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Abstract
En este proyecto se propone como objetivo principal el diseño de un producto electrónico capaz de concienciar el gasto de agua que puede generarse en un domicilio. Concretamente se ha centrado en el consumo de agua que se genera cuando se riega el jardín o las diferentes macetas que puedan disponerse es una vivienda. El proyecto se encuentra desarrollado en colaboración con equipos de estudiantes del Grado en Ingeniería de Diseño Industrial y Desarrollo de Producto. El sistema electrónico final, consta de dos dispositivos electrónicos, uno de ellos se encarga de realizar las medidas de la humedad en la tierra y transmitir esta información a un dispositivo central móvil, el cual se encarga de visualizar dicha información mediantes señales luminosas. La comunicación se hace de forma inalámbrica. Moreno Mínguez, Pablo; López Pérez, José María
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C O Reposito r SI S O NCI E r io de la Un Proy S TEM A E NCIA C P E s iversidad d ecto A ELE C C IÓN DO P ablo M Direct o D. José M s cuela de I n e Zaragoz a Fin d C TRÓ N DEL G MICI L Autor/es M oreno M o r/es y/o p o M aría Ló p n geniería y 2014 a – Zaguan d e C a N ICO P G AST O L IOS M íngu e o nente p ez Pérez Arquitect u http://zag u a rrer a P ARA O DE A z ra u an.unizar. e a LA GUA E e s E N
Amifamilia, porsuesfuerzoyapoyoparallegarhastaaquí.
Agradecimientos Quieroagradeceratodaslaspersonasquehanapoyadoyayudadoalarealizacióndeesteproyecto. Comoprimerapersonaalaquequieroagradecersuapoyoytiempoesamitutordeproyecto,José MaríaLópezPérez.ÉlfueelquemepresentounapropuestamuyatractivasobrelaquerealizarmiPFC. Además,quieroagradeceratodosmiscompañerosconlosquehetenidoquetrabajarenunasprimeras fases.EllossonloscompañerosycompañerasdelaramadeDiseñoconlosquehetrabajadoenequipo paralarealizacióndesustrabajosycomoprimerapartedemiproyecto.MisagradecimientosaDiana Fernández,CristinaFleta,JorgeFrancos,MiriamGálvez,JavierBalvin,IgnacioBerges,NievesBlecua,Ana Cans,MiriamPuebla,FernandoPuerto,JorgeRamírezyNoahRico. Parafinalizar,quieroagradeceratodalagentedemíalrededorporeltiempodedicadoacomentar tantodiversassolucionescomolaresolucióndedudas. Atodosellos,gracias.
RESUMEN SISTEMA ELECTRÓNICO PARA LA CONCIENCIACIÓN DEL GASTO DE AGUA EN DOMICILIOS Enesteproyectoseproponecomoobjetivoprincipaleldiseñodeunproductoelectrónico capazdeconcienciarelgastodeaguaquepuedegenerarseenundomicilio.Concretamentese hacentradoenelconsumodeaguaquesegeneracuandoseriegaeljardínolasdiferentes macetasquepuedandisponerseesunavivienda.Conelfindenogastarmásaguadela necesaria,sehadiseñadounproductoelectrónicocapazdemedirlahumedaddelatierrae interactuarconelusuario.Taldispositivoestápreparadoparausotantoeninteriorescomoen exteriores,ademáspermitelavisualizacióndevariospuntosenelmismotiempo. ElproyectoseencuentradesarrolladoencolaboraciónconequiposdeestudiantesdelGrado enIngenieríadeDiseñoIndustrialyDesarrollodeProducto,comotrabajodelaasignaturade MetodologíadeDiseñoIndustrialde4ºcurso. Durantelasprimerasfasesdelacolaboración,serealizaunabúsquedadeinformacióndelas tecnologíasexistentesaplicablesalescenariodedesarrollodelproyecto.Tambiénsegeneran unaseriedeconceptosdeproductoconcadaequipodetrabajo,deloscualessólounoes seleccionadoparasudesarrollocomoprototipofuncional. Enlasiguientefasedeldesarrollodelproducto,seestablecenlasespecificacionesdediseño delproducto,asícomolasdimensionesyestructuradelmismo,ylassolucioneselectrónicas pertinentesparasufuncionamientocorrecto. Unavezterminadalacolaboraciónconlosdiseñadores,seprosigueconeldesarrollo electrónico,hastaobtenerunprototipofuncionalcompleto.Duranteestaetapa,sehan realizadodiversoscambiosconelfindeoptimizarvariosparámetrosvitalesenlaejecuciónde laaplicación. Elsistemaelectrónicofinal,constadedosdispositivoselectrónicos,unodeellosseencargade realizarlasmedidasdelahumedadenlatierraytransmitirestainformaciónaundispositivo centralmóvil,elcualseencargadevisualizardichainformaciónmediantesseñalesluminosas. Lacomunicaciónsehacedeformainalámbrica.Elobjetivodeestesistemaeseldeinformaral usuariodecuandolatierranonecesitamásaguayasínoconsumirmásdelanecesaria.
I Índice ListadeAcrónimos.......................................................................................................................................1 1.Introducción....................................................................................................................................2 1.1.Ámbito....................................................................................................................................2 1.2.Motivacióneimportanciadeahorraragua............................................................................2 1.3.Escenariodetrabajo...............................................................................................................3 1.4.Descripcióndelproyectoymetodología................................................................................4 2.Búsquedadeinformacióndelafaseprevia....................................................................................5 2.1.Clasificacióndesensores........................................................................................................5 2.2.SensoresResistivos.................................................................................................................5 2.3.SensoresCapacitivos..............................................................................................................6 2.4.Sensoresdetemperatura.......................................................................................................7 2.4.1.DetectoresdeTemperatura2.2.3.Resistivos(RTD)..........................................................7 2.4.2.Termistores........................................................................................................................8 2.4.3.Sensorestermoeléctricos:termopares..............................................................................8 2.5.Alimentación...........................................................................................................................9 2.6.Arduino–MicrocontroladordeAtmel.................................................................................10 2.6.1.AVR...................................................................................................................................11 2.7.MicrocontroladorPICdelacasaMicrochip..........................................................................11 3.Generacióndeconceptos..............................................................................................................13 3.1.Grupo1.................................................................................................................................13 3.1.1.Grupo1ͲConcepto1:Concienciaciónenfamilia..............................................................13 3.1.2.Grupo1ͲConcepto2:Cuantogastamos...........................................................................15 3.1.3.Grupo1ͲConcepto3:Regandolasplantas.......................................................................15 3.2.Grupo2.................................................................................................................................17 3.2.1.Grupo2ͲConcepto1:Humidificadordeplatos................................................................17 3.2.2.Grupo2ͲConcepto2:AfeitadoAutomático.....................................................................19 3.2.3.Grupo2ͲConcepto3:Humidificadorparaladucha........................................................21 3.3.Grupo3.................................................................................................................................22 3.3.1.Grupo3ͲConcepto1:Sensartodalacasa.......................................................................23 3.3.2.Grupo3ͲConcepto2:Macetainteligente.......................................................................25 3.3.3.Grupo3ͲConcepto3:Panelducha..................................................................................27 3.4.ConceptoSeleccionado........................................................................................................28 4.Especificacionesdediseño............................................................................................................29 4.1.Ámbito..................................................................................................................................29
II 4.2.Normativa.............................................................................................................................29 4.3.InformaciónGeneral.............................................................................................................29 4.3.1.Necesidadesdelclienteyexpectativasrazonables..........................................................29 4.3.2.Descripcióndeusuarios...................................................................................................29 4.4.Requisitos.............................................................................................................................30 4.4.1.Críticos..............................................................................................................................30 4.4.1.1.Funciones.........................................................................................................................30 4.4.1.2.Usuarios............................................................................................................................30 4.4.1.3.Ergonomía........................................................................................................................30 4.4.1.4.Estructuramorfológica.....................................................................................................30 4.4.1.5.Interfaz.............................................................................................................................30 4.4.1.6.Factoresestéticos.............................................................................................................31 4.4.1.7.Materiales........................................................................................................................31 4.4.1.8.Fabricación.......................................................................................................................31 4.4.1.9.MedioAmbiente..............................................................................................................31 4.4.1.10.Deseables.....................................................................................................................31 4.4.1.11.Funciones.....................................................................................................................31 4.4.1.12.Estructuramorfológica................................................................................................31 4.4.1.13.Materiales....................................................................................................................31 4.5.DescripcióndelProductoDesarrollado................................................................................31 4.5.1.Bambú..............................................................................................................................32 4.5.1.1.Bambú–Mando...............................................................................................................32 4.5.1.2.Bambú–Mota..................................................................................................................33 5.DiseñoEstructural.........................................................................................................................34 6.DiseñoElectrónico.........................................................................................................................36 6.1.Diagramadebloquesgeneral...............................................................................................36 6.2.Búsquedadeinformaciónyeleccióndecomponentes........................................................36 6.2.1.Sensores...........................................................................................................................37 6.2.1.1.Tipodesensorseleccionado............................................................................................37 6.2.2.Microcontrolador(MCU)..................................................................................................38 6.2.3.Indicadoresvisuales.........................................................................................................38 6.2.4.Comunicacióninalámbrica...............................................................................................40 6.2.5.Alimentación....................................................................................................................42 6.3.DiseñodeBambúͲMota......................................................................................................42 6.3.1.Diagramadebloques.......................................................................................................42 6.3.2.Batería..............................................................................................................................42 6.3.3.Microcontrolador(MCU)..................................................................................................43
