Curso gratuito sobre impresión en 3D


En este blog nos intentamos hacer eco de todos los proyectos interesantes que surgen  respecto a la  impresión en 3D

Precisamente orientado  a todas aquellas personas que quieran profundizar en esta plataforma ,gracias a la plataforma de Miriadax   tenemos disponibles  en la red   un interesante  curso gratuito  online  sobre impresión en 3d   apoyado  por la UPM  (Universidad Politécnica de Madrid)

El curso esta organizado en formato MOOC, (el acrónimo en inglés de Massive Online Open Courses ) , es decir como  un curso online masivo y abierto donde toda la comunidad   colabora de forma interactiva a través de la plataforma  y el uso de redes sociales.

Si el 2018 ha sido un año donde la Impresión 3D ha sido un boom a nivel del gran público y prácticamente ya no queda nadie que no conozca de su existencia, este año 2019 va a ser un año de gran crecimiento a nivel profesional, presencia en PYMES y uso en la Industria.

Todo ello gracias al considerable abaratamiento de tecnologías como FDM o SLA, así como a la constante evolución de los materiales para impresión , lo que amplían el abanico de soluciones que podemos llegar a crear apoyándonos en la impresión 3D.

 

No hay comienzo de año que no esté lleno de buenos propósitos, así que desde el MOOC Imprimiendo en 3D desde la plataforma MiriadaX nos animan a todos los que nos interese el mundo de la impresión en 3d o queramos mejorar nuestros conocimientos a que incluyamos en esta tarea en nuestra lista de propósitos 😉 nos permitirá obtener un conocimiento global de este apasionante mundo y descubrir que áreas son más de nuestro interés.

“Imprimiendo en 3D” quiere acercar a los usuarios esta tecnología, en constante cambio, que está llamada a revolucionar el mundo productivo y las relaciones comerciales en un corto espacio de tiempo.

 

La liberalización de algunas patentes y el descenso del coste de las impresoras están acercando la impresión 3D a casi todas las personas.

Desde sus inicios en los años ochenta del siglo XX, la impresión 3D ha ido perfeccionando tanto la propia impresora como diversificando los materiales que pueden emplearse. Por esta razón, se propone este curso para conocer las herramientas básicas de este proceso aditivo de fabricación de objetos desde un soporte digital (dibujos realizados con algún software: Blender, SketchUp, etc.), animado con ejemplos para que los usuarios pueden llevarlos a cabo (piezas de drenes, etc.)

 

En próximos MOOCs ya más especializados nos prometen ir abordando y profundizando en temas similares que sean de nuestro interés como por ejemplo  “Construcción de drones apoyándose en impresión 3D”, “Diseño avanzado con softwares para impresión en 3D”, etc.).

Para los que ya esteis pensando en  comenzar este MOOC, ya hay un Foro https://miriadax.net/es/web/imprimiendo-3d-/foro en el que se pueden hacer llegar dudas y preguntas asi como debatir sobre todo lo relacionado la Impresión 3D

https://miriadax.net/es/web/imprimiendo-3d-/inicio .

 

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Enchufe inteligente basado en Cayenne


Un enchufe inteligente puede ser el primer camino sencillo para empezar la automatización del hogar ,objetivo   que sin duda esta muy pronto por llegar (en cuanto bajen aun mas los precios del hardware , pero sobre todo se mejore el software respecto a la seguridad) . Como hemos visto en este blog en numerosas ocasiones, existen muchos tipos de enchufes inteligentes disponibles en el mercado , pero aunque su precio empieza a ser razonable, desgraciadamente son soluciones cerradas  y por tanto no son personalizables  estando unidos a una solución sw que es muy difícil de cambiar.

En general, un enchufe inteligente es un dispositivo compacto que se conecta a tomas de corriente tradicionales   pudiendo actualizarse   con control remoto (normalmente por wifi) y por programación mediante diversas aplicaciones a medida   ejecutadas desde un smartphone ( o desde un pagina web).

Hoy, día de año nuevo, vamos a ver lo sencillo que es construir un enchufe inteligente mediante la plataforma Cayenne y utilizando el económico módulo wifi ESP8266

Con esta solución se consiguen varios objetivos:

  • Control local y remoto – el dispositivo basado en Cayenne puede ser fácilmente encendido/apagado usando la aplicación para smartphone Cayenne o desde la página web de Cayenne.
  • Motion Control – puede automáticamente encender o apagar con su presencia así como activar o desactivar esta opción por medio de la propia app de Cayenne.
  • Control por voz – puede activar o apagado el enchufe usando el Asistente de voz de Alexa
  • Poder de programación – se puede crear fácilmente horarios de
    encendido/apagado para sus dispositivos .También fácilmente puede configurar el temporizador de Cayenne directamente desde la aplicación.
  • Protección térmica – gracias a un sensor de temperatura incorporado automáticamente se puede apagar aparatos por sobrecalentamiento y notificar esta condicion a través de SMS o correo electrónico.
  • Monitorización remota – Por medio de la aplicación de Cayenne se puede monitorear el voltaje, corriente, temperatura y estado del enchufe (o está activado o desactivado).
  • Estadísticas de uso de energía – se puede controlar el consumo de energía de los dispositivos conectados y obtener notificaciones.

 

 

 

 

El circuito

Para este proyecto se usa  la siguiente lista de componentes:

  1.  Módulo de ESP8266-12E
  2.  Adaptador  DC5V 
  3.  Regulador de 3.3V 
  4. Modulo sharp S108T02 
  5. .  Sensor de temperatura  (DS18B20)
  6.   Sensor Consumo  (ACS712)
  7.  Sensor de  presencia PIR HC-SR501 
  8.  Cables y placa de prototipos.

 

El circuito no es demasiado complejo pues básicamente consiste en conectar los    sensores al ESP8266 , sin olvidar la alimentación de 3.3v   obtenida a partir de una fuente standard conmutada de  5v DC  y un reductor de 5v y 3.3v DC .  Puede usar  un viejo cargador de teléfono móvil y realizar la conversión de 5V a 3.3V con un circuito regulador integrado como el  AMS1117 . También puede alimentar con 5v  el circuito  usando directamente un micro-usb. 

 

Usaremos el sensor digital de temperatura DS18B20 con bus de hilo de Maxim IC , componente muy usado por cierto en muchos proyectos de registro de datos y control de temperatura

Este chip envia  al bus I2C la información de la temperatura exterior en  grados C con precisión 9-12 bits, -55C a 125C (+/- 0.5C).a.

Cada sensor tiene un número de serie único de 64 bits grabado en él lo cual permite un gran número de sensores que se utilizarán en un bus de datos.

 

DS18B20

 

Para medir el interior temperatura del enchufe se  usa el sensor de temperatura DS18B20  que alimentaremos  con 5v DC  desde  el propio  ESP8266 .Respecto a la salida digital del sensor de temperatura lo conectaremos a la una entrada digital por el  pin 13.

 

Como vemos en el esquema anterior , el sensor de proximidad    lo conectaremos al  pin  4  digital  y también a la alimentación de 5v DC  de la placa.

Respecto al sensor de consumo , éste  esta  basado en el  AC712  el cual conectaremos  en derivación ( es decir en serie ) con  la carga  AC  y a su vez con el   modulo sharp S108T02  (que es un relé de estado solido ) que  a su vez   llevaremos al enchufe para conectar la carga que deseamos controlar.

El   modulo sharp S108T02  (que es un relé de estado solido ) lo comandaremos directamente  con una salida digital   por medio del pin 5  ( al pin+)  y  masa . No debemos confundir los pines de control  (+-)  con lo pines de la  carga AC controlar rotulados con el signo de ca .

Respecto al sensor de consumo eléctrico, nos basaremos en  el modulo  ACS712  , el  cual  asimismo también debe conectarse a la carga en serie   como ya comentábamos  . Para evitar precisamente problemas en las conexiones ,  el modulo  ACS712     cuenta con dos terminales  atornillables para conectar aquí la carga  en  serie  y justo en el lado opuesto tres pines donde conectaremos la alimentación  y el pin de datos (OUT) que soldaremos al pin analógico  (ADC) del ESP8266

 

El modulo  ACS712  puede medir hasta  30 amperios gracias a su tamaño compacto fácil  de usar   basándose  en el Chip IC de producto: ACS712ELC 30 A . Su tensión de alimentación es de 5V y la tensión de salida con corrientes de hasta 30A es de185 mV/A siendo el rango de temperatura de funcionamiento entre -40 °C a 85 °C

Rrefiriéndonos al sensor PIR  podemos conectar un sensor PIR HC-SR501   que alimentaremos a 5v DC

 

hcsr501.PNG

 

El  modelo HC-SR501HC-SR501 es  un Sensor infrarrojo de bajo coste (menos de 2€  por modulo en Amazon) con placa de circuito de control donde se pueden ajustar la sensibilidad y el tiempo de retención gracias a dos resistencias ajustables que dispone en un lateral.

