29 diciembre 2007

Puerta de garaje

Presento en esta entrada otro proyecto clásico del área de Tecnología en Secundaria.




Proyectos de este tipo, aparecen en uno de los primeros textos de la materia, Diseño y Tecnología de James Garratt, como aplicaciones de operadores eléctricos, principalmente el relé y los detectores de posición, más conocidos como "finales de carrera".
Las secuencias del proyecto de Garratt son las siguientes. Se pulsa un botón, la puerta empieza a abrirse, cuando se ha abierto del todo, toca un final de carrera y empieza ha cerrarse, hasta que se cierra del todo y se detiene. Este circuito se resuelve con dos finales de carrera y un relé de tres conmutadores que se queda enganchado o enclavado. Pero este modelo, que sirve como ejemplo de aplcación de operadores eléctricos, no tiene aplicación práctica, le falta que una vez abierta la puerta, permanezca en esta posición durante un tiempo, antes de empezar a cerrarse, para permitir que el coche pueda entrar o salir en la cochera. Esto requiere la intervención de un temporizador. Durante tiempo estuve buscando una solución, pero resultaba compleja, básicamente por el planteamiento:
Al terminar de abrirse la puerta había que iniciar dos acciones, detener el motor de la puerta y empezar contar el tiempo que la puerta tenía que permanecer abierta. Un cambio en el planteamiento simplificó notablemente la solución:
El tiempo se empezaría a contar cuando se pulsa el botón para que se abra la puerta e incluye el tiempo de apertura de la puerta y el que la puerta tiene que permanecer abierta para que pase el coche. Esta solución es factible porque el tiempo que tarda la puerta en abrirse es practicamente constante, y al ser el montaje más sencillo se reducen las probabilidades de que falle.

El proyecto es complejo, por lo que para explicarlo conviene trabajarlo por partes. Un primer acercamiento consiste en colocar un motor para mover la puerta, pulsando un botón la puerta se empieza a abrir y se detiene cuando se ha abierto. Volviendo a pulsar el botón la puerta empieza a cerrarse, deteniendose cuando se ha cerrado. Esto se resuleve con un conmutador doble que sirve para cambiar el sentido de giro del motor y con dos finales de carrera, pulsadores normalmente cerrados, que abre la puerta, uno en la posición de abierta y el otro en la de cerrada. Este es el esquema eléctrico.

Y esta es la foto de un conmutador doble.

El primer paso para introducir el temporizador es mover los conmutadores con un electroiman, los conmutadores con el electroiman, más nombrado como bobina, constituyen el relé. La temporización se consigue con ayuda de un condensador, pero si el condensador se descargará directamente sobre la bobina del relé, el tiempo resultría muy corto. Para dilatar este tiempo usamos como interuptor del relé un transistor trabajando en saturación y corte, sobre cuya base se descarga el condensador a través de una resistencia. El esquema eléctrico completo es el siguiente.

Y la secuencia de funcionamieto esta:
Al tocar el pulsador llega corriente a la base del transistor, lo que permite el paso de la corriente entre colector y emisor, que activa la bobina del relé, cambiando los conmutadores de posición y empezando a abrirse la puerta. A la vez se carga casi instantáneamente el condensador y aunque se deje de tocar el pulsador, la carga almacenada en condensador alimenta la base del transistor manteniendolo en saturación durante un tiempo.

En el circuito aparecen dos diodos en serie porque la bobina del relé necesita 6 voltios, que son exceivos para el motor. Los dos diodos disminuyen en 1,4 voltios la tensión del motor.

Es importante hablar de que por mucho que se explique siempre se escapará algo, o se resultará pesado, o no se logrará comunicar algo
Intentar hacer el trabajo con confianza, tomando decisiones sobre cosas que no conocemos cien por cien, nos ayudará a ir conociendo el proyecto, de los errores aprenderemos e iremos adquireiendo la experiencia que nos hará expertos.

Este prototipo lo monté en Mula en mayo de 2004 y lo he modificado para mostrarlo en un vídeo en internet, los tiempos iniciales podrían ser excesivos, por lo que le he colocado una puerta estrechita, que al abrirse antes hace que todo vaya más rápido. aunque el vídeo no dura ni cuarenta segundos, el tiempo en que la puerta está detenida, se hace largo.

SOBRE EL FIANL DE CARRERA

Como contestación a un comentario explico lo que es un final de carrera.

Se trata de un conmutador que en vez de ser accionado por la mano, en este caso lo accina la puerta cuando está totalmente abieta o totalmente cerrada. Se le pueden conectar tres cables, el común (C), el normalmente abierto (NO), y el normalmente cerrado (NC). En este circuito concreto se conecta solo el común y el normalmente cerrado. En esta foto se pude ver en la parte inferior donde se conectan los cables, repito, en este caso no es necesario el contacto del centro (NO). En el esquema electrónico de esta entrada, los finales de carrera aparecen con la leyenda FCA (final de carrera accionado cuando la puerta está totolmente abierta) y FCC (final de carrera accionado cuando la puerta está totalmente cerrada).

