Pulsera refigeradora inteligente


Desde  Bangladesh,   un  estudiante de programación   y robótica llamado  Abtahee nos enseña  como construir una pulsera refrigerante  o calefactora basada una vez en una célula Peltier ,y que como aspecto destacable , es controlable desde una app que el propio autor ha creado.
Puede parecer extraño  que desde  una pulsera «normal» se pueda cambiar su sensación térmica y reemplazar el aire acondicionado o calefacción de habitaciones pero ,lo cierto es que es  un hecho científicamente demostrado que     basta  calentar o enfriar sólo la zona de la muñeca   para simular un ambiente térmico  que haga que se sienta más fresco en verano o  se este  caliente en invierno simplemente aplicando frio o calor  solo en  la muñeca

Hablamos  pues de un sistema asequible que teóricamente  podría sustituir  equipos de aire acondicionado destacando el  bajo consumo y su gran portabilidad.

Aunque la pulsera  solo puede enfriar o calentar una pequeña zona del cuerpo, es absolutamente eficaz( incluso según su autor   podría decirse  que  no menos de un aire acondicionado o un calefactor)  consumiendo no más de 2,5 vatios.

Después de usar este sistema  se empieza a sentir fresco dentro de muy poco tiempo ,tanto que incluso si el clima es muy caliente se siente una suave brisa que fluye constantemente hacia el poseedor de la pulsera

El autor ademas comenta que ha probado su diseño de  pulsera en más de 50 personas en condiciones de temperatura diferentes y todos ellos tuvieron respuesta positiva.

 

 

 

 

Hardware

Cambiar la temperatura del cuerpo es muy difícil y se necesita una gran cantidad de energía,por eso  con esta técnica de centrarnos en calentar o enfriar solo un parte del cuerpo (las muñecas  ) sólo necesitamos cambiar la sensación térmica  consumiendo en esa zona consumiendo por tanto  mucho menos energía.

¿Cómo enfriando o calentando una pequeña zona de su cuerpo puede enfriar su cuerpo entero? Pues en realidad no cambia la temperatura de su cuerpo como lo hace un equipo de  aire acondicionado o calefacción pues el trabajo de la pulsera es realmente «engañar» al cerebro con la percepción   

Si se mantiene la mano en agua fría, inmediatamente se siente frío por un tiempo,pero después de que su cerebro procese el cambio de temperatura repentino al rato  ya no sentirá frescor o por lo menos la sensación tan acusada así que en el caso de esta pulsera, si cambiamos  la temperatura cada segundo, su cerebro no puede hacer frente a la sensación de la temperatura y seguirá sintiendo frescor mientras se ponga la pulsera aprovechando  que  los sensores térmicos de la muñeca son más sensibles que otra parte del cuerpo

 

Veamos esto empíricamente mediante un gráfico donde en abscisas indicaremos el tiempo  trascurrido  y  en ordenadas la tasa de cambio de temperatura

grafico.png

 

Puede asumir que  refrescarse o calentar su cuerpo lo hace esta pulsera pero realmente no es así . Algo cambia la temperatura de su muñeca cada segundo como se representa en el gráfico anterior o que hace que su cerebro pare de sentir que la temperatura está cambiando de un ambiente más caliente o más frío. La temperatura aumenta durante 6 segundos y la pulsera se apaga cada segundo de modo  que el cambio continuo de la temperatura en la muñeca obliga a su cerebro a centrarse en la temperatura de su muñeca.

Así que las otras partes de su cuerpo no se sienten  la temperatura del ambiente tan fuertemente como en las muñecas: es por eso que si su muñeca está siendo calentada por la pulsera, usted se sentirá caliente y si la muñeca está siendo enfriada, usted se sentirá fresco por lo que exactamente cuando usted use una pulsera de este tipo, no sentirá la temperatura del ambiente sino la inducida parcialmente por el dispositivo, pero si la temperatura no cambiase, su cerebro se ajustará con la temperatura de la muñeca en un tiempo y nuevamente se comienza a sentir la misma aunque cambie la temperatura de su cuerpo en una tasa pequeña.

 

Bien   veamos ahora los compontes utilizados por este interesante proyecto:

1. Arduino UnoArduino Nano (esta ultima es una mejor opción que uno por ser de tamaño pequeño)                                                                                                        

2. Módulo del controlador Motor L298N/L293D.  pues cada pin en un Arduino puede manejar 40 mA así que conectar directamente la celula  peltier a un pin arduino destruirá la placa arduino.Una opción seria usar un driver basado en relé que consume menos energia y es mas barato pero al requerir refrigerar o enfriar  esto se consigue cambiando los hilos de alimentación  por lo se requiere una electronica mas avanzada como por ejemplo un driver de motor pasos a paso de potencia                                                                                                                   

3.Módulo compatible con Arduino  Bluetooth HC-06/HC-05

4. Sensor LM35 para medir la temperatura exterior                                                                                                                                                                                                                   

5. Módulo peltier (se usa tanto para calefacción y refrigeración.)                                                                                                                                                                 

6.Varios : Disipador de calor, Correas  de relojVelcro/reloj, cables de puente,Bateria  de más  5 voltios,Ledas azul y Led rojo (para indicar si el dispositivo de enfriamiento o calefacción,Pasta térmica y el disipador térmico completo

Montaje  célula  Peltier

Ahora es el turno para hacer la pulsera asi que en primer lugar  tendrá  que adjuntar la célula de  peltier con el disipador de calor así que tome el peltier y el disipador de calor.

