distancia entre la parte inferior del cilindro y el sensor sea de 10 cm.
    • Por otro lado debemos agujerear la pared del cilindro de tal forma de poder por ese orificio un cable de red. Al realizar este orificio debemos tener en cuenta que el cable debe pasar cómodamente y estar estratégicamente ubicado para poder conectarlo al sensor con comodidad.
  • Armado:
    • Por último debemos colocar el eje en la tapa inferior de tal manera que el eje calce en el ruleman. Luego debemos pasar por adentro del cilindro el eje y la tapa superior. Al colocar la tapa superior hay que tener en cuenta la marca del Norte presente en la imagen del disco. Por lo que al momento de colocar la tapa superior se debe realizar una marca en ella que coincida con la marca Norte del disco.
    • Y por último fijamos la veleta al extremo superior del eje.

Como queda la veleta

Veleta.jpg

Construcción y características de los programas

  • Veleta

Programaveleta.png

  • Anemómetro

Anemometro2.png

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