TECSUP

DEPARTAMENTO ACADÉMICO:

ELECTRÓNICA DIGITAL

CARRERA:

ELECTROTECNIA INDUSTRIAL

INTEGRANTES:

- DIEGO PAOLO MARTÍNEZ MAYTA

- EDWIN YUBER CONCHA VARGAS

- JUAN CARLOS BALLÓN KOC

- MARCO ANTONIO CARLOS CHOQUENAIRA

TEMA: DRAWBOT

AREQUIPA – PERÚ

20 / JUNIO / 2019

  

I. Planteamiento y Delimitación del Tema

       Debido a la alta demanda de planos de alta precisión de todas las áreas hoy en día, ha hecho que se invierta en máquinas impresoras de gran tamaño para este propósito. ¿Y si existirse una máquina de mucho menor tamaño que realizase la misma función con un alto ahorro de energía y sin perder calidad en el trabajo?

II. Delimitación de Objetivos


a. Objetivo Principal

ü  Poner al alcance de las manos de toda persona e institución pública o privada de enseñanza la manera de cómo construir una máquina de dibujo de alta precisión casera con programación de Arduino y ayuda de motores paso por paso.

b. Objetivos Secundarios

ü  Incentivar la investigación de este proyecto para su sofisticación y llegar a ser de uso industrial y comercial.

ü  Incentivar a los profesionales a conocer más sobre la programación de Arduino; conociendo esto, entenderá las bases de programación y las podrá mejorar desde sus raíces.

III. Marco Teórico

Documentación de DrawBot

DrawBot es una aplicación potente y gratuita para MacOSX que te invita a escribir scripts Python simples para generar gráficos bidimensionales. Las primitivas de gráficos incorporadas admiten rectángulos, óvalos, trazados (bezier), polígonos, objetos de texto y transparencia.

Educación

DrawBot es una herramienta ideal para enseñar los conceptos básicos de la programación. Los estudiantes obtienen coloridas golosinas gráficas mientras se familiarizan con las variables, las declaraciones condicionales, las funciones y lo que tienen. Los resultados se pueden guardar en una selección de diferentes formatos de archivo, como alta resolución, PDF escalable, svg, película, png, jpeg, tiff ...

DrawBot se ha demostrado como parte del plan de estudios en cursos seleccionados en la Royal Academy en La Haya.

Pitón

DrawBot está escrito en Python. La descarga binaria es totalmente autocontenida (es decir, no necesita una instalación de Python), pero el código fuente está disponible si desea utilizar la propia.

IV. Desarrollo del Proyecto 

1. Definición de Sistemas y Subsistemas

EQUIPO	SISTEMA	SUBSISTEMA
Fuente DC AC 100 / 240 V – DC 12 V, 20 A	Mecánico	Cuenta con 9 entradas y salidas: 1: Línea (AC) 2: Neutro (AC) 3: Tierra 4: Común (DC) 5: Común (DC) 6: Común (DC) 7: Positivo (DC) 8: Positivo (DC) 9: Positivo (DC) Estas entradas son ajustables por pernos que ejecutan el contacto a presión hacia una placa base que conduce la corriente hacia el circuito.
		Por dentro cuenta con un diseño rectificador de ondas que transforman la señal sinusoidal a señal continua. Tiene componentes como una tarjeta electrónica, y unos capacitores, resistencias, un puente de diodos, etc. Tiene una carcasa metálica con múltiples orificios circulares con propósito de ventilación.
	Eléctrico	Tiene una potencia de hasta 240 W.
		Tiene dos entradas para Línea y Neutro de Corriente Alterna de entre 100 a 240 V a una frecuencia de entre 50 a 60 Hz.
		Tiene 6 salidas: 3 Comunes y 3 Positivos en Corriente Directa a un voltaje único de 12 V, hasta 20 A.
		Cuenta con protección de salida hacia Tierra conectado a la carcasa para evitar descargas en caso de fugas y se puede derivar esta misma salida hacia los demás equipos para su protección. Además cuenta con fusibles en su interior que previenen cortocircuitos o sobrecargas.
	Electrónico	Cuenta con una tarjeta electrónica que facilita su conexionado interior.

