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PROYECTO FINAL DE CARRERA SISTEMA ELECTRÓNICO PARA LA CONCIENCIACIÓN DEL GASTO DE AGUA EN COLEGIOS Autor Héctor Rillo Bautista Director D. José María López Pérez Especialidad Electrónica Convocatoria Junio 2014 PROYECTO FINAL DE CARRERA Sistema Electrónico para la Concienciación del gasto de agua en colegios AUTOR Héctor Rillo Bautista DIRECTOR D. José María López Pérez ESPECIALIDAD Electrónica CONVOCATORIA Junio 2014 A mi familia, por su cariño y apoyo incondicional. AGRADECIMIENTOS Quiero expresar mi gratitud a todas las personas que me han ayudado en la realización de este proyecto y que lo han hecho posible gracias a su apoyo e interés. En primer lugar deseo expresar mi agradecimiento a mi tutor del proyecto, José María López Pérez, por su paciencia y por su ayuda durante la realización del mismo. Del mismo modo agradecer a Victor Carazo, Lorena Ceamanos, Danilo Chávez , Ana M. Sánchez, Silvia Moles, Héctor Martínez, Patrick Moosbrugger y Sandra Marco por la colaboración establecida para el desarrollo del proyecto. A los compañeros del laboratorio, por su compañerismo y ayuda en cualquier momento. En especial, a Santiago Villarroya por su ayuda con el material de programación. Y por último, agradecer a todo mi entorno que me ha ayudado y apoyado siempre durante la realización del proyecto. A todos ellos, gracias. RESUMEN SISTEMA ELECTRÓNICO PARA LA CONCIENCIACIÓN DEL GASTO DE AGUA EN COLEGIOS En este proyecto se propone como objetivo principal el diseño de un producto electrónico capaz de concienciar a los niños de colegios infantiles y primaria, de la importancia de realizar un buen uso del agua, y realizar un seguimiento del consumo de agua. Para ello, el producto está diseñado para su instalación en los lavados de los colegios. El proyecto se encuentra desarrollado en colaboración con equipos de estudiantes del Grado en Ingeniería de Diseño Industrial y Desarrollo de Producto, como trabajo de la asignatura de Metodología de Diseño Industrial de 4º curso. Durante las primeras fases de la colaboración, se realiza una búsqueda de información de las tecnologías existentes aplicables al escenario de desarrollo del proyecto. También se generan una serie de conceptos de producto con cada equipo de trabajo, de los cuales sólo uno es seleccionado para su desarrollo como prototipo funcional. En la siguiente fase del desarrollo del producto, se establecen las especificaciones de diseño del producto, así como las dimensiones y estructura del mismo, y las soluciones electrónicas pertinentes para su funcionamiento correcto. Una vez terminada la colaboración con los diseñadores, se prosigue con el desarrollo electrónico, hasta obtener un prototipo funcional completo. Para ello, se realizan cambios en el método de detección de agua, así como en la comunicación inalámbrica. El sistema electrónico final, consta de dos dispositivos electrónicos, uno tiene como función principal detectar y contabilizar el tiempo que permanece el grifo abierto, para que posteriormente se realice el cálculo del gasto de agua. El segundo tiene como función principal mostrar el consumo de agua estimado y el nivel de las baterías. La comunicación entre los dispositivos se realiza mediante módulos de radiofrecuencia. I ÍNDICE ÍNDICE ........................................................................................................................................ II LISTA DE ACRÓNIMOS ........................................................................................................... 1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 3 1. Ámbito ....................................................................................................................................... 3 1.1. Motivación e importancia de ahorrar agua................................................................................. 3 1.2. Escenario de trabajo ................................................................................................................... 4 1.3. Descripción del proyecto y metodología..................................................................................... 4 1.4. BÚSQUEDA DE INFORMACIÓN DE LA FASE PREVIA ......................................... 6 2. Clasificación de sensores ............................................................................................................ 6 2.1. Sensores resistivos ..................................................................................................................... 6 2.2. Potenciómetros ........................................................................................................................ 7 2.2.1. Galgas extensométricas ............................................................................................................ 7 2.2.2. Detectores de Temperatura Resistivos (RTD) ........................................................................... 8 2.2.3. Termistores ............................................................................................................................... 8 2.2.4. Magnetorresistencias ............................................................................................................... 9 2.2.5. Fotoresistencias (LDR) .............................................................................................................. 9 2.2.6. Higrómetros resistivos ............................................................................................................ 10 2.2.7. Sensores de reactancia variable ............................................................................................... 10 2.3. Sensores capacitivos ............................................................................................................... 10 2.3.1. Sensores inductivos: Transformadores diferenciales (LVDT) ................................................. 12 2.3.2. Sensores electromagnéticos basados en el efecto Hall ............................................................. 12 2.4. Sensores generadores .............................................................................................................. 13 2.5. Sensores termoeléctricos: termopares .................................................................................. 13 2.5.1. Sensores piezoeléctricos ........................................................................................................ 13 2.5.2. Sensores fotoeléctricos: fotodiodos y fototransistores ......................................................... 14 2.5.3. Sensores de ultrasonidos ........................................................................................................ 14 2.5.4. Alimentación ............................................................................................................................ 15 2.6. Arduino .................................................................................................................................... 16 2.7. GENERACIÓN DE CONCEPTOS ............................................................................... 17 3. Equipo 3 ................................................................................................................................... 17 3.1. Riego inteligente ..................................................................................................................... 17 3.1.1. Inodoro con descarga ideal .................................................................................................... 18 3.1.2. Grifo regulador ....................................................................................................................... 18 3.1.3. Equipo 8 ................................................................................................................................... 19 3.2. II Inodoro limpio ........................................................................................................................ 19 3.2.1. Grifo electrónico ..................................................................................................................... 20 3.2.2. Monstruo del agua ................................................................................................................. 21 3.2.3. Concepto seleccionado ............................................................................................................. 21 3.3. ESPECIFICACIONES DE DISEÑO ............................................................................ 22 4. Ámbito ..................................................................................................................................... 22 4.1. Normativa ................................................................................................................................ 22 4.2. Información General................................................................................................................. 22 4.3. Necesidades del cliente y expectativas razonables ................................................................ 22 4.3.1. Descripción de usuarios .......................................................................................................... 23 4.3.2. Requisitos ................................................................................................................................. 23 4.4. Críticos .................................................................................................................................... 23 4.4.1. Deseables................................................................................................................................ 24 4.4.2. Descripción del Producto Desarrollado ..................................................................................... 25 4.5. Booby Boo .............................................................................................................................. 25 4.5.1. Screen Boo .............................................................................................................................. 25 4.5.2. DISEÑO ESTRUCTURAL ........................................................................................... 26 5. DISEÑO ELECTRÓNICO ............................................................................................ 28 6. Diagrama de bloques general ................................................................................................... 28 6.1. Búsqueda de información y elección de componentes ............................................................. 28 6.2. Sensores ................................................................................................................................. 28 6.2.1. Microcontrolador (MCU) ........................................................................................................ 31 6.2.2. Indicadores visuales ................................................................................................................ 33 6.2.3. Indicadores acústicos ............................................................................................................. 35 6.2.4. Comunicación inalámbrica ..................................................................................................... 35 6.2.5. Alimentación ........................................................................................................................... 37 6.2.6. Módulo temporal.................................................................................................................... 38 6.2.7. Diseño de Booby Boo ............................................................................................................... 39 6.3. Diagrama de bloques .............................................................................................................. 39 6.3.1. Batería .................................................................................................................................... 39 6.3.2. Microcontrolador (MCU) ........................................................................................................ 40 6.3.3. Indicador visual ....................................................................................................................... 40 6.3.4. Sensor ..................................................................................................................................... 42 6.3.5. Comunicación inalámbrica ..................................................................................................... 42 6.3.6. Esquema del circuito .............................................................................................................. 43 6.3.7. Diseño de Screen Boo ............................................................................................................... 43 6.4. Diagrama de bloques .............................................................................................................. 43 6.4.1. Red Eléctrica y Fuente SMPS .................................................................................................. 43 6.4.2. Microcontrolador (MCU) ........................................................................................................ 44 6.4.3. Indicador visual ....................................................................................................................... 44 6.4.4. Controles ................................................................................................................................ 45 6.4.5. Indicador Acústico .................................................................................................................. 45 6.4.6. III Comunicación inalámbrica ..................................................................................................... 46 6.4.7. Módulo temporal.................................................................................................................... 46 6.4.8. Esquema del circuito .............................................................................................................. 47 6.4.9. Desarrollo del prototipo ........................................................................................................... 47 6.5. Prototipo en placa de prototipado ......................................................................................... 47 6.5.1. Prototipo en placa de circuito impreso (PCB) ......................................................................... 53 6.5.2. SECUENCIA DE MONTAJE DE BOOBY BOO ........................................................ 55 7. SECUENCIA DE USO ................................................................................................... 56 8. Secuencia de uso principal........................................................................................................ 56 8.1. Secuencia de uso del menú de Screen Boo ............................................................................... 58 8.2. CONCLUSIONES Y LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN FUTURA .............................. 59 9. Conclusiones ............................................................................................................................ 59 9.1. Líneas de futuro ....................................................................................................................... 