Entrada 6: modificaciones finales

Video

Entrada 5: Obra terminada y funcionando

Entrada 4: Estructura

Entrada 3: montaje de reles

Con el dispositivo sensor terminado, procedimos a montar tres reles para controlar las valvulas. el modelo que usamos es con bobina de 12V y contactos que soportan 220, para una corriente de 10A como maximo.

Utilizando un circuito que conseguimos diseñado montamos los tres reles y ademas agregamos una parte para incluir el ULN2003 (array de transistores Darlington) en la misma placa.
placa completa:

usamos tiras de pines para los cables mas finos que unen las entradas y salidas de arduino y el darlington, y conectores de ficha y cable de 0,5 para 220V.

las valvulas con las que trabajamos son las tradicionales de lavarropas, de una sola via a 180º. funcionan con 220v

Entrada 2 : construccion del sensor de entrada

Conseguimos la balanza digital. Abrimos la tapa y encontramos lo que mostramos a continuación.

 1 - bateria de alimentacion de 3,3V

 2 - interruptor selector libras / kilos

 3 - display

 4 - celda de carga

Efectivamente el sistema consiste en una celda de carga, que esta formada por cuatro sensores de metal (llamados específicamente galgas extensiometricas); cada sensor tiene tres cables y estos cables van a su vez a la plaqueta que es el cerebro de la balanza,  soldada con sus cuatro pines a una plaqueta mas grande donde estan el display y una bateria para alimentación externa.

Nuestro primer problema fue saber como funcionaban las galgas. Dado que hay una gama muy amplia, nos concentramos en realizar mediciones y averiguando y probando llegamos a la conclusión de que son de tipo resistivo, es decir que al aplicarse un peso concentrado en un punto especifico la chapa curva de la parte superior del sensor se deforma variando su valor de resistividad.

Al parecer el sistema de la celda funciona por un doble puente de wheatstone (http://es.wikipedia.org/wiki/Puente_de_Wheatstone), y cada sensor soporta 150 kg de peso (y no 37,5 kg como habiamos creido en un principio). De esta forma el sistema de la balanza toma los diferentes valores de tension obtenidos en cada sensor y saca una ponderación que sera el dato mostrado en el display.

Solucionado este tema, intentamos encontrar un dato que pudiesemos usar como salida de la balanza. Medimos los sensores por separado, hicimos presion pero no obtuvimos nada. Volvimos a ensamblar la balanza y recurrimos nuevamente a Internet y a conocimientos de gente especializada en el tema.

Llegamos asi a encontrar el datasheet del amplificador de instrumentación AD620. Estos dispositivos se usan para amplificar una tension baja con una relacion señal ruido relativamente buena y a un costo reducido, mas aun tratandose como en este caso de una distancia nula entre la celda y dicho amplificador.
Procedimos a armar lo siguiente:

Volvimos a desarmar la tapa de la balanza, y esta vez quitamos todo excepto los sensores. Desoldamos los pines que conectaban a la plaqueta principal (donde estaban soldados los cables) y quitamos la placa de alimentación y el display.

Armamos en una plaqueta experimental el circuito para el AD620. Utilizamos el amplificador, un zocalo para sostenerlo, un trimpot multivueltas para variar su ganancia y una ficha hembra para conectar la plaqueta central (de la misma forma que estaba soldada en la plaqueta de alimentación).

Si bien el modelo original incluye un amplificador operacional TL084, al ver que solo con el AD620 respondia bien preferimos evitar otra etapa de amplificación para no sumar ruido a la señal. En el proyecto de donde sacamos la idea el tl se usaba porque el peso manejado era muy bajo (básicamente era una maquina que pesaba huevos de gallina). De esta forma poniendo al maximo la ganancia del AD620 que ya de por si es muy alta aun se requeria otra etapa de amplificación para obtener una tension con la cual poder trabajar. Dado que en este caso el peso que se mide es mayor, con la ganancia del amplificador de instrumentación fue mas que suficiente.

En forma aproximada y con la ganancia que ajustamos, la relacion es 25 kg = 1V, de esta forma el rango cubierto es de 0 a 125 / 130 kg para no forzar el plato de  vidrio, y limitamos una tension superior a 5 V utilizando un diodo tener (para no dañar la entrada analogica de Arduino).

Alimentamos al amplificador con una fuente de 12V utilizando una ficha DB9.

Entrada 1: Idea general del proyecto

Nos presentamos: Somos Mariano Chiodi y Sebastián Ruiz, alumnos de la carrera Artes Electrónicas de la Universidad Nacional de Tres de Febrero, Buenos Aires, Argentina. 
Vamos a usar este blog a modo de "diario" para realizar anotaciones, subir imagenes, fotos, dibujos y demás de lo que va a ser nuestro proyecto para la cursada de Mecatrónica 2010.

Bien, pasamos a detallar la idea general del proyecto:

El boceto consiste en una estructura de aproximadamente 1,80 m de alto por 1 de ancho (como si fuese una cama pero en forma vertical) que sostenga tres botellas de vidrio. a su vez en la parte inferior incluye una balanza digital.

Elementos:

-Balanza digital
-Arduino
-programacion
-botones switch (podria ser un joystick o algo similar)
-estructura de acero o similar, de 1,8 x 1 m
-3 botellas de vidrio similares a las usadas en laboratorios para guardar quimicos
-soporte para las botellas
- tubos de ensayo
- soporte para los tubos de ensayo
- agua con tres colorantes diferentes, uno para cada botella (rojo, azul, amarillo, verde, colores impactantes a nivel visual)
- valvulas que funcionen por voltaje


Funcionamiento y concepto artístico

La idea es que el espectador / ejecutante de la instalación se suba a la balanza (dispositivo de entrada). El dato tomado por la balanza es enviado a arduino, de esta forma el peso de la persona es el dato que activará todo el sistema.
El arduino estará programado de modo que a un determinado peso corresponda un tiempo X de apertura de la válvula seleccionada previamente con el switch manual (dicha válvula estara ubicada en el pico de la botella invertida que se encuentra sostenida por el soporte a la altura de la cabeza del ejecutante). De esta forma el ejecutante podrá no solo seleccionar el líquido que prefiere mediante el switch, sino que también obtendrá una cantidad de liquido proporcional a su peso. Esto se logrará mediante una regla de tres hecha por el arduino, es decir "si a 10 kilos (por poner una cantidad) corresponde 1 ml de liquido, a X kilos corresponden Y ml de liquido". La cantidad de liquido sera controlada como mencionamos antes por una cantidad de tiempo, es decir que en base al dato del peso ingresado la válvula permanecerá abierta un tiempo X liberando liquido, volviendo a cerrarse cuando el arduino lo ordene.

El concepto artístico no lo tenemos definido totalmente, pero la idea es que cada líquido represente una sustancia nociva para la salud con las que habitualmente estamos en contacto (en pequeñas dosis) y que en base al peso el sistema otorgue al ejecutante la cantidad de esa sustancia necesaria para morir.