Ponga pasta térmica en la parte posterior del disipador de calor y coloque el lado caliente de peltier con el disipador de calor como en la foto

Un aspecto  particularmente es colocar la cara correcta al radiador que como se ve es la zona no seriegrafiada .

Ahora para fijar la célula  peltier puede usar pegamento caliente como se muestra en la imagen.

peltier.PNG

Ahora tocaría fijar el radiador con la célula Peltier a una correa  para lo cual se puede tomar un cable grueso y el disipador de calor  usando un sistema similar al de un cuadro  para que cree dos  ganchos en forma de D en ambos lados del disipador de calor.

Ahora se puede  utilizar pegamento caliente para unir el cable con el disipador de calor más fuertemente y  para que el cable no salga de la pulsera.

Puede  tomar la correa de Aun viejo reloj  o correas de Velcro y fije los ganchos como las imágenes mediante el uso de pegamento caliente.

pulseras.PNG

Ahora la pulsera está lista. Se puede diseñar mediante el uso de pegamento caliente en la parte superior del disipador de calor para que se vea más atractivo.

Diagrama del circuito, código y aplicación

El circuito usado para controlar la célula de Peltier  es relativamente sencillo pues realmente hay un modulo bluetooth   que invierte TX x RX   y Rx xTX    adema de alimentarse de la propia placa

  •  Arduino 3.3V >> módulo Bluetooth VCC
  •  Arduino Tx >> Bluetooth módulo Rx
  •  Arduino Rx >> Bluetooth módulo Tx
  • Arduino GND >> Masa modulo Bluetooth

Ademas tenemos dos leds   conectando el cátodo  del  Led azul al pin  Pin 10  y al  cátodo del led  rojo al pin 11 .

El sensor de temperatura usado  utiliza tres pines  porque se puede alimentar el Peltier  de un modo  y entonces ofrecerá frio por la cara no serigrafiada  y si se invierte la alimentación  también se invierte el efecto térmico

  • Arduino Pin A1 >> Vout del sensor LM35
  • GND >>GND del LM35
  • Vcc>>5v delLM35

Para la placa de potencia  usaremos dos conexiones :

  •  Arduino Pin 3 >> Motor Driver en 1
  •  Arduino Pin 5 >> controlador de Motor en 2
  • Arduino GND >> Masa modulo driver

Lógicamente de la salida de la placa aumentaremos el modulo de Peltier

Por  ultimo concluimos con una batería  y un interruptor general para apagar o encender todo el dispositivo

esqeuma.png

 

Resumidamente las conexiones son pues las siguientes:

  •  Arduino Vin >> Motor Driver VCC y la batería.
  •  Arduino 5V >> Vin del sensor LM35
  •  Arduino 3.3V >> módulo Bluetooth VCC
  •  Arduino Tx >> Bluetooth módulo Rx
  •  Arduino Rx >> Bluetooth módulo Tx
  •  Arduino Pin 3 >> Motor Driver en 1
  •  Arduino Pin 5 >> controlador de Motor en 2
  • Arduino Pin 10 >> Led Blue(+)
  • Arduino Pin 11 >> Led 7.Polarized
  • Arduino Pin A1 >> Vout del sensor LM35
  • Todos los componentes del suelo >> Battery(-)
  • Motor Driver Out1 >> Peltier (cable rojo)
  • Motor Driver Out2 >> Peltier (alambre negro)

El código   usado  los puede  descargar desde Instructables.com

[Nota: pin Tx y Rx del módulo bt no debería conectarse a arduino mientras se cargan el código.]

Ahora es necesario poner todos los componentes en una caja. Utilice una caja que se puede poner fácilmente en su bolsillo.

La caja debe tener suficiente espacio para guardar todos los componentes  y los mas pequeña posible  para contener  el arduino y otros componentes dentro de la caja.  Puede  hacer un área separada para la batería  o ponerla aparte . Es interesante  que el indicador led  y el sensor de temperatura debe estar fuera de la caja. Los cables conectados con la peltier deben ser lo suficientemente largos que pueden mantener la caja en su bolsillo mientras que usa la pulsera en su mano.