59 9.2. ANEXO A -PROGRAMACIÓN DEL PRODUCTO BOOBY BOO 1. Diagrama de flujo 1.1. Código 1.2. SCREEN BOO 2. Diagrama de flujo 2.1. Código 2.2. ANEXO B – BRIEF DEL PROYECTO ANEXO C – AHORRO DE AGUA EN EDIFICIOS PÚBLICOS, DOSIER FASE 3 REDUCIDO ANEXO D – DATASHEETS ÍNDICE DE FIGURAS ÍNDICE DE TABLAS REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS IV Lista de acrónimos PFC Proyecto Final de Carrera LDVT Linear Variable Differential Transformer LDR Light Dependant Resistor RTD Resistance Temperature Detector NTC Negative Temperature Coefficient PTC Positive Temperature Coefficient AC Alternating Current DC Direct Current LED Light-Emitting Diode FSR Force Sensing Resistor EMI Electromagnetic Interference EMC Electromagnetic Compatibility MCU Microprocessor Control Unit ASIC Aplication-Specific Integrated Circuit FPGA Field-Programmable Gate Array LCD Lyquid Cristal Display PWM Pulse Wide Modulation I2C Inter-Integrated Circuit IR Infrared Radiation RF Radio Frequency RTC Real Time Clock ISP In-system programming PCB Printed Circuit Board SMD Surface Mount Device THD Through Hole Device EEPROM Electrially Erasable Programmable QAM Quadrature Amplitud Modulation IC Integrated Circuit SMPS Switch-Mode Power Source RAM Random Access Memory UART Universal Asynchronous Receiver-Transmitter TWI Two Wire Interface 1 Búsqueda de información de la fase previa Figura 2.2 - Galgas extensométricas [3] Detectores de Temperatura Resistivos (RTD) 2.2.3. Los detectores de Temperatura Resistivos o RTD (Resistance Temperature Detector) se encuentran fabricados en su mayoría en platino. El fundamento de las RTD es la variación de la resistencia de un conductor con la temperatura. En un conductor, el número de electrones disponibles para la conducción no cambia apreciablemente con la temperatura. Pero si ésta aumenta, las vibraciones de los átomos alrededor de sus posiciones de equilibrio son mayores, y así dispersan más eficazmente a los electrones, reduciendo su velocidad media. Esto implica un coeficiente de temperatura positivo, es decir, un aumento de la resistencia con la temperatura. Esta dependencia se puede expresar en su margen lineal de la forma ( ) RR1 T o α = + (2.5) donde Ro es la resistencia a la temperatura de referencia y T el incremento de temperatura respecto a la de referencia. Hay modelos de RTD tanto para inmersión en fluidos como para medir temperaturas superficiales, de forma que aunque su principal función es medir temperaturas, también pueden emplearse para medir la velocidad de un fluido con una configuración especial. Figura 2.3 - Símbolo RTD [3] Termistores 2.2.4. Son resistores variables con la temperatura, pero no están basados en conductores como las RTD, sino en semiconductores. Si su coeficiente de temperatura es negativo se denominan NTC (Negative Temperature Coefficient), mientras que si es positivo se denominan PTC (Positive Temperature Coefficient). Los símbolos respectivos son los de la figura 2.4, donde el trazo horizontal en el extremo de la línea inclinada indica que se trata de una variación no lineal. Figura 2.4 - Símbolo termistores [3] El fundamento de los termistores está en la dependencia de la resistencia de los semiconductores con la temperatura, debida a la variación con ésta del número de portadores. En una NTC, al aumentar la temperatura lo hace también el número de portadores reduciéndose la resistencia y de ahí que presenten coeficiente de temperatura negativo. Esta dependencia varía con la presencia de impurezas, y si el dopado es muy intenso, el semiconductor adquiere propiedades metálicas con coeficiente de temperatura positivo en un margen de temperaturas limitado. 8 Búsqueda de información de la fase previa Las aplicaciones de los termistores se pueden dividir entre las que están basadas en un calentamiento externo del termistor, que son todas las relativas a la medida, control y compensación de temperatura; y las que se basan en calentarlo mediante el propio circuito de medida, entre las que se encuentran las medidas de caudal, nivel y vacío, y el análisis de la composición de gases. Figura 2.5 – Aplicación NTC: Medida de temperatura con indicador no lineal [3] Magnetorresistencias 2.2.5. Si se aplica un campo magnético a un conductor por el que circula una corriente eléctrica, dependiendo de la dirección del campo, entre otros efectos, hay una reducción de la corriente al ser desviados algunos electrones de su trayectoria. En materiales anisótropos, como son los ferromagnéticos, al depender su resistencia del estado de magnetización, el efecto de un campo magnético externo es más acusado que en la mayoría de los conductores. La relación entre el cambio de resistencia y el campo magnético externo es cuadrática, pero es posible linealizarla mediante distintas técnicas de polarización. Las aplicaciones de las magnetorresistencias se pueden dividir entre las de medida directa de campos magnéticos, como el registro magnético de audio y las lectoras de tarjetas magnéticas y de precios modificados magnéticamente; y las de medida de otras magnitudes a través de variaciones de campo magnético, como la medida de desplazamiento y velocidades lineales y angulares, los detectores de proximidad, la medida de posiciones y la medida de niveles con flotador. Para los casos del segundo tipo, el elemento móvil debe provocar un cambio de campo magnético, y para ello o bien debe ser un elemento metálico o con un recubrimiento o identificador metálico, en presencia de un campo magnético constante, o bien hay que incorporar un imán permanente que se mueva junto con el elemento a detectar. Figura 2.6 - Circuito de aplicación de sensor magnetorresistivo ZMZ20 [4] Fotoresistencias (LDR) 2.2.6. Las fotorresistencias, fotoconductores o LDR (Light Dependent Resistors) se basan en la variación de la resistencia eléctrica de un semiconductor al incidir en él radicación óptica. Si la radiación óptica posee energía suficiente para permitir el salto de los electrones de la banda de valencia a la banda de conducción, pero sin exceder el umbral necesario para que se desprendan del material, se tendrá un efecto fotoeléctrico interno o fotoconductor, y a mayor iluminación mayor será la conductividad, o dicho de otra forma, menor será la resistencia eléctrica del componente. 9 Búsqueda de información de la fase previa Un modelo simple de fotoconductor es R AE α − = (2.6) donde A y α dependen del material y las condiciones de fabricación, y E es la densidad superficial de energía recibida expresada en lux, la cuál es fuertemente no lineal. Las aplicaciones de las LDR se pueden dividir entre las de medida de luz, con poca precisión y bajo coste, como el control automático de brillo y contraste en receptores de televisión, el control de diafragmas de cámaras fotográficas, la detección de fuego; y las que emplean la luz como radiación a modificar, como los detectores de presencia y posición y algunas medidas de nivel de depósitos. Figura 2.7 - Símbolo LDR [3] Higrómetros resistivos 2.2.7. La humedad es la cantidad de vapor de agua presente en un gas o de agua absorbida en un líquido o un sólido. La mayoría de los aislantes eléctricos presentan un descenso de resistividad brusco, al aumentar su contenido de humedad. Si se mide la variación de su resistencia se tiene un higrómetro resistivo. Si se mide la variación de la capacidad, se tiene un higrómetro capacitivo. Los higrómetros resistivos son más adecuados que los capacitivos cuando la humedad relativa es alta. La relación entre la humedad relativa y la resistencia no es lineal. Figura 2.8 - Disposición física de un higrómetro resistivo [3] Sensores de reactancia variable 2.3. La variación de la reactancia de un componente o circuito ofrece alternativas de medida a las disponibles en sensores resistivos, puesto que muchas de ellas no requieren contacto físico con el sistema donde se va a medir, o bien tienen un efecto de carga mínimo [5]. Sensores capacitivos 2.3.1. En este punto se nombran sensores de capacidad variable. 10 Búsqueda de información de la fase previa Condensador variable 2.3.1.1. Un condensador eléctrico consiste en dos conductores separados por un dieléctrico (sólido, líquido o gaseoso), o el vació. La relación entre la carga Q, y la diferencia de potencial V, entre ellos viene descrita por su capacidad C Q CV = (2.7) Esta capacidad depende de la disposición geométrica de los conductores y del material, dieléctrico, dispuesto entre ellos ( ) C C ,G ε = (2.8) En general, cualquier cambio en el dieléctrico o en la geometría puede ser considerado para la detección del fenómeno que lo provoca. Figura 2.9 - Condensador de capacidad variable [5] Entre las aplicaciones más inmediatas de los sensores capacitivos están la medida de desplazamientos lineales y angulares, y los detectores de proximidad. Además, los sensores capacitivos permitirán la medida de cualquier magnitud que se pueda convertir en un desplazamiento, como pueden ser la presión, la fuerza o par, o la aceleración, si se aplica a un sistema inercial, así como la medida de nivel de líquidos conductores y no conductores (aceite, gasolina). Condensador diferencial 2.3.1.2. Un condensador diferencial consiste en dos condensadores variables dispuestos físicamente de tal modo que experimente el mismo cambio pero en sentidos opuestos. Figura 2.10 - Condensador diferencial [5] Los sensores capacitivos diferenciales se emplean para medir desplazamientos entre 10-13 y 10 mm, con valores de capacidad del orden de 1 a 100 pF. Un ejemplo de sensor basado en un condensador diferencial consiste en un microacelerómetro de silicio, consisten en tres placas planas paralelas de polisilicio con superficie micromecanizada y separadas por aire. La placa superior y la inferior son fijas, mientras que la central pende de dos brazos en voladizo y constituye una masa inercial que es sensible a la aceleración en dirección perpendicular. 11 Búsqueda de información de la fase previa Sensores inductivos: Transformadores diferenciales (LVDT) 2.3.2. Un transformador diferencial de variación lineal (LVDT), se basa en la variación de la inductancia mutua entre un primario y cada uno de dos secundarios al desplazarse a lo largo de su interior un núcleo de material ferromagnético, arrastrado por un vástago no ferromagnético, unido a la pieza cuyo movimiento se desea medir. Las aplicaciones más inmediatas de los LVDT son las medidas de desplazamiento y posición, aunque con la configuración adecuada, se pueden medir otras magnitudes que puedan provocar finalmente el desplazamiento del núcleo. Figura 2.11 - Esquema básico del LVDT [5] Sensores electromagnéticos basados en el efecto Hall 2.4. Los sensores electromagnéticos son dispositivos en los que una magnitud física puede producir una alteración de un campo magnético o de un campo eléctrico, sin que se trate de un cambo de inductancia de capacidad [5]. El efecto Hall, descubierto por E. H. Hall en 1879, cosiste en la aparición de una diferencia de potencial transversal en un conductor o semiconductor, por el que circula corriente, cuando hay un campo magnético aplicado en dirección perpendicular a ésta. En la fabricación de elementos Hall se emplean semiconductores, en vez de metales, porque al ser menor la conductividad, la tensión Hall es mayor. Además, en los semiconductores la movilidad de los portadores se puede controlar mediante la adición de impurezas, y obtener así un coeficiente Hall repetible. Como el efecto depende sólo de la movilidad, no hay perturbaciones debidas a efectos superficiales y, por ello, son fácilmente reproducibles y tiene alta fiabilidad. Las aplicaciones más inmediatas de los elementos Hall son la medida de campos magnéticos y la realización del producto entre dos magnitudes que se conviertan, respectivamente en una corriente y un campo magnético, por ejemplo para la medida de potencia eléctrica (vatímetros). También es posible medir la intensidad de una corriente eléctrica a base de disponer el elemento Hall en el entrehierro de un toroide abierto en el que el paso de corriente crea un campo magnético proporcional. No obstante, también se puede detectar otras magnitudes físicas empleando otras disposiciones, como pueden ser la medida de desplazamiento o la proximidad entre un imán permanente y el detector, la medida de una velocidad de rotación u obtener un potenciómetro magnético. Figura 2.12 - Elemento Hall como detector de desplazamiento [5] 12 Búsqueda de información de la fase previa Sensores generadores 2.5. Se consideran sensores generadores aquellos que generan una señal eléctrica a partir de la magnitud que miden sin necesidad de una alimentación eléctrica. Ofrecen una alternativa para medir muchas de las magnitudes ordinarias, sobre todo temperatura, fuerza y magnitudes afines. Pero, además, dado que se basan en efectos reversibles, están relacionados con diversos tipos de accionadores o aplicaciones en general [6]. Sensores termoeléctricos: termopares 2.5.1. Los sensores termoeléctricos se basan en que en un circuito de dos metales homogéneos, A y B, con dos uniones a diferente temperatura, aparece una corriente eléctrica, es decir, hay una conversión de energía térmica a energía eléctrica, o bien, si se abre el circuito, una fuerza termo-electromotriz (f.t.e.m.) que depende de los metales y de la diferencia de temperaturas entre las dos uniones. Al conjunto de estos dos metales distintos con una unión firme en un punto o una zona se le denomina termopar. En las uniones de termopar interesa tener: resistividad elevada para tener una resistencia alta sin requerir mucha masa, lo cual implicaría alta capacidad calorífica y respuesta lenta; coeficiente de temperatura débil en la resistividad; resistencia a ala oxidación a temperaturas altas, pues deben tolerar la atmósfera donde van a estar, y linealidad lo mayor posible. Figura 2.13 - Medida de temperatura mediante termopares con una unión a temperatura de referencia constante [6] Sensores piezoeléctricos 2.5.2. Los sensores piezoeléctricos se basan en el efecto piezoeléctrico, el cual consiste en la aparición de una polarización eléctrica en un material al deformarse bajo la acción de un esfuerzo. Es un efecto reversible de modo que al aplicar una diferencia de potencial eléctrico entre dos caras de un material piezoeléctrico, aparece una deformación. Todos los materiales piezoeléctricos son anisótropos. Entre los materiales piezoeléctricos naturales, los de uso más frecuente son el cuarzo y la turmalina. De las sustancias sintéticas, las que han encontrado mayor aplicación no son monocristalinas sino cerámicas. Entre las aplicaciones para las que se emplean los sensores piezoeléctricos se encuentran la medida de vibraciones, fuerzas, presiones y deformaciones. 13 Búsqueda de información de la fase previa Figura 2.14 - Aplicación del efecto piezoeléctrico a baja frecuencia [6] Sensores fotoeléctricos: fotodiodos y fototransistores 2.5.3. El fotodiodo es un diodo semiconductor, construido con una unión PN, como muchos otros diodos que se utilizan en diversas aplicaciones, pero en este caso el semiconductor está expuesto a la luz a través de una cobertura cristalina y a veces en forma de lente, y por su diseño y construcción será especialmente sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Todos los semiconductores tienen esta sensibilidad a la luz, aunque en el caso de los fotodiodos, diseñados específicamente para esto, la construcción está orientada a lograr que esta sensibilidad sea máxima [7]. Lo que define las propiedades de sensibilidad al espectro de un fotodiodo es el material semiconductor que se emplea en la construcción. Los fotodiodos están construidos de silicio, sensible a la luz visible (longitud de onda de hasta 1,1 µm), de germanio para luz infrarroja (longitud de onda hasta aproximadamente 1,8 µm), y los hay de otros materiales semiconductores. Los fotodiodos pueden emplearse para comunicaciones óptica, fotómetros, control de iluminación y brillo, control remoto por infrarrojos. Combinados con una fuente de luz, se emplean en codificadores de posición, como detectores de proximidad (alarmas contra intrusos, puertas y grifos automáticos) y de presencia (contadores de piezas y automatismos en general). Para sensores de presencia, se basan en la interrupción de un haz de luz por parte del objeto [8]. Los fotodiodos también se pueden emplear como sensores de color. En este caso, la luz incidente se hace pasar a través de un filtro rojo, azul o verde antes de llegar al fotodiodo. Esta configuración se emplea en la inspección y control de calidad. En cuanto a los fototransistores, se basan en una combinación integrada de fotodiodo y transistor npn donde la base recibe la radiación óptica. Son interesantes para aplicaciones de conmutación. Figura 2.15 - Esquema de sensor fotodetector formado por diodo LED y fotodiodo Sensores de ultrasonidos 2.5.4. Los ultrasonidos son una radiación mecánica de frecuencia superior a las audibles (unos 20 KHz). Toda radiación, al incidir sobre un objeto, en parte se refleja, en parte se transmite y en parte es absorbida. Si, además, hay un movimiento relativo entre la fuente de radiación y el reflector, se produce un cambio en la frecuencia de radiación (efector Doppler). Todas estas propiedades de la interacción de una radiación con un objeto han sido aplicadas en mayor o menor grado a la medida de diversas magnitudes físicas [9]. 