La gama de voltaje de trabajo es  DC 5V-20V  con un consumo de corriente de  menos de 60uA. La salida  es binaria digital  siendo el voltaje de salida de  3,3 V para un nivel alto o “1” logico  y  0V para el cero lógico (no detección de movimiento).

Lo primero que hacemos es conocer el pinout del HC-SR501, pero rápidamente al ver la serigrafía  de la placa, queda perfectamente claro :GND  para la masa , VCC para la alimentación (que tomaremos desde la Orange Pi ) y un pin de salida (OUT) que será el que nos indique si ha detectado algún movimiento.

Luego lleva un par de resistencia variables o potenciómetros que nos permiten ajustar los parámetros de sensibilidad y duración de la señal, es decir, durante cuanto tiempo vamos a querer que en pin OUT tener la salida informada.

sensor

 

El primer potenciómetro hacia la derecha sirve para ajustar la distancia de modo que el , rango de detección aumenta (unos 7 metros), por el contrario, la gama de detección disminuye (unos 3 metros).El otro potenciómetro rotándolo a la derecha sirve para retrasar  el  retardo de sensor a  tiempos más largos (sobre 300s).Si se gira la contrario el retardo sera corto (sobre 5).

 

 

Plataforma Cayenne

Gracias  a la plataforma de Cayenne , de la que hemos hablado en este blog en numerosas  ocasiones es bastante sencillo monitorizar cualquier variable física  de un modo realmente sencillo  simplemente  haciendo drug &drop desde el panel de control de Cayenne utilizando internet sin tener conocimientos  de programación conseguiendo asi controlar o monitorizar una carga AC a  en tan solo unos minutos  .

En efecto, gracias  a un  framework  genérico desarrollado por  myDevices IO Project Builder llamado Cayenne , los desarrolladores , fabricantes y  también aficionados  pueden  construir rápidamente prototipos y proyectos que requieran controlar o monitorizar   cualquier cosa conectada a  una placa  con conectividad  , permitiendo con una sóla cuenta gratuita de Cayenne, crear un número ilimitado de proyectos  mediante una solución  muy sencilla  basada en arrastrar y soltar 

Obviamente el punto fuerte de Cayenne  son las  capacidades de  IO  para que pueda controlar de forma remota sensores, motores, actuadores, incluidas los puertos  de GPIO con almacenamiento ilimitado de datos recogidos por los componentes de hardware,   triggers y alertas,  que proporcionan las herramientas necesarias para la automatización y la capacidad de configurar alertas. Ademas también puede crear cuadros de mando personalizados para mostrar su proyecto con arrastrar y soltar widgets que también son totalmente personalizables.

Para  probar Cayenne  con el  ESP12E       necesitamos  programar su ESP-12E para conectarse a su punto de acceso wifi   (el código fuente a subir  se puede descargar desde https://codebender.cc/embed/sketch:398516)

Como hemos hablado en  muchas ocasiones de Cayenne  pues en realidad está concebido para  que su manejo sea realmente sencillo   de configurar,  de modo que nos iremos a  su   url :   https://cayenne.mydevices.com/  

Tras registrarnos nos iremos  al panel de control   ,pulsaremos en  Add new   y seleccionamos generic ESP8266

A continuación nos ofrece  la API key que deberemos añadir al sw del   ESP12E      y tras reiniciarlo  ya debería poderse  comunicar con el node de Cayenne

 

Ahora la placa  está configurada con el MQTT  ( username /pwd)     así como con conectividad  wifi ,  de modo que ya   debería  de  poder conectarse al framework de Cayenne   y podemos seguir hacia adelante añadiendo sensores que deberán estar de acuerdo con el sw instalado en el ESP12E

Para visualizar los datos y controlar el dispositivo basta con añadir el widget apropiado usando arrastrar y soltar el método por lo que en  primer lugar, es necesario determinar los parámetros que quieres monitorear.

Cayenne utilizar un canal separado para cada parámetro y necesita definir cuándo configurar  un widget para cada funcionalidad

 

Estos son algunos de los widges que podemos usar para este circuito   :

 

Como vemos ,en este caso , como se aprecia en la pantalla anterior se han añadido:

  • Dos valor pantalla Widgets para mostrar temperatura y corriente.
  • Un calibrador de pantalla Widget para mostrar el voltaje.
  • Un 2 Widget de pantalla de estado para monitorear el estado de la clavija
  • Tres botón controlador Widget para el torneado de encendido y apagado el enchufe, proximidad de activación/desactivación y activación/desactivación temporizador.
  • Un regulador controlador Widget para ajustar la hora.
  • Una línea gráfico pantalla Widget para mostrar el índice de consumo de energía.
  • Dos disparadores, uno por automático apagado si se sobrecalienta y otra para correo electrónico y notificación por SMS.

 

Básicamente  el código a subir al    ESP12E     usa 5 librerías:  tres de Cayenne donde  tendremos que definir el SSID y la pwd de la red wifi así como las credenciales de Cayenne    , una cuarta de temporización para enviar muestras a intervalos prefijados ( que obviamente podemos cambiar ) 

Es de destacar  la creación  de  dos puertos virtuales  para capturar  los valores  en tiempo real de la temperatura  y la humedad tomadas ambas  del DHTXX  , lo cual nos van a permitir comunicarnos con el API de Cayenne.

Este es un ejemplo muy sencillo de utilización:

#include "CayenneDefines.h"
#include "CayenneWiFi.h"
#include "CayenneWiFiClient.h"


#define CAYANNE_DEBUG
#define CAYANNE_PRINT Serial


// Cayenne authentication token. This should be obtained from the Cayenne Dashboard.
// Change the value of token, ssid, and pwd to yours
char token[] = "xxxxxx";
char ssid[] = "xxxxxx";
char pwd[] = "xxxxx";
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(115200);
Cayenne.begin(token, ssid, pwd);
dht.begin();
}

CAYENNE_OUT(V0)
{
float t = dht.readTemperature();
Cayenne.virtualWrite(V0, t); //virtual pin
}
......
......

void loop() {
Cayenne.run();
}
 
Como es obvio  necesitaremos actualizar  en el código anterior cambiando el valor de ssid, contraseña  configurándola para la red wifi de su hogar y  también no olvidar   registrar  el  token de Cayenne que previamente habrá solicitado  desde la propia web de cayenne.

Md Hairul ha compartido el código de su prototipo  mediante licencia GPL, código, el cual  para que sea mas legible hemos añadido  unos breves lineas explicatorias.

 

// usado para enviar datos a la nube Cayenne
#include "CayenneDefines.h"
#include "CayenneWiFi.h"
#include "CayenneWiFiClient.h"

// Incluye las bibliotecas para el sensor de temperatura DS18B20
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

// Habilitando la voz de Alexa
include "WemoSwitch.h"
include "WemoManager.h"
include "CallbackFunction.h"

WemoManager wemoManager;
WemoSwitch *light = NULL;

// configurar la depuración de cayenne
define CAYENNE_PRINT Serial

// tipos de datos
define TYPE_DIGITAL_SENSOR "digital_sensor"
define TYPE_VOLTAGE "voltage"
define TYPE_CURRENT "current"

// tipos de unidades
define UNIT_DIGITAL "d"
define UNIT_VOLTS "v"
define UNIT_AMP "a"

// El pin e datos está conectado al puerto 2 del ESP8622
define ONE_WIRE_BUS 2

// Configurar una instancia de OneWire para comunicarse con cualquier dispositivo OneWire (no solo IC de temperatura Maxim / Dallas)
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);

// Pasar la referencia oneWire al sensor de temperatura.
DallasTemperature sensors(&oneWire);
define PLUG 5
define pirPin 4