EQUIPO	SISTEMA	SUBSISTEMA
Arduino UNO	Mecánico	Entrada mecánica de alimentación.
		Tiene 29 entradas y salidas para conexionado eléctrico a presión.
		Cuenta con una salida para conexionado a una computadora por puerto USB a presión.
	Eléctrico	Cuenta con 29 entradas y salidas. Contamos con 13 entradas divididas en dos grupos: A.    POWER ü  IOREF ü  RESET ü  3.3 V ü  5 V ü  GND ü  GND ü  Vin B.     ANALOG IN ü  A0 ü  A1 ü  A2 ü  A3 ü  A4 ü  A5 Luego tenemos 16 salidas, de las cuales 14 están en el grupo DIGITAL (PWM) y otras dos independientes. A.    DIGITAL PWM ü  13 ü  12 ü  11 (AC) ü  10 (AC) ü  9 (AC) ü  8 ü  7 ü  6 (AC) ü  5 (AC) ü  4 ü  3 (AC) ü  2 ü  1 (TX) ü  0 (RX) B.     INDEPENDIENTE 1 ü  AREF C.     INDEPENDIENTE 2 ü  GND
		Tiene una entrada de línea para alimentación del componente.
	Electrónico	El componente en sí es considerado como electrónico. Se pueden ver visiblemente elementos como resistencias, transistores, capacitores, leds, salida para puerto USB, entrada para alimentación, etc.
	Software	Cuenta con IDE ARDUINO, un programa de uso libre con el cual diseñaremos una programación digital para enviarlo por la entrada USB en un lenguaje que Arduino comprenda.

EQUIPO	SISTEMA	SUBSISTEMA
Micro Servo MG90S 2.5 kg	Mecánico	Tiene una potencia mecánica que aguanta hasta 2.5 kg.
		Cuenta con 3 aletillas con su respectivo perno cada uno para ajustarse a diferentes superficies o una mayor precisión en el ajuste.
	Eléctrico	Cuenta con una entrada de 3 cables de tres colores diferentes para alimentación y GND.

EQUIPO	SISTEMA	SUBSISTEMA
Shield Motor v1 Driver L293D	Eléctrico	Las doce entradas y salidas se dividen en 5 grupos. A.    M1 ü  Entrada 1 ü  Entrada 2 ü  GND B.     M2 ü  Entrada 1 ü  Entrada 2 C.     M+ ü  Positivo ü  GND D.    M3 ü  Entrada 1 ü  Entrada 2 E.     M4 ü  Entrada 1 ü  Entrada 2
	Electrónico	Controla hasta 4 motores DC o 2 motores PaP y además 2 servomotores gracias a este Shield. Se puede controlar tanto la velocidad como la dirección de giro.

EQUIPO	SISTEMA	SUBSISTEMA
Driver Puente H L293D	Eléctrico	Voltaje de entrada (motores): 4.5V-V
		Corriente DC por canal: 600mA. Corriente pico por canal: 1.2A.
		Diodos de protección contra voltajes inversos generados por las cargas inductivas
		Protección contra sobre carga térmica
	Electrónico	Controla 2 motores DC o 1 motor PaP. Podrás controlar tanto la velocidad como la dirección de giro.

EQUIPO	SISTEMA	SUBSISTEMA
Poleas Dentadas HTD3-24T-6.35	Mecánico	Polea de aluminio con un eje interno de 6.35 mm.
		Cuenta con 24 diente a un paso de 3 mm por diente.
		Especial para correa de 15 mm de grosor.