14 Búsqueda de información de la fase previa Las aplicaciones de los ultrasonidos a la medida de magnitudes físicas están normalmente relacionadas con su velocidad, su tiempo de propagación y, en algunos casos, con la atenuación o interrupción del haz propagado. Una de las aplicaciones más extendidas son los caudalímetros ultrasónicos, en particular los basados en el efecto Doppler. El número de aplicaciones está en continua aumento. La mayoría emplean cerámicas piezoeléctricas o polímeros como generadores y receptores. Figura 2.16 - Fundamento de los caudalímetros ultrasónicos basados en efecto Doppler [8] Alimentación 2.6. En lo relativo a la alimentación de un producto electrónico, hay que distinguir entre la alimentación mediante baterías o la red eléctrica. • Baterías Una batería es un dispositivo que convierte la energía química contenida en los materiales activos en energía eléctrica por medio de reacciones electroquímicas de oxidación y reducción. La unidad básica de este sistema se denomina celda o elemento, reservándose el nombre de batería a la unión de dos o más celdas conectadas en serie, paralelo o ambas formas para conseguir la capacidad y tensión deseadas. Según su capacidad para ser eléctricamente recargadas se clasifican en: o Baterías primarias, no recargables o irreversibles Son las que no son susceptibles de recibir carga eléctrica y, por tanto, se descargan de una sola vez. Sus características más importantes son: baja autodescarga, alta densidad de energía, fácil utilización y sin mantenimiento, bajo precio en comparación con sistemas recargables equivalentes. o Baterías secundarias, recargables, reversibles o acumuladores Pueden ser recargadas eléctricamente después de su descarga hasta alcanzar su condición inicial, para lo cual se conectan a un sistema de carga que genera una corriente en dirección opuesta a la de descarga. Sus características generales son: buena aptitud para descarga de alta intensidad, alta densidad de potencia, buen comportamiento a bajas temperaturas. • Red eléctrica Se denomina red eléctríca al conjunto de medios formado por generadores eléctricos, transformadores, líneas de transmisión y líneas de distribución utilizados para llevar la energía eléctrica a los elementos de consumo de los usuarios. Con este fin se usan diferentes tensiones para limitar la caída de tensión en las líneas. Usualmente las más altas tensiones se usan en distancias más largas y mayores potencias. Para utilizar la energía eléctrica las tensiones se reducen a medida que se acerca a las instalaciones del usuario. Para ello se usan los transformadores eléctricos. La energía eléctrica se genera en las Centrales Eléctricas. En las instalaciones del usuario, la tensión eléctrica llega con una amplitud de 240 V en AC. Para poder hacer uso de esta tensión, es necesario convertir esa tensión a DC y reducir su amplitud, lo que se consigue mediante fuentes de alimentación. Entre los distintos tipos de fuentes de alimentación se encuentran la fuente de alimentación lineal y la fuente de alimentación conmutada, cuyas principales características se muestran en la tabla 2.2. 15 Búsqueda de información de la fase previa FUENTE DE ALIMENTACIÓN LINEAL FUENTE DE ALIMENTACIÓN CONMUTADA Diseño sencillo y económicas Diseño complejo y de alto coste Bajo rendimiento (30 y 60%) Mayor eficiencia energética (70 y 90%) Elevado calentamiento Menor calentamiento Elevado volumen y peso Pequeño tamaño, peso y coste No acoplan ruido en alta frecuencia Se ven afectadas por interferencias electromagnéticas (EMI) Se obtiene una mayor regulación y velocidad Tabla 2.2 - Comparativa de tipos de fuentes de alimentación Figura 2.17 – Diagrama de bloques de una fuente de alimentación lineal Arduino 2.7. Arduino es una plataforma de electrónica abierta para la creación de prototipos basada en software y hardware flexibles y fáciles de usar. Se creó para artistas, diseñadores, aficionados y cualquiera interesado en crear entornos u objetos interactivos [10]. Arduino puede tomar información del entorno a través de sus pines de entrada de toda una gama de sensores y puede afectar aquello que le rodea controlando luces, motores y otros actuadores. Arduino recibió una Mención Honorífica en la sección Digital Communities de la edición del 2006 del Ars Electrónica Prix. El equipo Arduino es: Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino, and David Mellis. Figura 2.18 - Placa Arduino UNO Rev 3 [10] 16 Generación de conceptos Generación de conceptos 3. A continuación, se describen los distintos conceptos presentados por cada equipo de trabajo. Equipo 3 3.1. Los siguientes conceptos se han desarrollado conjuntamente con el equipo 3. Riego inteligente 3.1.1. Producto electrónico que permite al jardinero decidir que zona del césped se riega según las necesidades del terreno. Consta de diversas picas con sensores distribuidas a lo largo del jardín y un panel de control visual. Los componentes principales del producto son: • Sensor de temperatura: Registra la temperatura del terreno y la temperatura ambiental. • Sensor de luminosidad: Registra la luminosidad del terreno, para distinguir que zonas se encuentran directamente bajo la luz solar, de las que se encuentran en una zona de sombra. • Sensor de humedad: Registra la humedad el terreno para conocer la cantidad de agua necesaria para un riego inteligente. • Arduino: Procesa los datos necesarios. Como entrada de datos tiene el sensor de temperatura, el sensor de humedad y el sensor de luminosidad, y actúa sobre distintos diodos leds colocados en un panel de control. • Indicadores de nivel: Muestra el consumo inmediato en la descarga realizada y el consumo acumulado en un periodo determinado de tiempo (por ejemplo, un mes o una semana). • Red eléctrica: Alimenta el arduino, el panel de control y las picas de con los sensores, cuando estas lo requieren. • Placa fotovoltaica: Proporciona parte de la alimentación de las picas con los sensores • Conexiones entre todos los elementos. Cada receptor en forma de pica envía información diferenciada sobre la necesidad de riego de cada zona del jardín al panel de control. El panel de control ilumina un led verde o rojo por cada zona de riego, dependiendo de las necesidades de agua de cada zona, de forma que el jardinero sabe que zonas necesitan ser regadas y cuales no. Figura 3.1 - Riego inteligente [11] 17 Especificaciones de Diseño Interfaz 4.4.1.5. La interfaz que tenga el producto debe ser comprensible por los usuarios beneficiarios, adaptándose por tanto a sus características. Asimismo deberá ayudar a entender el correcto uso del producto. Factores estéticos 4.4.1.6. Estéticamente, el dispositivo estará acorde con el entorno y el usuario hacia el que va dirigido, en cuanto a colores y acabados. Se tendrá en cuenta además las tendencias actuales y las líneas estéticas adecuadas. Materiales 4.4.1.7. Los componentes que van a estar en contacto con el niño deben estar fabricados de materiales los cuales no le supongan ningún perjuicio, además de ser estancos para que el agua no entre a los componentes electrónicos. Además el producto debe poder desinstalarse y limpiarse siempre y cuando sea necesario. El material o producto no se deteriorará con facilidad con el agua, por el uso al que va dirigido. Fabricación 4.4.1.8. El producto se podrá fabricar en serie, además se elegirá el proceso de fabricación que al menor coste, sea el proceso más fiable. Medio Ambiente 4.4.1.9. Todos los aspectos relacionados con el producto deberán ser lo más respetuosos posible con el medio ambiente, durante la selección de materiales y el proceso de fabricación. Deseables 4.4.2. En este punto se describen los requisitos deseables del producto. Funciones 4.4.2.1. Se intentará que el producto tenga la mayor expresividad posible ala hora de enviar el mensaje, y el niño lo comprenda mejor derivando en una mejor actuación por parte de este. Estructura morfológica 4.4.2.2. Se intentará realizar la máxima adaptación del producto al desagüe de los lavabos actuales, cubriendo toda línea de diámetros, en caso de que no este normalizado. Materiales 4.4.2.3. En el caso de que sea posible el producto estará fabricado con el mínimo número de materiales que sea posible. 24 Especificaciones de Diseño Descripción del Producto Desarrollado 4.5. A continuación se realiza una breve descripción de los productos desarrollados en este proyecto [12]. Booby Boo 4.5.1. El producto Booby Boo tiene como función principal concienciar sobre el uso del agua a niños de colegios infantiles y de primaria (4 – 12 años aproximadamente), puesto que el producto se instala en los desagües de las pilas de los baños de los colegios. Se han creado tres personajes infantiles con el fin de que estos empaticen con el usuario y de este modo hacer el producto más eficiente y lúdico. Cuando el producto detecta que se ha abierto el grifo, el muñeco mostrará una sonrisa a través de unos LED. Si ha pasado un tiempo preestablecido y el grifo sigue abierto el muñeco pasa a tener una cara que muestra disconformidad indicándole de este modo al usuario que debe cerrar el grifo. Figura 4.1 - Producto Principal [12] Screen Boo 4.5.2. El producto Screen Boo tiene como función principal mostrar el estado de la pila y el consumo diario, así como mostrar el consumo total. Su uso esta destinado al encargado de mantenimiento y/o los profesores del centro educativo. El producto se encuentra instalado en las paredes del baño donde se encuentra instalado los dispositivos. En la pantalla hay dos botones cuyo funcionamiento es el siguiente: • Nivel de la pila: muestra el nivel de la pila Booby Boo. • Consumo de agua: muestra el consumo diario y mensual detectado por Booby Boo. Figura 4.2 - Producto Secundario [12] 25 Diseño Estructural Diseño Estructural 5. En la figura 5.1 y la tabla 5.1, se muestra el parte del trabajo del equipo de diseñadores mediante un despiece de la estructura final de Booby Boo, con una breve descripción de cada parte. En el Anexo C – Ahorro de agua en edificios públicos, Dosier Fase 3 Reducido se encuentra más información relativa a la estructura del producto y su acabado final. Esta acabado tiene una fuerte repercusión a la ahora de realizar el diseño de la placa de circuito impreso, puesto que, como se muestra en apartados posteriores, limita sus dimensiones y fija la posición de algunos componentes electrónicos en la misma. Figura 5.1 - Análisis Estructural [12] 26 Diseño Estructural MARCA DESCRIPCIÓN FUNCIÓN PRINCIPAL ANCLAJE MATERIAL 1 Funda Protección Interacción usuario Encaje Silicona 2 Tapón superior Cerrar alojamiento pilas Asentamiento Rosca Polipropileno 3 Junta A Protección Aislamiento Silicona 4 Pilas Alimentación Asentamiento Comercial 5 Muelle Facilita extracción pilar Soldado Comercial 6 Contacto pilas Alimentación Adhesivo 7 Carcasa superior Forma producto Alojamiento dispositivos Asentamiento Tornillería Polipropileno 8 LED Iluminación Soldados Comercial 9 Placa base Instalación dispositivos electrónicos Asentamiento Tornillería 10 Arandela elástica Protección Aislamiento DIN 125 M4 11 Imán Activación circuito Adhesivo 12 Carcasa inferior Unión y soporte piezas Rosca Acero inoxidable 13 Junta C Protección Asentamiento Silicona 14 ISO 7045 M4x20 Anclaje Tornillería Comercial 15 Boya Activación circuito Encaje Poliestireno 16 Embellecedor Unión desagüe Rosca Acero inoxidable 17 Goma 1 Protección Encaje Silicona 18 Goma 2 Protección Encaje Silicona 19 Tapón inferior Anclaje antirrobo Rosca Acero inoxidable 20 Conector tubería Unión desagüe Rosca Acero inoxidable Tabla 5.1 - Análisis Estructural [12] 27 Diseño Electrónico Diseño Electrónico 6. A continuación, se encuentra redactado el diseño electrónico de los productos a desarrollar, donde se incluyen sus diagramas de bloques generales y los distintos componentes escogidos para la realización del diseño del producto final. Diagrama de bloques general 6.1. Las figuras 6.1 y 6.2 muestran los diagramas de bloques generales empleados para el desarrollo de ambos productos. Figura 6.1 - Diagrama de bloques general de Booby Boo Figura 6.2 - Diagrama de bloques general de Screen Boo Búsqueda de información y elección de componentes 6.2. A continuación se ha redactado la elección de los componentes electrónicos de los productos. Sensores 6.2.1. En la tabla 6.1, se muestran algunas de las posibles soluciones para detectar agua que pueden emplearse en el lavabo donde se encuentra colocado Booby Boo. Es importante detectar el inicio y el final de la actividad para realizar una medida adecuada de la duración de la misma. 28 Diseño Electrónico SENSOR MEDIDA PROS CONTRAS CONSUMO Piezoeléctrico Vibración Sonido Se puede colocar sujeto a la carcasa del producto Bajo consumo Puede ser sensible a EMI Para sonido, requiere realizar la medición en la toma de agua El consumo vendrá determinado por la etapa de tratamiento de la señal. Turbina Caudal Se puede saber el consumo aproximado del agua Requiere de un buen diseño para que el agua fluya a través de él o realizar la medición en la toma de agua 5 VDC, 15mA => 75mW Infrarrojo Reflexión de haz Infrarrojo Se puede saber si el grifo esta muy abierto o no El agua debe caer en un punto más o menos exacto del producto para ser detectada. Receptor = 5V, 40mA => 200mW Emisor= 1,2V, 20mA => 42mW FSR Fuerza Se puede pegar al producto Se mide la fuerza del agua en un solo punto Depende de la Fuerza Temperatura Temperatura Se conoce si el agua es caliente o fría, lo que aporta más variables al consumo Tiene que entrar en contacto con el agua, ya sea través de canalización o al aire, lo que implica realizar un encapsulado especial 5V, 10mA => 50 mW Humedad Humedad Se detecta el agua a través de la humedad en la pila Suelen requerir AC Caros 200mW Contacto Contacto de agua Muy económico Se puede detectar agua en movimiento si se colocan bien Habría que emplear más de uno Tendrá que estar en contacto con el desagüe El consumo vendrá determinado por la etapa de tratamiento de la señal Micrófono Sonido Se puede saber con gran exactitud si el grifo está abierto El sonido del agua al golpear el producto puede no se suficiente 4V, 4mA => 16mW Ultrasonidos Caudal Se conoce con gran exactitud el caudal de agua Requiere realizar la medición en la toma de agua Caro 250mW Tabla 6.1 - Sensores 29 Diseño Electrónico • Componente seleccionado Para elegir el método de medición a emplear, se han seguido los siguientes puntos: o Evitar la activación del producto mediante acciones externas no deseadas, como pueden ser ruido, en caso de intentar detectar el sonido del contacto del agua con la carcasa del producto; golpeo de la carcasa del producto por parte de los usuarios, si se intenta detectar el golpeo del agua con el producto. o El producto debe ser de fácil instalación y un único modulo, de forma que el empleo de una turbina en la toma de agua del grifo queda descartada, así como los ultrasonidos. o La medida debe realizarse de forma sencilla, con lo que la opción de usar detección por reflexión de luz infrarroja queda descarta por su complejidad, tanto para implementarla como para conseguir buenos resultados o Impedir el contacto de corriente con el agua por motivos de seguridad, lo que implica que no se usará la detección por contactos con el agua. o El sensor debe ser económico, descartando el empleo de sensores de humedad. Aplicando los factores anteriores, se ha seleccionado la opción del sensor de temperatura, y más concretamente, se emplea resistencias NTC protegidas con tubo termoreductor, puesto que es él que mejor se adapta a las necesidades del producto, resultando teóricamente más sencilla su adaptación que el resto de opciones. Con este sensor se pretende detectar el inicio y finalización del uso del lavabo, detectando cambios en la medida de temperatura producidos por el paso de agua a través del sensor. Figura 6.3 - Resistencia NTC protegidas con tubo termoreductor Sin embargo, a la hora de implementar esta solución, se ha detectado que no resulta muy fiable para la aplicación para la que es requerido. Se tienen bastantes problemas en el momento de programar el MCU para su correcto funcionamiento y se detecta una respuesta lenta, tanto para detectar el inicio de la actividad, como su final. Por las dificultades descritas anteriormente, se decide prescindir del sensor de temperatura y emplear el método descrito en el siguiente apartado para despertar al microcontrolador, consistente en un interruptor reed y un imán, para indicar también cuando deja de fluir agua. Figura 6.4 - Relé Reed 30 Diseño Electrónico Microcontrolador (MCU) 6.2.2. El microcontrolador (MCU), es un circuito integrado o chip que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y unidades de E/S. A diferencia de los microprocesadores, que son sistemas de control que tienen una gran potencia de cálculo y que trabajan a grandes velocidades de procesamiento; es que los microcontroladores tienen integrados la unidad de memoria mientras que los microprocesadores tienen la memoria externa y sólo se ocupan del procesamiento de los datos y no de su almacenamiento. Los MCU son baratos, rápidos, y fáciles de usar y programar bajo lenguaje C o lenguaje ensamblador. Hoy en día son dispositivos muy utilizados y que vienen a sustituir a muchos dispositivos como ASIC y FPGA en muchas aplicaciones, ya que su nivel de programación es más alto que estos dispositivos. El control es muy fiable y con muchas prestaciones Existe una gran diversidad de microcontroladores. Quizá la clasificación más importante sea entre microcontroladores de 4, 8, 16 o 32 bits. Aunque las prestaciones de los microcontroladores de 16 y 32 bits son superiores a los de 4 y 8 bits, la realidad es que los microcontroladores de 8 bits dominan el mercado y los de 4 bits se resisten a desaparecer. La razón de esta tendencia es que los microcontroladores de 4 y 8 bits son apropiados para la gran mayoría de las aplicaciones, lo que hace absurdo emplear micros más potentes y consecuentemente más caros. Por lo general los fabricantes de microprocesadores lo son de microcontroladores. Los fabricantes de microcontroladores son más de 50, entre los que se encuentran Atmel, Motorola, Intel, Microchip, NEC, Hitachi, Mitsubishi, Philips, Matsushita, Toshiba, AT&T, Zilog, Siemens, National Semiconductor, Texas Instruments. Este proyecto tiene su base en la placa Arduino UNO Rev3, plataforma de prototipado Open Source que se emplea para el desarrollo electrónico de la asignatura Laboratorio de Diseño Electrónico impartida en el Grado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación, debido a la gran facilidad que este sistema aporta para el desarrollo de pequeños proyectos electrónicos, puesto que nos proporciona todas las herramientas necesarias para el desarrollo del proyecto. Partiendo de esta base, el MCU elegido es el ATmega328P del fabricante electrónico Atmel, y que se encuentra implementado en la placa de Arduino. Figura 6.5 - ATmega328p En la tabla 6.2, se muestra una comparativa entre distintas placas de desarrollo Open Source, las cuales incluyen distintos MCU. 31 Diseño Electrónico FABRICANTE Arduino Netduino Texas Instruments Fundación Raspberry PI MODELO UNO Netduino 2 Stellaris launchpad LM4F120 Raspberry PI Mod.B MCU AVR ATmega 328p 8 bits ARM STMicro STM32F2 CortexM3 32 bits ARM LM4F120H5QR Cortex-M4 32 bits ARM Broadcom DCM2835 FRECUENCIA 16 MHz 120 MHz 80 MHz 700 MHz MEMORIA RAM 2 KiB 60 KiB 32 KiB 512 MiB MEMORIA EEPROM 1 KiB 0 - - MEMORIA FLASH 32 KiB 192 KiB 256 KiB - PINES DIGITALES: ENTRADAS/SALIDAS TENSIÓN/CORRIENTE 14 / 14 20 / 20 43 / 43 8 / 8 5V / 40mA 3.3V~5V / 25mA (125mA entre todos) 5V - PINES ANALÓGICOS ENTRADAS/SALIDAS TENSIÓN/RESOLUCIÓN 6 / 0 6 / 0 - - 5V / 10 bits (1024 valores) 5V / 12 bits (4096 valores) - - PINES CON INTERRUPCIÓN EXTERNA 2 - - - PINES PWM 6 6 - - CONEXIONES SERIAL/UART I2C/TWI ISP/ISPC 1 4 8 Si 1 1 4 Si 1 1 - Si CONEXIÓN USB BLUETOOTH WIFI ETHERNET Si, USB-B Si, MicroUSB Si , MicroUSB - No No No - No No No - No No No Si ALMACENAMIENTO POR SD No No No Si Tabla 6.2 - Comparativa placas de desarrollo Open Source [13] Entre la diversidad de funciones que nos aporta el MCU, cabe destacar la opción de reducir su consumo a través de los distintos sleep modes, los cuales nos permiten apagar los módulos del MCU que no se emplean, obteniendo de esta forma el ahorro de energía perseguido para la aplicación a desarrollar. En la Tabla 6.3, obtenida de la página 328 del datasheet del MCU [14], se muestran los distintos modos de funcionamiento del microcontrolador y el consumo que tiene cada uno de ellos. 