III 6.3.4.Indicadorvisual................................................................................................................44 6.3.5.Sensor...............................................................................................................................45 6.3.6.Comunicacióninalámbrica...............................................................................................46 6.3.7.Conectorparalaprogramacióndeldispositivo...............................................................47 6.3.8.Controles..........................................................................................................................47 6.3.9.Esquemageneraldelcircuito...........................................................................................48 6.4.DiseñodelMando.................................................................................................................49 6.4.1.Diagramadebloques.......................................................................................................49 6.4.2.Alimentación....................................................................................................................49 6.4.3.Microcontrolador(MCU)..................................................................................................50 6.4.4.Comunicacióninalámbrica...............................................................................................51 6.4.5.Controladores...................................................................................................................51 6.4.6.Indicadoresvisuales.........................................................................................................52 6.4.6.Esquemageneraldelcircuito...........................................................................................52 6.5.Desarrollodelprototipo.......................................................................................................54 6.5.1.Prototipoenplacadeprototipado...................................................................................54 6.5.2.PrototipoenPCB..............................................................................................................58 6.5.3.PrototipoenPCBv2–Versióndetamañoreducido........................................................59 7.SecuenciademontajedeBambúmota.........................................................................................61 8.SecuenciadeusodeBambú–MandoyMotas.............................................................................62 9.Conclusionesylíneasdeinvestigaciónfutura...............................................................................64 9.1Conclusiones.........................................................................................................................64 9.2Líneasdefuturo....................................................................................................................65 ANEXOA–PROGRAMACIÓNDELPRODUCTO ANEXOB–BRIEFDELPROYECTO ANEXOC–USODELAGUAENVIVIENDASPARTICULARES,DOSIERFASE3ͲREDUCIDO ANEXODͲDATASHEETS ÍNDICEDEILUSTRACIONES ÍNDICEDETABLES REFERENCIASBIBLIOGRÁFICAS
1 ListadeAcrónimos PFCProyectoFinaldeCarrera LDRLight Dependant Resistor RTDResistance Temperature Detector NTCNegative Temperature Coefficient PTCPositive Temperature Coefficient DCDirect Current LEDLight-Emitting Diode EMIElectromagnetic Interference EMCElectromagnetic Compatibility MCUMicroprocessor Control Unit LCDLyquid Cristal Display PWMPulse Wide Modulation SPISerialPeripheralInterface IRInfrared Radiation RFRadio Frequency RTCCReal Time Clock Calendar ICSPIn Circuit System Programing PCBPrinted Circuit Board SMDSurface Mount Device THDThrough Hole Device ICIntegrated Circuit RAMRandom Access Memory
1 Elpr o (PFC) Elpr o posib entor utiliz a Elpr o clave s Exist e auto m persi g cono c tiene gene r Elag u vida, ello, conc e facto r delo s Lam o solid a 1 . Introd u o yectoqueno delaUnivers o yectoconsi s ilidadesque nodeusod e a rlodelmejo r 1.1. Á o yectobusca r s atenerenc u • Diversid a • Cambio s e ndiversas e m áticamente e g ueestaúlti c imiento(k)e adiferentes r acióndeuna 1.2. M u aesunodel motivopor e nuestroshá b e ntraciónde l r eshanprov o s principalesf o o tivaciónpa r a ridad,yaqu e u cción socupaestá c idaddeZara g s teeneldis e ofrecelat e e finidoyde r modoposibl e Á mbito r educirelco n u entason: a ddeusuario s s deinfraestr u e strategias: m e lusodedic h maestrateg i nlaspersona niveles:eco n sabiduría(w) Ilustración M otivacióne osrecursos m e lcualesfun d b itosdecon s l apoblación m o cadoquem u o cosdepreo c r aahorrara g e sóloel1%d e c atalogadoc o g oza. e ñodeun p e cnologíaexi s modoquet e e [1]. n sumodeag u s quenopag a u cturacompli c m ejorarlaef i h ascargas(d o aenlaqu e squeprovoc a ómico,medi o conunimpa c 1ͲDiagrama fl u importanci a m ásimportan t d amentalpro t s umotanto d m undial,lac o u chosexpert o c upaciónme d uanohad e e todaelagu a × o motipo B s e p roductoele c s tente,obte n e ngaunaide u aengrandes a porelagua c adosporm o i cienciadel a o mótica)ola c e mediantel a unentendi m o ambiental, e c tohaciafut u u jo para la conc i adeahorra r t eseimpresci tegersuutili z d espreocupa d o ntaminació n o senlamate r d ioambiental. e serúnicam e a delplaneta e gúnlanorm a c trónico,cap a n iendosu m n tidadquep edificiospú b o tivoseconó m a scargasqu c oncienciació n osdatos(d ) m iento(u)del e tc.Esteente u ro[1]. i enciación del c o r agua ndiblespara e z acióny,por d oscomoir r n delasfuen t r iahayanpu e e nteporint e esaguadulc e a tivadeproy e a zdeintegra áximoaprov ermitaalus u b licos,donde m icos econsumen n delconsum i einformac i efectoquel a ndimientoes o nsumidor [1] e ldesarrollo d ende,sucor r esponsables, t esbásicasd e stoelgritoe n e réspersonal , e ,éstaseenc e ctosfindec a a ryaprovec h v echamiento u ariorecono c hayvariosas energía,ge s idor.Enprin c ión(i)sec r a gestiónene r s elqueposi b d ecualquier t rectouso.P o elaumento e obtención y n elcieloco m ,sinotambi é c uentraenlo s 2 a rrera h arlas enun c erloy pectos s tionar ipiose r eaun r gética b ilitala t ipode o rtodo dela y otros m ouno é npor s lagos,
Il Enlo medi a Una b ener g Laun unió n tensi ó Segú n Sonl a carac t mant e Pued e locu a desca densi d Sede línea s cons u línea s utiliz a usua r Eléct r ustración7Ͳ M 2.5. A relativoala a ntebaterías • Batería s b ateríaesun g íaeléctricap o idadbásicad e n dedosom á ó ndeseadas. n sucapacida d o a squenoson t erísticasmá s e nimiento,b a o e nserrecarg a a lseconect a a rga.Suscar a d addepoten • Red el é nominared e s detransmisi u modelosus u s .Usualment e a rlaenergía r io.Paraello s r icas. ï M edidadetem p A limentació n alimentació n olaredeléct r s dispositivoq o rmedioder e estesistem a á sceldascon e d paraserelé c Baterías p r susceptibles s importante s a joprecioen c Baterías s e a daseléctric a a naunsiste a cterísticas g cia,buenco m é ctrica e léctricaalco n ónylíneasd e u arios.Cone s e lasmásalta eléctricalas s eusanlostr a p eraturamedi a n n deunprod u r ica. ueconvierte eaccionesele a sedenomin a e ctadasense r c tricamenter r imarias, no derecibirca r son:bajaau t c omparación c e cundarias, r a mentedesp u madecarga g eneralesso n m portamiento n juntodeme d e distribución s tefinseusa n stensioness e tensionesse a nsformador e × a ntetermopar e constante[4] uctoelectró n laenergíaq u e ctroquímicas a celdaoele m rie,paralelo o r ecargadasse recargables r gaeléctrica y t odescarga, a consistemas r ecargables, u ésdesudes c quegenera n :buenaapt abajastem p diosformad o utilizadapar a n diferentest e eusanendi s reducena m e seléctricos. L e sconunauni ó n ico,hayque u ímicaconte n deoxidación m ento,reserv o ambasfor m clasificanen: o irreversibl e y ,portanto, s a ltadensidad recargables e reversibles c argahastaa unacorrien t itudparad e p eraturas. porgenerad o a llevarlaen e e nsionespar a s tanciasmásl m edidaque s L aenergíael é ó natemperat u distinguire n n idaenlosm yreducción. á ndoseelno m m asparacons e e s edescargan d deenergía, f quivalentes. o acumulad o lcanzarsuco t eendirecci ó e scargadea l o reseléctrico e rgíaeléctrica limitarlacaí d argasymay o s eacercaal a é ctricasegen e u radereferen c n trelaalime n aterialesacti v m bredebate e guirlacapa c d eunasolav e f ácilutilizació o res ndicióninicia ó nopuesta a ltaintensida d o s,transform a a aloseleme n d adetensió n o respotencia s a sinstalacio n eraenlasCe n 9 c ia n tación v osen ríaala c idady e z.Sus nysin l,para lade d ,alta a dores, n tosde enlas s .Para n esdel n trales
Enla s hace r consi g Entre fuent e FUE N Diseñ o Bajo r Eleva d No ac o Se ob t Ardui hard w inter e Ardui sens o recibi Elect r David s instalacione s r usodeesta g uemediant e losdistintos edealiment a N TE DE ALIM E o sencillo y econ ó r endimiento (30 Elevado ca l d o volumen y p e o plan ruido en a t iene una mayor 2.6. A noesunapl a w areflexible s e sadoencrea nopuedeto m o resypuede a óunaMenc i r ónicaPrix.El Mellis. ï s delusuario, tensión,es e fuentesdea tiposdefue n a ciónconmut a E NTACIÓN LI N ó micas y 60%) l entamiento e so a lta frecuencia regulación y ve l Tabla Ilustración8Ͳ D A rduino–M i a taformade e s yfácilesd e rentornosu o m arinformac i a fectaraquel l i ónHonorífic a equipoArdu latensiónel n ecesarioco n limentación. n tesdealime n a da,cuyaspri N EAL l ocidad 2ͲComparaci ó D iagramadeb l crocontrol a e lectrónicaa b e usar.Sec o bjetosinter a i óndelentor n l oquelerod e a enlasecci inoes:Massi m × éctricallega c n vertiresat e n taciónseen ncipalescara c FUE N Diseñ May o Meno Pequ e Se v e (EMI ) ónentrefuen t loquesdeuna a dordeAtm e b iertaparala reóparaar t a ctivos[5]. noatravés d e acontrolan d ónDigital C moBanzi,Da c onunaampl e nsiónaDC y cuentranlaf u c terísticasse N TE DE ALIM E o complejo y de r eficiencia ene r r calentamiento e ño tamaño, pes o e n afectadas p ) elinealycon m fuentedeali m e l. creaciónde t istas,diseña d d esuspines d d oluces,mot o C ommunities vidCuartielle itudde240 V y reducirsu a u entedeali m m uestranen l E NTACIÓN CO N alto coste r gética (70 y 95 % o y coste p or interferen c m utada entaciónlinea l p rototiposb a d ores,aficio n d eentradad e o resyotros a delaedició n s,TomIgoe, G V enAC.Para a mplitud,lo q m entaciónlin e latabla¿??. N MUTADA % ) c ias electroma g l. a sadaensoft w n adosycual e todaunaga a ctuadores.A ndel2006 d GianlucaMa r 10 poder q uese e alyla g néticas w arey quiera made rduino d elArs r tino,y
Los A arqui t poste losd o progr x x x x x x x Bajo e dela s LosP deriv a Instr u Eln o gene r ElPI C buen a 2.6.1. A A VRsonun a t ecturadelo s riormentere f o sarquitecto s amación.Se p ATxmega : encapsula amplioco ATmega: encapsula direccion a ATtiny:p e encapsula AT90USB: AT90CAN : Tiposesp e baterías, p AT90S:ti p e lnombreAV s imilituddes 2.7. M ICsonunaf a a dosdelPIC u ment. o mbreactual r almenteseu t C originalse d a CPU,éstat e ï A VR a familiade s AVRfueco n f inadaydesa r s delchip.Cu e p uedendividi r : procesador e dosde44,6 njuntodepe r microcontrol a dosde28 a a mientodep r e queñosmic dosde6a2 0 ATmegainte : ATmegacon e ciales:algun o p antallasLCD p osobsoletos , R32,Atmelti e usnombresy M icrocontro l a miliademi c 1650,origin a noesun t ilizacomoP e d iseñóparas e e níamalasp r Ilustración9Ͳ microcontr o n cebidapor d r rolladaenA t e ntaconbast a r enlossiguie e smuypot e 4 y100pine s r iféricoscon D a doresAVR g a 100pines , r ogramasma y rocontrolado r pinesyunli m gradoconco n controlador d o smodelose s yloscontrol e , losAVRsclá s e neunaarqu i logotipos,la s l adorPICde c rocontrolad o a lmentedesa acrónimo.E e ripheralInte r e rusadocon r estacionesd e × PlacaArduin o o ladoresRIS C d osestudiant e t melNorway, a ntesaficiona e ntesgrupos: e ntescon16 s (A4,A3,A 1 D ACs. g randescon , conjuntod y ores)yampli r esAVRcon m itadosetde n troladorUS B d ebusCAN s peciales,po r e sdelosmot o s icos i tecturaRISC s dosarquite c e lacasaMic r o restipoRIS C a rrolladopor nrealidad, r faceControll e lanuevaCP U e entradays a UNORev3[5 ] C delfabric a e senelNor w laempresas dosdebidoa a384kB d 1 ),capacidad 4a256kB einstruccio n oconjuntod e 0,5a8kB d periféricos. B r ejemplo,pa r o resolailumi de32bitsco n c turastienen p r ochip. C fabricados p ladivisión d e lnombre c er (controlad o U de16bits C a lida,yelPI C ] a nteestadou w egianInstitu ubsidiariade sudiseñosi m d ememoria deDMA,ev e d ememoria n esextendid o e periféricos. d ememoria r aelcontrol d nación. n soportede D p ocoencom ú p orMicrochi p d emicroelec t c ompletoes o rdeinterfaz C P16000.Sie n C de8bitsse nidenseAt m u teofTechno Atmel,funda m pleylafacili d flashprogra m e ntos,cripto g flashprogra m o (multiplica c flashprogra m d eloscargad o D SPySIMD. A ú n. p Technology t rónicade G PICmicro, a periférico). n doengene r desarrollóe n 11 m el.La logy,y dapor d adde m able, rafíay m able, c ióny m able, o resde A pesar Inc.y G eneral unque r aluna n 1975
ï× 12 paramejorarelrendimientodelsistemaquitandopesodeE/SalaCPU.ElPICutilizabamicrocódigo simplealmacenadoenROMpararealizarestastareas;yaunqueeltérminonoseusabaporaquel entonces,setratadeundiseñoRISCqueejecutaunainstruccióncada4ciclosdeloscilador. En1985ladivisióndemicroelectrónicadeGeneralInstrumentseseparacomocompañíaindependiente queesincorporadacomofilial(el14dediciembrede1987cambiaelnombreaMicrochipTechnologyy en1989esadquiridaporungrupodeinversores)yelnuevopropietariocancelócasitodoslos desarrollos,queparaesasfechaslamayoríaestabanobsoletos.ElPIC,sinembargo,semejorócon EPROMparaconseguiruncontroladordecanalprogramable.HoyendíamultituddePICsvienencon variosperiféricosincluidos(módulosdecomunicaciónserie,UARTs,núcleosdecontroldemotores,etc.) yconmemoriadeprogramadesde512a32.000palabras(unapalabracorrespondeaunainstrucción enlenguajeensamblador,ypuedeserde12,14,16ó32bits,dependiendodelafamiliaespecíficade PICmicro). LaempresaMicrochipes,conmuchaventaja,laquecontrolalamayorpartedelmercado.Conuna ampliagamademodelosparamuydiversosproyectos,ademásdeotrotipodesolucionesanivelde hardwareysoftware,esunadelasopcionesmásinteresantesparaelusuariodedicadoaestemundo, sindiferenciaentrelosdiferentesnivelesdeconocimientoqueestetenga.Sucompetidormás destacable,eslacasadeAtmel,quegraciasalaplataformaArduino,escadavezmásusadaentodoel mundo[6].