 

App movil

pantalla.PNG

Se puede descargar e instalar la aplicación que ha diseñado el autor también desde instructables.com:

Active la conectividad bluetooth en su teléfono inteligente y encienda el dispositivo . Ahora abra la aplicación y pulse el botón conectar y emparejelo  con el módulo bluetooth HC-06/HC-05.

La aplicacion  dispone de tres modos:

  • Auto Control:Si usted activa control automático pulsando el botón de auto control, la pulsera será calentar o enfriar te según la temperatura del ambiente. El dispositivo tiene un sensor de temperatura que mide la temperatura del ambiente. La temperatura se mostrará en su smartphone cuando se conecta el dispositivo con tu smartphone. Si la temperatura es superior a 28° C, enfriará y si la temperatura es inferior a 25° C, calentará. La velocidad de enfriamiento y la tasa de calentamiento depende de la temperatura se muestra en el gráfico anterior.
  • Modo manual :Cuando no se siente satisfecho con el modo automático, se puede ir a través del modo manual usando los controles deslizantes para enfriar o calentar te según tus. Puede utilizar el modo después de trabajo físico o gimnasio para relajarse le para arriba. La temperatura del ambiente no importa si usas el modo manual.
  • Modo de agua e:Si desea bañarse en agua fría o estanques, puede activar el modo de agua caliente te y esperar 4-5 minutos y usted sentirá el agua 1-2 grados más calientes que antes. Pero no funcionará efectivamente cuando el agua es demasiado fría. Pero en caso de enfriamiento o de calefacción, la pulsera funciona como encanto.

Si se utiliza el modo manual, no define la pulsera demasiado caliente o frío así que debe establecer la posición del control deslizante según sus preferencias

Fuente: instructables.com

Construya su huerto robotico


En efecto   ya es posible  construirse   un huerto robótico ,  donde incluso el sw de gestión es open sw y cuyo cerebro no podía ser otro que una Raspberry Pi 3  .

Evidentemente para llevarlo a  la praxis realmente la barrera no es otra que el exigente hardware para controlar el huerto en si , pues este requiere  de una gran cantidad de elementos  que sin duda hacen mucho mas complejo  su construcción ,pero la buena  noticia  es que   aproximadamente FarmBot (que es la empresa que hay detrás de las idea)  prometen simplificarlo mediante diferentes kits  si esta dispuesto a  realizar una inversión entre 2595$ ( la version standard) o la 3795$ ( la version XL)

Aparte del potente hardware que funciona a modo de un puente grúa  con un cabezal multiherramienta bastante original llama la atención el sw para controlarlo bajo el concepto de arrastrar y soltar donde se puede diseñar gráficamente una granja arrastrando y colocando las plantas en el mapa  desde un interfaz que se  aprende en pocos minutos , por  lo que llevar a la plantación como podemos ver es bastante sencillo ya  que se tendrá todo previsto en todo momento cuando llegue la temporada de cultivo.

Es evidente que unos de los valores mas apreciados en el sw es que permite construir nuevas características,crear  código de propios mods personalizados o soportar  la aplicación web localmente  para ser independiente de la red. Ademas todo el software está bajo la licencia MIT en código abierto (open software)  y este esta compartido en Github , permitiéndole contribuir, copiar, modificar, redistribuir e incluso vender software FarmBot. ¿desea ayudar a crear nuevas funciones o tiene un error que reportar? ¡ Involúcrese en github!

 

En  el sw ademas  se contemplan regímenes de crecimiento  para construir pautas para el cuidado de una planta a lo largo de toda su vida mediante la programación de las secuencias a ejecutar cuando la planta es de una cierta edad. Incluso  los regímenes se pueden reutilizar, haciendo una brisa de replantación. Otro aspecto son las secuencias de construcción donde rápidamente se pude crear secuencias personalizadas para aprovechar al máximo su hardware donde ningún código es requerido. Simplemente arrastrar y soltar las operaciones básicas  ajustar los parámetros y guardar.

Ademas   el control se hace en tiempo real debido a que se pueden  utilizar  las  herramientas en tiempo real con los controles manuales. !Incluso se puede ahuyentar aves en tiempo real ordenándolo desde un smartphone  !

El Hardware ha pasado por grandes esfuerzos al diseño, fabricación y controles de calidad  siendo además, todos los modelos de CAD  públicos así que usted puede construir sus propias piezas.