32 Diseño Electrónico SYMBOL PARAMETER CONDITION MIN. TYP .(2) MAX. UNITS ICC Power Supply Current(1) Active 1MHz, VCC = 2V 0.3 0.5 mA Active 4MHz, VCC = 3V 1.7 2.5 Active 8MHz, VCC = 5V 5.2 9.0 Idle 1MHz, VCC = 2V 0.04 0.15 Idle 4MHz, VCC = 3V 0.3 0.7 Idle 8MHz, VCC = 5V 1.2 2.7 Power-save mode(3)(4) 32kHz TOSC enabled, VCC = 1.8V 0.8 1.6 μA 32kHz TOSC enabled, VCC = 3V 0.9 2.6 Power-down mode(3) WDT enabled, VCC = 3V 4.2 8.0 WDT disabled, VCC = 3V 0.1 2.0 Notes: 1. Values with “Minimizing Power Consumption” enabled (0xFF) 2. Typical values at 25  C. Maximum values are test limits in production 3. The current consumption values include input leakage current 4. Maximum values are characterized values and not test limits in production Tabla 6.3 - ATmega328P DC Characteristics – Current Consumption [14] Con los datos expuestos en la tabla anterior, se decide emplear los modos Active, para cuando el producto este en funcionamiento, y el modo Power-down mode, para los momentos en los que el producto no esta en funcionamiento, con motivo de reducir el consumo durante los periodos de inactividad. Con el fin de emplear el modo del MCU Power-down mode, es necesario desarrollar un sistema que permita al MCU salir de este estado y entrar en modo Active. Para realizar esta función, se diseña un sistema consistente en una boya con un imán en uno de sus extremos y un interruptor reed, de manera que cuando el imán se aproxima al interruptor reed, activa una interrupción programada en el MCU, que lo saca del Power-down mode. Figura 6.6 - Boya e imán [12] Indicadores visuales 6.2.3. Las posibles soluciones planteadas para el indicador visual tienen que ver con la funcionalidad que se intenta implementar en el producto a desarrollar. Mientras que para el producto principal, se busca la concienciación de los niños mediante la simulación de distintas expresiones, en el producto secundario se busca indicar el nivel de las baterías y visualizar datos del consumo de agua. • Diodo LED Un LED (Light-Emitting Diode) es un tipo de diodo que emite luz incoherente de espectro reducido, es decir, con diferentes longitudes de onda, cuando es atravesado por una corriente eléctrica y está polarizado de forma directa. El color, depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo. 33 Diseño Electrónico Capacidad(mAh)=3mA*12.5h=37.5mAh (6.6) De esta forma, con la pila CR2032 con una capacidad de 220 mAh se cumplen los requisitos mínimos de duración de la batería. Además, hay que tener en cuenta que el producto se encuentra diseñado para emplear dos pilas en paralelo, de forma que se obtiene el doble de capacidad. Figura 6.17 - Esquema de la batería de Booby Boo Microcontrolador (MCU) 6.3.3. El microcontrolador escogido es el ATmega328p. Este componente es la base del producto, todos los demás componentes se encuentran conectados a él. En el diseño de las conexiones del resto de componentes, se ha tenido en cuenta que todos se conecten en los terminales de un mismo lado del ATmega328p, para poder realizar el diseño de la placa de circuito impreso con mayor facilidad. Como se menciona más adelante, se decide optar por emplear solamente el MCU de la placa Arduino, de forma que entre otras cosas, se reduce el número de componentes a emplear en el producto. Figura 6.18 - Esquema de conexiones del ATmega328p de Booby Boo Indicador visual 6.3.4. Como se ha explicado en el apartado anterior, la solución adoptada para la indicación luminosa se corresponde con diodos LED, controlados mediante las salidas PWM del ATmega328p. El control por modulación de ancho de pulsos (PWM) de una señal, es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica, ya sea para transmitir información a través de un canal de comunicaciones o para controlar la cantidad de energía que se envía a una carga. El ciclo de trabajo de una señal periódica es el ancho relativo de su parte positiva en relación con el período. Expresado matemáticamente: 40 Diseño Electrónico DT τ = (6.7) Donde D es el ciclo de trabajo, τ es el tiempo en que la función es positiva (ancho del pulso) y T es el período de la función; de forma que dependiendo del ciclo de trabajo D, se consigue que los diodos LED brillen más o menos a base de aumentar o reducir la corriente que consumen. En la figura 6.18, se muestran distintos tipos de señal controlada por PWM con diferentes ciclos de trabajo D. Figura 6.19 - Ejemplos de PWM Para este caso en concreto, se emplea un ciclo de trabajo D de 5 %, con el que se obtiene muy bajo consumo e iluminación suficiente para la tarea a desempeñar por los diodos LED. Los diodos LED, como cualquier otro componente, poseen un valor de corriente límite, que no debe superarse. Para calcular el valor mínimo de la resistencia que acompaña a cada diodo LED, para controlar la corriente que lo atraviesa, se emplea la ecuación 6.8, correspondiente con la Ley de Ohm, donde la variable TensiónUmbral es característica de cada tipo de diodo LED. (TensiónPWM(V)-TensiónUmbral(V)) R_LED(Ω)= CorrienteLimite(mA) (6.8) (3V-2.1V) R_LED(Ω)= =45Ω 0.02A (6.9) Se decide poner el mismo valor de resistencia para todos diodos LED, con un valor de 330 Ω, de manera que el consumo de corriente es bajo, pero se mantiene una buena intensidad lumínica. 41 Diseño Electrónico Figura 6.20 - Esquema de la indicación luminosa de Booby Boo Sensor 6.3.5. Para el correcto uso del interruptor reed, se emplea una estructura con una resistencia de Pull-Up, con un valor 10 KΩ. Como se ha mencionado con anterioridad, esta es una parte fundamental del producto, ya que con ella se despierta al ATmega328p y se detecta cuando deja de correr el agua del grifo. Figura 6.21 - Esquema del sistema de detección de agua de Booby Boo Comunicación inalámbrica 6.3.6. El módulo emisor para la comunicación inalámbrica QAM – TX1, es un módulo muy sencillo de implementar, solamente se requiere conectar VCC a la alimentación del circuito, GND a la masa y DATA_IN a un terminal del ATmega328p, a través de la cuál se transmiten al módulo emisor los datos a enviar al módulo receptor. La patilla de la antena ANT puede utilizarse o no, dependiendo de los requisitos del circuito, condición que se explica más adelante. Además, es un módulo con una corriente de consumo muy baja. Figura 6.22 - Esquema del módulo emisor QAM – TX1 de Booby Boo 42 Diseño Electrónico Esquema del circuito 6.3.7. En la figura 6.23, se observa el esquema completo del producto principal. Figura 6.23 - Esquema completo de Booby Boo Diseño de Screen Boo 6.4. En este punto se encuentra redactado el proceso de diseño electrónico del circuito de Screen Boo mediante la descripción de cada bloque. Diagrama de bloques 6.4.1. En la figura 6.24, se aprecia el diagrama de bloques empleado como base para el desarrollo del circuito del proyecto. Figura 6.24 - Diagrama de bloques de Screen Boo Red Eléctrica y Fuente SMPS 6.4.2. La alimentación de Screen Boo se realiza mediante la red eléctrica y una fuente SMPS, como se ha explicado con anterioridad. La fuente escogida RAC01-SC, se caracteriza por ser un módulo ultra compacto de entrada universal para montajes de placas de circuito impreso. Posee alta eficiencia, bajo consumo en standby, alta temperatura de operación, un comienzo suave y protección contra cortocircuitos, así como un filtro clase B de compatibilidad electromagnética (EMC) construido en su interior. 43 Diseño Electrónico En el datasheet de este componente, incluido en el Anexo D – Datasheets; se incluyen unas recomendaciones relativas a su implementación en un circuito. Esas recomendaciones se corresponden con el empleo de elementos de protección a la entrada de la fuente, como son un fusible de 230 V y 1 A, y un varistor si se emplea una tensión de entrada de 230 VAC; al igual que un condensador de 330 uF en la salida para reducir el rizado. Figura 6.25 - Esquema de la alimentación de Screen Boo Microcontrolador (MCU) 6.4.3. Como en Booby Boo, el microcontrolador escogido es el ATmega328p. Este componente es la base del producto, todos los demás componentes se encuentran conectados a él. En el diseño de las conexiones del resto de componentes, se ha tenido en cuenta que todos los componentes se conecten en los terminales de un mismo lado del ATmega328p, para poder realizar el diseño de la placa de circuito impreso con mayor facilidad, como en Booby Boo. Como se menciona más adelante, se decide optar por emplear solamente el MCU de la placa Arduino, de forma que entre otras cosas, se reduce el número de componentes a emplear en el producto.. Figura 6.26 - Esquema de conexiones del ATmega328p de Screen Boo Indicador visual 6.4.4. Como se ha mencionado anteriormente, el indicador visual del producto secundario lo constituye una pantalla LCD que se comunica con el ATmega328p a través del bus de comunicaciones en serie I2C (Inter – Circuitos Integrados). Este bus de comunicaciones es muy usado en la industria, y su principal característica es que emplea dos líneas para transmitir la información: • SDA: Línea de Datos • SCL: Línea de Reloj Los dispositivos conectados al bus I2C tienen una dirección única para cada uno, que puede modificarse por software. Pueden ser maestros o esclavos, donde el dispositivo maestro inicia la transferencia de datos y además genera la señal de reloj. La implementación de la pantalla LCD con bus de 44 Diseño Electrónico comunicaciones I2C es muy sencilla, reduciéndose a la conexión a la alimentación y la masa del circuito, así como a las patillas SDA y SCL del ATmega328p. Figura 6.27 - Esquema de conexión de la pantalla LCD de Screen Boo Controles 6.4.5. Para la implementación de los botones que se emplean para controlar algunas de las funciones del producto, se emplea una estructura de Pull-Up con una resistencia de 10 KΩ para cada uno. Figura 6.28 - Esquema de conexión de los controles de Screen Boo Indicador Acústico 6.4.6. Para proteger al altavoz de un exceso de corriente, se emplea una resistencia para limitar la corriente. De manera, que escogiendo una corriente de 5 mA y a través la ecuación 6.10, se obtiene el valor de esa resistencia de la rama del altavoz. Tensión(V) Resistencia(Ω)= Corriente(A) (6.10) 5V Resistencia( )= 1000 0.005A Ω=Ω (6.11) También resulta necesario calcular que la potencia del altavoz no supera el valor límite de potencia incluido en el datasheet. Potencia(W)=Tensión(V)*Corriente(A) (6.12) Potencia(W)=5V*0.005A=0.025W (6.13) Como se aprecia en la ecuación 6.13, para una resistencia de 1 KΩ, la potencia no supera el limite de potencia que soporta el altavoz, correspondiente con 0.25 W. 45 Diseño Electrónico Figura 6.29 - Esquema de conexión del altavoz a Screen Boo Comunicación inalámbrica 6.4.7. El módulo receptor para la comunicación inalámbrica QAM – RX2, es un módulo muy sencillo de implementar, solamente se requiere conectar VCC y VCC1 a la a la alimentación del circuito, GND, GND1 y GND2 a la masa y DATA1 y DATA2 a una patilla del ATmega328p, a través de los que se reciben los datos recibidos por el modulo receptor QAM – RX2. La patilla de la antena puede utilizarse o no, dependiendo de los requisitos del circuito, condición que se explica más adelante. Además, es un módulo con una corriente de consumo muy baja. Figura 6.30 - Esquema de conexiones de QAM - RX2 de Screen Boo Módulo temporal 6.4.8. El modulo RTC1307 funciona con el bus de comunicaciones I2C, de forma que simplemente hay que realizar cuatro conexiones para que el módulo funcione de manera correcta. Hay que conectar VCC a la alimentación del circuito, GND a la masa del circuito y, SDA y SCL a sus homologas en el ATmega328p. Figura 6.31 - Esquema de conexiones del modulo RTC de Screen Boo 46 Diseño Electrónico Esquema del circuito 6.4.9. En la figura 6.32 se observa el esquema completo del producto principal. Figura 6.32 - Esquema completo de Booby Boo Desarrollo del prototipo 6.5. En este punto, se describe el proceso a través del cuál se han obtenido los prototipos funcionales de ambos productos. Prototipo en placa de prototipado 6.5.1. Como se menciona en el punto 6.2.2 – Microcontrolador (MCU), el proyecto tiene como base la plataforma de electrónica abierta Arduino, siendo la placa Arduino UNO Rev3, la empleada para su desarrollo, y Arduino IDE 1.0.5r2 el entorno de desarrollo de sotfware. Una de las grandes ventajas que nos aparta este entorno de desarrollo, es la enorme cantidad de librerías que posee para el desarrollo de proyectos, mediante las cuáles se puede implementar una gran variedad de sensores, actuadores y otros tipos de módulos. 47 Diseño Electrónico Figura 6.33 - Arduino IDE Tal y como he mencionado con anterioridad en el punto 6.2.1 – Sensores, en un primer momento se intentó implementar para detectar agua en movimiento resistencias NTC, con la intención de detectar cambios de temperatura provacadas por el paso del agua. Sin embargo, debido a la poca sensibilidad obtenida y la complejidad para conseguir un margen de medición de temperatura estable, se desechó su implementación, empleando el sistema mecánico para despertar al MCU, constituido por una boya, un imán y un interruptor reed para desempeñar esta función. Hay que destacar, que para el desarrollo del prototipo funcional, no se emplea este sistema, si no que se simula a través de un interruptor. Figura 6.34 - Montaje del Booby Boo con resistencias NTC Otro de los problemas que ha surgido esta relacionado con la comunicación inalámbrica, como se menciona en el punto 6.2.4 – Comunicación Inalámbrica, consistente en la imposibilidad de conseguir una comunicación entre los dos productos en distancias superiores a 1 metro y sin estar alineados, al emplear comunicación IR. En cuando se implementó la comunicación por radiofrecuencia, se consiguió más alcance de comunicación sin la necesidad de tener los dos producto alineados, sin embargo, ha sido necesario emplear cable de cobre como antenas, de 17 cm de longitud para el módulo emisor, y de 15 cm de longitud para el receptor, como se recomienda en el datasheet; para mejorar la transmisión entre ellos. 