//variables
int timer_flag = 0;
int timer_time = 120;
int pir_flag = 0;
long timer_millis = 0;
int calibrationTime = 30;
long unsigned int lowIn;
long unsigned int pause = 60000;
boolean lockLow = true;
boolean takeLowTime;
int PIRValue = 0;
unsigned long lastMillis = 0;
int mVperAmp = 185; // usar 100 para el modulo de 20A y 66 para el módulo
int RawValue= 0;
int ACSoffset = 500; //solo para el modulo esp8266
double Voltage = 0;
double current = 0;
float temp = 0;

// Información de la red WiFi que debe personalizarse con lso datos de su red.
const char ssid[] = "xxxxxxxx";
const char wifiPassword[] = "xxxxxxxxx";

// información de autentificación Cayenne que deben obtenerse desde el tablero de Cayenne.
const char username[] = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx";
const char password[] = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx";
const char clientID[] = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx";

void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(PLUG, OUTPUT);
pinMode(pirPin, INPUT);

//configurar cayenne
Cayenne.begin(username, password, clientID, ssid, wifiPassword);

// Poner en marcha la biblioteca de sensores de temperatura
sensors.begin();

// iniciar wemo library
wemoManager.begin();

// Formato: Alexa invocation name, local port no, on callback, off callback
light = new WemoSwitch("Smart Plug", 80, plugOn, plugOff);
wemoManager.addDevice(*light);
delay(100);
digitalWrite(PLUG, LOW);
}





void loop() //aquí comienza el bucle infinito de lecturas y envios
{
Cayenne.loop();
wemoManager.serverLoop();
if(timer_flag){
check_time();
}
if(pir_flag)
{
PIRSensor();
}
read_temperature();
int voltage = 220; // definir voltaje standard
read_current();
float energy = 0.7 * voltage * current * millis()/(1000 * 60);
//en kWh, asumiendo un factor de potencia de 0.7

if (millis() - lastMillis > 10000)
{
lastMillis = millis();

// Enviar datos a Cayenne desde aquí.
//Este ejemplo simplemente envía el tiempo de actividad actual en milisegundos.

Cayenne.virtualWrite(1, voltage, TYPE_VOLTAGE, UNIT_VOLTS);
Cayenne.virtualWrite(2, current, TYPE_CURRENT, UNIT_AMP);
Cayenne.virtualWrite(3, temp, TYPE_TEMPERATURE, UNIT_CELSIUS);
Cayenne.virtualWrite(4, energy, TYPE_ENERGY, UNIT_KW_PER_H);
}

}


CAYENNE_IN(5)
// recepción de datos del canal 5 (encendido / apagado)
{
int value = getValue.asInt(); //aceptar y convertir valor a entero
Serial.println(value);
digitalWrite(PLUG, value); //cambiar el estado de
Cayenne.virtualWrite(7, value, TYPE_DIGITAL_SENSOR, UNIT_DIGITAL);
}



CAYENNE_IN(6)
// recepción de datos del canal 6 (encendido / apagado)
{
int value = getValue.asInt(); //aceptar y convertir valor a entero
Serial.println(value);
timer_time = value;
}


CAYENNE_IN(8)
//Datos recibidos desde el canal 6 de proximidad on / off
{
int value = getValue.asInt(); //accept and convert value to Int
Serial.println(value);
pir_flag = value;
}
CAYENNE_IN(10)

// recepción de datos del temporizador de activación / desactivación del canal 6
{
int value = getValue.asInt();// aceptar y convertir valor a Int
 Serial.println(value);
timer_flag = value;
timer_millis = millis();
}

// Función predeterminada para procesar comandos del actuador desde el Tablero de Cayenne.
//También puede usar funciones para canales específicos, por ejemplo, CAYENNE_IN (1) para los comandos del canal 1.



CAYENNE_IN_DEFAULT()
{
CAYENNE_LOG("CAYENNE_IN_DEFAULT(%u) - %s, %s", request.channel, getValue.getId(), getValue.asString());
//Procesar mensaje aquí. Si hay un error, establezca un mensaje de error utilizando getValue.setError (),
//por ejemplo, getValue.setError ("Mensaje de error")
;
}

void read_temperature(){
// llamada a sensores.requestTemperaturas () para emitir una temperatura global // solicitud a todos los dispositivos en el bus
Serial.print("Recuperando temperaturas…");
sensors.requestTemperatures(); // Envía el comando para obtener temperaturas.
Serial.println("HECHO");
// Después de que tengamos las temperaturas, podemos imprimirlas aquí. // Usamos la función ByIndex, y como ejemplo obtenemos la temperatura solo del primer sensor.
Serial.print("Temperatura para el dispositivo 1 (indice 0) es: ");
temp = sensors.getTempCByIndex(0);
Serial.println(temp);
}


void read_current()
{
//1000 lecturas analógicas para promediar
for(int i = 0; i < 1000; i++)
{
RawValue = RawValue + analogRead(A0); // agregar cada lectura A / D a un total
}
Voltage = ((RawValue / 1000) / 1023.0) * 1000;
// Gets you mV, max is 1000mV
current = ((Voltage - ACSoffset) / mVperAmp);
}

void check_time()
{
if(((millis()-timer_millis)/60000) > timer_time)
{
digitalWrite(PLUG, !digitalRead(PLUG));
Cayenne.virtualWrite(7, !digitalRead(PLUG), TYPE_DIGITAL_SENSOR, UNIT_DIGITAL);
timer_flag = 0;
}
}


void PIRSensor()
{
if(digitalRead(pirPin) == HIGH)
{
if(lockLow)
{
PIRValue = 1;
lockLow = false;
Serial.println("Movimiento detectado.");
digitalWrite(PLUG, HIGH);
Cayenne.virtualWrite(7, 1, TYPE_DIGITAL_SENSOR, UNIT_DIGITAL);
delay(50);
}
takeLowTime = true;
}
if(digitalRead(pirPin) == LOW) {
if(takeLowTime){
lowIn = millis();takeLowTime = false;
}
if(!lockLow && millis() - lowIn > pause) {
PIRValue = 0;
lockLow = true;
Serial.println("Movimiento terminado.");
digitalWrite(PLUG, LOW);
Cayenne.virtualWrite(7, 0, TYPE_DIGITAL_SENSOR, UNIT_DIGITAL);
delay(50);
}
}
}

void plugOn()
{
Serial.print("Conmutar 1 a encendido …");
digitalWrite(PLUG, HIGH);
Cayenne.virtualWrite(7, 1, TYPE_DIGITAL_SENSOR, UNIT_DIGITAL);
}

void plugOff()
{
Serial.print("Conmutar 1 a apagado …");
digitalWrite(PLUG, LOW);
Cayenne.virtualWrite(7, 0, TYPE_DIGITAL_SENSOR, UNIT_DIGITAL);
}

En el siguiente vídeo podemos ver el resultado de este interesante proyecto

 

 

 

 

 

Fuente https://www.instructables.com/id/Smart-Plug/

Proyecto de navidad: construya un piano con teclas de frutas


No espere poder realizar una sonata para piano de Beethoven en este proyecto , pero  hoy vamos a cambiar de registro  en cuanto los contenidos que compartimos en este blog ,   enfocándonos en  un proyecto  muy sencillo  pensado sobre  para que los mas pequeños aprendan electrónica  y programación de un modo divertido   usando la excusa   del  las frutas para activar 8 notas  ¡y, no se preocupe si no tiene plátanos en este momento también  debería funcionar con cualquier fruta o verdura !.


El fundamento del circuito es a realmente  sencillo  pues basta  conectar a  cada fruta con una resistencia de 2,2 Mohmios ( o similar ) a una entrada analógica diferente y usar una referencia de GND como polo común    y con esto ya tenemos  junto con cualquier Arduino los fundamentos para hacer el piano frutal pues la electricidad  fluyera cuando toquemos la fruta para cerrar el circuito y, cuando lo haga, lo leeremos desde  una  Placa Arduino  pudiendo desencadenar un evento  que en este caso, sera  reproducir una nota  que sacáramos por un pin digital

Es decir cuando , usando un  pin digital de  Arduino configurado como entrada, si lo conectamos  a  un objeto con cierta resistencia , esto hará que la resistencia entre esta  y masa se desplace hacia GND (es decir a 0 V) porque el circuito está completo , el programa  leerá ese valor binario ( es decir un cero lógico)  y este evento provocara   que  Arduino reproduzca  una nota.