× 13 3. Generacióndeconceptos Acontinuación,sedescribenlosdistintosconceptospresentadosporcadaequipodetrabajo. 3.1. Grupo1 Enesteprimergrupo,elcualcontendrálostresconceptosinicialesydeloscualesunodeestosseráel elegidoparadesarrollarlohastaelfinal.Enestegrupo,desdeunprimermomentoseinclinóhaciala opcióndeconcienciarmásquedeahorraragua. Unadelasbasessobrelacualempezaratrabajareraqueobienpodíamosconcienciaralusuariosobre lautilizaciónqueestabahaciendodeagua.Obien,podíamosactuardirectamentepensandoun productoqueahorraraaguasobreunaactividadquerealizaraelusuariosinunaparticipacióndirectade este.Laideaesqueelproductohagaqueseobtengaunconsumomáseficientesobrelatareaenlaque vaafuncionar.Trasdiversosplanteamientosiniciales,yconunaprimerafaseinicialdedocumentación yafinalizada,ydadonuestroescenariodeactuaciónseeligióelcaminodeconcienciar. Uncamposobreelqueexistamayorposibilidaddeobtenerunaideaútilysobreelcualtenermucho máscamposobreelqueactuar.Noahorraríamosdirectamente,perosíquenosenfocábamosenuna laborcomplicada,habíaquepensaralgoútilyquenosequedaraenelolvido,unaaplicaciónquele aportarainformaciónvaliosaalusuarioyquelellevaraaunusoconstanteynofueraunproblema. Contodoesto,seplantearonlossiguientesconceptos.[7] 3.1.1. Grupo1ǦConcepto1:Concienciaciónenfamilia. Esteconceptopretendeconcienciarsobreelusodelaguaenelbaño,porloquetomadatosdellavabo, laduchayelbaño.Parahacermásatractivalaconcienciación,sehacreadounaespeciedecompetición entrelosmiembrosdelacasadetalformaquelosconsumosdecadaunodeellossecontabilicenpor separado.Alentrarenelbañoseseleccionaríaelusuarioy, cuandoutilizaseellavabo,laduchaoel inodoro,comenzaríaacontarelconsumomidiendoelcaudal.Losdatosfinalesdeconsumosepodrían consultaratravésdeInternetdesdeunordenadoroteléfonomóvil. Seríandossistemasindependientesperointerconectadosparaquepuedascambiarsolamentela botonerasielnúmerodeusuariosaumenta.Sehapensadoquelabotonerapuedahacerlasfunciones deinterruptordelaluzdelbañoy,deestaforma,seseleccioneelusuarioalentraralbaño. Enesteconcepto,sepensaronlassiguientesespecificacioneselectrónicasenrasgosgenerales:
dela g •Comuni c •Usode s g ua,precisan d •Aliment a •Electró n PCBs. •Procesa m c ación: oI n o C s ensorespara d odesensor e a ciónde7va n icaposiblem e m ientodeinf o oS e o P o M c oS oI d ( c e 1 o M i n Ilust r × n alámbrico( W C able mediciónde sdeestetip o 12vporcabl e e ntebasada e o rmación: e nsarentod o rogramación M ayorcoste e o stedeinstal ensarenuns d entificación c reaciónde u jemplo,lasc a o2valoresc o M enorcoste n stalarelsist e r ación10 Conc i Ilus t W ifi,Bluetoot h caudal.Sep o o . e .Sinusoase e nArduino. P o slospuntos muchomásf á e conómico( m acióndeleq u s olopunto(e n delosdifer e u nalgoritmo a ntidadesde a omomucho. económico e e mademedi c i enciaciónenf a t ración11 ͲEl e h ) o dríaañadiri n rposiblede b P araprototip o dondeseva y á cil. m ayorcantida u ipodemedic n tradaaguaal e ntesconsu m paralaiden t a guaqueusa e nhardware c ión. a milia[7] e mentosbásic o n formaciónc o aterías. o ,nuevodise ñ aatenerun c ddeHWyp i ón). baño): m osdeagua t ificacióndel elWCsonco n yquizásal g o s[7] o molatemp e ñ odelasdif e c onsumode a p osiblemente medianteso usodelagu a nstantesyte n g omássenc i 14 e ratura e rentes a gua. mayor f tware a ).Por n iendo i llode
Setr a goma Vac o apro x noy e cons u Setr a suelo , •Botoner 3.1.2. G a tadeunse n )yqueseen c o nectadoa u x imadosdelc o e slapantalla l u moymostra n •Comuni c •Aliment a paralapa •Median t agua.Ade 3.1.3. G ALTERNA T a tadeundis p , detectasila adeidentific a oI d o C G rupo1ǦCon c n sordehume c uentreflota n u napantalla o nsumo.El“ p l aqueseenc a n do,poreje m c aciónúnica m a ciónporba t ntallaosiste m t eelsistema d mássepued e G rupo1ǦCon c T IVASIMPLE p ositivopequ plantaneces I l E × a cióndelusu a d entificación d C onectarode s c epto2:Cu a dad(hemos p n doenelagu a (preferiblem e p atito”seen c a rgademost r m plo,elcoste m enteinalám b t eríaparael d m adevisualiz a d evisualizaci ó e nsacarotros c epto3:Re g eñoquesec itaagua.Siel l ustración12Ͳ E lementosbási c a rio(2funcio n d elusuarioq u s conectarlail a ntogastam o p ensadoque a cuandoted e nteiríasin c argadeco m r ardatosmid i [7]. b rica. d ispositivoco acióndelain f ó npodemos o datoscomo u g andolaspl a olocaenelp sensordice q Cuantogasta m cos[7] n es): u eestáhacie n uminaciónd e o s. tengaunaf o u chasobaña s cables)yen m probarcuán d endoeltiem p rrespondient e f ormación. o btenerelti e u nposibleco s a ntas. iedeunapl a q uenecesita a m os; n dousodela g e lcuartodeb a o rmagraciosa s . lapantalla d ohayagua c p oyhaciend o e alsensory mpoenelq u s teeconómic o ntay,midie n a gua,eldispo g ua. a ño. a ,tipo,unpa t semuestran c irculandoy c o unarelación porcableo b u eseestáus a o aproximad o n dolahume d o sitivoemite u 15 t itode datos c uándo conel b atería a ndoel o . d addel u naluz
que v estric t Eldis p ésta n depl a poco como Ͳ Ͳ Ͳ Ͳ Ͳ Ͳ Ͳ Ͳ Ͳ Ͳ Ͳ Ͳ Surg e jardí n v acambiand o tamentenec e p ositivomide n ecesitamay o a ntaexisten v húmedo.Se g seveenlai m Medidor d Diferente s Mediante muestre e correspo n Alimenta c Comunica dispositiv o Alimenta c manguer a Elacceso r seleccion a Sepuede pormace t Mediante cualgráfi c ALTERNA T e delaaltern a n delmismo m o decolorc e sariaparare g lahumedad o rhumedad o v ariosprogra g únsevare g m agen. d ehumedad d s opcionesal a unapequeñ a e lvaloren % n deríaadifer e c iónporbate r ciónInalámb r o s. c iónmediant e a .Cableparal r ioparalam a a relsensora medirlahu m t aounamatr unapantalla c amentesem T IVACOMPL E a tivasimple p m odoqueloh a Ilust × onformeva m g arcadatipo delatierras o o no.Parade f m asquedefi g ando,seva a d elatierradi g a horadevis u a pantallaque % oMedian t e ntesestados ía.De5a7V. r icaentretod e bateríao c apantalla.D e a ngueracon s mostrarlain f m edadtanto e i zdesensore s oconunPC, s uestraelest a E JA p eroadaptad a a cemosenla ración14 ͲCol o m os añadie n deplanta. o brelaques e f inirlosvalor e nensilapla n a umentando g ital. u alizarinform a t eindicación dehumedad oslos c ableparal o e 5va12v. s isteenunp e f ormación. e nmacetasc o s paraunasu p s epuedeacc e a dodeljardín . a atodoelja r alternativasi o resMota[7] n doagua.D e e asientalapl e sdehumed a n tanecesita u lahumedad a ción: luminosau s delatierra. o ssensores. e queñosiste m o moenuná r p erficiedetie e deralainte r . r dín.Sepret e mple. e estaforma antaydeest a dquehade t u nsuelomuy yeldispositi v s andovarios B ateríapara m adevisuali z r eadetierra m rra. r fazdelsiste m e ndesensart o seutilizae aformareco n t enercadav a húmedo,no vocambiad e colores.Ca d elaccesorio zaciónquep m edianteun m aenla o daslasplan t 16 lagua n ocesi riedad rmalo e color d auno dela ermita sensor t asdel