48 Diseño Electrónico Figura 6.35 - Módulos RF con sus respectivas antenas Figura 6.36 - Montaje de Booby Boo con comunicación IR Figura 6.37 –Montaje de Screen Boo con comunicación IR 49 Secuencia de uso Secuencia de uso 8. A continuación se explica como funcionan los productos desarrollados y el menú de configuración de Screen Boo. Secuencia de uso principal 8.1. En la figura 8.1, se muestra la secuencia de uso del producto en su versión final. La secuencia de uso es la siguiente: • Cuando se emplea el grifo donde se encuentra instalado Booby Boo, el rebosadero que contiene la boya con en imán se llena, elevando el boya de forma que el interruptor reed se cierra. • Al cerrarse el interruptor reed, se procede a sacar al ATmega328p de su estado de suspensión Power Down Sleep Mode, donde tiene un consumo de orden de uA. • Una vez transcurrido el breve periodo de tiempo que le cuesta al ATmega328p entrar en modo Active, se comienza a contar el tiempo que transcurre desde que se abre el grifo, y se iluminan los diodos LED que actúan en la sonrisa. • Transcurrido el tiempo en que el grifo a descargado 1 litro de agua, se apagan los diodos LED que componen la sonrisa, y se iluminan los diodos LED que forman la boca triste. Este periodo de tiempo se ha calculado teniendo en cuenta que, según la normativa europea, el caudal de agua de un grifo (Q), debe tener un tamaño mínimo de 0.2 litros/segundo, de forma que haciendo uso de la ecuación 8.1 y 8.2, se obtiene el tiempo anteriormente mencionado. ( ) ( ) Volumen L L Tiempo sg sg Q    = (8.1) ( ) ( ) Volumen L 1L sg 5sg L L0.2 Qsg sg Tiempo = =    = (8.2) • Con las ecuaciones anteriores, también se calcula el tiempo que debe transcurrir antes de activar una alarma que indique un consumo de agua desproporcionado o que el usuario se ha dejado un grifo abierto. Tomando como referencia límite de consumo 2 litros agua, tenemos el tiempo tras el cuál se envía la señal de alarma a Screen Boo y se enciende el altavoz, calculado en la ecuación 8.3 ( ) ( ) Volumen L 2L Tiempo sg 10sg L L0.2 Qsg sg    = = = (8.3) • En el momento que el usuario termina de emplear el lavabo, la boya regresa a su posición natural, obteniendo como respuesta la apertura del circuito del interruptor reed, tras lo cuál, se deja de contabilizar el tiempo y se apagan todos los diodos LED. • Seguidamente, se envían los datos relativos al nivel de la batería, a la alarma y al tiempo que ha estado abierto el grifo al producto secundario. • Por último, en Screen Boo se transforman los datos relativos al tiempo de empleo del lavabo a través de la ecuación 8.4, que se extrae de la ecuación 8.1 anterior: ( ) ( ) L Volumen L Q * Tiempo sg sg =   (8.4) 56 Secuencia de uso De esta forma, todos los datos ya se encuentran disponibles para ser consultados por el usuario a través de la pantalla LCD, pulsando el botón correspondiente al dato que se quiere comprobar. Figura 8.1– Secuencia de uso del Booby Boo y Screen Boo [12] 57 Secuencia de uso Secuencia de uso del menú de Screen Boo 8.2. Screen Boo posee un menú de configuración a través del cuál se puede borrar los datos almacenados en la memoria EEPROM relacionados con el consumo, así como modificar la fecha y hora del reloj. Para entrar en el menú, es necesario pulsar los dos controles a la vez. Si se ha entrado en el menú, en la pantalla se muestra la hora y fecha actuales, antes de mostrar las opciones del menú. Una vez dentro del menú, para seleccionar la acción a ejecutar se emplea el botón que muestra el nivel de la batería por pantalla; mientras que para aceptar la acción a ejecutar se emplea el botón que muestra el consumo estimado por pantalla. Dentro del submenú de ajuste de fecha y hora, se puede modificar el año, mes, día, día de la semana, hora, minutos y segundos por este orden. Al final de realizar todos los cambios necesarios, se muestra por pantalla la fecha y hora modificada. Figura 8.2 - Esquema del menú de configuración de Screen Boo 58 Conclusiones Conclusiones y líneas de investigación futura 9. Ha continuación se redactan las conclusiones del proyecto y unas líneas de investigación futura. Conclusiones 9.1. En este PFC, se ha realizado el diseño de un producto electrónico, en colaboración con estudiantes del Grado en Ingeniería de Diseño Industrial y Desarrollo de Producto de la Universidad de Zaragoza. El objetivo del sistema electrónico consiste en reducir el consumo de agua en colegios, tratando de concienciar a los niños de la importancia de no malgastar el agua. El diseño del producto electrónico en colaboración con diseñadores, tenía como objetivo simular el trabajo de una empresa real en la colaboración entre distintos departamentos. Dentro de la colaboración se realizaron numerosas reuniones, en las cuales se compartieron conocimientos de las distintas ramas y se sentaron las bases del sistema electrónico a desarrollar. En las primeras fases, se ha realizado un estudio previo donde se han analizado los diferentes sensores, con los que detectar la presencia de agua, así como distintas formas de alimentar el producto. Durante la colaboración con los diseñadores, se realizaron una serie de presentaciones con el fin de defender el trabajo realizado en cada fase. En la fase final, se ha obtenido un prototipo funcional del sistema electrónico en placas de prototipado, simulando el gasto de agua mediante interruptores y LED de colores para los distintos estados del producto. También se han diseñado las distintas PCB que componen el sistema electrónico. Para ello se han seguido los objetivos de bajo coste y bajo consumo, además de seguir unas especificaciones de diseño, y las restricciones impuestas por la forma y tamaño de la estructura de los productos. Se decide simular el sistema de detección de agua para simplificar el desarrollo del producto, puesto que el diseño estructural del mismo no se encuentra fabricado en su totalidad. A nivel personal, durante el desarrollo de este proyecto he aprendido a trabajar en equipo con compañeros de otras titulaciones. Además, he adquirido nuevos conocimientos en programación y en comunicación inalámbrica, ya que esto último no se estudia en la carrera. Líneas de futuro 9.2. Dentro de las líneas de mejora del sistema electrónico, encontramos • Fabricar una estructura funcional de Booby Boo, y realizar las pruebas pertienentes en su entorno de uso. • Realizar la comunicación inalámbrica con módulos bluetooht para conectar los productos a dispositivos móviles, con el consiguiente desarrollo de una aplicación para estos dispositivos. • Realizar una interfaz web del producto donde comparar los resultados obtenidos entre distintos colegios • Mejorar el diseño del producto principal mediante la inclusión de una turbina a la toma de agua para proporcionar una fuente de energía alternativa y un control del consumo de agua más preciso 59 Anexo A -Programación del producto En este anexo se encuentran los diagramas de flujos de la programación y el código empleado. Booby Boo 1. A continuación se muestran los diagramas de flujo y el código empleado para la programación de Booby Boo. Diagrama de flujo 1.1. En la figura A.1 se muestran los diagramas de flujo empleados para realizar el código del producto principal. Figura A. 1 – Diagrama de flujo de Booby Boo Código 1.2. /*******************************************************/ 1 // Proyecto: Booby Boo 2 // Autor: Héctor Rillo Bautista 3 // Titulación: Ingeniería Industrial Técnica Esp. Electrónica Industrial 4 // Fecha: Mayo 2014 5 /*******************************************************/ 6 7 // Libraries 8 #include <avr/interrupt.h> 9 #include <avr/power.h> 10 #include <avr/sleep.h> 11 #include <avr/io.h> 12 #include <VirtualWire.h> 13 14 // Prescaler 15 #define CLOCK_PRESCALER_2 (0x1) // 8MHz 16 #define CLOCK_PRESCALER_4 (0x2) // 4MHz 17 #define CLOCK_PRESCALER_8 (0x3) // 2MHz 18 #define CLOCK_PRESCALER_16 (0x4) // 1MHz 19 #define CLOCK_PRESCALER_32 (0x5) // 500KHz 20 #define CLOCK_PRESCALER_64 (0x6) // 250KHz 21 #define CLOCK_PRESCALER_128 (0x7) // 125KHz 22 #define CLOCK_PRESCALER_256 (0x8) // 62.5KHz 23 24 // Escoger la frecuencia del reloj interno del uC 25 #define CLOCK_PRESCALE_DEFAULT CLOCK_PRESCALER_2 26 27 // Declaración de variables 28 int Alarma = 0; 29 boolean alarma = false; 30 int BateriaBaja = 0; 31 boolean bateriabaja = false; 32 int Tiempo = 0; 33 char DatosEnviarMsg[22]; 34 const int voltage_minimo = 220; 35 int lectura; 36 int contador = 0; 37 const int contador_limite = 15; 38 int i; 39 int pinFeliz = 6; 40 int pinTriste = 5; 41 int rele_reed = 2; 42 43 void setup () { 44 45 // Habilitar pines como entrada o salida 46 pinMode(pinFeliz,OUTPUT); 47 pinMode(pinTriste,OUTPUT); 48 pinMode(rele_reed,INPUT); 49 50 // VirtualWire setup 51 vw_setup(2000); // Bits per sec 52 vw_set_tx_pin(7);// Set the Tx pin. Default is 12 53 54 // Cambio de Clock 55 setPrescale(); 56 } 57 58 void loop () { 59 60 if (voltage_minimo >= getBandgap()) { 61 bateriabaja = true; 62 BateriaBaja = 1; 63 } 64 65 else { 66 BateriaBaja = 0; 67 bateriabaja = false; 68 } 69 70 lectura = digitalRead(rele_reed); 71 if (lectura == LOW) { 72 73 /* Si la señal de entrada esta activa, el agua corre y comienza el 74 contador y la iluminación */ 75 if (contador >= 6){ 76 analogWrite (pinFeliz,0); //PWM LED's Verdes OFF 77 analogWrite (pinTriste,255/20); //PWM LED's Rojos ON 78 delay(500); 79 contador++; 80 } 81 82 else { 83 analogWrite (pinFeliz,255/20); //PWM LED's Verdes ON 84 analogWrite (pinTriste,0); //PWM LED's Rojos OFF 85 delay(500); 86 contador++; 87 } 88 89 /* Si el tiempo activo es superior a un determinado valor se activa la 90 alarma */ 91 if ((contador >= contador_limite)) { 92 Alarma = 1; 93 if (alarma == false) { 94 alarma = true; 95 Tiempo = 0; 96 sprintf(DatosEnviarMsg, "%d,%d,%u", Alarma, BateriaBaja, Tiempo); 97 vw_send((uint8_t *)DatosEnviarMsg, strlen(DatosEnviarMsg)); 98 vw_wait_tx(); 99 delay(40); 100 } 101 } 102 103 /* Si el nivel de bateria es bajo se apagan los LED's */ 104 if (bateriabaja == true) { 105 analogWrite (pinFeliz,0); 106 analogWrite (pinTriste,0); 107 delay(500); 108 } 109 else delay(500); 110 } 111 112 else{ 113 analogWrite (pinFeliz,0); 114 analogWrite (pinTriste,0); 115 116 // Envío de datos a la pantalla 117 Alarma = 0; 118 alarma = false; 119 Tiempo = contador; 120 sprintf(DatosEnviarMsg, "%d,%d,%u", Alarma, BateriaBaja, Tiempo); 121 vw_send((uint8_t *)DatosEnviarMsg, strlen(DatosEnviarMsg)); 122 vw_wait_tx(); 123 delay(40); 124 125 // Borrado de los datos enviados 126 memset(DatosEnviarMsg, 0, sizeof(DatosEnviarMsg)); 127 contador = 0; 128 Tiempo = 0; 129 sleepNow(); 130 } 131 } 132 133 /* Funicón para activar el modo Power Down del MCU */ 134 135 void sleepNow(void) { 136 137 // Apagar ADC 138 ADCSRA = 0; 139 140 set_sleep_mode (SLEEP_MODE_PWR_DOWN); 141 sleep_enable(); 142 143 // Inhabilitar interrupciones antes de entrar en modo sleep 144 noInterrupts (); 145 146 // Asociar interrupción a pin D2 147 attachInterrupt (0, wake, LOW); 148 149 // Apagar brown-out enable 150 MCUCR = bit (BODS) | bit (BODSE); 151 MCUCR = bit (BODS); 152 153 // Habilitar interrupción antes de entrar en modo sleep. 154 interrupts (); 155 sleep_cpu (); 156 } 157 158 /* Funicón para despertar al MCU */ 159 160 void wake(void) { 161 162 // Cancelar sleep como precaución 163 sleep_disable(); 164 165 // Se debe hacer desasociar la interrupción por si el pin esta un rato LOW 166 detachInterrupt(0); 167 } 168 169 /* Función para detectar el voltaje de la línea VCC mediante el 170 convertidor ADC */ 171 172 int getBandgap () { 173 174 const long InternalReferenceVoltage = 1062; 175 176 // REFS0 : Seleccionar AVcc como referencia externa 177 // MUX3 MUX2 MUX1 : Seleccionar 1.1V (VBG) 178 ADMUX = _BV (REFS0) | _BV (MUX3) | _BV (MUX2) | _BV (MUX1); 179 ADCSRA |= _BV( ADSC ); 180 181 // Esperar hasta que la conversión este completa 182 while (ADCSRA & _BV (ADSC)) { } 183 int results = (((InternalReferenceVoltage * 1024) / ADC) + 5) / 10; 184 return results; 185 } 186 187 /* Función para cambiar el reloj interno del MCU */ 188 189 void setPrescale() { 190 191 /* Establecer el Prescale es un evento de tiempo, lo que significa 192 que dos instrucciones del MCU deben ejecutarse entre pocos ciclos 193 de reloj */ 194 195 // Para asegurar un evento de tiempo, primero se apagan las interrupciones 196 cli(); 197 198 199 // Habilitar el cambio. Se escribe el bit de CLKPCE a uno y todos los demás 200 a cero. En cuatro ciclos de reloj, se vuelve ha habilitar el CLKPR de nuevo 201 CLKPR = _BV(CLKPCE); 202 203 // Cambio de la división del reloj. Se escribe los bits CLKPS0..3, mientras 204 el bit CLKPE está puesto a cero 205 CLKPR = CLOCK_PRESCALE_DEFAULT; 206 207 // Habilitar interrupciones 208 sei(); 209 /* Para tener operaciones del ADC (Analog to Digital Converter) más rápidas 210 (y aún así fiables), cuando se modifica el registro prescale, 211 también es necesario modificar el ADC_Clk_prescale en el registro ADCSRA 212 */ 213 214 // Recomendado: 50KHz < ADC_Clk < 200KHz 215 #if CLOCK_PRESCALE_DEFAULT == CLOCK_PRESCALER_1 216 #define ADC_SPEED 7 //ADC_Clk = F_CPU_Pre / 128 => 125KHz 217 #elif CLOCK_PRESCALE_DEFAULT == CLOCK_PRESCALER_2 218 #define ADC_SPEED 6 //ADC_Clk = F_CPU_Pre / 64 => 125KHz 219 #elif CLOCK_PRESCALE_DEFAULT == CLOCK_PRESCALER_4 220 #define ADC_SPEED 5 //ADC_Clk = F_CPU_Pre / 32 => 125KHz 221 #elif CLOCK_PRESCALE_DEFAULT == CLOCK_PRESCALER_8 222 #define ADC_SPEED 4 //ADC_Clk = F_CPU_Pre / 16 => 125KHz 223 #elif CLOCK_PRESCALE_DEFAULT == CLOCK_PRESCALER_16 224 #define ADC_SPEED 3 //ADC_Clk = F_CPU_Pre / 8 => 125KHz 225 #elif CLOCK_PRESCALE_DEFAULT == CLOCK_PRESCALER_32 226 #define ADC_SPEED 2 //ADC_Clk = F_CPU_Pre / 4 => 125KHz 227 #elif CLOCK_PRESCALE_DEFAULT == CLOCK_PRESCALER_64 228 #define ADC_SPEED 1 //ADC_Clk = F_CPU_Pre / 2 => 125KHz 229 #elif CLOCK_PRESCALE_DEFAULT == CLOCK_PRESCALER_128 230 #define ADC_SPEED 0 //ADC_Clk = F_CPU_Pre / 1 => 125KHz 231 #elif CLOCK_PRESCALE_DEFAULT == CLOCK_PRESCALER_256 232 #define ADC_SPEED 0 //ADC_Clk = F_CPU_Pre / 1 => 62.5KHz 233 #endif 234 235 ADCSRA = ( 0x80 | ADC_SPEED); // Activa ADC y modifica ADC_Clk 236 } 237 30 31 // Dirección de memoria 0x20 para la pantalla 32 LiquidCrystal_I2C lcd(0x20,20,4); 33 34 // Declaración de variables 35 long lectura; 36 int Alarma; 37 boolean alarma = false; 38 int BateriaBaja; 39 boolean bateriabaja = false; 40 int Tiempo; 41 int consumo = 1; 42 int bateria = 0; 43 char DatosRecibidos[22]; 44 int altavoz = 6; 45 boolean inicio = false; 46 boolean diaNuevo = false; 47 48 void setup() { 49 50 // Inicialización del RTC 51 clock.begin(); 52 clock.getTime() 53 /* Si es la primera vez que se inicializa el reloj se pone a una hora 54 predeterminada */ 55 if ((clock.year + 2000) == 2000){ 56 clock.fillByYMD(2014,3,13); 57 clock.fillByHMS(15,28,30); 58 clock.fillDayOfWeek(THU); 59 clock.setTime();//Escribir tiempo en el RTC chip 60 } 61 62 // Definición de pin 63 pinMode(altavoz,OUTPUT); 64 pinMode(consumo,INPUT); 65 pinMode(bateria,INPUT); 66 67 // Inicialización RF 68 vw_set_ptt_inverted(true); 69 vw_setup(2000); 70 vw_set_rx_pin(3); 71 vw_rx_start(); 72 73 // Inicialización y escritura de mensaje en LCD 74 lcd.init(); 75 lcd.backlight(); 76 lcd.setCursor(0,0); 77 lcd.print("ScreenBoo 1.1.0"); 78 lcd.setCursor(4,1); 79 lcd.print("03/04/14"); 80 delay(1000); 81 lcd.noBacklight(); 82 lcd.clear(); 83 84 // Cargar datos consumo 85 for( int i=0 ; i<sizeof(DATOS) ; i++ ) { 86 miMemoria.b[i] = EEPROM.read( address+i ); 87 } 88 /* Se comprueba que se hayan podido leer los datos (que no se haya leído 89 basura) */ 90 if( miMemoria.dato.usable != true ) { 91 miMemoria.dato.diario = 0.0; 92 miMemoria.dato.mensual = 0.0; 93 miMemoria.dato.usable = true; 94 } 95 } 96 97 void loop() { 98 99 uint8_t buf[VW_MAX_MESSAGE_LEN]; 100 uint8_t buflen = VW_MAX_MESSAGE_LEN; 101 while( (vw_have_message() == 0) ) { 102 if (digitalRead(bateria) == 0) nivelBateria(); 103 if (digitalRead(consumo) == 0) Consumo(); 104 } 105 106 // Comprobación datos recibidos 107 if (vw_get_message(buf, &buflen)) { 108 int i; 109 for (i = 0; i < buflen; i++) { 110 DatosRecibidos[i]=char(buf[i]); 111 } 112 113 // Convierte una cadena en una matriz 114 sscanf(DatosRecibidos, "%d,%d,%u",&Alarma, &BateriaBaja,&Tiempo); 115 116 // Borrado de los datos recibidos en la cadena 117 memset(DatosRecibidos, 0, sizeof(DatosRecibidos)); 118 119 if (Alarma != 0) analogWrite(altavoz,255/20); // Encender altavoz 120 else digitalWrite(altavoz,0); // Apagar altavoz 121 } 122 } 123 /* Función que muestra por pantalla si el nivel de la pila es 124 correcto o hay que cambiarla */ 125 126 void nivelBateria () { 127 128 if (digitalRead(bateria) == LOW) { 129 delay(1000); 130 if (digitalRead(consumo) == LOW) { 131 ponerHora(); 132 } 133 else{ 134 135 if (BateriaBaja != 0) bateriabaja = true; 136 else bateriabaja = false; 137 138 // Mostrar por pantalla 139 if (bateriabaja == false) { 140 lcd.clear(); 141 lcd.backlight(); 142 lcd.setCursor(0,0); 143 lcd.print("Bateria OK"); 144 delay(1000); 145 lcd.noBacklight(); 146 } 147 else{ 148 lcd.clear(); 149 lcd.backlight(); 150 lcd.setCursor(0,0); 151 lcd.print("Bateria Baja"); 152 lcd.setCursor(1,1); 153 lcd.print("Cambiar Baterias"); 154 delay(1000); 155 lcd.noBacklight(); 156 } 157 } 158 } 159 lcd.clear(); 160 } 161 162 /* Función que muestra por pantalla el consumo diario y mensual de agua */ 163 164 void Consumo() { 165 166 if (digitalRead(consumo) == LOW) { 