EQUIPO	SISTEMA	SUBSISTEMA
Correa Dentada HTD 15mm	Mecánico	ü  Paso: 3mm ü  Ancho: 15mm ü  Altura: 2.41mm ü  Altura de diente: 1.17mm ü  Material: Neopreno Caucho con refuerzo en el núcleo de hilos de acero ü  Color: Negro

EQUIPO	SISTEMA	SUBSISTEMA
Motores Stepper Nema 17	Mecánico	Dimensiones: 42.2 mm x42.2 mm x3.95 mm
		El eje tiene un diámetro de 5 mm.
		Cuenta con un rotor que entrega potencia mecánica
	Eléctrico	·         Inductancia de fase: 2.8mH
		·         Corriente de fase: 1.68A
		·         Torque detenido: 5Kg.cm

EQUIPO	SISTEMA	SUBSISTEMA
Tablero de Madera 98.5 x 65 cm	Mecánico	Material: Pino
		Dimensiones: 98.5 x 65 x 1.5 cm

2. Matrices Morfológicas

        i.         Problema 1: El Arduino, Shield Motor y el Tablero de Madera están descubiertos, al aire libre sin protección con riesgo a romperse o sufrir daños severos, así como caerse, puesto que no está sujeto a nada, con riesgo inclusive de descarga eléctrica.

La Tabla de Madera no tiene dónde apoyarse, es propensa a caerse	El Arduino está descubierto	El Arduino está suelto	El Shield Motor está descubierto	El Shield Motor está  suelto
Añadirle aletas transversales en la parte trasera para su autosostenimiento.	Ponerlo en una caja o carcasa junto con el Shield Motor.	Atornillarlo a  una base fija	Ponerlo en una caja o carcasa junto con el Arduino.	Atornillarlo a  una base fija
Empotrarlo a una pared.	Ponerlo en una caja o carcasa independiente.	Atornillarlo a una caja o carcasa.	Ponerlo en una caja o carcasa independiente.	Atornillarlo a una caja o carcasa.
Que cuente con dos orejas en la parte superior para colgarlo en una pared.		Utilizar silicona.		Utilizar silicona.

Problema 2: Los 9 contactos (entradas y salidas) están un tanto al descubierto con cierto riesgo que una persona pueda recibir una descarga en caso de contacto accidental.

Gestión Visual	Aislante	Protección Externa
Una señalización que indique el riesgo eléctrico.	Cinta aislante.	Caja o carcasa independiente
Una persona que guarde la seguridad.	Tapa aislante.	Caja o carcasa compartido con el Arduino y Shield Motor.
Nada.	Presspan.	Nada.

3. Materiales a Utilizar

Ø  1 Fuente DC AC 100 / 240 V – DC 12 V, 20 A

Ø  1 Arduino UNO

Ø  1 Shield Motor v1 Driver L293D

Ø  1 Driver Puente H L293D

Ø  1 Micro Servo MG90S 2.5 kg

Ø  2 Poleas Dentadas HTD3-24T-6.35

Ø  3 metros de Correa Dentada HTD 15mm

Ø  2 Motores Stepper Nema 17

Ø  1 Impresora 3D

Ø  1 Computadora

Ø  1 Tablero de Madera 98.5 x 65 cm

Imprimimos en 3D:

       I.            V. PROGRAMACIÓN

 CÓDIGO:

/*
* 5 minutos Drawbot.pde
*/

int servoPinL = 9;
int servoPinR = 10;

void setup() {}
pinMode(servoPinL,OUTPUT);
pinMode(servoPinR,OUTPUT);
}

void loop() {}
digitalWrite(servoPinL,HIGH);
digitalWrite(servoPinR,HIGH);
delayMicroseconds(1500);
digitalWrite(servoPinL,LOW);
digitalWrite(servoPinR,LOW);
Delay(50);
}

VI. VIDEOS

 

1. De nuestra experiencia construyendo: 

2. De explicación del funcionamiento:

VII. Conclusiones

Definitivamente el Drawbot ha llegado a ser una herramienta de dibujo de alta precisión con la capacidad de reemplazar a las impresoras y convertirse en un equipo altamente utilizado para la edición de bocetos y dibujos de carácter ingenieril; asimismo, su característica única de editabilidad lo hace muy versátil para cambios en el instantes en modo borrador (o acrílico), lo que también contribuye con la ecología, puesto que no se tendrá que imprimir plano tras plano.

VIII. Recomendaciones

Recomendamos que el producto sea probado varias veces antes de su uso definitivo para su calibración y estabilización de sus componentes.