Lainf enla Ene s parti c conci e díap o prese proc e calen t plano ¿Qué Cubri r ¿Qué Siste m Ͳ Ͳ ormaciónde manguerapa 3.2. G s tesegundo g c ipaciónactiv a e nciar,losco o rlacantidad ntarunaide a e dimientodel t arelaguap a o económico) s 3.2.1. G necesidads e rdeaguatod a sepropone? m aexpulsión v Direccion a Regulable todoslosse n rauncontrol G rupo2 g rupodetra b a delconcep t nceptospro p desolucione s a nueva.Pese usuarioalr e a ralaaplicac s eperdierae n G rupo2ǦCon c e haencontra d a lavajillapa r v apor:Grifo a blemanual m mediantete m Ilustrac × n sorespodría máscómodo . b ajo,elrum b t osobreelc o p uestosfuero n s queexisten alahorrode e alizardicha t i ónoportuna , n unmayorg a c epto1:Hu m d o? r aquenoses m ente. m porizador ión15ͲHumi d mostrarsea . b oseguidop o o nsumodea g n encaminad o enelmercad aguaquese t area,seobti e ,locualafi n a stoenergéti c m idificador equenlosre s d ificadorͲ Con c travésdeun o rellos,sei n g uaporpart e o salahorro d oparaelhog podríaplant e e neungasto n decuentas e c o[8]. d eplatos. s tosdealime n c epto[8] panel,y,tam n clinómáse n e delusuario. d eagua.Una a r,loquedej a e arengrand e energéticos u e squeelah o n tos. bién,directa n elsentido d . Asípues,m á tareadifícil h apocoespac i e slíneasmir a uperioralne o rrodeagua 17 mente d euna á sque h oyen opara ndoel cesitar (enun
Elgri f ence n Enes t x x x x (sifu e quec a Ilustració n 3D[8] f ocuentaco n didodelvap o t econcepto, p Electrónic Opciones Alimenta c Enelmo m e ranecesario alentaraela g n 16ͲHumidifi nundisplay o r. p odemosesc r adecontrol b devisualizaci ó Ͳ7seg m ͲLCD c ión: ͲSiste m ͲSiste m ͲElect r m entodeactu ͲPosib ͲSiste m elevarlapr e g uaantesdes cadorͲRende r × ¿ G ¿ A c ¿ T U t D conelque e r ibiragrande s b asadaenun ó ndelospos i m entos m adecontrol m adepresió n r oválvulasa2 4 arsobreela g ilidaddeGen e m aqueeleve e siónparalo g erpulverizad a r izado ¿ Cómo? G rifoestánd a ¿ Conciencia o A horro:No c ompleto. ¿ Quéforma p ͲInte r ͲCom T odaslascu b Utilizarpara t enerplatos y D isplayytem p e lusuariopo s rasgospor d microcontrol a i blesparáme t 12/24vDC n /Vapor+Cal e 4 V g ua,tenemos erarvapord e unpocomás g rarlapulveri a. r+zonapara o ahorra? tenerque l p resentará? r iorgriferíad e plemento. b erterías todalacub e y ollasconun a p orizador dráinteract u d ondeiríaenc a dor(Atmel, M t ros: e ntador220 V dosopciones e agua lapresiónde l zación),ade m vaporensu c l lenartodas e cocina e rteríadem e a máscarade aryseleccio a minadalael M icrochip) V AC : l agua m áshabríaq u c onducción. lascacerol a enaje.Seac a suciedadpeg narlostiem p ectrónica. u eañadiruna 18 a spor a bóel ada. p osde etapa
Fácil c Mant e enc o Con e pode m desp e plant a nos h medi o incor p cuida nece s nivel en l apro v temp o note n esa ú plas m aun diseñ o dela 3.3.2. G c uidadoyah o enerunapla n o ndicionesa m e steconcept o m osahorrar a e rdiciarla,a a ynosahorr a h acegastar o ambiente. p oradoun s rdelaplant a s itaentodo delagua,yl a l apartes v echamiento o radas,note n n erquegast a ú nmássenc i m aráenuna p dispositivo m o serátransl u plantayelni v Ilus t G rupo3ǦCo n o rro n tabiencuid a m bientalesó p o ,sepreten d a gua,manten lavezque a moscambia r másyser m Esteconce p s istemaelec t a yserconsci e momento.V i a soberturas d uperior,lo delaguad e n erquerega r a ragua.Conl a i llodeprev e p antallaincor p m óvildelpr o u cido,deese m v eldeaguaq u × t ración23ͲDi a n cepto2:M a a da,conelrie g timas,nosi e d eaunarel h iendoelrieg o mantenemos r lacontinuam m enosrespe t p todem a t rónicoque e ntesdelasa sualizaremos d eldepósito s cualnos e lluvia,pu d r nuestraplan a previsiónd e r.Todalai n p oradayse p o piousuario. m odonoseo c u eposee. a gramabásico d a cetaintelig e gosuficiente e mpreesfáci h echodequ o suficientesi vivanuest r m ente,algoqu t uososcon e a ceta,lleva r nosfacilita r a tencionesqu fácilmente e s eemplazara permite e d iendoasíe taparanada e ltiempo,est n formacións p odrátraslad a Porúltimo e cultaelestad d elaelectróni c e nte. y l. e n r a e e l r á r á e e l n e l n y o e a r e l o c a[9] 25
Enes t x x x x x x x t aocasiónla e Alimenta c electrovál Posibilida d Comunica Comunica dispositiv o Configura c Posibilida d Sistemad e e lectrónicafu c ióna12v p vulas. d decrearla e cióninalámb r ciónporca b o decontrol. c ióndeldisp o d dealmacen a e riegoManu I l × Ilustració n eplanteada d p araelsiste m e lectrónicab a r icaconelPc b leentretod o sitivodecon t a mientoded a a l/Automátic o l ustración25Ͳ n 24ͲFuncion a d elasiguient e m adecontr o a sadaenArd u omóvil(Wifi, oslossenso t rolvíapc. atosparaun a o porseccion e Diagramade l a miento[9] e forma: o lybomba u ino. Bluetooth,o t res,electrov á a posteriorco n e somacetas l aelectrónica[ deagua.D e t ros). á lvulas,otro s n sulta. deformaind i 9 ] e 12v/24vp a s accesorios i vidual. 26 a ralas conel
Defin Elpr e princi conci e hábit o yqu e delu s uno d se indis c sed e conci e uno domi c yat punt u prim e estud dere que s medi o corti n ilumi n dismi n eln ú medi d ylac a empl e este m datos dismi n Situa c x x x 3.3.3. G ición e senteconce p palc o e nciacióndel o scorrectos e e elloderive e s odelmism o d eloslugares consume c riminadaes e cidiórealiza r e ncieperso n delosin q c ilio.Cadaus u iendeau n u ales,por e e rosusos, iaráacada u alizarunper f s esacarácu á o .Apartir d n a/mampara n aríaensu nuyendop r ú merodeLE d aqueelusu a a ntidaddea g e odeagua, p m odosecons ,éstapodría c nuyendosuc o c iónelectróni Alimenta c Dispositiv o Visualizac ͲL Ͳ F G rupo3ǦCo n p totienecom o o nseguir usuario,cre a e nelusodel a e nunaredu c o .Trasverse dondemás a dema laducha/ba ñ r unsistema n almentea c q uilinosde u arioesdifer e n asnecesid a e llodurante elprod u nodeellos a f ildelmismo , á lessucons d eesepunt deLEDs totalidad,e r oporcionalm e Dsiluminad o a rioseestád g uaquedebe r p rogresivame n iguequeelu s c onsultarsec o o nsumo,qui é ca: c ión12vDC o electrónico ióndeconsu m EDSRGB F ormaspreͲpr × n cepto3:Pa n o fin la a ndo a gua c ción que a gua n era ñ era que c ada un e nte a des los ucto a fin , del u mo o la se iría e nte o sa uchando.Co n r íaempleare n telaequival s uarioutilice o nsiguiendo d é nhasidoelq decontrolb a m o: ogramadas Ilustración2 Ilustra c nelducha. n ellosepret e nsuhigiene p l enciaLED/lit r cadavezme n d eestemodo q uemáshac o a sadoenArd u 2 7ͲDiagrama e c ión26 ͲPanel e nderealizar u p ersonal.Así r oiráaumen t n osagua.Yp u queelusuar i o nseguidoyc u u ino. e lectrónica[9] d ucha[9] u naanalogía e m ismo,para c t andohastal l u estoquese r opuedacom u ándosegast a e ntrelailumi conseguirre d legaraunto realizaunat o probarcómo a más. 27 nación d ucirel pe.De o made haido
× 28 3.4. ConceptoSeleccionado Paralaseleccióndelconceptoadesarrollar,serealizaunapresentaciónconcadaequipode diseñadores,enlaquesedefiendeelvalordecadaconceptoexpuesto.Eljuradodelasexposicionesy losencargadosdeescogerelconceptoadesarrollarvalorandoelgradodeinnovaciónycreatividadysu potencialdeviabilidadyaplicación,deentretodoslosconceptospresentadosdeunmismoescenario, recaesobrelosprofesoresdelasdistintasasignaturasqueparticipanenelproyecto. Elconceptoseleccionadoparaserdesarrolladohastaelniveldeprototiposecorrespondeconel conceptoRegandolasplantas Ͳ Bambú(3.1.3),desarrolladoconjuntamenteconelgrupo2de diseñadores.Enreunionesposterioresconlosdirectoresdeproyecto,loscualescoincidenconlos profesoresdelasdistintasasignaturas,seespecificanunaseriederestriccionesquedebecumplirel producto,entrelasquedestacalacomunicaciónentreelproductoadesarrollaryunelementoexterno; ademásdeaportardistintasvíasdedesarrolloparaabordarelproyecto. Encolaboraciónconelequipodediseñadores,sedesarrollaelproductoprincipalenversiónde prototipoyelelementoexternodeformaconceptual,quedandopendienteeldesarrollodelelemento externoparaelequipoelectrónico,asícomoeldesarrollofinaldelproductoprincipal.