167 delay(1000); 168 if (digitalRead(bateria) == LOW) { 169 ponerHora(); 170 } 171 else { 172 173 // Conversión de tiempo a volumen 174 if (Tiempo != 0){ 175 for( int i=0 ; i<sizeof(DATOS) ; i++ ) { 176 miMemoria.b[i] = EEPROM.read( address+i ); 177 } 178 clock.getTime(); 179 if ((clock.dayOfMonth == 1) && (inicio == false)) { 180 miMemoria.dato.diario = 0.0; 181 miMemoria.dato.mensual = 0.0; 182 inicio = true; 183 } 184 if ((clock.second >= 0) && (clock.minute >= 0) && (clock.hour == 8) && 185 (diaNuevo == false)) { 186 miMemoria.dato.diario = 0.0; 187 diaNuevo = true; 188 } 189 if (clock.hour >= 9) diaNuevo = false; 190 if (clock.dayOfMonth >= 2) inicio = false; 191 192 miMemoria.dato.diario += (Tiempo / 5.0); 193 miMemoria.dato.mensual += (Tiempo / 5.0); 194 } 195 196 // Se guardan los datos en la memoria EEPROM: 197 for( int i=0 ; i<sizeof(DATOS) ; i++ ) { 198 EEPROM.write( address+i , miMemoria.b[i] ); 199 } 200 Tiempo = 0; 201 } 202 203 // Salida por pantalla del consumo estimado 204 lcd.clear(); 205 lcd.backlight(); 206 lcd.setCursor(0,0); 207 lcd.print("Diario"); 208 lcd.setCursor(10,0); 209 lcd.print(miMemoria.dato.diario); 210 lcd.setCursor(15,0); 211 lcd.print("L"); 212 lcd.setCursor(0,1); 213 lcd.print("Mensual"); 214 lcd.setCursor(10,1); 215 lcd.print(miMemoria.dato.mensual); 216 lcd.setCursor(15,1); 217 lcd.print("L"); 218 delay(1000); 219 lcd.noBacklight(); 220 delay(40); 221 } 222 } 223 lcd.clear(); 224 } 225 226 /* Función para poner en hora el reloj o borrar los datos de consumo de la 227 memoria*/ 228 229 void ponerHora() { 230 231 // Recopilación de variables necesarias 232 int avanzar = bateria; 233 int ok = consumo; 234 clock.getTime(); 235 int segundos = clock.second; 236 int minutos = clock.minute; 237 int horas = clock.hour; 238 int mes = clock.month; 239 int dia = clock.dayOfMonth; 240 int anno = clock.year; 241 char diaSemana = clock.dayOfWeek; 242 int DiaSemana = 0; 243 boolean bisiesto = false; 244 int inAjuste = 0; 245 int Yes = 0; 246 247 // Comienzo del menu de ajuste 248 lcd.clear(); 249 lcd.backlight(); 250 lcd.setCursor(0,0); 251 lcd.print("Hora"); 252 lcd.setCursor(8,0); 253 if(horas <= 9) lcd.print(0); 254 lcd.print(horas); 255 lcd.print(":"); 256 if(minutos <= 9) lcd.print(0); 257 lcd.print(minutos); 258 lcd.print(":"); 259 if(segundos <= 9) lcd.print(0); 260 lcd.print(segundos); 261 262 lcd.setCursor(0,1); 263 lcd.print("Fecha"); 264 lcd.setCursor(6,1); 265 if(dia <= 9) lcd.print(0); 266 lcd.print(dia); 267 lcd.print("/"); 268 if(mes <= 9) lcd.print(0); 269 lcd.print(mes); 270 lcd.print("/"); 271 lcd.print("20") 272 lcd.print(anno); 273 delay(3000); 274 275 inicioAjuste: 276 277 lcd.clear(); 278 lcd.setCursor(0,0); 279 lcd.print("Ajustar Fecha"); 280 lcd.setCursor(0,1); 281 lcd.print("Resetear Datos"); 282 delay(40); 283 while ((digitalRead(avanzar) != 0) or (digitalRead(ok) != 0)) { 284 if (digitalRead(avanzar) == 0) { 285 delay(100); 286 lcd.clear(); 287 lcd.setCursor(0,0); 288 lcd.print("Resetear Datos"); 289 lcd.setCursor(0,1); 290 lcd.print("Salir"); 291 delay(40); 292 goto reset; 293 } 294 295 if (digitalRead(ok) == 0) { 296 297 // Ajustar año 298 lcd.clear(); 299 lcd.setCursor(0,1); 300 lcd.print("Anno"); 301 delay(200); 302 while (digitalRead(ok) != 0) { 303 lcd.setCursor(12,1); 304 lcd.print("20"); 305 lcd.print(anno); 306 if (digitalRead(avanzar) == LOW) anno++; 307 if (anno >= 20) anno = 0; 308 if (anno == 16) bisiesto = true; 309 else bisiesto = false; 310 delay(100); 311 } 312 313 // Ajustar mes 314 lcd.clear(); 315 lcd.setCursor(0,1); 316 lcd.print("Mes"); 317 delay(200); 318 while (digitalRead(ok) != 0) { 319 lcd.setCursor(14,1); 320 if(mes <= 9) lcd.print("0"); 321 lcd.print(mes); 322 if (digitalRead(avanzar) == LOW) mes++; 323 if (mes >= 13) mes = 1; 324 delay(200); 325 } 326 327 // Ajustar dia 328 lcd.clear(); 329 lcd.setCursor(0,1); 330 lcd.print("Dia"); 331 delay(200); 332 while (digitalRead(ok) != 0) { 333 lcd.setCursor(14,1); 334 if(dia <= 9) lcd.print("0"); 335 lcd.print(dia); 336 if (digitalRead(avanzar) == LOW) dia++; 337 if (dia >= 32) dia = 1; 338 if ((mes == 2) && (dia >= 29) && (bisiesto == false)) dia = 1; 339 if ((mes == 2) && (dia >= 30) && (bisiesto == true)) dia = 1; 340 if (((mes == 4) or (mes == 6) or (mes == 9) or (mes == 11)) && (dia >= 341 31)) dia = 1; 342 delay(200); 343 } 344 345 // Ajustar Dia Mes 346 lcd.clear(); 347 lcd.setCursor(0,0); 348 lcd.print("Dia de la Semana"); 349 delay(200); 350 while (digitalRead(ok) != 0) { 351 lcd.setCursor(13,1); 352 switch (DiaSemana) { 353 case 0: 354 diaSemana = MON; 355 lcd.print("Lun"); 356 break; 357 case 1: 358 diaSemana = TUE; 359 lcd.print("Mar"); 360 break; 361 case 2: 362 diaSemana = WED; 363 lcd.print("Mie"); 364 break; 365 case 3: 366 diaSemana = THU; 367 lcd.print("Jue"); 368 break; 369 case 4: 370 diaSemana = FRI; 371 lcd.print("Vie"); 372 break; 373 case 5: 374 diaSemana = SAT; 375 lcd.print("Sab"); 376 break; 377 case 6: 378 diaSemana = SUN; 379 lcd.print("Dom"); 380 break; 381 } 382 if (digitalRead(avanzar) == LOW) DiaSemana++; 383 if (DiaSemana >= 7) DiaSemana = 0; 384 delay(200); 385 } 386 387 // Ajustar hora 388 lcd.clear(); 389 lcd.setCursor(0,1); 390 lcd.print("Hora"); 391 delay(200); 392 while (digitalRead(ok) != 0) { 393 lcd.setCursor(14,1); 394 if(horas <= 9) lcd.print("0"); 395 lcd.print(horas); 396 if (digitalRead(avanzar) == LOW) horas++; 397 if (horas >= 24) horas = 0; 398 delay(200); 399 } 400 401 // Ajustar minutos 402 lcd.clear(); 403 lcd.setCursor(0,1); 404 lcd.print("Minutos"); 405 delay(200); 406 while (digitalRead(ok) != 0) { 407 lcd.setCursor(14,1); 408 if(minutos <= 9) lcd.print("0"); 409 lcd.print(minutos); 410 if (digitalRead(avanzar) == LOW) minutos++; 411 if (minutos >= 60) minutos = 0; 412 delay(200); 413 } 414 415 // Ajustar Segundos 416 lcd.clear(); 417 lcd.setCursor(0,1); 418 lcd.print("Segundos"); 419 delay(200); 420 while (digitalRead(ok) != 0) { 421 lcd.setCursor(14,1); 422 if(segundos <= 9) lcd.print("0"); 423 lcd.print(segundos); 424 if (digitalRead(avanzar) == LOW) segundos++; 425 if (segundos >= 60) segundos = 0; 426 delay(200); 427 } 428 goto final; 429 430 } 431 } 432 433 reset: 434 435 while ((digitalRead(avanzar) != 0) or (digitalRead(ok) != 0)) { 436 if (digitalRead(avanzar) == 0) { 437 delay (100); 438 lcd.clear(); 439 lcd.setCursor(0,0); 440 lcd.print("Salir"); 441 lcd.setCursor(0,1); 442 lcd.print("Ajustar Fecha"); 443 delay(40); 444 goto salir; 445 } 446 if (digitalRead(ok) == 0) { 447 448 miMemoria.dato.diario = 0.0; 449 miMemoria.dato.mensual = 0.0; 450 miMemoria.dato.usable = true; 451 452 // Se guardan los datos en la memoria EEPROM: 453 for( int i=0 ; i<sizeof(DATOS) ; i++ ) { 454 EEPROM.write( address+i , miMemoria.b[i] ); 455 } 456 delay (100); 457 458 lcd.clear(); 459 lcd.setCursor(0,0); 460 lcd.print("Datos Borrados"); 461 delay(500); 462 463 goto final; 464 } 465 } 466 467 468 salir: 469 470 while ((digitalRead(avanzar) != 0) or (digitalRead(ok) != 0)) { 471 if (digitalRead(avanzar) == 0) { 472 delay(100); 473 goto inicioAjuste; 474 } 475 if (digitalRead(ok) == 0) goto final; 476 } 477 478 final: 479 480 //Visualizar hora 481 lcd.clear(); 482 lcd.setCursor(0,0); 483 lcd.print("Hora"); 484 lcd.setCursor(8,0); 485 if(horas <= 9) lcd.print(0); 486 lcd.print(horas); 487 lcd.print(":"); 488 if(minutos <= 9) lcd.print(0); 489 lcd.print(minutos); 490 lcd.print(":"); 491 if(segundos <= 9) lcd.print(0); 492 lcd.print(segundos); 493 494 // Visualizar fecha 495 lcd.setCursor(0,1); 496 lcd.print("Fecha"); 497 lcd.setCursor(6,1); 498 if(dia <= 9) lcd.print(0); 499 lcd.print(dia); 500 lcd.print("/"); 501 if(mes <= 9) lcd.print(0); 502 lcd.print(mes); 503 lcd.print("/"); 504 lcd.print("20"); 505 lcd.print(anno); 506 delay(1000); 507 lcd.noBacklight(); 508 lcd.clear(); 509 510 // Carga datos a la RTC 511 clock.fillByYMD(anno,mes,dia); 512 clock.fillByHMS(horas,minutos,segundos); 513 clock.fillDayOfWeek(diaSemana); 514 clock.setTime();//write time to the RTC chip 515 516 } 517 Anexo B – Brief del Proyecto En este anexo se encuentra el brief empleado para la realización del proyecto  PRODUCTOELECTRÓNICO  GradoenIngenieríadeDiseñoIndustrialyDesarrollodeProducto GradoenIngenieríadeTecnologíasyServiciosdeComunicación Asignaturas:METODOLOGÍADEDISEÑO/LABORATORIODEDISEÑOELECTRÓNICO 4ºCURSO2012‐13 1er.CUATRIMESTRE Duracióndelproyecto:aprox.14semanas.   1. Descripcióndelproyecto:  Existenactualmenteenelmercadomúltiplesproductoselectrónicosdiseñadospara diferentesusos.Generalmente,consistenenaplicacionesmásomenoscomplejasde dispositivoselectrónicosqueencuentransufuncionalidaddependiendodesuentornode aplicaciónynecesidadesdeusuario.Existendiferentestiposdemercadosconmúltiples sectores,pudiendoencontrardesdeproductosmuysencillosysimpleshastalosmuy sofisticadosycargadosdefuncionesconaplicaciónprofesional.  Eléxitodeestosproductosradicageneralmenteenlaversatilidadqueofreceelamplio desarrolloelectrónico,pudiendodotaralosproductosactualesdefuncionesquenosepueden conseguirconotrastecnologías,elusodebaterías,pantallas,memorias,sistemasde navegación,procesadores,etc…permitehacercombinacionesparaconseguiraplicaciones especificasquesolodependendelusoysuentorno,pudiendoencontrarproductospara exterioreinterioreinclusoparautilizaciónencondicionesextremas.  Elpuntoencomúndeestosproductoseselaprovechamientodeunadeterminada tecnologíayeltipodeusosyusuariosalosquevandirigidos,peroelrangodeprecios,calidad deacabados,prestaciones,etc.;esmuyamplio.Además,existeunaciertadificultadporparte delusuariodeconocertodoelrangodeproductosexistentes,elegirelmásadecuadoasus necesidadesyaprendersumododeuso;enparte,esteproblemaseacentúaporla inexistenciadeuncarácterenlosproductosqueayudeadiferenciareidentificarunas tipologíasrespectoaotras.  Elproyectoconsisteeneldiseñodeunproductoelectrónico,capazdeintegrary aprovecharlasposibilidadesqueofrecelatecnologíaexistente,obteniendosumáximo aprovechamientoenunentornodeusodefinidoydemodoquetengaunaidentidadque permitaalusuarioreconocerloyutilizarlodelmejormodoposible.  Elentornodeusopuedesermuyvariadoeincluirentornospúblicos,privados, domésticos,laborales,profesionales,aficionados,etc.Elproductoadiseñarpuedeincluir todaslasfuncionesnecesariasparalaconsecucióndelbeneficioprincipal,y/ofuncionaren relaciónaotrosequipos.   5. Otrosrequisitosdelproyecto:  - Definirtipodealimentacióndelproducto.Sistemasdeconexión/desconexiónypuesta enfuncionamiento. - Definirlascaracterísticasdeseguridadyregulaciónsegúnelcaso. - Definirposiblesaccesorioscuandoseanecesario. - Losmaterialesdebenseleccionarsedeacuerdoalosrequerimientosdeuso, funcionamiento,seguridadyalaestéticadesarrollada,sevaloraráelcorrectousoy seleccióndelosmaterialesrespectoasuprecioyrespetoalmedioambiente. - Losmaterialeselegidosdeberánsatisfacerlafunciónycumplirconlosrequisitos especificadosporelalumno. - Elproductopuedeconstardediferentesacabados. - Elproductopuedetenercualquiertamañodentrodeunasdimensionesdefinidasporel sentidocomúnyverificadopormediodetablasantropométricas. - Elconjuntodebeserdefinidoparaunaúnicafunciónprincipalyespecíficayentornode uso.  6. Evaluacióndelproyecto:  Enelpresenteproyectoseevaluaránlossiguientesaspectos: (Algunosdelosítemssonespecíficosdediseñadoresodeelectrónicos). 1ªFASE - Realizacióndecalendarioycumplimiento. - Documentacióninicial. - Gradodeprofundizaciónenlabúsquedadeinformación. - Clasificaciónyanálisisdeladocumentación. - Conclusionesdelanálisisdeladocumentación. - Conclusionesdelestudioergonómico,deusoyfuncional. - Adecuacióndelassolucioneselectrónicaspropuestas. - CalidaddelPequeñoProyectoElectrónico. - Presentacióndegrupo.  2ªFASE - Definicióndecadaunodelosconceptos. - Bocetosdeconcepto. - Maquetasdeestudioovolúmenes. - Análisisformalysurelaciónconlafuncióndefinida. - Clasificaciónyseleccióndeconceptos. - Valoracióndelaeleccióndelconceptoencuantoasuniveldeinnovaciónysuviabilidad. - Presentacióngráfica,devolumenyverbal.  3ªFASE - Especificacionesdediseñodeproducto,EDPdelconceptodesarrollado. - Desarrollodelconceptoelegido:Desarrollodemenús,funcionalyformal. - Desarrollofinal,justificaciónyrealizacióndelapresentación. - Eleccióndeprocesosproductivosymateriales. - Desarrollodelcircuitoelectrónico. - Diseñodelaplacadecircuitoimpreso. - Puestaapuntodelprototipoelectrónico.  4ªFASEYPRESENTACIONFINAL - Bocetosdedesarrollo. - Niveldeevolucióndelosconceptosreflejadoenlosbocetos. - Presentacióndeladocumentación. - Capacidadexplicativadelapresentaciónfinal. - Mediosutilizadosenlapresentaciónfinal. - Calidaddelainteracciónentrediseñadoresyelectrónicos.   7. Calendarioaproximadodedesarrollodelproyecto:   Lasfechascorrespondenallunesdelasemanacorrespondiente.Ennegritasedestacael comienzodecadafase.  SemanaFechaFase Descripción 117‐sep1Planificacióndelproceso,búsquedadeinformación, análisisygeneracióndeconceptos. 12‐octPilar 515‐oct1ªReunióndiseñadores‐electrónicos.Planificación. 1019‐nov2Presentación(tresconceptos). Seleccióndeproyectosyreconfiguracióndeequipos. 1019‐nov3Desarrollodelasalternativasseleccionadas. 1210‐dicEspecificaciónelectrónicacerrada 30‐nov4Desarrollofinalypresentación. 21‐dicNavidad 1614‐enePresentaciónfinal Anexo C – Ahorro de agua en edificios públicos, Dosier Fase 3 Reducido En el siguiente documento se encuentra descrita parte del trabajo realizado por el equipo de diseñadores con los que se desarrolla el producto. Entre otras cosas, se encuentra redactado un análisis estructural, formal y funcional del producto desarrollado. AHORRO DE AGUA en edifi cios públicos Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza FASE 3 VERSIÓN REDUCIDA Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 02 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 02 Índice Fase 3 01 1. Especifi caciones de Diseño 03 2. Producto Seleccionado 05 3. Descripción del Producto Desarrollado 06 4. Análisis Estructural 09 5. Análisis funcional 15 6. Análisis formal 16 7. Análisis pragmático-sintáctico-semantico 18 8. Análisis de materiales y procesos 19 9. Secuencia de ensamblaje 23 10. Secuencia de instalación 24 16. Secuencia de uso 25 17. Imagen gráfi ca 29 20. Planos 36 Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 03 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 03 1. Especifi caciones de Diseño 1. ÁMBITO El proyecto consiste en el diseño y desarrollo de un accesorio para el desagüe de servicios infantiles en edifi cios públicos siendo todo ello electrónico. El producto ayuda a concienciar a los usuarios contra malgasto de agua, para que sean conscientes de este mal uso y ahorren agua durante su transcurso en los colegios, pudiendo aplicar este aprendizaje en el hogar. El producto radica en una la instalación de un desagüe que avisa al niño cuando esta utilizando más agua de la debida con un mensaje claro y conciso. 2. NORMATIVA Las normas que el producto debe cumplir son las siguientes: UNE-EN 274-1:2002 Accesorios de desagüe para aparatos sanitarios. Parte 1: Requisitos. UNE-EN 274-2:2002 Accesorios de desagüe para aparatos sanitarios. Parte 2: Métodos de ensayo. UNE-EN 274-3:2002 Accesorios de desagüe para aparatos sanitarios. Parte 3: Control de calidad. 3. INFORMACIÓN GENERAL 3.1 Necesidades del cliente y expectativas razonables El producto deberá cumplir su función principal concienciar al niño para el ahorro de agua en el edifi cio público. Para ello, se debe crear un producto que consiga llamar la atención del niño y que este cumpla lo requerido. Se deberá trabajar sobre todo en la forma del producto y como interactúa con el usuario electrónicamente. 3.2 Descripción de usuarios Los usuarios principales son niños en colegios. Para poder captar la atención de estos se deberá hacer un objeto llamativo y divertido que les invite ha hacer caso a las indicaciones del producto y aprendan que el agua es un bien que debe consumirse con moderación, y si no hacen el buen uso del agua sus acciones tienen unas consecuencias. 4. REQUISITOS 4.1. Críticos 4.1.1 Funciones Como ya se ha nombrado el producto deberá concienciar al niño del uso del agua en el colegio. Además deberá aprender que sus malos actos tienen una consecuencia directa. La utilización de piezas para la instalación será totalmente normalizada de acuerdo con los lavabos actuales. 4.1.2 Usuarios En cuanto al usuario benefi ciario principal, los niños, el producto debe adaptarse a sus características físicas y cognitivas. Además debe ser atractivo visualmente e identifi cable por dicho usuario. El producto además debe captar su atención siendo llamativo y atractivo visualmente. El rango de exigencia que implique el producto se debe adaptar al usuario. 4.1.3 Ergonomía El juguete debe estar ergonómicamente adaptada al usuario tanto antropométricamente como biomecánicamente. Deberá tenerse en cuenta la posición del niño a la hora de utilizar el lavabo con el fi n de colocar el producto a la altura adecuada, es decir, en su punto de mira o campo de visión. 