Para hacer el piano  de frutas  necesitará:

  • Una placa Arduino, puede usar Arduino  UNO pero también puede usar cualquier placa compatible  procedente del mercado oriental .
  • Ocho  resistencias de alto valor  de  2,2 Mega ohmios, aunque  debería funcionar con cualquier valor  entre 1 Mega-ohmios  y 10 Mega-ohmios . Si no tiene  estos valores también puede asociar varias en serie o en paralelo  hasta obtener  valores parecidos (al usar 8 entradas al menos necesitaremos pues 8 resistencias)
  • Una resistencia de 220 ohmios para no proteger  el altavoz ,( si es un altavoz de 1W  o mas puede  prescindir de esta).
  • Un altavoz de 8 ohmios.
  •  Idealmente una placa de prueba para  conectar fácilmente los cables y las resistencias al Arduino.
  • Cables rígidos  para las conexiones.
  • !Su fruta o verdura favorita!( cuanto mas agua tenga mejores resultados obtendremos)

En cuanto al circuito , vamos a usar un Arduino Uno  configurando los pines digitales 2,3,4,5,6,7 y 8, como entradas digitales  y el pin digital 12 como salida digital.  También se puede usar cualquier placa compatible  con Arduino  procedente del mercado oriental y por supuesto también   una placa  Netduino en  todas sus variantes ( tendra que adaptar el sw)

El circuito es  muy sencillo  pues  consintiendo básicamente   en   8  entradas      y una   salida.   A las entradas digitales conectaremos 8  resistencias de pull-up de 2,2 Meg Ohm entres estas y VCC(+5V), conexión esta ultima que obtendremos directamente de la propia placa de Arduino. Como se puede deducir,  estas  entradas digitales se conectan   a  una fruta  clavando el hilo en esta . Cuando tocamos esta  fruta ,al estar conectada  a  una entrada de Arduino , llevaremos  a nivel lógico BAJO etas   al conectar  a tierra cada fruta  que a su vez esta  conectada a cada entrada digital.

El circuito se complementa con una resistencia de  220 ohmios, conectada desde el pin 12 a un altavoz de 8 ohmios. Esta resistencia perfectamente se puede suprimir si conecta directamente un altavoz  y no un amplificador   

En cuanto al sketh o programa para nuestro Arduino vamos a usar el ejemplo de E.Ballew escrito en Junio de 2018 que toma prestados  las librerías de tono de Tom Igoe (puede ver mas  ejemplos  en http://arduino.cc/en/Tutorial/Tone ) utilizando  sus archivos pitches.h  con una  clausula  include     para las frecuencias de las notas.

Este código implementa una sola octava de un piano simple, es decir solo reproduce  8 sonidos diferentes .

En primer lugar en el bloque Setup  se definen los pines de entradas digitales  asi como sus correspondientes notas para lo cual se define una matriz  unidimensional llamada  digInput   

int digInput[] = { 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };

También se define  cual va a ser el pin digital que va a usarse como salida  para conectar el altavoz ( el pin 12)

int toneOut = 12;

Definida el array  de los pines digitales  que usaremos como entrada digital  y la variable para el pin digital de salida    simplemente  toca asignar esta como entradas   mediante la clausula  pinMode(xx INPUT )  recorriendo el array  con un  bucle for  . También para  terminar definiremos  la salida  con la clausula pinMode(yy, OUTPUT);  resultando el siguiente código:

void setup() { ;

 for (int i = 0; i < numKeys; i++)

{ pinMode(digInput[i], INPUT);

}

pinMode(toneOut, OUTPUT); }


En cuanto al   bucle principal  leemos  mediante bucle el estado de las 8 teclas de frutas mediante la instrucción sensorVal = digitalRead(digInput[j])    ,  de modo   que si detectamos un nivel bajo   reproducimos la nota asociadas a  esa tecla  mediante la instrucción  tone(toneOut, myNote[j]); 

Asimismo  debemos  evitar  falso sonidos  para lo cual  incrementaremos la variable kepressed ,que inicializamos a cero en cada pasada del bucle para  silenciar el altavoz en cuanto sepamos que no se ha pulsado ninguna fruta  

int keypressed = 0;

……

if (sensorVal == LOW)

{ ++keypressed;

// increment keypressed

digitalWrite(13, HIGH);

tone(toneOut, myNote[j]);

}

if (keypressed == 0) { noTone(toneOut); }


También  a  efectos de depuración   realizamos un retardo entre cada interacción de 250ms  mediante la clausula  delay(250);

Al  bucle principal  ademas   efectos de depuración se añade una salida a de monitor en serie (que deberemos configurar  a 9600  baudios   )  , para probar los 8 niveles lógicos correspondientes   a las 8 entradas binarias .


El código final resultante  de  todas las consideraciones anteriores es el siguiente:

#include "pitches.h"

int numKeys = 8;
int digInput[] = { 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
int myNote[] = { NOTE_C4, NOTE_D4, NOTE_E4, NOTE_F4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_B4, NOTE_C5 };
int toneOut = 12;

void setup() {
  // arrnacar conexion serie
  Serial.begin(9600);
  // Configurar  pines  digitales como entrada 
  for (int i = 0; i < numKeys; i++) {
    pinMode(digInput[i], INPUT);
  }
  pinMode(toneOut, OUTPUT);
}

void loop() {
  
  int keypressed = 0;
  for (int j = 0; j < numKeys; j++) {
    int sensorVal = digitalRead(digInput[j]);
    String outStr = String("K");
      outStr = String(outStr + j);
      outStr = String(outStr + ": ");
      outStr = String(outStr + sensorVal);
    if (sensorVal == LOW) {
      ++keypressed;  // incrementar keypressed
      digitalWrite(13, HIGH);
      tone(toneOut, myNote[j]);
    }
    //outStr = String(outStr + ":");
    //outStr = String(outStr + keypressed);
    Serial.print(outStr);
    Serial.print("\t");
  }
  Serial.println("");
  if (keypressed == 0) {
    noTone(toneOut);
  }
  delay(250);
}






Fichero pitches.h

/*************************************************
* Public Constants
*************************************************/


#define NOTE_C4 262

#define NOTE_D4 294

#define NOTE_E4 330
#define NOTE_F4 349

#define NOTE_G4 392

#define NOTE_A4 440

#define NOTE_B4 494
#define NOTE_C5 523

Obviamente una vez hayamos depurado el circuito no necesitamos la salida por consola del estado de las entrada binarias , por lo que el programa puede quedar reducido las
siguientes lineas:


#include “pitches.h”

int numKeys = 8;
int digInput[] = { 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
int myNote[] = { NOTE_C4, NOTE_D4, NOTE_E4, NOTE_F4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_B4, NOTE_C5 };
int toneOut = 12;

void setup() {
for (int i = 0; i < numKeys; i++) {
pinMode(digInput[i], INPUT);
}
pinMode(toneOut, OUTPUT);
}

void loop() {
int keypressed = 0;
for (int j = 0; j < numKeys; j++) {
int sensorVal = digitalRead(digInput[j]);
if (sensorVal == LOW) {
++keypressed; 
digitalWrite(13, HIGH);
tone(toneOut, myNote[j]);
}
}
if (keypressed == 0) {
noTone(toneOut);
}
delay(250);
}









Por cierto el concepto , aunque sirve para emular un mini órgano también puede servir para emular un miniteclado , un pulsador especial , o cualquir cosa que ncesiste ser activado mediante algo diferente

Como convertir una impresora 3D en una impresora Wifi


Geeetech es un fabricante chino fundada  en 2011, y que se ha dedicado a la I + D integrada, la producción y la distribución de EDB (placas de desarrollo integrada), MCU, así como a hardware de código abierto, destacando por sus desarrollos en impresión 3d. De hecho son una de las compañías más grandes de impresoras 3D en China, ya que han producido más de 100,000 impresoras, siendo ademas de las pocas compañías de impresoras 3D de código abierto en China.

Precisamente  dada su trayectoria no podían olvidar el desarrollo de un modulo que ofrezca  conectividad inalámbrica con el único objetivo de permitir que todos los aficionados a la impresión en 3D puedan controlar su impresora de forma inalámbrica. 

Dicho modulo inalámbrico   llamado 3D WiFi es ampliamente compatible con muchos tipos diferentes de impresoras 3D en el mercado: el único requisito es que el chip conversor de  USB a serie de su impresora pertenezca a uno de estos tres :CH340, FT232 y PL2303   y esté controlado por las instrucciones G.code, así que si cumple esto  dicho o Módulo 3D WiFi puede actualizar su máquina como Wi-Fi habilitada y hacerla comparable a otras impresoras 3D conectadas Wi-Fi prohibitivamente caras.