Ó 29 4. Especificacionesdediseño Comoarranqueeneldesarrollodelproducto,redactounasespecificacionesdediseñorealizadasporlos integrantesdelequipodediseñadores.[7] 4.1. Ámbito Elproyectoconsisteeneldiseñoydesarrollodeundispositivoquemonitoreeelestadodehumedadde latierraenlaqueestánplantadasdiversasplantas.Puedeirdesdeunasimplemacetaencasa,hastaun jardín. Elproductoayudaaconcienciaralosusuarioscontramalgastodeaguaquesepuedegenerarenel procesoderegarlasplantasoeljardín.Dadoquesetratadeundispositivodevariossensoresy comunicadosdeformainalámbrica,ellímitedelaextensióndeterrenoacubrirseríaeldelacobertura capazdeofrecereldispositivo. Elproductoradicaendosdispositivos.Unoeselmodulocentraldondeserecibelainformaciónque envíanlosdiferentesdispositivos llamadosmotes.Lainformaciónsevisualizausandocolores,siendo estoselverde,amarilloyrojo.Dichoscolores,representanelestadodehumedaddelatierraenlaque estapinchadoelmote. 4.2. Normativa Lasnormasqueelproductodebecumplirsonlassiguientes: • 2011/65/UE:RestriccióndeciertasSustanciasPeligrosasenaparatoseléctricosyelectrónico(RoHS) • D.C. 2004/108/CEE: CompatibilidadElectromagnética(EMC) • 1999/5/CE: Equiposradioeléctricosyequiposterminalesdetelecomunicación(RTTE) 4.3. InformaciónGeneral Enestepuntoseexponeninformaciónnecesariaparaeldesarrollodelproducto 4.3.1. Necesidadesdelclienteyexpectativasrazonables Elproductodeberácumplirsufunciónprincipal,concienciaralusuariodecuántaaguanecesitadestinar almantenimientodesusplantasojardines. Paralograrelobjetivo,setrabajaendosdispositivos,undispositivocentralyotrodispositivo(pueden servarios)quellamaremosmota,elcualseencargademedirlahumedaddelatierra,indicarmediante variosledelestadodeestayenviarlainformaciónaldispositivocentral.Lasclavesprincipalesseránlas delogrartamañosreducidosygranautonomía. 4.3.2. Descripcióndeusuarios Losusuariosprincipalessonlosadultos.Seránecesariohacerunproductodefáciluso,queseaútilyno requieraunexcesivomantenimiento.Sinopodemoslograresto,elusuariopodríanolograrponerloen marchaodescartaríasuusodebidoaquenoseapractico.
Ó 30 4.4. Requisitos Acontinuaciónseredactanlosrequisitosquedebecumplirelproducto 4.4.1. Críticos Enestepuntosedescribenlosrequisitoscríticosdelproducto. 4.4.1.1. Funciones Comoyasehanombradoelproductodeberáconcienciaralusuariodelacantidaddeaguaqueesta usandoensutareaderegarlasplantas. 4.4.1.2. Usuarios Encuantoalusuariobeneficiarioprincipal,elproductodebeadaptarseasuscaracterísticasfísicasy cognitivas.Ademásdebeseratractivovisualmenteeidentificablepordichousuario.Elproductoademás debeserfácilmenteidentificableyatractivovisualmente,debidoaquepuedeserpartedeladecoración enunjardín. Elrangodeexigenciaqueimpliqueelproductosedebeadaptaralusuario. 4.4.1.3. Ergonomía Eldispositivocentral,llamadomando, debeestarergonómicamenteadaptadoalusuariotanto antropométricamentecomobiomecánicamente. Habráquetenerencuentalaposicióndelusuarioencuantoasupuntodemiraocampodevisión,con elfindeadaptarlasmotasalusuario. 4.4.1.4. Estructuramorfológica Elproductodebeestarconstituidoporelmenornúmerodepiezasposible.Ademásconstarádeunalto gradodeestancamientoyaqueelproductotendráelectrónicaenelinteriordelproducto,enningún momentotienequehabercontactoconelaguaensuinterior.Encasodehabercontactodela electrónicaconelagua,nodebegenerarseningunasituacióndepeligroparaelusuario.Asimismo deberáadecuarsealosaspectosergonómicosyalentornoalquevadestinado. Lainstalacióndelproductoserásoloaptaparapersonalresponsable,yaqueeldispositivodenominado motas,contienepartespunzantesquepuedengenerarunriesgosinosemanipulanadecuadamente. 4.4.1.5. Interfaz Lainterfazquetengaelproductodebesercomprensibleporlosusuariosbeneficiarios,adaptándosepor tantoasuscaracterísticas.Asimismodeberáayudaraentenderelcorrectousodelproducto.
Ó 31 4.4.1.6. Factoresestéticos Estéticamente,eldispositivoestaráacordeconelentornoyelusuariohaciaelquevadirigido,en cuantoacoloresyacabados.Setendráencuentaademáslastendenciasactualesylaslíneasestéticas adecuadas. 4.4.1.7. Materiales Loscomponentesquesevanausardeberánserestancosparaqueelaguanoentrealoscomponentes electrónicos.Ademáselproductodebepoderdesinstalarseylimpiarsesiempreycuandoseanecesario. Elmaterialoproductonosedeterioraráconfacilidadconelaguayelsol,porelusoalquevadirigido. 4.4.1.8. Fabricación Elproductosepodráfabricarenserie,ademásseelegiráelprocesodefabricaciónquealmenorcoste, seaelprocesomásfiable. 4.4.1.9. MedioAmbiente Todoslosaspectosrelacionadosconelproductodeberánserlomásrespetuososposibleconelmedio ambiente,durantelaseleccióndematerialesyelprocesodefabricación. 4.4.1.10. Deseables Enestepuntosedescribenlosrequisitosdeseablesdelproducto. 4.4.1.11. Funciones Seintentaráqueelproductopermitalalecturadelainformaciónqueemitealusuariodelaformamás fácil. 4.4.1.12. Estructuramorfológica Seintentaraadaptarelproductoalusomáscómodoparaelusuario. 4.4.1.13. Materiales Enelcasodequeseaposibleelproductoestaráfabricadoconelmínimonúmerodematerialesquesea posible. 4.5. DescripcióndelProductoDesarrollado Acontinuaciónserealizaunabrevedescripcióndelosproductosdesarrolladosenesteproyecto[7].
Elpr o tarea Seha infor m visual Losd i podr á inves t sens o Enla s Este d laspl a jardí n Cons t pulsa d dec o Mota s 4.5.1. B o ductoBamb ú deregarpla n ncreadodos m aciónaotr o izamediante i spositivosen á nusarseha t igacionesfu t o resyasípod e s iguienteima 4.5.1.1. d ispositivose r a ntas.Consta n sinnecesida d t ade6ledsq d orVisualiza r o lor(rojo,am sdeljardín.S B ambú ú tienecomo n tasojardine s dispositivos, o dispositivo indicadoresl u cargadosde r staunmáxi t uras,seprop e rsensarma y gen,podrem o Bambú– r áelqueden o deunbotón d desalirde c uevanrelaci o r ,seiluminar á arilloyverd e eapagarána funciónprinc s enelhogar. unoquereal i alquepued u minososLE D r ealizarlame d mode6m o ondrá,entre y orespuntos a o sapreciarel Ilustración Mando o minemosa p Visualizarqu c asa. o nadosconl a á nlosledsdel e )similaral d los5minuto s c ipalladeco n izalasmedici enirconect a D RGBelesta d dicióndela h o tassimultá n otrascosas, e a lavez. mando(izqui 28ͲProducto p artirdeaho r u epermitere c a s6motasqu Mandosegú d elossemáf o s . Ó n cienciaralu s onesdelah u a dosvarioss d odeesesen s h umedaddel a n eamente.C e ladaptarel p erda)yuna m Principal[7] aMando.Se t c ibirinforma c eelusuario c n elestadod e o ros,ytambi uariosobre e u medaddela ensores.En e s ormediante a tierrasede n u andosea b p roductoau n m ota(derecha t ratadeunc o c ióndelestad c olocaráenel e lasplantas, m é nseilumin a e lusodelagu a tierrayenví a estedisposit i 3colores. n ominaranm b arqueelte m n mayornúm ). o ntroldelest a d odelasplan t l jardín.Alac t medianteun a ránlosleds 32 a enla a dicha i vo,se otas,y m ade erode a dode t asdel t ivarel c ódigo delas
Est e do Post 4.5.1.2. e dispositivo s ssensoresd e t eriormentel a Bambú– s eclavaenel e humedad,q u a relacionaco Ilustraci ó Mota s ueloparaes t u e,mediante nunospará m ag u Ilustración ó n29ͲBambú M t arencontac t laaplicación d m etrosestabl e u adesuspla n n 30ͲDispositi v Ó M ando[7] t oconlatier r d eunatensió e cidoseinfor m n tas. v oMota[7] a.Enlaspun t n,midelahu m m aalusuario d t asinferiores medaddelsu delanecesid a 33 lleva elo. a dde
5 Enla despi e Ahor r relati v hora d poste 5 . Diseñ o figura5.1yl e cedelaestr r odeagua e v aalaestruc derealizarel riores,limita o Estruct u atabla5.1, s ucturafinald e nviviendas turadelpro d diseñodela susdimensio n Ó u ral emuestrael e lamota,co n particulares, uctoysuac a placadecir c n esyfijalap o Ilustración partedeltr a n unabreved DosierFas e a badofinal.E s c uitoimpres o o sicióndealg u 31ͲAnálisisE s a bajodelequ escripciónde 3Reducido s teacabado t o ,puestoque , u noscompon s tructural[7] i podediseñ a cadaparte. E seencuent r t ieneunafue r , comosem u enteselectró a doresmedia E nelAnexoC r amásinfor m rterepercusi ó u estraenap a nicosenlam 34 nteun – m ación ó nala rtados isma.
