Proyecto Carro Bluetoorh - Ultrasonido

TECNOLOGIA ARDUINO: CARRO CONTROLADO VIA BLUETOOTH CON SENSOR ULTRASONIDO PROYECTO DE L CURSO: PROGRAMACION PARA INGENIEROS Octubre 2016

Autores:

2016

CARRO ARDUINO -

CARRO ARDUINO DEDICATORIA A todos aquellos que nos sentimos comprometidos con nuestro trabajo, que tratamos de dar siempre más de nosotros, y quisiéramos que el día tenga más de 24 horas, a veces solo por completar nuestras actividades. Pidamos horas para disfrutar con nuestros seres queridos, exijamos seguridad y salud, para que las fuerzas nunca nos falten para brindar amor, seguridad y salud a todos aquellos que nos esperan en casa.

Los Alumnos

2

CARRO ARDUINO -

Contenido DEDICATORIA................................................................................................................... 2 1. INTRODUCCIÓN............................................................................................................ 3 2. OBJETIVOS:................................................................................................................... 4 OBJETIVO GENERAL:...................................................................................................... 4 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:.............................................................................................. 4 3. MARCO TEÓRICO:......................................................................................................... 5 MÓDULO DE BLUETOOTH.............................................................................................. 8 SENSOR DE ULTRASONIDO............................................................................................. 8 4. DESCRIPCION DEL PROYECTO:................................................................................... 10 4.1 COMPONENTES A USAR....................................................................................... 10 4.2 DIAGRAMA DE FLUJO............................................................................................ 11 4.3 DISEÑO DEL CIRCUITO ELECTRÓNICO..................................................................13 4.3.1 DISEÑO DE INSTALACION DE LOS MOTORES DC Y CIRCUITO INTEGRADO L293D...................................................................................................................... 13 4.3.2 DISEÑO DE INSTALACION DEL ULTRASONIDO:................................................14 4.3.3 DISEÑO DE INSTALACION DE DISPOSITIVO BLUETOOTH HC-06.......................14 4.3.4 DISEÑO DE INSTALACION DE TODOS LOS ACCESORIOS:.................................15 4.3 PROCEDIMIENTO.................................................................................................. 15 3.3 PROGRAMACION................................................................................................... 15 5. EVALUACION DE COSTOS Y APLICACIONES:...............................................................18 5.1 Evaluación de costos............................................................................................ 18 5.2 Potenciales aplicaciones:...................................................................................... 19 6. CONCLUSIONES:......................................................................................................... 20 7. RECOMENDACIONES:................................................................................................. 20

3

CARRO ARDUINO -

1. INTRODUCCIÓN Estamos viviendo en una época donde la tecnología avanza a pasos agigantados, cada año surgen nuevas tecnologías o muchas se reinventan, siguiendo así un ciclo cada vez más acelerado. Una de estas nuevas tecnologías son los microcontroladores “Arduino”. Arduino que traduce literalmente como "Poderosos amigo" en Italiano. Cualquier cosa es posible, con el gran poder de Arduino. Es compacto, es sencillo, y hace que la electrónica de microprocesadores en el mundo sea divertida y fácil. Arduino es una plataforma de prototipos electrónica de código abierto (open – source) basada en hardware y software flexibles y fáciles de usar. Está pensado e inspirado en artistas, diseñadores, y estudiantes de computación o robótica y para cualquier interesado en crear objetos o entornos interactivo, o simplemente por hobby. Arduino consta de una placa principal de componentes eléctricos, donde se encuentran conectados los controladores principales que gestionan los demás complementos y circuitos ensamblados en la misma. Además, requiere de un lenguaje de programación para poder ser utilizado y, como su nombre lo dice, programado y configurarlo a nuestra necesidad, por lo que se puede decir que Arduino es una herramienta "completa", ya que sólo debemos instalar y configurar con el lenguaje de programación de esta placa los componentes eléctricos que queramos para realizar el proyecto que tenemos en mente, haciéndola una herramienta no sólo de creación, sino también de aprendizaje en el ámbito del diseño de sistemas electrónicos-automáticos y, además, fácil de utilizar. El presente proyecto pretende explicar de manera fácil y grafica la elaboración de un Carro controlado via Bluetooth, incorporado de un sensor ultrasonido y basado en la tecnología de los microncontroladores explorando la capacidades de Arduino como herramienta de control electrónico ya que su manejo implica una gran reducción de tiempo en diseño electrónico y en la programación de su microcontrolador; además aprovechar las características del proyecto como oportunidad de negocio en cuanto a su implementación en los sectores de la automatización, seguridad, investigación, rescate y sectores industriales.

4

CARRO ARDUINO -

2. OBJETIVOS:

OBJETIVO GENERAL: Brindar al usuario un Aparato Electrónico (Carro) elaborado a partir de una placa Arduino, que pueda ser controlado desde su dispositivo Android haciendo uso de la tecnología bluetooth y sensores ultrasonido, de tal manera que se demuestre su fácil programación, sencilla elaboración, bajo costo y su alto potencial de aplicación

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 1. Familiarización con la plataforma Arduino. 2. Integración de la red de sensores y actuadores en la plataforma Arduino. 3. Demostrar la facilidad de la programación para inventar nuevas cosas que funcionen con tecnología de microprocesadores. 4. Mostrar la secuencia lógica para el ensamblado del carro 5. Mostrar las aplicaciones y rentabilidad del proyecto.