3D-wifi 10.jpg

El módulo  3D WiFi compone principalmente de dos partes: placa de control y módulo Wi-Fi  siendo de tamaño muy pequeño ( mas o menos como una caja de cerillas)  pero  lo suficientemente potente como para conectar su impresora 3D con el servidor en la nube de Geeetech, para  controla un dispositivo desde la aplicación EasyPrint 3D sin mas configuraciones dado que el módulo de WiFi en 3D está listo para usar de inmediato: solo necesita conectar su impresora 3D al puerto USB del este dispositivo y finalizar las configuraciones simples por medio de  la aplicación para Android EasyPrint 3D y a partir de ahí  ya puede  comenzar a controlar su impresora de forma inalámbrica.

 A través de la aplicación EasyPrint 3D, es extremadamente simple y conveniente controlar directamente su impresora en cualquier lugar y en cualquier momento pues solo necesitara conectar su impresora 3D al puerto USB del módulo 3D WiFi , completar configuraciones sencillas en la aplicación 3D EasyPrint ( que vamos a ver )  y ya luego puede controlar su dispositivo inalámbrico y comenzar a imprimir  .Además, se da a acceso a una gran galería en la nube( al estilo thinginverse ) , que cubre 9 categorías de modelos 3D para imprimir desde hobby, hogar, moda, arte a gadgets, herramientas, juguetes, educación y piezas de impresión en 3D. 

También se puede grabar y compartir  diseños desde  la aplicación EasyPrint 3D en segundos .

Quizás una de las facilidades mas interesantes es la de control remoto  su impresora 3d en tiempo real. Incluso puede configurar los parámetros de impresión relevantes y recibir notificaciones instantáneas durante su trabajo de impresión.

Ademas de ser compatible  3D WiFi  con todas las impresoras de Geetech, se ha probado con la siguientes impresoras:

Creality-CR-10.jpg
Anycubic-I3-Mega.jpg
Anet-A8.jpg
Monoprice2.jpg
Monoprice1.jpg


El módulo 3D WiFi   también es compatible con impresoras 3d controladas por las siguientes placas:

Arduino-Mega-R3.jpg
Iduino-Mega-R3.jpg
Rumba.jpg.

Carastericticas del 3D WiFi  

  • Alimentación: 5V DC
  • Corriente de trabajo: 150mA (en promedio), 500mA (pico)
  • USB 2.0 de velocidad completa
  • Soporte de tarjeta TF: SDSC, SDHC (<32G); CLASS2, CLASS4
  • WIFIFrecuencia: 2.4G ~ 2.5G (2400M ~ 2483.5M)
  • Potencia de transmisión: 802.11b: + 20 dBm / 802.11g: +17 dBm / 802.11n: +14 dBm
  • Sensibilidad de recepción: 802.11b: -91 dBm (11 Mbps) / 802.11g: -75 dBm (54 Mbps) / 802.11n: -72 dBm (MCS7)
  • Antena: antena PCB a bordo
  • Modo Wi-Fi: Estación / SoftAP 
  • Estándar WLAN: 802.11 b / g / n /
  • Mecanismo de seguridad: WPA / WPA2
  • Tipo de cifrado: WEP / TKIP / AES
  • Protocolo de red: IPv4 、 TCP / UDP / HTTP / FTP / MQTT
  • Tamaño: 49.37 * 25.87 * 16.5mm
  • Tamaño de empaquetado: 52.44 * 28.94 * 17 mm

 

Aplicación EasyPrint 3D

EasyPrint 3D se desarrolló como una aplicación de impresión 3D, estando orientada tanto para principiantes en impresión 3D como para profesionales experimentados, con el objetivo de llevar la tecnología de impresión 3D a nuestra vida diaria. Usa  un interfaz de usuario simple y elegante  proporcionando un flujo de operación fácil y una experiencia de usuario receptiva.

EasyPrint 3D viene con cuatro características principales:

  • Monitorizacion en tiempo real: con EasyPrint 3D, un colaborador considerado, le resultará conveniente monitorear el estado de su impresora y el progreso de la impresión en tiempo real cuando está ocupado completando su trabajo, haciendo footing, comprando o visitando amigos.
  • Control remoto: al conectar su impresora con EasyPrint 3D, puede dirigir el control remoto sobre el proceso general de impresión. Le permite elegir un modelo 3D favorito de la tarjeta SD y la galería de aplicaciones en la nube. Solo unos pocos clics en su teléfono para configurar su máquina, obtener una vista previa del archivo de modelo, calibrar y nivelar su impresora, modificar la temperatura de la extrusora y el semillero y la velocidad de impresión, y comenzar a imprimir. Durante la impresión, recibirá de inmediato una notificación cuando se corte la energía. En este caso emergente, la impresora se detendrá y guardará el estado de impresión en tiempo real de inmediato. Cuando encienda la impresora la próxima vez, aparecerá un mensaje emergente para que usted elija reanudar la impresión anterior o iniciar una nueva.
  • Cloud slicer: esta característica le permite transformar archivos .stl en comandos g.code en su palma de la mano. Eficiente y conveniente.
  • Una galería en la nube de modelos en 3D: esta galería en la nube cubre 9 categorías de modelos 3D GRATIS, que incluyen arte, moda, hogar, pasatiempos, educación, partes de impresoras 3D, dispositivos, juguetes y herramientas. El desarrollo de una galería de nubes de este tipo surge de nuestra idea: compartir y desarrollar. En la próxima versión, puede tener acceso a un gran volumen de modelos 3D gratuitos compartidos por aficionados a la impresión en 3D de todo el mundo.

Veamos a continuación los pasos para configurar el modulo 3D WiFi :

  • Descargue la aplicación EasyPrint 3D aquí e instálela siguiendo las instrucciones o también puede descargar la aplicación EasyPrint 3D en Google Play y App Store.
  • Abra la aplicación EasyPrint 3D. Haga clic en el botón [Iniciar sesión] en la interfaz [Me] para finalizar su registro.
Inicia sesión.jpg
  •  Para principiantes, haga clic en [Cuenta] para registrarse. Ingrese su propia información de cuenta.(Nota: no hay espacio en el nombre de usuario. Para usuarios extranjeros, seleccione “Inglés” para la dirección de su servidor).
15 register.jpg   16 register.jpg  17 register.jpg
  •  Haga clic en [Registrarse ahora] y aparecerá una interfaz emergente para que revise su correo electrónico.
20 register.jpg
  •  Haga clic en OK y revise su correo electrónico.
  •  Inicie sesión con la información de su cuenta.

Enlazar la impresora 3D a la aplicación EasyPrint 3D

  • Inicie sesión y enlace la impresora. En [Me] – [Mi impresora 3D], finalice el proceso de encuadernación siguiendo las instrucciones de la aplicación.
  •  Haga clic en [Mi impresora 3D].
13 Me.jpg
  • Haz clic en el botón “Comenzar para enlazar”.
21 empezar a bind.jpg
  • Haga clic en el botón en la imagen de abajo para ingresar el número de serie manualmente.
Image021.jpg   22 número de serie.jpg
  • Haga clic en “Siguiente” y aparecerá la siguiente imagen para informarle que el proceso de encuadernación es exitoso.
Image024.jpg
  • Luego verá la siguiente interfaz, que muestra que la impresora está fuera de línea.
Imagen026.jpg
  • !Ese es todo el proceso de unión.! 

En el siguiente punto, terminaremos las configuraciones de Wi-Fi paso a paso.