En el vídeo de esta entrada los finales de carrera no son comerciales, los he hecho con dos clavos y una chapa. La chapa permite el paso de la corriente entre los clavos. El trozo de madera, o el rotulador amarillo tocan las chapas, apartándolas de uno de los clavos, e interuumpiendo así el paso de la corriente. Se aprecia en el segundo vídeo.

31 octubre 2007

Triestable

Las canicas son un recurso muy útil para aplicaciones de mecánica en el área de Tecnología en Educación Secundaria Obligatoria. Las aplicaciones más clásicas son las máquinas de efectos encadenados, también llamadas temporizadores de canicas. Pero se puede ir un poco más lejos: hay un dispositivo mecánico que con una entrada y dos salidas distribuye la canica que entra, alternativamente por las salidas, es un biestable. Ramón Gonzalo lo aplica en unos vídeos publicados por la UNED. En la página del canadiense Matthias Wandel podemos ver una máquina para sumar canicas basada en este dispositivo www.sentex.ca/~mwandel, esta página por otra parte es una autentica fuente de recursos para Educación Tecnológica. Se puede acceder a ella a través de los links de este blog.
El dispositivo que podemos ver en este vídeo va un poco más lejos del biestable, es un triestable, tiene una entrada y tres salidas. Las canicas que introducimos por la entrada van saliendo consecutivamente por las tres salidas.

La máquina de Matthias Wandel la podemos ver en woodgears.ca/marbleadd/index.html

22 octubre 2007

Antena parabólica

La señal de las televisiones se puede retransmitir mediante antenas situadas en puntos particularmente altos y también mediante satélites artificiales geoestacionarios, es decir que giran con la tierra en su movimiento de rotación, no cambiando su posición relativa respecto de ella. Para captar las señales de estos satélites necesitamos las tan cotidianas antenas parabólicas, que reflejan la radiación que reciben y la concentran en el foco de la parábola dónde el LNB se encarga de recogerla y a través de un cable coaxial se conduce hasta un receptor apropiado previo a la televisión.
Con las antenas parabólicas podemos tener acceso a canales de pago pero también a canales libres. Para mí el principal atractivo lo supone la posibilidad de acceso a televisiones de otros países, para mejorar nuestro conocimiento de idiomas.
En las fotos podemos ver una antena portátil de solo 40 cm de diámetro enfocando a los satélites Astra en la posición 28,2º Este, desde el que emiten televisiones de Gran Bretaña. En la red podemos encontrar información sobre los satélites: canales, posición,.... ¿Cómo orientar la antena?. Empezaremos imitando la orientación de las de nuestro vecinos, la mayoría están orientadas a los satélites Hispasat y Astra 19,2º Este, y a partir de ahí vamos moviendo despacito y viendo el resultado en la tele.
El equipo se puede obtener por menos de 100 € en ofertas periódicas de las candenas Lidl, Plus o Aldi.

31 julio 2007

Un poco de bricolaje

Aprovechando las vacaciones siempre nos podemos dedicar a hacer las chapuzas que tenemos atrasadas. Como siempre por cuestión de tiempo aquí está el vídeo, después publicaré más comentarios. Se trata de la instalación de una base de enchufe en un aseo, en este caso para alimentar un calefactor. Se pretendía usar un mecanismo de la misma serie que los del resto de la casa, por supuesto empotrado, y que a ser posible el cable que llevará la electricidad al enchufe no se viera. Estuve madurando la solución y preparando el material y herramientas necesarias durante tiempo, y aquí está el resultado

18 junio 2007

Ramon Gonzalo visita y comenta el blog:

Toda persona que publica una frase, una foto, un vídeo que ayuda a que el conocimiento de la humanidad crezca debería tener una renta vitalicia.
En el Blog se ve ilusión por enseñar.
Enhorabuena

Ramón Gonzalo

14 junio 2007

Semáforo


El semáforo que funciona con un programador electromecánico también conocido como "de bote", es uno de los proyectos clásicos del área de Tecnología en Educación Secundaria. Considero, que tanto en éste como en otros proyectos de aplicación en el área, es necesario detectar los puntos débiles, que suelen ser la causa de que los prototipos no funcionen.

En el caso del programador de bote, el punto débil son los contactos con el bote. Para superarlo nos echaremos una manita con un operador comercial: el final de carrera.

Y para optimizar el resultado será necesario utilizar el algebra de Boole, las matemáticas de la electrónica digital.