5

CARRO ARDUINO -

3. MARCO TEÓRICO: EL MICROCONTROLADOR ARDUINO Arduino es una plataforma libre de computación de bajo coste basada en una placa de entrada-salida y en un entorno de desarrollo IDE que implementa el lenguaje Processing/WiringHardware. Arduino se puede usar para desarrollar objetos interactivos automáticos o conectarse a software en el ordenador (Pure Data, Flash, Processing; MaxMSP. Hardware.- Elementos de la placa La placa es una placa de circuito impreso donde va instalado el microprocesador, la memoria, las conexiones de entrada y salida y la conexión para el puerto USB. Botón de reset: permite resetear el programa y permite cargar uno nuevo. Puerto USB: a través de él se cargan las instrucciones a ejecutar, el programa que es realizado en el entorno de programación de arduino. Comunicación Arduino-Ordenador. Microprocesador: realiza las instrucciones almacenadas en el programa de forma cíclica. Es un circuito integrado que contiene muchas de las mismas cualidades que una computadora. Escribe en los pines DS2-13 y lee en los DE2-13 AE0-5. Pines de entrada y salida: Permiten conectar elemento que dan información y crean actuaciones.

6

CARRO ARDUINO -

Elementos del microcontrolador:

Aref- Pin de referencia analógica (naranja) GND- Señal de tierra digital (verde claro) Pines digitales 2-13. Entrada y salida (verde) Pines digitales 0-1 / entrada y salida del puerto serie: TX/RX (verde oscuro) Botón de reset- Pulsador (azul oscuro) Pines de entrada analógica 0-5 (azul claro) Pines de alimentación y tierra (fuerza: naranja, tierra: naranja claro) Entrada de la fuente de alimentación externa (9-12V DC) X1 (rosa) Puerto USB (amarillo)

7

CARRO ARDUINO -

Entradas y Salidas El microcontrolador recibe información de las entradas (read), la procesa y escribe un 1 o un 0 (5v ó 0v) en las salidas (Write), actuando sobre el dispositivo que tenemos conectado. Al microcontrolador por lo tanto conectamos unos sensores a la entrada y unos actuadores a la salida, para que en función del programa y de la lectura de los sensores se produzcan una serie de actuaciones.Entrada-sensores salidas-actuadores, pulsadores, leds, motoresm LDR, Piezoeléctrico... zumbadores....

Señales Analógicas y Digitales Una señal es analógica cuando puede tomar infinitos valores entre su valor mínimo y máximo. Elementos analógicos: Potenciómetro, ldr, ntc, Zumbador, motor eléctrico. Una señal es digital cuando solo puede tomar 2 valores, el máximo asociado a 1 o a Cierto “on” y el mínimo asociado a cero, falso o “off”. Elementos digitales: pulsador, detector de presencia, led, timbre.

Funcionamiento del microcontrolador Función DigitalWrite Función Write: Pines de salida (escribir) High: el microntrolador escribe un 1 en el pin de salida, es decir 5v. El led se enciende. Low: el microntrolador escribe un 0 en el pin de salida, es decir 0v. El led no se enciende.

Función DigitalRead El microcontrolador lee la tensión en el pin de entrada si V>3,5v asigna un 1, si V0){ // lee el bluetooth y almacena en estado estado = Serial.read(); } if(estado=='a'){ // Botón desplazar al Frente analogWrite(derB, 0); analogWrite(izqB, 0); analogWrite(derA, vel); analogWrite(izqA, vel); } if(estado=='b'){ // Botón IZQ analogWrite(derB, 0); analogWrite(izqB, 0); analogWrite(derA, 0); analogWrite(izqA, vel); } if(estado=='c'){ // Botón Parar analogWrite(derB, 0); analogWrite(izqB, 0); analogWrite(derA, 0); analogWrite(izqA, 0); } if(estado=='d'){ // Botón DER analogWrite(derB, 0); analogWrite(izqB, 0); analogWrite(izqA, 0); analogWrite(derA, vel); } if(estado=='e'){ analogWrite(derA, analogWrite(izqA, analogWrite(derB, analogWrite(izqB, } if (estado =='f'){

// Botón Reversa 0); 0); vel); vel); // Botón ON,

digitalWrite(ptrig, HIGH); delay(0.01); digitalWrite(ptrig, LOW);

se mueve censando distancia

// genera el pulso de trigger por 10us

duracion = pulseIn(pecho, HIGH);

// Lee el tiempo del Echo

18

CARRO ARDUINO -

distancia = (duracion/2) / 29; delay(10);

// calcula la distancia en centimetros

if (distancia =2){ digitalWrite(13,HIGH);

// si la distancia es menor de 15cm // Enciende LED

analogWrite(derB, analogWrite(izqB, analogWrite(derA, analogWrite(izqA, delay (200);