Lara d mayo tiene infrar ámbi t señal gene r loen v frecu e Elté r porci ó Cuan d lacar g infor m modi f capta trans m radio f Com p Laco m tene m coste 433 M deno m cone c ante n Ade m locu a Otro d •I n d iacióninfra r rlongitudd e menorfrec u rojosesuna t osindustrial e ydetermina r eunimpuls o v íaconvertid o e nciadelara d • R r minoradiof r ó nmenosen e d olaondad e gaeléctricaq m ación.Ele m f icadasenfu n laondayla « m isionesdet f recuencia. p onentesele c m unicacióni n m osdevarios reducidos, n M hz.Delas d m inadosnR F c toresdedif e n aenlaPCB[ 1 m ás,conelm o a lnosahorra c d elosmotivo n frarrojos (I r roja,radiaci ó e ondaquela u enciaquela delassoluci o e s.Elfuncion a québotónfu o eléctricoco n o enradiació n d iación. R adiofrecue n r ecuencia,ta m e rgéticadele s e radioactúa s uepuedese r m isortiene c n cióndelass e « desmodula» elevisión,rad c cionado n alámbricase tamaños,co n osvemoso b d iferentesop F 24L01.Esto s e rentestipos 1 2]. o duloselecci o c ostesyespa c sparaelegir t Ilu s Ó R) ó ntérmicao luzvisible, p luzvisible y o nesmásco m a mientoestá epresionado n unafrecue n n infrarroja. E n cia (RF) m biéndeno m s pectroelect r s obreuncon d transformad omofunción e ñalesatran s parahacerll e io,radaryte vaarealizar m n sumosyfre c b ligadosad e cionesdispo n s módulos d (SMA,UFL,e o nadotenem o c ioennuestr o t almodulo,e s s tración37ͲM × radiaciónIR p eromenorq y mayorque m unespara m basadoenu n o ;enbaseae n ciadetermin a E lreceptorp u m inadoespe c r omagnético, d uctoreléctri c oenseñales produciru n s mitir.Propa g e garalespec t lefoníamóvil m ediantemó c uencias.De b e scartarlos m nibles,nos v d isponende e tc).Paranu e o sintegrado e o diseño. s lafacilidad e ódulodecom u esuntipod e ueladelas m lasmicroon d m andosadist a n pequeñoci r s ainformaci ó a da.Eseimp u u ederecono c c troderadi o situadaentre c o(laantena ) deaudiouo t n aondaport a alaondapo r t adorauditor estánincluid dulosRF.De n b idoaquepr e m ódulosRF e v amosacen t versionesc straaplicaci ó e nunmismo e nlagestión d u nicaciónnrF2 4 e radiacióne m icroondas. C d as.Lacomu n a nciatantod o r cuitointegra ó ndaordena u lsoestrans m erelbotón p frecuenciao unos3Hzy u ) ,induceené rotipodese ñ a dora,cuyas tadoraasím o tansololase asenestacl a n trodelosdif e e cisamosun t e nlasfrecue n t rarenlos m o nantenai ó n,nosservir á dispositivoe l d elacomunic a 4 L01 e lectromagné t C onsecuente m nicaciónbas a omésticosco a doquereco n uncristalpa m itidoaunL E p ulsadomidi e RF,seapli c u nos300GHz é lunmovimie ñ alesportad o característic a o dulada.Elre e ñaltransmiti d a sedeemisio erentesmód u t amaño,con s n ciasde315 m ódulosde 2 ncorporada á nlosmódul lemisoryre c a ción[13]. 41 t icade m ente, a daen moen n ocela raque E Dque e ndola c aala . ntode o rasde a sson ceptor d a.Las nesde u losRF s umoy Mhzy 2 ,4Ghz ocon o scon c eptor,
Encu oala s Enes t bloq u Enla f Elcir c elegi d parti r Para nece s Lam o mayo form a 6.2.5. A antoalaali m s motas,seh a 6.3. D t epuntosee u e. 6.3.1. D f iguraXXXse 6.3.2. B c uitodealim e d olacapacid a r delasiguien t podercalcul a s arioconocer o tatieneun c rpartedelt i a muyconsid e A limentació n m entacióndel a elegidousa r D iseñodeB a ncuentrared a D iagramade apreciaeldia Il u B atería e ntaciónlof o a ddelabat e t eecuación: Ca p a rlacapacid a elconsumo d c onsumome d i empo,eldis p e rable. A utonom í Ó n productoele r bateríasdet a mbúǦMota a ctadoelpro c bloques gramadeblo u stración38Ͳ D o rmaunaba t ríaapartird p acidad (mA h a dmíniman e eldispositivo d iode14mA h p ositivosee n í a(h)=2000 m × e ctrónico,tan t t ipoliͲionde 2 cesodedise ñ quescomob a D iagramadebl t eríadeLiͲio n elconsumo d h )=Consumo e cesariapara . h duranteel t n cuentra“du m Ah/14mAh t oenlocorr e 2 000mAh. ñ odelamota a separaeld e oquesdelam o n modelo6S P d elaaplicaci ó (mA)*Tiemp o elcorrecto f t iempoque s rmiendo”,la =142,8hora s spondientea mediantela d e sarrollodelc i o ta P 063450–20 ó n,elcuallo o (h) uncionamien t eencuentra a autonomíad s =5,9días ldispositivo m descripciónd ircuitodela m 0 00mAh3,7V. hemoscalc u t odelprodu c activa.Dado d eesteaume 42 m ando ecada m ota. Seha u ladoa c to,es queel ntade
Ó× 43 Sinousáramossleep,laautonomíadeldispositivoseriadecasi6días.Siañadimosdichafunción,y hacemosqueeldispositivotrabajeunospocossegundosmediantelaprogramaciónyelrestodeltiempo seencuentreenmododebajoconsumo,podemosalcanzarautonomíasmásinteresantes. Sitenemoseldispositivoactivadodurante1minuto,yposteriormentelodormimos5minutos,nuestra autonomíasemultiplicarapor10,obteniendocasi2mesesdefuncionamiento.Obviamente,estascifras sepuedenmejoraroptimizandolaprogramación,yrealizandociclosdesueñomuchomásóptimospara lograrunosmejoresresultados. Además,sehaañadidounreguladordetensiónMCP1700consusrespectivoscondensadores necesariosparasufuncionamiento.Estaetapa,alimentaraatodoelsistema,dándonosunatensión establealrestodeetapasomódulos.Esnecesarioalimentartodoaunatensiónde3,3vdebidoalas característicasdeloscomponenteselegidos. Ilustración39ͲEsquemadealimentación 6.3.3. Microcontrolador(MCU) ElmicrocontroladorelegidoparaeldispositivodelamotaeselPIC18F26J50.Estecomponenteesel encargadodegestionartodaslasoperacionesquerealizalamota,yademásdeentrarenmodosdebajo consumoparapoderalargarlaautonomíadelconjunto.Lasiguientefiguramuestraelconexionadoal microdelosdiferentessistemasquecomponenestediseño. GND 1 VIN 2VOUT 3 U2 MCP1700T-3302E/MB 1uF C1 1uF C2 VCC GND GND 3v3 1 2 Q4 Batería Li-ion 1S (3,7v) VCC GND
Ó× 44 Ilustración40ͲEsquemaconexionesdelPICdelamota 6.3.4. Indicadorvisual Comosehacomentadoenelapartadoanterior,laformadeindicaralusuarioelniveldehumedaddela tierraesmediantelavisualizaciónde3colores,Rojo,VerdeyAzul.Paraellosehaelegidousarunledde tipoRGByasídisponerdelostrescoloresenunmismocomponente.ElledRGBelegidoesdetipo ánodocomún. ElcontroldedicholedRGBestahechodirectamenteporelmicrocontrolador.Dadoquesoloseusaun únicocolorenelmomentodevisualizarelestado,enningúnmomentosesobrepasanloslímitesde corrientemáximaquepermiteelmicro. Debidoaqueelcolorrojoprecisadeunamenortensiónparalucir,suresistencialimitadoraesdiferente alvalordelasotrasdos.DadoqueunledRGBnoesmásquelauniónde3ledsdecolorrojo,verdey azulmediantelacualpodemosgenerarotroscolorescombinandoestostrescoloresbásicos,hepuesto elesquemadelasiguienteforma. MCLR 1RA0/AN0/C1INA/ULPWU/RP0 2 RA1/AN1/C2INA/RP1 3 RA2/AN2/VREF-/CVREF/C2INB 4 RA3/AN3/VREF+/C1INB 5 VDDCORE/VCAP 6 RA5/AN4/SS1/HLVDIN/RCV/RP2 7 VSS 8 OSC1/CLKI/RA7 9 OSC2/CLKO/RA6 10 RC0/T1OSO/T1CKI/RP11 11 RC1/T1OSI/UOE/RP12 12 RC2/AN11/CTPLS/RP13 13 VUSB 14 RC4/D-/VM 15 RC5/D+/VP 16 RC6/TX1/CK1/RP17 17 RC7/RX1/DT1/SDO1/RP18 18 VSS 19 VDD 20 RB0/AN12/INT0/RP3 21 RB1/AN10/RTCC/RP4 22 RB2/AN8/CTEDG1/VMO/REFO/RP5 23 RB3/AN9/CTEDG2/VPO/RP6 24 RB4/KBI0/SCK1/SCL1/RP7 25 RB5/KBI1/SDI1/SDA1/RP8 26 RB6/KBI2/PGC/RP9 27 RB7/KBI3/PGD/RP10 28 U1 PIC18F26J50-I/SP CE SCK MISO CSN MOSI IRQ GND 3v3 100nF C3 GND 10K R1 3v3 OSC1 OSC2 OSC3 OSC4 Temperatura Humedad Humedad_ON/OFF Bat_level Led_Rojo Led_Azul Led_Verde PGD PGC MCLR S1
Ó× 45 Ilustración41ͲLedRGB 6.3.5. Sensor Elsensorencargadoderealizarlamedicióndelahumedaddelatierravaacompañadodeuncircuito queconectaydesconectaestedelaalimentación.Sehatenidoquehacerestoparareducirelconsumo delconjuntoyademás,alargarlavidadelaspartesmetálicasqueestánencontactoconlatierra.Para poderrealizarlaconexiónydesconexióndelsensor,sehautilizadountransistorPNPBC557,delcual podremosobtenermásinformaciónensurespectivodatasheet[].Eltransistorencuestión,nostiene quesuministrarunmínimode30mAh,queeselconsumomáximodelsensordehumedadcuandose encuentraenunatierraconunniveldehumedaddel100%. Ilustración42ͲSensordehumedadyetapadecontrol Nuestrosensordehumedadesmuysencillo,ycomohemoscomentadoenapartadosanteriores, simplementesetratademedirlaconductividaddelatierra.Dadoquelatierraharálafunciónde resistenciavariable,hemospreparadoelsiguientesensorconuncircuitoparasucontrol. 2k2 R6 680 R8 3v3 Led_Rojo Led_Azul Led_Verde D1_V Verde D1_A Azul D1_R Rojo 680 R7 Led RGB descompuesto en sus 3 colores 1 2 3 Q3 Moisture_Sensor Humedad T1 BC549 1K R2 10K R3 3v3 Humedad_ON/OFF GND
Siend nos u analó delc u Elm ó nRF2 4 infor m Nues t tanto , oJ1yJ2lost u periora2c gicavariable u alpodremos 6.3.6. C ó duloencarga 4 L01,ypod e m aciónbásica t romoduloe , suconexion a erminalesm e m.YconJ3 enfunciónd e obtenermás C omunicaci ó doderealiza e mosobtene r enelanexo d ncuestións e a doconelmi c Ilust r GND Ó Ilustración43 Ͳ e tálicosqueir á elconector d e laresistivid a información e ninalámbri r lacomunic a r másdetall e d eDatasheet s e comunicaci ó c rocontrolad o r ación44ͲEsq u CE SCK MISO × Ͳ Sensordehu m ánclavados e dealimenta c a ddelatierr a e nsucorresp i ca a cióninalámb e sensures p s . ó nelmicrou o ryalimenta c u emadelmód u 1 2 3 4 Q1 nRF24 L m edaddetierr e nlatierraa u c iónyelter m a .NuestroQ 1 ondientedat a ricaentrela m p ectivodatas sandoelpro t c iónseráelsi g u lodecomuni c 5 6 7 8 L 01 a u nadistancia p m inalqueno s 1 seráuntra n a sheet[12] m ota(s)yel m heet[].Pod r t ocolodeco m g uiente. c ación CSN MOSI IRQ 3v3 p equeñaent r sdaráunat n sistordetin o m andosede n r emosencon m unicaciónS 46 r eellos ensión o NPN, n omina t rarla P I.Por