4.1.4 Estructura morfológica El producto debe estar constituido por el menor número de piezas posible. La totalidad de las piezas que formen el juguete deben tener la forma y el tamaño necesario para que no pueda ocasionar daños al niño. Además constará de un alto grado de estancamiento ya que el producto constará de electrónica en el interior del producto, en ningún momento el contacto del producto con el agua producirá riesgo para el niño. Asimismo deberá adecuarse a los aspectos ergonómicos y al entorno al que va destinado. La instalación del producto será solo apta para personal responsable, ya que por motivos de seguridad en un establecimiento público el producto estará estanco en el entorno de uso para evitar posibles robos o mal uso. Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 04 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 04 4.1.5 Interfaz La interfaz que tenga el producto debe ser comprensible por los usuarios benefi ciarios, adaptándose por tanto a sus características. Asimismo deberá ayudar a entender el correcto uso del producto. 4.1.6 Factores estéticos Estéticamente, el dispositivo estará acorde con el entorno y el usuario hacia el que va dirigido, en cuanto a colores y acabados. Se tendrá en cuenta además las tendencias actuales y las líneas estéticas adecuadas . 4.1.7 Materiales Los componentes que van a estar en contacto con el niño deben estar fabricados de materiales los cuales no le supongan ningún perjuicio, además de ser estancos para que el agua no entre a los componentes electrónicos. Además el producto debe poder desinstalarse y limpiarse siempre y cuando sea necesario. El material o producto no se deteriorará con facilidad con el agua, por el uso al que va dirigido. 4.1.8 Fabricación El producto se podrá fabricar en serie, además se elegirá el proceso de fabricación que al menor coste, sea el proceso más fi able. 4.1.9 Medio Ambiente Todos los aspectos relacionados con el producto deberán ser lo más respetuosos posible con el medio ambiente, durante la selección de materiales y el proceso de fabricación. Especifi caciones de Diseño 4. REQUISITOS 4.2. Deseables 4.2.1 Funciones Se intentará que el producto tenga la mayor expresividad posible ala hora de enviar el mensaje, y el niño lo comprenda mejor derivando en una mejor actuación por parte de este. 4.2.2 Estructura morfológica Se intentará realizar la máxima adaptación del producto al desagüe de los lavabos actuales, cubriendo toda línea de diámetros, en caso de que no este normalizado. 4.2.3 Materiales En el caso de que sea posible el producto estará fabricado con el mínimo número de materiales que sea posible. Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 05 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 05 2. Producto Seleccionado El concepto que ha sido seleccionado para seguir con el desarrollo del producto corresponde con la alternativa 3. Pero se ha impuesto una restricción funcional. Ya que el dispositivo debe transmitir algún dato a otro dispositivo externo. Por lo tanto durante el desarrollo del producto deberá pensarse en esta nueva función. Descripción “Monstruo del lavabo” planteado para entornos educativos y usuarios de pequeña edad. Este personaje les indica cuando hacen un mal uso del agua. Desarrollo Desde la fase conceptual, se ha cambiado la forma en que el monstruo traga el agua, y se ha eliminado la idea de que corte el caudal. Además se han defi nido sus componentes. Componentes Sensor de humedad: Registra la presencia de agua. Indicador luminoso: Muestra una cara triste o contenta, dependiendo del buen o mal uso. Batería: Alimenta el arduino y los indicadores luminosos. Microontrolador: Procesa los datos necesarios. Como entrada de datos tiene el sensor de humedad, y actua sobre los led. Sistema de anclaje: Evita su sustracción o su posible robo. Conexiones entre todos los elementos. Funcionamiento/Uso El producto se instala en el desagüe de un lavabo, y está en reposo hasta que detecta un fl ujo de agua. En ese momento empieza a contar el tiempo o la cantidad de agua que circula por el desagüe y se ve una expresión contenta en el rostro del muñeco.. Conforme se va gastando demasiada agua, el monstruo va tornando su expresion a una de tristeza. Esto es porque es una expresión facilmente identifi cable por un niño de que se está haciendo algo mal, y debe cerrar el grifo. ¿Por qué ahorra? Porque enseña al niño a cerrar el grifo cuando ha gastado demasiada. Esto puede ser benefi cioso incluso después en su casa, cuando de manera automática apague el grifo cuando no lo necesite. Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 06 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 06 3. Descripción del Producto Desarrollado Función principal: Concienciar sobre el uso del agua. Usuario benefi ciario: Niños de colegios infantiles y de primaria (4 - 12 años aproximadamente). Entorno de uso: Desagües de pilas de baños de colegios. Aspectos formales: Se han creado tres personajes infantiles con el fi n de que estos empaticen con el usuario y de este modo hacer el producto más efi ciente y lúdico. Secuencia de uso: Al detectarse que se ha abierto el grifo el muñeco mostrará una sonrisa a través de unos leds. Si ha pasado un tiempo preestablecido y el grifo sigue abierto el muñeco pasa a tener una cara que muestra disconformidad indicándole de este modo al usuario que debe cerrar el grifo. Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 07 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 07 Funcionamiento: FUNCIÓN PRINCIPAL GRUPOS FUNCIONALES FUNCIONES DE SEGUNDO ORDEN COMPONENTES SELECCIONADOS Rebosadero Boya Imanes de contacto Sensor de temperatura Microprocesador LED’s Cavidades con una determinada sección Pilas Secciones roscadas Secciones de diferentes diámetros Secciones roscadas Secciones de diferentes diámetros Apoyos estancos Funcionamiento electrónico Seguridad antirrobo Anclaje en pila Inicio del circuito Contador del tiempo que cae agua Alimentación Iluminación Concienciar sobre el uso del agua Descripción del Producto Desarrollado Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 14 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 14 18 GOMA A - GOMA B 17 Estas gomas van situadas entre el baño y el embellecedor . Su función es no estropear el baño al roscar todo el producto, por la fuerza que se ejerce entre las dos partes. Además también se utilizan para garantizar la estanqueidad. 10 ARANDELA ELÁSTICA La función de la junta es proteger el interior de las carcasas, evitando que entre agua. Su diámetro deberá adaptarse al defi nido por las dos carcasa del producto. 13 JUNTA C La función de la junta es proteger el interior de la carcasa, evitando que entre agua. Existen dos de estas juntas ya que van situadas en los dos agujeros pasantes por los que pasan los tornillos que unen la carcasa inferior, la placa base y la carcasa superior. 3JUNTA A La función de la junta es proteger el interior de las carcasas, evitando que entre agua. Su diámetro deberá adaptarse al orifi cio destinado a almacenar las pilas, en la carcasa superior. Análisis Estructural Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 15 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 15 5. Análisis funcional FUNCIÓN PRINCIPAL Concienciar a los niños del correcto uso del agua FUNCIONES SECUNDARIAS FUNCIONES USO TÉCNICAS FUNCIONES DE USO O MANEJO - Ensamblaje simple y efectivo. - Materiales resistentes al contacto continuo con el agua. - Estanqueidad entre componentes para que no entre líquido dentro del circuito electrónico. - Medición del tiempo para detectar el uso abusivo del agua. - Usuario benefi ciario: Uso interactivo y llamativo que capta la atención del usuario. Fácil identifi cación de la secuencia de uso. - Usuario operario: Ensamblaje rápido e intuitivo. - Usuario mantenimiento: instalación sencilla. FUNCIONES DE SEGURIDAD - Correcto alojamiento de los dispositivos electrónicos para que no puedan ocasionar daños al usuario. - Formas suaves y ausentes de aristas vivas y cantos las cuales puedan ocasionar perjuicios. - Ensamblaje de los componentes de forma que no puedan ser robados. FUNCIONES DE IMAGEN - Producto visualmente atractivo para el usuario benefi ciario. - Creación de un personaje que empatiza con el niño. - Estética análoga al entorno de uso. Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 16 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 16 6. Análisis formal Para realizar el análisis formal dividiremos el producto en dos partes. Por un lado la parte vista del producto, la funda y las piezas sobre las que se apoya, ya que son las que le dan forma a esta parte visible por el usuario benefi ciario. Y por otro lado el resto de las piezas, las cuales no son visibles para el usuario. Parte visible del producto Composición: la pieza posee un gran equilibrio visual ya que el volumen de la pieza es muy similar al de una semiesfera, por tanto sus curvas son suaves y proporcionales . El equilibro visual se ve ligeramente afectado por la adición de material en un extremo con el fi n de crear el pelo del muñeco. Superfi cie: la superfi cie tiene un tacto suave y visualmente limpio ya que esta fabricada de silicona. Los colores son muy llamativos y vistosos para que capten la atención del usuario. Calidad visual: la forma del producto responde a varias solicitaciones funcionales. La curvatura que posee la superfi cie hace que el agua no quede estancada en ninguna zona del producto si no que favorece el deslizamiento de la misma. Además permite alojar en su interior todos los componentes electrónicos indispensables para hacer funcionar el producto. Percepción: Como ya se ha comentado la forma del producto responde a una semiesfera casi perfecta, por lo tanto la primera percepción del producto lo dota de un equilibro visual. Posteriormente se aprecia un añadido, el cual modifi ca ligeramente la percepción del producto. Asimismo hay que nombrar que a pesar de este añadido no aparecen subdivisiones visuales. Podemos concluir que debido a todo lo nombrado anteriormente, la parte analizada del producto es de una gran simplicidad formal. Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 17 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 17 Parte no visible del producto Composición: El subconjunto analizado esta basado en piezas de sección circular las cuales se apoyan todas den un mismo eje. Existe una gran variación entre diámetros. El gran número de secciones roscadas hace que visualmente el producto sea más pesado. Superfi cie: El material seleccionado para la fabricación de estas piezas, acero inoxidable, hace que la superfi cie de estas sea lista y brillante, además de suave y limpia visualmente. La presencia de roscas hace que algunas superfi cies sean más irregulares y por tanto más “farragosas” visualmente. Calidad visual: La forma de estas piezas es debida en su gran mayoría a solicitaciones funcionales. Únicamente la parte superior del embellecedor guarda una función estética. Estas piezas han sido creadas para que encajen unas con otras y puedan ser unidas a la tubería (motivo principal por el que todas ellas son circulares). Asimismo el material empleado para su fabricación también atiende a solicitaciones funcionales, ya que es un material con las características mecánicas sufi cientes y no se corroe al estar en contacto continuo por el agua. Percepción: Ya se ha detallado que todas las piezas tienen un perfi l circular. A pesar de que en todas ellas se aprecia una evidente semejanza (debido a los materiales y a las secciones circulares), también podemos detectar una subdivisión visual en el conjunto, quedando cada pieza bien diferenciada. Análisis formal Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 18 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 18 7. Análisis pragmático-sintáctico-semantico PRAGMÁTICO/FUNCIÓN Concienciación del uso del agua de manera atractiva SINTÁCTICO/COMPONENTE Componentes con características adecuadas para el usuario, con fi nes técnicos y personales. Componentes adecuados al entorno y emplazamiento concreto SEMÁNTICO/SIGNIFICADO Connotaciones para una conducta adecuada Sentimiento personal para el usuario a través de la creación de personajes. Uso del producto lúdico, atractivo. Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 19 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 19 8. Análisis de materiales y procesos MARCA DESCRIPCIÓN REQUERIMIENTOS MATERIAL SELECCIONADO PROCESO 1 Funda - Ligereza - Translucidez - Diversidad de colores - Flexible - Impermeable - Resistente al agua Silicona Moldeo por compresión m Tapón superior - Ligereza - Dureza media - Resistente a pequeños golpes - Impermeable Polipropileno Inyección 3 Junta A - Ligereza - Favorezca la estanqueidad - Resistente al agua Silciona Extrusión 7 Carcasa superior - Ligereza - Dureza media - Resistente a pequeños golpes - Impermeable Polipropileno Doble inyección Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 20 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 20 Análisis de materiales y procesos MARCA DESCRIPCIÓN REQUERIMIENTOS MATERIAL SELECCIONADO PROCESO 12 Carcasa inferior - Relativa resistencia - Resistente al agua - Secciones roscadas rígidas y resistentes Acero inoxidable Deformación de chapa Soldadura Laminado 13 Junta C - Ligereza - Favorezca la estanqueidad - Resistente al agua Silicona Extrusión 15 Boya - Gran ligereza - Resistente al agua Poliestireno Inyección Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 21 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 21 Análisis de materiales y procesos MARCA DESCRIPCIÓN REQUERIMIENTOS MATERIAL SELECCIONADO PROCESO 16 Embellecedor - Relativa resistencia - Resistente al agua - Secciones roscadas rígidas y resistentes Acero inoxidable Deformación de chapa Soldadura Laminado 17 Goma 1 - Ligereza - Favorezca la estanqueidad - Flexibilidad - Resistente al agua Silicona Moldeo por compresión 18 Goma 2 - Ligereza - Favorezca la estanqueidad - Flexibilidad - Resistente al agua Silicona Moldeo por compresión 19 Tapón inferior - Relativa resistencia - Resistente al agua - Secciones roscadas rígidas y resistente Acero inoxidable Deformación de chapa Soldadura Laminado 20 Sifón - Relativa resistencia - Resistente al agua - Secciones roscadas rígidas y resistente Acero inoxidable Deformación de chapa Soldadura Laminado Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 22 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 22 Análisis de materiales y procesos Otros procesos Las “paredes” que defi nen la sonrisa y el malestar están pintadas de una pintura blanca para que de este modo la luz que emiten los led’s se conectren en esa sección y transmita adecuadamente la luz al exterior. Para pintar la cara de los personajes se emplearía un cabezal. Posteriormente se daría una capa de pintura plástica de la misma elasticidad quee la funda para que protegiese los elementos pintados del contacto permanente con el agua. El sensor de fi jaría a la carcasa inferior sellandolo con silicona. Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 23 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 23 9. Secuencia de ensamblaje 1 2 3 Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 30 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 30 Imagen gráfi ca Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 31 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 31 Imagen gráfi ca Creación de personajes Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 32 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 32 Imagen gráfi ca Imagotipo Los nombres de cada personaje se adaptan a la personalidad de los mismos. Bobby-Boo representa una gota de agua buena y agradable. Por ello la tipografía de su nombre es suave y curvada. Rocky-Boo es el personaje “malote”. Su caricatura y tipografía son más agresivas e irregulares. En último lugar Lilly-Boo es el personaje femenino del conjunto. Por ello su tipografía es suave y de color morado. Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 33 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 33 13. Packaging PARTE DELANTERA BOBBY-BOO PARTE DELANTERA ROCKY-BOO PARTE DELANTERA LILLY-BOO Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 34 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 34 Packaging PARTE DELANTERA PANTALLA PARTE TRASERA TODAS LOS PRODUCTOS Metodología. 4º Diseño industrial. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 35 Me to to to to to to do do do do do do lo lo lo lo lo lo lo lo lo gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí gí a. a. 4 4 4 4 º º º DiDi Di Di Di Di se se se se se sese ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño ño i i i i nd nd nd nd nd us us us us tr tr tr tr tr ia ia ia ia l. Grupo 8. Universidad de Zaragoza // 35 Packaging APLICACIONES $ $  (GXDUGR0DQFKDGR %QPLWPVQ«Pj *UDGRHQ'LVHxR ,QGXVWULDO  (KTOC %QORTQDCFQ &KDWLCFQ 'UECNC 6VWNQ %QPLWPVQ (GEJC *UXSR  0QODTG 0QODTGU $WGP«WUQ«FGN«CIWC«GP«GFKHKEKQU« RWDNKEQU *QLC«Pj« 6(&&,Ð1 $$            &RQMXQWR%RR   1'( (/(0(172 1'(3,(=$ '(6&5,3&,Ð1 &$17,'$'  JRPD VLOLFRQD   HPEHOOHFHGRU $FHURLQR[LGDEOH   &DUFDVD$ 3ROLSURSLOHQR   7RUQLOOR ,620[= 1   -XQWD 6LOLFRQD   MXQWD &RPHUFLDOGLiPHWUR PP   PXHOOH &RPHUFLDO   7DSyQ $FHURLQR[LGDEOH   6LIyQ $FHUR,QR[LGDEOH   LPDQ &RPHUFLDO   7DSyQ 3ROLSURSLOHQR   -XQWD 6LOLFRQD   %R\D 3ROLSRUSLOHQR   *RPD 6LOLFRQD   &DUFDVD% SROLSURSLOHQR  (GLFLyQGHHVWXGLDQWHGH6ROLG:RUNV 6yORSDUDXVRDFDGpPLFR     0    5    % %   5    (GXDUGR0DQFKDGR %QPLWPVQ«Pj *UDGRHQ'LVHxR ,QGXVWULDO  (KTOC %QORTQDCFQ &KDWLCFQ 'UECNC 6VWNQ %QPLWPVQ (GEJC *UXSR  0QODTG 0QODTGU $WGP«WUQ«FGN«CIWC«GP«GFKHKEKQU« RWDNKEQU *QLC«Pj« 6(&&,Ð1 %% (6&$/$   &DUFDVD%  1 (VSHVRUHVQRLQGLFDGRVPP 7ROHUDQFLDVQRLQGLFDGDVVHJ~QQRUPD 1'((/(0(172 1'(3,(=$ '(6&5,3&,Ð1< 0$7(5,$/ &$17,'$'  &DUFDVD% SROLSURSLOHQR  (GLFLyQGHHVWXGLDQWHGH6ROLG:RUNV 6yORSDUDXVRDFDGpPLFR  5     (GXDUGR0DQFKDGR %QPLWPVQ«Pj *UDGRHQ'LVHxR ,QGXVWULDO  (KTOC %QORTQDCFQ &KDWLCFQ 'UECNC 6VWNQ %QPLWPVQ (GEJC *UXSR  0QODTG 0QODTGU $WGP«WUQ«FGN«CIWC«GP«GFKHKEKQU« RWDNKEQU *QLC«Pj« ( ( *RPD     6(&&,Ð1 (( (VSHVRUHVQRLQGLFDGRVPP  7ROHUDQFLDVQRLQGLFDGDVVHJ~QQRUPD  1 1'((/(0(172 1'(3,(=$ '(6&5,3&,Ð1 \0$7(5,$/ &$17,'$'  *RPD VLOLFRQD  (GLFLyQGHHVWXGLDQWHGH6ROLG:RUNV 6yORSDUDXVRDFDGpPLFR  (GXDUGR0DQFKDGR %QPLWPVQ«Pj *UDGRHQ'LVHxR ,QGXVWULDO  (KTOC %QORTQDCFQ &KDWLCFQ 'UECNC 6VWNQ %QPLWPVQ (GEJC *UXSR  0QODTG 0QODTGU $WGP«WUQ«FGN«CIWC«GP«GFKHKEKQU« RWDNKEQU *QLC«Pj« ' '       5   6(&&,Ð1 ''      (VSHVRUHVQRLQGLFDGRVPP (VSHVRUHV\UHGRQGHRVQRLQGLFDGRVPP 7ROHUDQFLDVQRLQGLFDGDVVHJ~QQRUPDP  (PEHOOHFHGRU  1 1'( (/(0(172 1'(3,(=$ '(6&5,3&,Ð1<0$7(5,$/ &$17,'$'  HPEHOOHFHGRU $FHURLQR[LGDEOH  (GLFLyQGHHVWXGLDQWHGH6ROLG:RUNV 6yORSDUDXVRDFDGpPLFR  (GXDUGR0DQFKDGR %QPLWPVQ«Pj *UDGRHQ'LVHxR ,QGXVWULDO  (KTOC %QORTQDCFQ &KDWLCFQ 'UECNC 6VWNQ %QPLWPVQ (GEJC *UXSR  0QODTG 0QODTGU $WGP«WUQ«FGN«CIWC«GP«GFKHKEKQU« RWDNKEQU *QLC«Pj«     -XQWD 7ROHUDQFLDVQRLQGLFDGDVVHJ~QQRUPD 7ROHUDQFLDVQRLQGLFDGDVVHJ~QQRUPD  1 1'( (/(0(172 1'(3,(=$ '(6&5,3&,Ð1< 0$7(5,$/ &$17,'$'  -XQWD 6LOLFRQD  (GLFLyQGHHVWXGLDQWHGH6ROLG:RUNV 6yORSDUDXVRDFDGpPLFR  (GXDUGR0DQFKDGR %QPLWPVQ«Pj *UDGRHQ'LVHxR ,QGXVWULDO  (KTOC %QORTQDCFQ &KDWLCFQ 'UECNC 6VWNQ %QPLWPVQ (GEJC *UXSR  0QODTG 0QODTGU $WGP«WUQ«FGN«CIWC«GP«GFKHKEKQU« RWDNKEQU *QLC«Pj«  , ,       5    6(&&,Ð1 ,, 7DSyQ  7ROHUDQFLDVQRLQGLFDGDVVHJ~QQRUPDP 7ROHUDQFLDVQRLQGLFDGDVVHJ~QQRUPD 1 1'( (/(0(172 1'(3,(=$ '(6&5,3&,Ð1<0$7(5,$/ &$17,'$'  7DSyQ 3ROLSURSLOHQR  (GLFLyQGHHVWXGLDQWHGH6ROLG:RUNV 6yORSDUDXVRDFDGpPLFR  (GXDUGR0DQFKDGR %QPLWPVQ«Pj *UDGRHQ'LVHxR ,QGXVWULDO  (KTOC %QORTQDCFQ &KDWLCFQ 'UECNC 6VWNQ %QPLWPVQ (GEJC *UXSR  0QODTG 0QODTGU $WGP«WUQ«FGN«CIWC«GP«GFKHKEKQU« RWDNKEQU *QLC«Pj« 5    59(5'$'(52 5      5 %REE\%RR  7ROHUDQFLDVQRLQGLFDGDVVHJ~QQRUPD  1 1'( (/(0(172 1'(3,(=$ '(6&5,3&,Ð1< 0$7(5,$/ &$17,'$'  %REE\%RR 6,/,&21$  (GLFLyQGHHVWXGLDQWHGH6ROLG:RUNV 6yORSDUDXVRDFDGpPLFR Anexo D – Datasheets A continuación se han incluido algunos de los datasheet de los componentes de mayor relevancia del proyecto PA-2 www.recom-power.comREV: 1/2014 RAC01-02 Please Read Application Notes POWERLINE AC/DC-Converter with 3 year Warranty RAC01-C RAC02-C EN-60950-1 Certified UL-60950-1 Certified E224736 ●Ultracompact Low Profile AC-DC Power Supply ●Ultra-low 30mW Standby Power Consumption ●1 Watt or 2 Watt PCB Mount Package ●Extra Wide Input Voltage Range (80~264VAC) ●Class II Power Supply with 3kVAC Isolation ●-25°C to +85°C Operating Temp ●Low Output Ripple ●Short Circuit Protected Outputs ●EN, UL and CE Certified Features Regulated Converters Selection Guide Input Voltage Range (with derating) 80-264VAC or 115-370VDC Rated Power 1 or 2 Watts max. Input Frequency Range (for AC Input) 47-63Hz Input Current (full load) RAC01 (115/230VAC) 34mA/23mA max. RAC02 (115/230VAC) 55mA/36mA max. No Load Power Consumption @115VAC 30mW typ. @230VAC 80mW typ. Inrush Current (<0.5ms) 30/60A max. Leakage Current 0.25mA max. Output Voltage Tolerance (combined Tolerance, Line Reg and Load Reg at full load) ±5% max. Line Voltage Regulation low line, high line at full load ±2% max. Load Voltage Regulation 10% to 100% full load ±6% max. Output Ripple (20MHz BW limited) 3.3V Output <150mVrms All others <100mVrms Operating Frequency (full load) 30kHz typ. Minimum Load = 0% specifications valid for 10% minimum load only RMS Isolation Voltage (input to output) 3kVAC / 1 minute Isolation Resistance 1 GΩmin. Short Circuit Protection Hiccup, Automatic Restart Operating Temperature Range (1W, natural convection, no derating) -25°C to +80°C (2W natural convection, no derating) -25°C to +75°C (natural convection, with derating) -25°C to +85°C Storage Temperature Range -40°C to +100°C Humidity non-condensing 95% RH max Case Material Plastic Case, Silicone potting material (UL94V-0) continued on next page 125 75 50 25 0 100 Ambient Temperature Range (°C) -25 050 60 7580 90 100 Output Power (%) Natural Convection 85 1W 2W Description The RAC01-SC and RAC02-SC series are ultra-compact universal input AC/DC power modules for PCB mounting. They feature high efficiency, low standby power, high operating temperature, soft start and short-circuit protection as well as a built-in EMC Class B filter. Output voltages range from 3.3VDC to 24VDC. Specifications (measured at TA 25°C, full load after warm-up) Part Input Output Output Efficiency Max Number Range Voltage Current typ. Capacitive (VAC) (VDC) (mA) (%) Load (1+2) RAC01-3.3SC 80-264 3.3 300 65 2200µF RAC02-3.3SC 600 66 2700µF RAC01-05SC 80-264 5 200 68 1600µF RAC02-05SC 400 70 2000µF RAC01-09SC 80-264 9 111 70 470µF RAC02-09SC 222 72 560µF RAC01-12SC 80-264 12 83 72 180µF RAC02-12SC 167 74 200µF RAC01-15SC 80-264 15 67 72 180µF RAC02-15SC 133 74 200µF RAC01-24SC 80-264 24 42 73 68µF RAC02-24SC 83 77 68µF Derating Graph (Ambient Temperature) 1 - 2 Watt Single Output RoHS 2011/65/EU 6/6 www.recom-international.com PA-3REV: 1/2014 POWERLINE AC/DC-Converter Standard Package Style and Pinning Pin Connections Pin # Single Output 1 VAC in (N) 2 VAC in (L) 3 -VDC out 4 +VDC out 1 Bottom View Top View 3 4 2 Allow 5mm clearance around converter for air circulation 15.24 22.2 2.54 1.0ø+0.2/0.1 0.6ø 33.7 17.0 6.1 2.54 17.75 ±0.25 0.75±0.25 7.62 7.62 7.62 5.0 28.0 2.54 Leave Clear of PCB Traces Tolerance ± 0.5 mm unless otherwise specified Recommended Application Circuit Compact single output regulated power supply Suggested fuse rating: 1A Slow Blow. An external MOV is required for 230VAC operation. The varistor should comply with IEC-610512 e.g. Epcos S14 series Package Weight 25g Packing Quantity 22 pcs EMC Conducted and Radiate EN55022 Class B Noise Immunity EN55024 MTBF +25°C 666 x 103hours 230VAC +55°C 395 x 103hours using MIL-HDBK-217F +80°C 125 x 103hours Certifications: UL General Safety File Nr. E224736 UL-60950-1, 2nd Edition EN General Safety SPCLVD 1202026 EN-60950-1, 2nd Edition CE Report: 2011-04-19 EN55022 Class B Specifications (measured at TA 25°C, full load after warm-up) N Load C1(Optional) 330uF L 1A Fuse MOV - required for 230VAC Surge Protection only Add C1 to reduce output ripple (use low ESR type) VACin (L) VACin (N) Vout+ VoutRAC02-05SC Efficiency % 100 0 40%0% 100% 40 Efficiency / Load 60% 80% 20% 20 60 80 Total Output current (%) 230VAC 115VAC RAC01-05SC RAC01-SC RAC02-SC Input Voltage Derating Graph Load (%) Input Voltage (VAC) Ta=25°C Safe Operating Area 100% 90% 80% 70% 80 130 180 230 280 90V, 100% 85V, 90% 80V, 80% RAC01-02 Notes: Note1: Measured @ 230VAC / 50Hz / Ta=25°C with constant resistant mode at full load. Note2: If used @ 115VAC / 60Hz with full load, max. capacitive load is less, please contact RECOM for detailed information. The product information and specifications are subject to change without prior notice. All products are designed for non-safety critical commercial and industrial applications. The Buyer agrees to implement safeguards that anticipate the consequences of any failures that might cause harm, loss of life and/or damage property. Available Terminals and Wire Connectors Check http://www.maxell.co.jp/e/products/industrial/battery/pdf/cr2032tw_e.pdf for diagrams of batteries with terminals. D ata Sheet Model CR2032 System Manganese dioxide–Li/Organic Electrolyte Nominal Voltage (V) 3 Nominal Capacity (mAh)* 220 Nominal Discharge Current (mA) 0.2 Operating Temperature Range (deg. C)** –20 to +85 Weight (g)*** 3.0 Dimensions (mm)*** Diameter 20.0 Height 3.2 UL Recognition MH12568 Characteristics 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 Discharge capacity (mAh) 0 40 80 120 160 200 24020 60 100 140 180 220 Temperature: 20 deg. C Voltage (V) Discharge current (  A) Discharge capacity (mAh) Final voltage: 2.0V  Pulse Discharge Characteristics  Discharge Characteristics  Temperature Characteristics  Relationship between Discharge Current and Discharge Capacity 1M 300 5 sec. 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 101102103104105 Discharge duration time (h) Temperature: 20 deg. C Voltage (V) CR2032 Lithium Manganese Dioxide Battery ø20.0 (–) (+) 3.2 300 5sec 1 M continuous 15k  150k  300k  1M  101102103104 100 150 200 250 45 deg. C 20 deg. C –20 deg. C –10 deg. C * Nominal capacity indicates duration until the voltage drops down to 2.0V when discharged at a nominal discharge current at 20 deg. C. ** When using these batteries at temperatures outside the range of 0 to +40 deg. C, please consult Maxell in advance for conditions of use. *** Dimensions and weight are for the battery itself, but may vary depending on the shape of terminals or other factors. Hitachi Maxell, Ltd. 2-18-2, Iidabashi, Chiyoda-ku, Tokyo 102-8521, Japan http://www.maxell.com • Data and dimensions are just reference values. For further details, please contact us at your nearest Maxell office. • Contents on this website are subject to change without notice. Date of issue: November, 2008 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 Discharge duration time (h) Voltage (V) 0 1400200 400 600 800 1000 1200 Discharge load: 15 k –10 deg. C 20 deg. C 60 deg. C 0 deg. C 20 deg. C –10 deg. C 0 deg. C 60 deg. C Cover Industrial Co., Ltd. Block 12, 3/F, DongFang JianFu, YuSheng Industrial zone GuShu Village, XiXiang Town, BaoAn District , Shenzhen Guangdong Province, China 518126 Attn: Alex Xiao, Tel: 86-755-29173471, Fax: 86-755-29174502 Http://www.cover-cn.com Parameters: 1 Type Dynamic speaker 2 Dimension External diameter 40 mm 3 Rated Input Power 0.25 W 4 Impedance 8 ohm ± 15% at 1500Hz 5 Resonance Frequency (Fo) 440 Hz ± 20% at Fo, 1V 6 Sensitivity (S.P.L.) 85dB(W/m) ± 3 dB at AVE 0.6K,0.8K,1.0K,1.2K(Hz). 96dB(0.25W/0.1m) ± 3 dB 7 Frequency Range Fo – 20KHz 8 Distortion Less than 10 % at 1500Hz 0.25W 9 Max. Input Power Must be normal at 0.4W white noise for 1 minute. 10 Voice Coil Diameter 10.8 mm 11 Magnet Rare earth permanent (Nd-Fe-B) magnet Φ10 x 1.5mm 12 Weight 11g ± 2g 13 Appearance Should not exist any obstacle to be harmful to normal operation; damages, cracks, rusts and distortions, etc. 14 Operation Test Must be normal at program source –0.25W 15 Buzz, Rattle, etc. Should not be audible at 1.41V sine Wave between Fo to 20KHz 16 Polarity When positive voltage is applied to the terminal marked (+), diaphragm should move to the front. 17 Terminal Strength Capable of withstand 1kg load for 30 seconds without resulting in any damage or rejection. 18 Load Test 0.2 W white noise is applied for 96 hours and satisfy the test listed on item 05,06,13,15 19 High Temp. Test Keep 96 hours at +70 ±3 and leave 3 hours in normal℃ ℃ temperature and then check 20 Low Temp. Test Keep 96 hours at -20 ±3 and leave 3 hours in normal℃ ℃ temperature and then check 21 Humidity Test Keep 96 hours at + 60 ±3 relative humidity 95% and leave 3℃ ℃ hours in normal temperature and then checked. 98 COTO TECHNOLOGY (USA) Tel: (401) 943-2686 / Fax (401) 942-0920 6 (Europe) Tel: +31-45-5439343 / Fax +31-45-5427216 RI-23 Series Micro dry-reed switch hermetically sealed in a gas-filled envelope. Single-pole, single-throw (SPST) type, having normally open contacts, and containing two magnetically actuated reeds. The switch is of the double-ended type and may be actuated by an electromagnet, a permanent magnet or a combination of both. The device is intended for use in sensors, relays, pulse counters or similar devices. RI-23 Series Features  General purpose reed switch  Contact layers: Gold, plated ruthenium  Superior glass-to-metal seal and blade alignment  Excellent life expectancy and reliability RI-23 Series Dry Reed Switch General data for all models RI-23 AT-Customization / Preformed Leads Besides the standard models, customized products can also be supplied offering the following options: ! Operate and release ranges to customer specification ! Cropped and/or preformed leads Coils All characteristics are measured using the Philips Standard Coil. For definitions of the Philips Standard Coil, refer to “Application Notes” in the Reed Switch Technical & Application Information Section of this catalog. Life expectancy and reliability The life expectancy data given below are valid for a coil energized at 1.25 times the published maximum operate value for each type in the RI-23 series. No load conditions (operating frequency: 100Hz) Life expectancy : min. 108 operations with a failure rate of less than 10-9 with a confidence level of 90%. End of life criteria: Contact resistance > 1Ω after 2 ms Release time > 2 ms (latching or contact sticking). Loaded conditions (resistive load: 12 V; 4 mA; (15 mA peak); operating frequency: 170 Hz) Life expectancy: min. 107 operations with a failure rate of less than 10-8 with a confidence level of 90%. End of life criteria: Contact resistance > 2Ω after 4 ms Release time > 0.7 ms (latching or contact sticking). Switching different loads involves different life expectancy and reliability data. Further information is available on request. Mechanical Data Contact arrangement is normally open; lead finish is tinned; net mass is approximately 190 mg; and can be mounted in any position. Shock The switches are tested in accordance with “IEC 68-2-27”, test Ea (peak acceleration 150 G, half sinewave; duration 11 ms). Such a shock will not cause an open switch (no magnetic field present) to close, nor a switch kept closed by an 80 AT coil to open. Dimensions in inches (mm) 99 For Most Recent Data, Consult the Coto Technology Website: www.cotorelay.com 6 E-mail: [email protected] RI-23 Series Dry Reed Switch Vibration The switches are tested in accordance with “IEC 68-26”, test Fc (acceleration 10G; below cross-over frequency 57 to 62 Hz; amplitude 0.75 mm; frequency range 10 to 2000 Hz, duration 90 minutes). Such a vibration will not cause an open switch (no magnetic field present) to close, nor a switch kept closed by an 80 AT coil to open. Mechanical Strength The robustness of the terminations is tested in accordance with “IEC 68-2-21”, test Ua1 (load 40 N). Operating and Storage Temperature Operating ambient temperature; min: -55°C; max: +125°C. Storage temperature; min: -55°C; max: +125°C. Note: Temperature excursions up to 150°C may be permissible. For more information contact your nearest Coto Technology sales office. Soldering The switch can withstand soldering heat in accordance with “IEC 68-2-20”, test Tb, method 1B:solder bath at 350 ±10 °C for 3.5 ±0.5 s. Solderability is tested in accordance with “IEC 68-2-20”, test Ta, method 3: solder globule temperature 235°C; ageing 1b: 4 hours steam. Welding The leads can be welded. Mounting The leads should not be bent closer than 1 mm to the glass-to-metal seals. Stress on the seals should be avoided. Care must be taken to prevent stray magnetic fields from influencing the operating and measuring conditions. Model Number RI-23AAA RI-23AA RI-23A RI-23B RI-23C Parameters Test Conditions Units Operating Characteristics Operate Range AT 8-16 14-23 18-32 28-52 46-70 Release Range AT 4-14 7.5-17.5 8-22 12-29 16-32 Operate Time - including bounce (typ.) energization 100 AT ms 0.1 (20AT) 0.25 (29AT) 0.25 (40AT) 0.25 (65AT) 0.25 (88AT) Bounce Time (typ.) energization 100 AT ms 0.05 (20AT) 0.15 (29AT) 0.15 (40AT) 0.15 (65AT) 0.15 (88AT) Release Time (max) energization 100 AT µ s70 (20AT) 30 (29AT) 30 (40AT) 30 (65AT) 30 (88AT) Resonant Frequency (typ.) Hz 5500 5500 5500 5500 5500 Electrical Characteristics Switched Power (max) W 10 10 10 10 10 Switched Voltage DC (max) V 200 200 200 200 200 Switched Voltage AC, RMS value (max) V 140 140 140 140 140 Switched Current DC (max) mA 250 500 500 500 500 Switched Current AC, RMS value (max) mA 250 500 500 500 500 Carry Current DC (max) A 1 1.5 2.5 2.5 2.75 Breakdown Voltage (min) V 200 275 325 400 500 Contact Resistance (initial max) (energization) m Ω 100 (20 AT) 100 (25 AT) 100 (30AT) 100 (40 AT) 100 (40 AT) Contact Resistance (initial typ.) (energization) m Ω 70 (20 AT) 70 (25 AT) 70 (30 AT) 70 (40 AT) 70 (40 AT) Contact Capacitance (max) without test coil pF 0.3 0.3 0.25 0.25 0.25 Insulation Resistance (min) RH ≤ 45% M Ω 10 6 10 6 10 6 10 6 10 6