0); 0); 0); 0);

analogWrite(derB, vel); analogWrite(izqB, vel); delay(500); analogWrite(derB, analogWrite(izqB, analogWrite(derA, analogWrite(izqA, delay(1100);

0); 0); 0); vel);

// Parar los motores por 200 mili segundos

// Reversa durante 500 mili segundos

// Girar durante 1100 milisegundos

digitalWrite(13,LOW); } else{ // Si no hay obstáculos se desplaza al frente analogWrite(derB, 0); analogWrite(izqB, 0); analogWrite(derA, vel); analogWrite(izqA, vel); } } if(estado=='g'){ analogWrite(derB, analogWrite(izqB, analogWrite(derA, analogWrite(izqA, }

// Botón OFF, detiene los motores no hace nada 0); 0); 0); 0);

}

19

CARRO ARDUINO -

20

CARRO ARDUINO -

5. EVALUACION DE COSTOS Y APLICACIONES: Realizaremos una evaluación simple del costo del producto y el precio de venta al mercado, para esto consideramos una producción mensual de 260 unidades:

5.1 Evaluación de costos Determinando el costo de materiales e insumos: MATERIAL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Placa arduino UNO Protoboard EIC-50 Sensor Ultrasonido HC-SR04 Modulo Bluetooth HC-06 Circuito integrado L293D Ruedas jebe Motor reductor GM3-R120 Rueda giratoria Cable jumper M-M CAble jumper M-H Base Acrilico P/carro +

Cantidad 1 1 1 1 1 2 2 1 20 4 1

Precio x Unid 85.0 7.0 18.0 33.0 7.0 7.5 7.0 2.0 0.1 0.3 15.0

importe (S/.) 85.0 7.0 18.0 33.0 7.0 15.0 14.0 2.0 2.6 1.2 15.0

21

CARRO ARDUINO -

tuercas 12 Pila 9v + cable 13 Cinta adhesiva

1 1

TOTAL compra al x mayor (reduce 15%)

5.0 1.5

5.0 1.5 206.3 175.355

Determinando los costos Fijos: personal ADMINISTRADOR ASISTENTE OPERARIO VENDEDOR OPERARIO TOTAL (Nuevos Soles)

mensual 2500 800 1200 1000 5500

Servicio Servicio Luz Servicio de agua Gas Calida telefonía TOTAL (Nuevos Soles)

mensual 90 80 120 120 410

equipos y otros

mensual 100

Determinando el precio de venta unitario: Costo fijo mensual capacidad de producción mensual Costo x unidad Utilidad

6010 260 198.5 30%

Precio de venta sin IGV (S/.)

258.01 15

5.2 Potenciales aplicaciones: Entre las principales aplicaciones del proyecto elaborado, tenemos las siguientes:

22

CARRO ARDUINO -

 

Exploración: los carros pueden ser acondicionados para resistir situaciones adversas e indagar en ambientes poco accesibles u hostiles para el ser humano, pudiendo ser usados en situaciones de desastres, para la búsqueda de heridos Entretenimiento: Esta industria se favorece del uso de robots para recrear situaciones ficticias o posibles, haciendo uso de los llamados "efectos especiales", o simplemente como un pasa tiempo



Construcción: Para el transporte de materiales y herramientas



Educación: El sistema es modular y ampliable, con el que se puede construir una plataforma muy completa , su facilidad de armado y desarmado permitirá a los estudiantes de manera entretenida ingresar al mundo de la robótica.



Automatización Industrial: La tecnología de este proyecto puede ser llevado a muchos equipos industriales que requieren sensores antiinpacto o control remoto de los mismos con una tecnología accesible para todos como la existente en los celulares

6. CONCLUSIONES: 

La tecnología de los microprocesadores, en este caso ARDUINO, permite la construcción de dispositivos de alta tecnología y a bajo costo, sentando base para proyectos más complejos.



Se ha logrado desarrollar un dispositivo utilizando un Sistema Embebido a través de las grandes ventajas que nos proporciona la Plataforma de Arruino, con la variedad de dispositivos disponibles se pueden crear no solo este tipo de prototipos sino que puede desarrollarse todo una gama de buenos proyectos.



Interesante resulta el hecho que no es necesario grandes cantidades de energía eléctrica, ni de grandes costos, con una inversión bien planificada se puede realizar un diseño similar al que se presenta.

23

CARRO ARDUINO -

7. RECOMENDACIONES: 

Es necesario elaborar una estructura que proteja los accesorios del carrito



Considerar el hecho de que el dispositivo elaborado en este proyecto debe ser utilizados en espacios amplios.



La estructura del carrito permite implementar una gran variedad de accesorios tales como: juego de luces para el carrito, una cámara adaptable a Arduino, un sensor de movimiento, un sensor infrarrojo, un servomotor para el jiro de las ruedas o de los sensores etc, dependiendo de los requerimientos. en importante mantener un diagrama del diseño de los circuitos y del cableado, un orden en los colores es de mucha ayuda. Evaluar la fuente de energía requerida para alimentar cada elemento del proyecto a crear, es fundamental para el funcionamiento y evitar sobrecargas

 

24