Configuración de Wi-Fi

Los procedimientos de configuración detallados son los siguientes:

  •  Conecte su impresora 3D al puerto USB del módulo WiFi 3D con su cable USB para la transmisión de datos. Use el cable de alimentación para conectar el módulo WiFi 3D con su adaptador para encenderlo.
33 (1) .png
  • Compruebe si los tres indicadores luminosos están encendidos: Wi-Fi, USB, fuente de alimentación de izquierda a derecha en orden. Inserte la tarjeta TF en la ranura.
11- (1) .png
  •  Presione prolongadamente el orificio etiquetado con “establecer” con un alfiler, hasta que la luz de Wi-Fi se apague y parpadee rápidamente. Afloje el pin y el Wi-Fi 3D entrará en el modo de configuración. Nota: Si no afloja el pin, la luz parpadeará lentamente para entrar en el modo de reinicio.
  • Abra la aplicación EasyPrint 3D y haga clic en “Imprimir”. En la página de la ventana emergente, haga clic en el ícono “Wi-Fi” para ingresar al modo de configuración de Wi-Fi, como se muestra en la imagen a continuación.
Image032.jpg Image034.jpg Imagen036.png
  • Haga clic en [Siguiente] para comenzar a detectar el Wi-Fi integrado en la impresora. Si se detecta la conexión Wi-Fi, podría ver la siguiente imagen.
Imagen038.png
  • Si no se detecta, aparecerá un mensaje emergente “La impresora no se detectó Wi-Fi”. Haga clic en [Aceptar] y nuevamente haga clic en [Siguiente] para volver a detectar.
Imagen040.jpg
  •  Después de detectar el Wi-Fi integrado en la impresora, haga clic en [Siguiente] y elija un punto de acceso Wi-Fi, como se muestra en la imagen a continuación.
  • Haz clic en [Siguiente]. Si el punto de acceso Wi-Fi necesita una contraseña, la interfaz mostrará el cuadro de entrada de la contraseña de Wi-Fi.Simplemente ingrese la contraseña correcta y luego haga clic en [OK], como se muestra en la imagen a continuación. (si no es necesario ingresar la contraseña, continúe con el siguiente paso).
Image044.png

 

  • Cuando logre conectar la red Wi-Fi, la interfaz mostrará que la configuración ha finalizado. Haga clic en [Aceptar] y la interfaz mostrará que la impresora está en línea.
Imagen046.png Image048.jpg


Hasta aquí, la configuración entre la aplicación y su impresora ha finalizado. Ahora puede imprimir y controlar la impresión a través de la aplicación EasyPrint 3D.

  •  Haga clic en [Siguiente] para comenzar a detectar el Wi-Fi integrado en la impresora. Si se detecta la conexión Wi-Fi, podría ver la interfaz de “Configuración” en su teléfono.
Imagen036.png Image051.png
  • Haga clic en el botón de Wi-Fi para conectar la zona activa “Geeetech-Printer”, como se muestra en la imagen.
Image053.png
  • Haga clic en el botón [Siguiente] en la imagen de abajo.
Image055.png
  •  Ingrese el nombre WLAN y la contraseña de su router. Haga clic en [Aceptar] para conectar su Wi-Fi.
Image057.png
  • Cuando logre conectar el Wi-Fi, la interfaz mostrará que la configuración ha finalizado, como se muestra en la imagen a continuación.
Imagen046.png
  • Haga clic en [Aceptar] y la interfaz mostrará que la impresora está en línea.
Image048.jpg


Hasta aquí, la configuración entre la aplicación y su impresora , de modo  que ya ha finalizado todos los ajustes oportunos. Ahora puede imprimir y controlar la impresión 3d con el modulo  3D WiFi  a través de la aplicación EasyPrint 3D.

 

Resumiendo en el siguiente vídeo podemos ver  todos los pasos de configuración de este modulo 3D WiFi    con la  aplicación easyprint3d:

 

 

 

 

 

Brazo bionico


En los próximos años  gracias a la  evolución de la tecnología , veremos cada vez más personas que  serán aumentadas de alguna manera a través de la tecnología. Estamos acostumbrados a los marcapasos y los implantes ortopédicos, pero ¿a qué más recurriremos? Youbionic ha estado trabajando en manos y brazos biónicos para que los usemos. De hecho en los últimos años, la compañía ha pasado de manos impresas en 3D bastante simples a este movimiento de trabajo que imita el brazo biónico

Hace ya mas de 4 años que Federico Ciccarese fundó Youbionic con la idea de  trabajar  “en una herramienta para la evolución de la especie humana”.  De hecho desde Youbionic creen que la tecnología se puede utilizar para aumentar las capacidades humanas y la intervención en el reemplazo de partes de nuestro cuerpo que no funcionan correctamente  y por ellos  se comprometen a construir dispositivos para hacernos vivir mejor y por más tiempo; de hecho tienen  la intención de ocupar todos sus recursos para fusionar el cuerpo biológico con componentes mecatrónicos”.

 

 

 

BRAZO BIONICO

Youbionic ha estado trabajando en el desafío de hacer un brazo biónico desde 2014. 3DPrint.com habló con Frederico, y les contó que han estado estudiando durante años cómo funciona el cuerpo humano y diseñar interfaces que puedan integrarse con el. Realmente creen que en este momento pueden aparecer dispositivos experimentales, pero pronto serán una gran evolución. Como corresponde a sus precios bajos, Frederico utiliza la flexibilidad de la impresión 3D para crear prototipos de bajo costo, vendieron sus  resultados para financiar nuevos fondos. investigación y así sucesivamente”

Gracias a  la impresión 3D  Youbionic proporciona los elementos para crear robótica y biónica nunca antes vista.  enfoscandose  en  apéndices impresos en 3D son, como se podría sospechar, generalmente destinados a aquellos a los que les falta una extremidad.

Además, hay muchas otras personas que pueden retener la funcionalidad parcial de una mano, pero aún podrían usar la asistencia.

El modelado generado a través de algoritmos matemáticos y el estudio de las formas que la naturaleza nos ofrece cada día,  ha permitido desarrollar habilidades de diseño únicas,asi  que unos de su elementos mas sofisticados ( Youbionic Hand )  aporta una nueva dimensión de existencia: la prótesis mioeléctrica bellamente impresa en 3D de Youbionic  que está prevista para usarla desde  cualquier aplicación pues es capaz de ser controlada por la contracción muscular como si fuera una parte real del cuerpo.

 

 

Como vemos el brazo youbiónic, los dedos y todas las partes están impresas en 3D.  El paquete es extraordinariamente ligero y se usa sobre los brazos existentes  moviéndose de una manera muy suave y realista. Asimismo los dedos impresos en 3D se mueven en concierto con los reales o pueden controlarse externamente. Su creador Frederico está trabajando en una versión controlada por la mente de su brazo biónico (que a través de la interfaz del cerebro humano, los auriculares podrían estar disponibles mucho antes de lo que pensamos).

Lo más difícil de hacer con los brazos biónicos es hacer que los dedos trabajen con la resistividad correcta que se necesita para agarrar cosas o realmente recogerlas  pero  Frederico ha trabajado duro para lograr ese tipo de funcionalidad hasta el punto en que el brazo pueda levantar y manipular muchas cosas a su alrededor.De hecho  los dedos son modulares y podrían ser reemplazados por diferentes accesorios

Como se ve en el vídeo a continuación, la mano de Youbionic puede manipular muchos elementos diferentes, incluyendo una caja pequeña, una botella de agua y un juego de llaves. Dejando de lado la funcionalidad, el movimiento es extremadamente fluido y el acabado negro suave realmente lo hace lucir genial.

El dispositivo está equipado actualmente con un Arduino Micro , servos, varios sensores, un paquete de baterías y algunos interruptores. Incluso el tablero parece estar muy limpio , aunque entendemos  que una version  final usará algún tipo de PCB.

Han  rediseñado completamente los elementos mecánicos, por lo que ahora Hand es más resistente a los esfuerzos durante la operación pues han modificado los parámetros del proyecto para elevar la fuerza que logra hacer, de modo que está listo para la mayoría del ejercicio diario, cómo levantar objetos, apretar los mangos y luego interactuar con el mundo exterior como una mano biológica.

 

 

Otra característica única de Youbionic Hand es la modularidad como hemos ya  comentado , pues cada dedo es independiente y ha sido diseñado para ser parte de configuraciones alternativas. Próximamente, estarán disponibles los componentes que permiten diferentes montajes: podrá crear abrazaderas de tres dedos para instalaciones en robots antropomorfos o dispositivos portátiles con armadura humana

Estos dispositivos pueden aumentar las habilidades de las personas cuando son llevadas por un cuerpo sano, pero también pueden recuperar habilidades si reemplazan partes del cuerpo que no funcionan. De hecho su creador  Frederico piensa que tan pronto como nos acostumbramos a ver cosas como esta, es decir  costos protésicos de bajo costo, con todas las partes,pues entre otras coas estas  suponen  una vigésima parte de una disponible comercialmente en la actualidad.

 

 

 

Específicamente en el ámbito médico, veremos  en los próximos años una gran cantidad de innovaciones de impresión 3D, por lo que los inventores, diseñadores e innovadores utilizarán impresoras 3D para crear dispositivos novedosos.