Ó× 47 6.3.7. Conectorparalaprogramacióndeldispositivo Pararealizarlaprogramacióndeunaformacómodadelmicro,sehapreparadounconectorque permiteconectarelmicroconunprogramadordemicros.DichoconectorlodenominaremosICSP,que sonlassiglascorrespondientesalprocesodeprogramacióndemicroscolocadosyaensuPCB. Ilustración45ͲEsquemadeconexióndelmicroalconectorICSP 6.3.8. Controles Parapoderrealizarlacalibracióndelamotadeunaformasencillayqueestasirvaparatodoslostipos detierrasposibles,sehadispuestouninterruptordetresposiciones.Estenospermitiráelegirentreel mododeusonormal,yentrarendosmodosdecalibración,unodeellosparaestablecercuandolatierra estárealmentesecayelotroparaestablecerellímitedehumedadmáximaquequeramos.Noobstante, sinoserealizaelprocesodecalibración,elsensorllevaunosparámetroscargadospordefecto. Parapoderconectaresteinterruptordetresposiciones,seharealizadoundivisorresistivo,elcual permitiráalmicrocontrolador,medianteelADC,detectarlaposicióndedichointerruptor.Laposición normalypordefectoquesaldráeldispositivodefábricaeslaquecorresponderíaconlaconexióna masa. Ilustración46ͲInterruptorparalaeleccióndelmododefuncionamientoentrenormalocalibración 1 2 3 4 5 Q5 ICSP PGD PGC 3v3 MCLR GND 1 2 3 4 S1 Interuptor 3 posiciones S1 100k R9 100k R10 100k R11 3v3 GND GND Calibración
Ó× 48 6.3.9. Esquemageneraldelcircuito Ilustración47ͲEsquemageneraldelamota MCLR 1RA0/AN0/C1INA/ULPWU/RP0 2 RA1/AN1/C2INA/RP1 3 RA2/AN2/VREF-/CVREF/C2INB 4 RA3/AN3/VREF+/C1INB 5 VDDCORE/VCAP 6 RA5/AN4/SS1/HLVDIN/RCV/RP2 7 VSS 8 OSC1/CLKI/RA7 9 OSC2/CLKO/RA6 10 RC0/T1OSO/T1CKI/RP11 11 RC1/T1OSI/UOE/RP12 12 RC2/AN11/CTPLS/RP13 13 VUSB 14 RC4/D-/VM 15 RC5/D+/VP 16 RC6/TX1/CK1/RP17 17 RC7/RX1/DT1/SDO1/RP18 18 VSS 19 VDD 20 RB0/AN12/INT0/RP3 21 RB1/AN10/RTCC/RP4 22 RB2/AN8/CTEDG1/VMO/REFO/RP5 23 RB3/AN9/CTEDG2/VPO/RP6 24 RB4/KBI0/SCK1/SCL1/RP7 25 RB5/KBI1/SDI1/SDA1/RP8 26 RB6/KBI2/PGC/RP9 27 RB7/KBI3/PGD/RP10 28 U1 PIC18F26J50-I/SP 1 2 3 4 5 6 7 8 Q1 nRF24L01 1 2 3 Q2 MCP9700 1 2 3 Q3 Moisture_Sensor GND 1 VIN 2VOUT 3 U2 MCP1700T-3302E/MB 1uF C1 1uF C2 VCC GND GND CSN MOSI IRQ CE SCK MISO 3v3 3v3 GND CE SCK MISO CSN MOSI IRQ GND 3v3 100nF C3 GND 10K R1 3v3 1 2 Y1 20Mhz 1 2 Y2 32Khz 22pF C4 22pF C5 10pF C6 10pF C7 GND GND OSC1 OSC2 OSC3 OSC4 OSC1 OSC2 OSC3 OSC4 Temperatura Temperatura Humedad Humedad GND 3v3 T1 BC549 1K R2 10K R3 3v3 Humedad_ON/OFF GND Humedad_ON/OFF Bat_level 1M R4 1M R5 VCC GND Bat_level 1 2 Q4 Batería Li-ion 1S (3,7v) VCC GND 2k2 R6 680 R8 3v3 Led_Rojo Led_Rojo Led_Azul Led_Azul Led_Verde Led_Verde 1 2 3 4 5 Q5 ICSP PGD PGD PGC PGC 3v3 MCLR GND MCLR 1 2 3 4 S1 Interuptor 3 posiciones S1 100k R9 100k R10 100k R11 3v3 GND GND S1 Calibración D1_V Verde D1_A Azul D1_R Rojo 680 R7 Led RGB descompuesto en sus 3 colores
Enes t lade s Enla f Laali m medi a Sedi s exter n Micr o V C G N G N V C 6.4. D t epuntosee n s cripcióndec a 6.4.1. D f iguraXXXse 6.4.2. A m entaciónpr o a nteuntrafo s ponended n a.Elcircuit o o chip[16],se r 1 2 Q4 Batería L i CC ND 1 2 P2 Alimenta c ND C C_2 VCC_2 = D iseñodel M n cuentrared a a dabloque. D iagramade apreciaeldia Il u A limentació n o vienedeun a de5vquese e I l osconector e o decarga,c o r áelencargad i -ion 1S (3,7v) c ion externa = 5v Ó ando a ctadoelpro c bloques gramadeblo u stración48Ͳ D n a bateríade L e ncargarade l ustración49Ͳ e s,unopara o nstituidopr i odegestion a G N VC C × c esodediseñ quescomob a D iagramadebl L iͲionde1S3, recargarlab a Alimentación y labateríay i ncipalmente a rlarecarga d 4 1 4.7uF C6 ND C _2 o electrónico a separaeld e oquesdelma n 7v.Además d a teríayalime y recargaMan d otroconect o porunchip d elabatería. VDD 4 V B STAT 1 P R U3 MCP73831T2 delcircuitod e sarrollodelc i n do d eunaconexi ó n tarelsistem d o o rexteriorp a reguladorM C VSS 2 B AT 3 R O G 5 2 ACI/OT GND d elmandom e ircuitodela m ónalaredel é m a. a ralaalime n C P73831del 4 . C 2K R3 GND GND VCC 49 e diante m ota. é ctrica n tación acasa . 7u F C 7
Ó× 50 ElcircuitodecargasepuedeconfigurarmediantelaresistenciaR2,lacualestapuestapararecargarla bateríaconunacorrientede500mA.Puedevariarseparaconfigurarcorrientesinferiores,puestaly comoestáconfigurado,eslamáximacorrientequeescapazdeentregarelchip. Ilustración50ͲEtapareguladorade3v3 Paraalimentarconunatensiónestablea3,3v,disponemosdeunaetapareguladora. 6.4.3. Microcontrolador(MCU) ElmicrocontroladorelegidoparaeldispositivodelamotaeselPIC16LF876A.Estecomponenteesel encargadodegestionartodaslasoperacionesquerealizaelmando.Lasiguientefiguramuestrael conexionadoalmicrodelosdiferentessistemasquecomponenestediseñoylaconfiguracióndelcristal de4Mhz. Ilustración51ͲConexionadodelMCU16LF876A Estaseriedemicrocontroladoresdisponendedostiposdeversiones,unaserieFyotraLF.LaserieF soloescapazdetrabajara5v,mientrasquelaserieLFpuedetrabajara5vya3,3v.Porelcontrario,la serieLFnopuedetrabajarconcristalesde20MhzcomosipodríahacerlaserieF.Laventajadelaserie LFesladetenerconsumosinferioresyenunsistemaquetrabajaensutotalidada3,3v,nosahorramos lainclusióndeetapasadaptadorasdeniveles. GND 1 VIN 2VOUT 3 U2 MCP1700T-3302E/MB 1uF C1 1uF C2 VCC GND GND 3v3 MCLR/VPP 1RA0/AN0 2 RA1/AN1 3 RA2/AN2/VREF-/CVREF 4 RA3/AN3/VREF+ 5 RA4/T0CKI/C1OUT 6 RA5/AN4/SS/C2OUT 7 VSS 8 OSC1/CLKI 9 OSC2/CLKO 10 RC0/T1OSO/T1CKI 11 RC1/T1OSI/CCP2 12 RC2/CCP1 13 RC3/SCK/SCL 14 RC4/SDI/SDA 15 RC5/SDO 16 RC6/TX/CK 17 RC7/RX/DT 18 VSS 19 VDD 20 RB0/INT 21 RB1 22 RB2 23 RB3/PGM 24 RB4 25 RB5 26 RB6/PGC 27 RB7/PGD 28 U? PIC16LF876A-I/SP 10K R1 3v3 OSC1 OSC2 3v3 GND 100nF C3 GND L1 L2 L3 L4 L5 L6 Bat_level S1 CE CSN SCK MOSI MISO IRQ Led_Rojo Led_Verde Led_Azul 1 2 Y1 4Mhz 22pF C4 22pF C5 GND OSC1 OSC2
Lapr o 3alc o dela Dado inver t enco n o gramaciónd o nectorque s PCB. quelosdifer t idoesenla g n trarenlosa n elmicrodela s ehaprepara I entessubsist e g eneraciónd e n exos,acomp a Ó Ilustración motasereal i doeneldise ñ I lustración62 Ͳ e massonrel a e todoelcódi a ñadodelos d × 61ͲPrototipo P izamediante ñ oparapode Ͳ Motav1prog r a tivamentes e i gonecesario diferentesflu P CBMotav1 ICSP.Conect a rrealizarest e r amadavíaIC S e ncilloporse p paraambos d jogramas. a ndoelprogr a e procesosin P p arado,dond e d ispositivos. T a madoroficia tenerqueex t emástiemp o T alcódigose 57 lPickit t raerlo o seha puede
Enel d 6.5.2. P diseñodela P x C xE xP x D x R h x C P rototipoen P CB,sehatra t C onectoresen mplearúnica m istasdealim e D isponerdepl R ealizareldis e oraderealiz a C ombinarelu s Ó PCB t adodesegui elbordedel a m enteunaca e ntaciónyse ñ anodemasa. e ñoacordec o a rlaPCB. s odecompo n Ilustración6 × rlossiguient e a placa. a radelaPCB. ñ aldediferen t . o nloslímites n entesTHDy S 6 3ͲPrototipo P e spuntos: t egrosor. defabricació n S MD. P CBMandov1 n demipropiamaquinaC N 58 N Cala
Enel d 6.5.3. P diseñodela P x C x U x U x D x G P rototipoen P CBv2,seha t C onectoresen U soenlagran U sode2caras D isponerdepl G rosordepist a Ó Ilustración 6 PCBv2–V e t ratadodese g loslímitesd e mayoríadec .Estediseño anodemasa. a sacordeas u × 6 4ͲPrototipo P e rsióndeta m g uirlossigui e e laplaca. omponentes semandaría h . u cometido. P CBMotav1 m añoreduci e ntespuntos: SMD.Eltam a h aceraunfa b d o. ñodelaspla c b ricanteespe c c asescrítico. c ializado. 59
E c o t a c o E c o c ldiseñov2 o mponentes a mañopara o mponentes ldiseñodel o mponentes ríticoydeun Ó Ilustra delasmota s SMDtipo08 laaplicació n m ásbaratos. Ilustra c Mandov2, detiposmd 0 bajocosted e × ción65ͲPCB M s,conunt a 05y0603,p n ,además d c ión66ͲPCB M , conunta m 0 805y0603, e fabricación. M otav2 a mañode2 5 ermitecump d euncoste M andov2 m añode2 8 permitecu m x30mmy d l irlosrequisi t bajodefa b 8 x35mmyd m plirlosrequi d iseñadopar a tosdeunre d bricaciónpo iseñadopar a sitosdeunt a 60 a usar d ucido rusar a usar a maño
7 Enel enla s enca s 7 . Secue n momentode s siguientesil u s odequela b n ciadem o empezarau s u straciones. D b ateríasedañ I l I l I l o ntajede s arlamota,h D adoqueset eoseacabe s l ustración67Ͳ l ustración68Ͳ l ustración69Ͳ Bambú m abráqueaña ratadeuna b s uciclodevi d Secuenciamo n Secuenciamo n Secuenciamo n ï m ota dirlelabater í b ateríarecarg a d a. n tajeͲPaso1[ n tajeͲPaso2[ n tajeͲPaso3[ í aaldispositi v a ble,sepued 7 ] 7 ] 7 ] v ocomose m erepetirelp 61 m uestra roceso
ï 62 8. SecuenciadeusodeBambú–MandoyMotas Acontinuación,semuestraelfuncionamientodeusoprincipaldelconjuntodedispositivosdesarrollado. EnlailustraciónXX,sepuedeverlasecuenciadeusodelproductoensuversiónfinal.Acontinuaciónla describiré: xEnunprimerlugar,realizamoslainstalacióndelabateríaenlasdiferentesmotas. xPosteriormente,realizaremosunprocesodecalibradosiloestimaoportunoelusuario, delocontrario,lasmotascuentanconunaconfiguraciónpordefectoperfectamente válida.Paraelprocesodecalibración,hayqueelegirlaposicióndehumedadmínimao tierrasecadelinterruptor,clavarlamotayesperarunossegundos.Repetirelproceso seleccionandolaposicióndetierrahumedadenelinterruptorparavolveraclavarla motaenlatierraquesequiereconsiderarcomodemáximahumedadparaesaplanta, yesperarnuevamenteunossegundos.Trasestepaso,elprocesodecalibraciónhabrá concluidoyestaremoslistosparaclavarlamotaenelpuntodondequeremosmedirla humedad,previamentedeberemoscolocarelinterruptorenlposiciónnormal. xRepetirelprocesoanteriorconcadamotaquesequierainstalar. xLasmotasempezaranarealizarelsensadodelahumedadyavisualizarestemediante suindicadorluminoso. xSiqueremosverelestadodetodaslasmotas,tansolotendremosquepulsarelúnico botóndelmandoytrasunossegundos,sevisualizaraelestadodelasmotasinstaladas. Sienalgúnmomento,losnivelesdebateríanosonlosadecuados,elindicadorvisualdeldispositivoque seestéquedandosinbatería,indicarasuestadomedianteparpadeos. Tantolasmotascomoelmando,tendránuntiempolimitadoenelqueindicaransuestadodemanera visual.Mientrasnoestánrealizandosutarea,losdispositivosentranenunestadodebajoconsumopara lograrunaautonomíamayor.Enelapartadodeinvestigacionesfuturas,sepropondránvariosaccesorios paraelevardichaautonomía.