Los finales de carrera son conmutadores, con dos posiciones que podemos llamar ‘0’ y ‘1’. Así si utilizásemos un semáforo de sólo dos luces, rojo y verde, con un solo final de carrera accionado por las levas del bote tendríamos suficiente. Para un semáforo de tres luces necesitamos dos conmutadores ya que con ellos obtenemos cuatro combinaciones: ‘00’, ‘01’, ‘10’ y ‘11’. Como tenemos tres luces, nos sobra una combinación. En principio pensé que no encendiera ninguna luz la posición sobrante. Pero después traté de atajar otro punto débil del proyecto, que es el de la transición entre luces. Es muy difícil conseguir que justo en el instante que se apaga una luz se encienda la otra. Para superar este inconveniente, ordenamos las combinaciones de forma que entre una y la siguiente cambie sólo un dígito: ‘00’, ‘10’, ‘11’ y ‘01’. Así en cada cambio de luz solo intervendría uno de los conmutadores. El problema se termina de resolver, asignado dos combinaciones a un sólo color:

00 Rojo
10 Verde
11 Ámbar
01 Rojo

El esquema eléctrico es el siguiente

En estos vídeos se pueden ver los detalles del semáforo:





En esta foto podemos ver el detalle del reductor de velocidad que mueve el bote programador

05 abril 2007

Figuras tridimensionales, vistas y perspectiva

Aqui tenemos una foto de un objeto tridimensional para trabajar las vistas, también conocidas como proyecciones diédricas.



Está construido de poliestireno expandido, el que se usa para el embalaje de electrodomésticos, y forrado de papel. La cuadrícula facilita el trabajo de obtener las vistas. Cuando lo construí pensé: deberían existir fotocopiadoras capaces de reproducir este tipo de objetos.

Después de publicar la foto con una pieza me parece interesante publicar el dibujo de dicha pieza.


Como una fotografía es una perspectiva cónica he estado dibujando la pieza en perspectiva cónica, para obtener una apariencia más parecida a la foto.
La cónica que he dibujado es con tres puntos de fuga, ninguna de las direcciones del triedro de la figura es paralela al plano del cuadro. Hacer esto con lápiz y regla es prácticamente imposible, los puntos de fuga se salen del papel, las intersecciones de líneas que forman ángulos muy abiertos son muy inexatas... Con la ayuda de programas de diseño asistido por ordenador es otra cosa, aunque no deja de ser una tarea ardua, ahora al menos posible,
Estos programas permiten dibujar un objeto en tres dimensiones y despues visualizarlo e imprimirlo en prespectiva cónica. Ésta es la opción que habitualmente se usa. Lo que yo he hecho para obtner el dibujo ha sido dibujarlo como se hacen las perspectivas cónicas, con los puntos de fuga, la línea de horizonte,... es decir como si lo dibujara con lápiz y regla.



Llevo varios días dibujando figuras en perspectiva cónica, lo que me ha servido para repasar y afianzar toda la teoría: puntos de fuga, planos límite, abatimientos... Ha resultado muy interesante.
Quizás para los alumnos sea más fácil visulizar las figuras en este formato.
Como muestra de mi trabajo aquí dejo otra pieza.



Hoy 12 de octubre de 2008 he recibido un comentario que demanda explicaciones sobre cómo dibujar en cónico.
Trataré de dar una explicación, que espero que sirva de ayuda.
Vamos a dibujar la figura de la foto, y lo haremos con dos puntos de fuga. Para las dimensiones nos ayudamos de los cuadritos que aparecen tanto en la foto como en las perspectivas publicadas más arriba.
Aquí tenemos el ejercicio que podemos hacer.

Sobre un formato A4, en posición horizontal dibujamos dos líneas horizontales. La de abajo la llamaremos línea de tierra y la de arriba línea de horizonte. Sobre la línea de horizonte situamos dos puntos, cerca de los márgenes de la hoja, son los puntos de fuga.
Debajo de la línea de tierra dibujamos la planta de la figura, en posición inclinada y tocando en un punto a dicha línea,-en el caso de la imagen tocan dos puntos, para facilitar el trazado-. Prolongamos las líneas de la planta hasta la línea de tierra, y desde aquí las llevamos a los puntos de fuga. Unas paralelas, a un punto, y las otras, al otro, como se ve en la figura. Así obtenemos la perspectiva de la planta.
Para dibujar el resto de la figura, levantamos una vértical por los puntos de la planta que tocan la línea de tierra. Y en ella marcamos las alturas en verdadera magnitud. Las llevmos a los puntos de fuga, y la intersección con las verticales levantadas por los correspondientes puntos de la perspectiva de la planta nos dará las alturas del objeto en perspectiva. Será necesario hacer algún cambio de dirección de fuga, que espero se deduzca en la imagen.