La mayoría de los dispositivos médicos y otras cosas están reguladas fuera del alcance de la mayoría de los inventores pero en áreas donde la innovación es accesible, veremos mucha actividad de impresión 3D como ya lo ha hecho  hasta el momento (como por  ejemplo The UnLimbited Arm v2.1 – Alfie Edition  en  proceso de  mejora en thinginverse)

The UnLimbited Arm v2.1 - Alfie Edition

La fabricación de dispositivos médicos de bajo costo versátiles y, posiblemente, específicos para cada paciente, será un área de innovación importante para nuestra calidad de vida  en los próximos años destacando los brazos biónicos   y por supuesto el tren inferior, pues son son algunas de las cosas más difíciles que se me ocurren en esta área.

 

 

Precio

Youbionic   vende los archivos stl del brazo por $ 149, mientras que los archivos para la mano son $ 99  permitiendo a los usuarios imprimir su propio brazo pues ellos también tienen que sufragar su actividad ( aunque también se están embarcando en nuevos modelos de negocios en impresión 3D y en MedTech)  pero  también hay actuadores y otras piezas que necesitaríamos comprar por separado.

 El brazo está impreso en 3D de PLA y utiliza Actuonix Linear Actuators .Puede imprimir los otros componentes usted mismo o usar un servicio de impresión 3D si no tiene uno.

Además de varios brazos biónicos actualizados, Youbionic ha desarrollado un dispositivo de doble mano. En este momento, el brazo de Youbionic parece estar funcionando a la perfección, como se puede ver en el video anterior

Al vender los archivos stl  , Frederico espera financiar el desarrollo de su equipo y al mismo obtener retroalimentacion para mejorararlo. ¿Funcionará este tipo de modelo? ¿Llevaremos el ritmo vertiginoso de la innovación en la impresión 3D a la medicina y las prótesis? ¿O el miedo a los cuellos rotos significará que una carga regulatoria aumentada también caerá sobre nosotros? ¿Cuál es el futuro de la innovación de impresión 3D en esta área? Para Youbionic, el futuro significa “obtener retroalimentación y usar esto para mejorar los diseños” y “asociarse con inversionistas para ayudarnos a acelerar el progreso y alcanzar los objetivos más rápido.

 

 

 

 

Puedes aprender más y ordenar el suyo en el sitio web de Youbionic , eso si por unos 200 €.

Reloj gigante casero


En efecto hemos visto soluciones muy ingeniosas usando  tal vez medios humildes como por ejemplo cartón y leds para construir un reloj digital “gigante”, pero la idea de Leon van den Beukel ha sido  llegar aun mas lejos  pues   sustituye todos  los leds  convencionales  usados en proyectos convencionales por tiras de leds  RGB direccionables  del tipo  WS2812B .

Ademas por si fuese poso también  ha creado una  versión impresa en 3D para albergar  todo   usando como placa de control   una placa   Arduino  nano   al que se ha conectado un modulo bluetooth para sincronizarlo con un smartphone gracias a una aplicación personalizada que se conecta de forma inalámbrica al reloj a través de dicho  modulo  Bluetooth y de este modo puedo personalizar el reloj.

Para cortar algunas  piezas, el autor también   ha usado una máquina CNC casera.

Los componentes  usados en este diseño  son:

Esta es el esquema del reloj digital casero propuesto  donde ya se  aprecian la conexiones:

  • Del sensor de temperatura DHT11,  el cual se ha  conectado al pin D2  junto la típica resistencia de 10k entre la salida de datos  y  VCC
  • El modulo de bluetooh  conectado a los pines D5(tx) y D6(rx) sin omitir la alimentación  de vcc y gnd. El pin de RV también lleva una resistencia de 1k en serie  y otra de 2.2k entre este y masa para atenuar la  señal del modulo
  • La tira de leds conectado a D8 por medio de una resistencia en serie de 330 ohmios sin omitir la alimentación  de vcc y gnd
  • El modulo de tiempo real conectado a los pines analógicos A4 y A2 sin omitir la alimentación  de vcc y gnd
  • La  alimentación  de todo el conjunto de 5v DC

 

 

Schema.png

 

Por cierto si se esta preguntando por el orden de colocación de los leds , tenga en cuenta que ha usado 29 leds RGB  para los 4 dígitos y los dos puntos,  colocándoles de modo que compongan 4 cifras en código de 7 segmentos   conectando cada led  entre si  respetando la alimentación   y encadenando el pin de datos  pore medio de sus pines de entrada y salida

Esta es la configuración del orden de los  leds RGB empleada por el autor:

Respecto al  código fuente de Arduino nano  esta disponible  en https://github.com/leonvandenbeukel/3D-7-Segment-Digital-Clock/blob/master/3D-7-Segment-Digital-Clock.ino

Para el control del reloj  puede descargar la aplicación  Bluetooth Digital Clock App  para Android desde Play Story aquí: hhttps://play.google.com/store/apps/details?id=nl.leonvandenbeukel.BTDigitalClockApp

 

Por ultimo también en github   el autor ha dejado los ficheros stl para imprimir  el receptáculo  del reloj con una impresora 3d. La ruta de estos 11 piezas  para imprimir por separado  esta en https://github.com/leonvandenbeukel/3D-7-Segment-Digital-Clock/tree/master/STL

Para un mejor contraste, nos sugieren mejor imprimir las siguientes partes en negro:

  • BewteenSegments
  • DotRing
  • Dotbottom
  • Medio
  • OuterRingSegments

El resto de piezas se puede imprimir en blanco.

En el siguiente vídeo podemos ver este fantástico reloj en funcionamiento

 

 

 

¿Porqué están tan de moda las FPGA’s?


Realmente  las FPGA’s  o matriz de puertas programables (del inglés field-programmable gate array) no son un invento reciente  pues fueron inventadas ya hace unos años allá por  el año 1984 por Ross Freeman y Bernard Vonderschmitt, co-fundadores de Xilinx.

Esencialmente internamente están formadas por  una enorme matriz  compuesta  por un gran número de pequeños bloques  formados por puertas lógicas y  biestables síncronos  (de hecho del orden de cientos de miles hasta millones de ellas según el  modelo) y justo en la intersección de esos  hay conmutadores digitales   que  son los que precisamente se  configuran  modificando la   matriz de conexiones  para realizar una determinad tarea tal  y como se haría con un circuito digital

Estos bloques individuales están constituidos por elementos lógicos como puertas AND,OR,NOR   que les permiten adoptar distintas funciones de transferencia.

El inter-conexionado de una FPGA  por tanto esta  cero cuando esta  está sin configurar, de modo que necesitamos  habilitar e puentes de  conexiones  en determinadas partes  y en otras deshabilitarlas , función que hacemos mandándoloe  una ráfaga de bits ( o bit stream )

 

Juntos, los distintos bloques, unidos por las conexiones que programamos, hacen que físicamente se constituya un circuito digital, de forma similar a como haríamos en una placa de prototipos (protobard)  con  elementos discretos  por ejemplo de la serie c-mos y con mucho cableado físico   sujeto a errores y poca fiabilidad.

Estos arreglos de matrices con cientos de miles hasta millones   de puertas programables sencillas como AND,OR,NOR   y  biestables , nos dan una gran ventaja a la hora de implementar un circuito lógico pues en vez de invertir en conexiones físicas susceptibles de fallar , es mucho mas eficiente realizarlo  con una FPGA  donde  pueden estar todas estas puertas pero incluidas en un chip pequeño, el cual lo configuraremos  para realizar esas conexiones  programando  las  compuertas para un determinado fin , y cuando ya no sea necesario  es posible reprogramarlo para otro cometido

Como vemos la enorme libertad  en la interjección de dichos bloques confiere a las FPGA una gran flexibilidad y versatilidad que llega hasta tal punto  que incluso  son  capaces de emular microprocesadores  de varios núcleos ( en función del tipo de FPGA)  ,

Hay proyectos de pequeños procesadores que pueden ser configurados en un FPGA. Ejemplos son MicroBlaze y PicoBlaze de Xlinx, Nios y Nios II de Altera, y los procesadores de código abierto LatticeMicro32 y LatticeMicro8.  !Incluso existen proyectos para emular procesadores históricos en FPGA, como el famos procesador del Apollo 11 Guidance Computer que llevo  el hombre a la Luna.