Il ustración70Ͳ S Secuenciade u ï u sodeBambú [ 7] 63
À× 64 9. Conclusionesylíneasdeinvestigaciónfutura Acontinuaciónseredactanlasconclusionesdelproyectoyunaslíneasdeinvestigaciónfutura. 9.1 Conclusiones LasdiferentesconclusionessobreeldesarrollodelPFC,sonlassiguientes: xDesarrolloencolaboraciónydiseñodeunproductoelectrónicoconlosestudiantesdelGrado deDiseñoIndustrial,delaUniversidaddeZaragoza.Conelfindelareduccióndelconsumode aguaendomiciliosparticulares. xEltrabajodecolaboraciónentrediferentespersonashapretendidolasimulacióndeldesarrollo deunproductoenunaempresa. xLasprimerasfases,sehanabordadomediantelarealizacióndeestudiosprevios,sobrelas diferentesopcionesencuantoasensoresyformasderealizarelproducto,ydiversasreuniones conlosdiferentesgruposdediseño. xObtencióndeunprototipofuncionaldelsistemaelectrónicoenlafasefinal.Mediantela realizacióndelasPCB,sehafabricadodichoproducto.Esteconstadetodaslaspartes esencialesysensoresutilizados.Elprototipodebíafuncionardeformareal,sinnecesidadde simularunentorno. xDiseñodeambasPCBssegúnlosrequisitosdeespacioycosteeconómico.Dichasplacas,sonlas versionesfinaleslistasparamandaralfabricanteparasuproducción. Anivelpersonal,misconclusioneshansidolassiguientes: xAprenderydisfrutardeltrabajoenequipoconcompañerosdeotrastitulaciones. xAdquisicióndenuevosconocimientosypuestaenprácticadeaquellosqueheidoaprendiendo durantemitrayectoenmiformaciónacadémica. xValoraciónpersonalpositivasobreeltiempodedicadofueradelauniversidadaaprenderpor micuentadadoqueluegomehafacilitadoenormementelatareaderealizarelproyecto. xSatisfacciónpersonalporpoderfabricardeformacompletaelprototipo,usandoúnicamente mispropiosrecursos(comounaCNCylosdiferentesaccesoriosparalafabricacióndePCBs, instrumentosdemedición,diversosútiles,etc).Todoellomehapermitidocomprobar,validary conocerlospuntosflojosdemicapacidaddefabricaciónyasí,poderseguirmejorándolaconel findepodermaterializarnuevosproyectos.
À× 65 9.2 Líneasdefuturo Planteandounaslíneasdefuturoconelfindemejorarloyadesarrolladosepropone: xRediseñarlaestructuradelasmotasymando.Enelcasodelasmotas,hayquelograr eltamañofísicomásreducidosinperderlafuncionalidaddeldispositivo.Eneldel mando,sedeberíarevisarlavisualizacióneinclusoeliminarloy/osustituirloporun móduloquenospermitalaconexiónalmóvil.Estoprecisaríalarealizacióndeunaapp paraelmóvil. xParaelescenarioenelquesedeberíadetrabajar,elalcancedelmódulode comunicaciónesmásquesuficiente.Sisequisieraabarcarmayormercado,se necesitaríarevisarlacomunicación,ybuscarsolucionesdemayoralcance.Aquí romperíamoslaregladecostereducido,peroesnecesariodecaraalograrmayores coberturasquelasactuales. xSepuedepensardeintegrarelproductoenunsistemadomótica,yasuvez, implementarunsencillosistemadecontrolderiegoautomático. xTambiénesprecisomejorarlaautonomíadelasmotas.Estosepuedeconseguir añadiéndolesunpequeñopanelsolarquerecarguelabateríadecadaunadeellas.No seríaaplicableeninteriores,peroenescenariosalairelibre,resultaunaopciónmuy interesanteatenerencuenta. xPermitirlaintegracióndemuchasmásmotas.Decaraaunfuturo,esnecesariopoder conectarmuchosmásdispositivossisequiereutilizarelproductoenáreasdegran extensión.
ÍndicedeIlustraciones Ilustración1ͲDiagrama flujo para la concienciación del consumidor [1]...................................................2 Ilustración2ͲGotadeAgua.........................................................................................................................3 Ilustración3ͲCondensadordecapacidadvariable[3]................................................................................7 Ilustración4ͲSímboloRTD[2].....................................................................................................................7 Ilustración5ͲSímboloTermistores[2]........................................................................................................8 Ilustración6ͲAplicaciónNTC:Medidadetemperaturaconindicadornolineal[2]...................................8 Ilustración7ͲMedidadetemperaturamediantetermoparesconunauniónatemperaturadereferencia constante[4]................................................................................................................................................9 Ilustración8ͲDiagramadebloquesdeunafuentedealimentaciónlineal...............................................10 Ilustración9ͲPlacaArduinoUNORev3[5]...............................................................................................11 Ilustración10Concienciaciónenfamilia[7]...............................................................................................14 Ilustración11ͲElementosbásicos[7]........................................................................................................14 Ilustración12ͲCuantogastamos;Elementosbásicos[7]..........................................................................15 Ilustración13ͲRegandolasplantas[7].....................................................................................................15 Ilustración14ͲColoresMota[7]................................................................................................................16 Ilustración15ͲHumidificadorͲConcepto[8]............................................................................................17 Ilustración16ͲHumidificadorͲRenderizado3D[8]..................................................................................18 Ilustración17ͲAfeitadoautomático[8]....................................................................................................19 Ilustración18ͲAfeitadoautomático–Análisis[8]....................................................................................20 Ilustración19ͲHumidificadorparaladucha[8]........................................................................................21 Ilustración20ͲDiagramabásicodelaelectrónica[8]................................................................................22 Ilustración21ͲSensarlacasa[9]...............................................................................................................23 Ilustración22ͲSolucionesparasensar[9].................................................................................................24 Ilustración23ͲDiagramabásicodelaelectrónica[9]................................................................................25 Ilustración24ͲFuncionamiento[9]...........................................................................................................26 Ilustración25ͲDiagramadelaelectrónica[9]..........................................................................................26 Ilustración26ͲPanelducha[9]..................................................................................................................27 Ilustración27ͲDiagramaelectrónica[9]...................................................................................................27 Ilustración28ͲProductoPrincipal[7]........................................................................................................32 Ilustración29ͲBambúMando[7]..............................................................................................................33 Ilustración30ͲDispositivoMota[7].........................................................................................................33 Ilustración31ͲAnálisisEstructural[7].......................................................................................................34 Ilustración32ͲDiagramadebloquesgeneraldelaMota..........................................................................36 Ilustración33ͲDiagramadebloquesgeneraldelMando.........................................................................36 Ilustración34ͲDiodoLED..........................................................................................................................39 Ilustración35ͲDiodoLEDRGB...................................................................................................................39 Ilustración36ͲLCD1602............................................................................................................................40 Ilustración37ͲMódulodecomunicaciónnrF24L01..................................................................................41 Ilustración38ͲDiagramadebloquesdelamota.......................................................................................42 Ilustración39ͲEsquemadealimentación.................................................................................................43 Ilustración40ͲEsquemaconexionesdelPICdelamota...........................................................................44 Ilustración41ͲLedRGB.............................................................................................................................45 Ilustración42ͲSensordehumedadyetapadecontrol.............................................................................45 Ilustración43ͲSensordehumedaddetierra............................................................................................46 Ilustración44ͲEsquemadelmódulodecomunicación.............................................................................46 Ilustración45ͲEsquemadeconexióndelmicroalconectorICSP.............................................................47