Todo esto pues puede explicar porque se están poniendo de moda pues permiten sobre una misma pastillas realizar diferentes circuitos   que incluso pueden ser actualizados  para mejorar su rendimiento su necesidad de  cambiar el hardware

Un aspecto a destacar  es  dado que su funcionamiento es básicamente cableado permite  velocidades  altisimas de reloj desde Mhz  hasta Ghz, pudiendo hacer procesamiento de señales de alta frecuencia así como construir circuitos muy rápidos por  lo que vemos ninguna de las placas qeu hay en el mercado  como por ejemplo Ardiuino se aproximan a las FPGA’s

Algunos de los principales fabricantes son Xilinx, Altera (comprado por Intel en 2015), MicroSem, Lattice Semiconductor o Atmel, pero  recientemente otros grandes players como Arduino  también han entrado en este lucrativo negocio del hardware  con el modeloMKR Visor  basada en un chip de Intel , el  modelo  Cyclone 10CL016j,

Programación

Los FPGA no se “programan” en el sentido estricto  como estamos familiarizados usando lenguaje como Processing C, C++,  Python,etc  pues  usan   HDL ( Hardware Description Language. ) ,es decir un tipo diferente de lenguaje descriptivo usado también en el diseño de chips y SoC

Para empeorar las cosas una de las claras  desventajas de las FPGA es que estos lenguajes HDL  son especificos  para cada FPGA por lo que  cada fabricante diseña su propia forma de hacer síntesis sobre esta

Los lenguajes HDL tienen una curva de aprendizaje grande debido a que tiene un grado de abstracción muy bajo pues piensese que  describen diseños de circuitos digitales de modo que los fabricantes proporcionan herramientas comerciales para programar sus propios FPGA. Estas herramientas no son gratuitas, o lo son sólo para algunos modelos de FPGA del fabricante y como vemos están unidos a la arquitectura de un único fabricante.

Con el desarrollo de los FPGA han aparecido otros lenguajes que permiten un mayor nivel de abstracción, similar a C, Java, Matlab. ejemplo son System-C, Handel-C, Impulse-C, Forge, entre otros.

Con la evolución en el desarrollo de las FPGA también han aparecido herramientas centradas en la programación gráfica de las FPGA, como LabVIEW FPGA, o el proyecto Open Source IceStudio  desarrollado por Jesús Arroyo Torrens.

Afortunadamente hace unos  años hubo un investigador   proveniente de la docencia llamado   Clifford Wolf que tras un hercúleo trabajo de ingeniería inversa con su proyecto ice storm a lo largo de tres años. que  liberó un modelo de  FPGA de  Lattice Semiconductor (el modelo iCE40 LP/HX 1K/4K/8K, ) publicando en la comunidad Open Hardware  su diseño y método de programación ,  así que  hay buenas noticias sobre esa desventaja que existía de programar  la FPGA’s pues es posible programar algunos modelos con herramientas abiertas

 

El coste

Como hemos visto , los lenguajes con los que se configuran ka FPGA  dificultaban  su uso ,pero tras la liberación del modelo de Lattice  se camina hacia herramientas abiertas asi  que uno  de os grandes escollos que deben superar el coste   pues e todavía las FPGA’s tienen un costo muy elevado sobre los microcontroladores pues un microcontrolador arduino clónico lo podemos conseguir  por menos de 10 € , y lamentablemente  una FPGA  es imposible conseguirla   por ese precio pero poco a poco esto esta cambiando con placas que vamos a ver a continuación

El  precio de  una FPGA  puede estar en el rango de 20 a 80€  como vemos muchísimo más caro que un Arduino Nano (16Mhz) o un STM32 (160Mhz) que podemos comprar por 1.5€, un Node Mcu ESP8266 (160Mhz + WiFi) que podemos comprar por 3.5€ o incluso, son mucho más caros que una Orange Pi (Quad 800 Mhz + WiFi), que podemos encontrar por unos 20€.

 

Placa Arduino MKR Vidor 400

El Arduino MKR Vidor 4000 es una nueva clase de desarrollo que combina el alto rendimiento  y flexibilidad de una FPGA con la facilidad de uso del Arduino en un pequeño factor de forma que es el rasgo distintivo de la familia MKR

Esta placa contiene el microcontrolador SAMD21 de Microchip y un Ciclón 10 FPGA ( de INTEL) y cuenta  con 8 MB SDRAM,  2 Mbyte QSPI Flash (1MB para las aplicaciones de usuario), conector Micro HDMi  de alta definiciónI, conector de la cámara MIPI, Wifi  alimentado por el módulo de U-BLOX NINA W102, la clásica interfaz MKR en que todos los pernos están conducido por SAMD21 y FPGA y un conector Mini-PCI Express con hasta 25 pines programables del usuario.

El FPGA contiene elementos de la lógica de 16K, 504Kbit de RAM integrado y multiplicadores de 18 x 18 bits HW 56 para DSP de alta velocidad; Cada pin puede cambiar a más de 150 MHz y puede ser configurado para funciones tales como UARTs, SPI (Q), alta resolución / alta frecuencia PWM, encoder de cuadratura, I2C, I2S, Sigma Delta DAC, etcetera. A bordo de FPGA puede también utilizarse para alta velocidad operaciones de DSP para el procesamiento de audio y video.

El Arduino MKR Vidor 4000 puede ser programado usando el Software de Arduino (IDE),  y ejecutar tanto online como offline

 

 

 IceZUM Alhambra

La IceZUM Alhambra incluye una FPGA iCE40 del fabricante Lattice Semiconductor, cuyo diseño y método de programación fue liberado por Clifford Wolf tras un hercúleo trabajo de ingeniería inversa a lo largo de tres años.
La placa de desarrollo IceZUM Alhambra se desarrolló originalmente en BQlabs y ha sido diseñada por Eladio Delgado en colaboración con Juan González, siempre con la idea de que pudiera ser utilizada en educación.

La placa se puede adquirir a través del grupo #FPGA-Wars que conforma la comunidad en torno a esta placa  lanzando tiradas cortas conforme los usuarios se van apuntando. De momento tiene un coste de 65 euros, con una calidad excepcional y todos los controles de calidad gracias al trabajo de Eladio Delgado pero es de suponer que cuando se fabrique a mayor escala podrá bajar el precio.(al ser hardware libre… en principio cualquiera puede lanzarse a su fabricación.) Tambiédsiponen una IceZUM Alhambra “peregrina” que se va enviando de unas personas a otras para que la puedan probar( esto esta en el grupo #FPGA-Wars.)

Para modificar las conexiones internas de una FPGA se utilizan lenguajes de descripción hardware. Para la IceZUM Alhambra dado su carácter libre y abierto se utiliza Verilog, lenguaje de descripción hardware abierto y podríamos decir que estándar hoy en día.

Pero la maravilla que seguro ayudará a que estudiantes puedan entender mejor el diseño de circuitos digitales se llama Icestudio,  creación de Jesús Arroyo y que me atrevo a comparar con lo que ha supuesto Scratch a la programación.

Con Icestudio en vez de utilizar código de descripción hardware diseñamos directamente, gráficamente, el circuito combinacional. Es seguro que con Icestudio se podrá introducir a la electrónica digital a alumnos cada vez más jóvenes.

 

icezum alhambra icestudio

BQ patrocinó el proyecto conjunto de la IceZUM Alhambra junto con Icestudio y Apio en sus inicios a lo largo de 2016 y ahora el proyecto avanza gracias a sus creadores con el apoyo de la comunidad gracias a su concepto abierto y colaborativo.

Ejemplo

El proyecto IceStorm es un toolkit (formado por IceStorm Tools + Archne-pnr + Yosys) que permite la creación del bitstream necesario para programar un FPGA iCE40 con herramientas open Source.

El trabajo de Clifford se realizó un IceStick, una placa de desarrollo con un FPGA iCE40, por su bajo coste y pequeñas características técnicas, que permitían el trabajo de ingeniería inversa.

el proyecto IceStorm y el Lattice ICE fue el inicio de una revolución en el campo de las FPGA similar a la que empezó Arduino con los procesadores AVR de Atmel, y que ha permitido poner al alcance de los usuarios domésticos pues el resro de FPGA’s requieren inversiones elevadisimas tanto en hw como en sw.

Para terminar , vamos a  ver un  sencillo ejemplo de como configurar (Programar) un FPGA de forma fácil usando Icestudio (HDL) y la ICE40 icestick de lattice, para configurar una alarma de indencios