Respecto  a  los elementos el hw ( que incluyen ambos kits)  estos son los elementos que lo   componen:

      • Extrusiones de aluminio para las pistas, pórtico y eje z
      • Placas de aluminio de 5mm anodizado
      • V-ruedas con rodamientos de bolas de goma sellada de acero inoxidable
      • Moldeado de inyección UV estabilizado componentes de plástico ABS
      • Tornillos de acero inoxidable, tuercas t, separadores y otros hardware
      • Cuatro motores de pasos NEMA 17 con codificadores rotatorios y cables
      • GT2 de correas y poleas de aluminio
      • Portacables de plástico durable
      • Acero inoxidable leadsrew y delrin bloque de 8mm alta tolerancia
      • Fuente de alimentación impermeable IP67 con 110 y 220V CA
      • Raspberry Pi 3 y 8GB de tarjeta microSD
      • Farmduino microcontrolador con montado y probado con controladores paso a paso
      • Caja o impermeable para la electrónica
      • Montaje de la herramienta universal, cubierta y cable de 12 hilos
      • Herramienta de inyector de semilla con bomba de vacío, tubos, compartimiento de la semilla, bandeja de la semilla y agujas de bloqueo luer adaptable (3 dimensiones)
      • Boquilla de  riego con válvula solenoide, tubos y adaptadores para manguera de jardín estándar de Estados Unidos
      • Herramienta de sensor de suelo
      • Herramienta desyerba con implementos personalizables
      • cámara  USB IP67 impermeable
      • Dos toolbays de 3 ranuras

 

En este vídeo podemos ver el equipo en funcionamiento !es impresionante!

 

Software

OpenFarm.CC fue concebido originalmente como un pequeño componente del proyecto FarmBot. A medida que se progresó, se hizo evidente que OpenFarm no tenía ninguna razón para estar atado a FarmBot, sino que podría vivir por sí solo. En septiembre de 2014, 1.605 personas respaldaron a OpenFarm en el pedal. Hoy en día, OpenFarm es una aplicación independiente, sin fines de lucro y comunidad. Puede de hecho involucrarse con OpenFarm uniendo el canal  y  contribuyendo en Github, o yendo a OpenFarm.cc y creando contenido!

Hay muchos sistemas de software que contribuyen a la funcionalidad de FarmBot. El siguiente diagrama muestra los diferentes componentes y la forma en que los datos fluyen entre ellos. Lea las breves descripciones de cada componente en las siguientes secciones para entender el sistema como un todo, y luego Sumérjase en la configuración de los componentes necesarios para su FarmBot.

 

La aplicación web FarmBot  ,como se pude ver en este  video  , permite configurar y controlar fácilmente  FarmBot desde un navegador web en su laptop, Tablet o smartphone. La aplicación cuenta con controles manuales en tiempo real y registro, un generador de secuencias para crear rutinas personalizadas para que se ejecute FarmBot y un diseñador de granjas de arrastrar y soltar para que pueda diseñar y administrar gráficamente su granja.

El broker de mensajes es una aplicación de nube que actúa como intermediario para todos los mensajes entre la aplicación web FarmBot y los dispositivos FarmBot . Maneja conexiones de socket, identificación de dispositivos y autenticación.

FarmBot Raspberry PI utiliza un sistema operativo personalizado llamado FarmBot os para mantener una conexión y sincronizar con la aplicación web a través del intermediario de mensajes. Esto permite a FarmBot descargar y ejecutar eventos programados, ser controlados en tiempo real, y cargar logs y datos de sensores. El SO se comunica con el Arduino sobre USB para enviar comandos de código G y F y también recibir datos recopilados.

FarmBot os tiene una utilidad integrada denominada Configurator que permite introducir fácilmente las credenciales de WiFi y de aplicación web desde un dispositivo habilitado para WiFi (como un ordenador portátil o un smartphone). Esto es útil para la configuración inicial con el fin de obtener su FarmBot conectado a su casa wifi.

Respecto  firmware  Farmbot para Arduino es flasheado en el microcontrolador Arduino mega 2560 de FarmBot y es responsable de operar físicamente el hardware, las herramientas, los sensores  otros componentes electrónicos de FarmBot. Recibe los códigos de G y de F del regulador del PI de la Raspberryde FarmBot vía conexión serial del USB, y después mueve los motores y Lee y escribe los pernos por consiguiente. También envía los datos recogidos de los codificadores rotatorios y el PIN Lee de nuevo a la Raspberry PI.

OpenFarm.cc es una base de datos gratuita y abierta para la agricultura y el conocimiento de jardinería. Este servicio proporciona información de cultivo y crecimiento a la aplicación web para un usuario racionalizado experimentado.

 

Hardware

FarmBot Genesis es  la plataforma de hardware de código abierto de bricolaje optimizada para la producción de alimentos a pequeña escala basada en el suelo .FarmBot Genesis , quee s la version mas económica ,  está diseñado para ser una Fundación FarmBot flexible para la experimentación, prototipado y hacking. Los factores que conducen detrás del diseño son simplicidad, manufacturabilidad, escalabilidad, y hackeabilidad.

FarmBot Genesis es una pequeña escala FarmBot principalmente construida a partir de protuberancias en V-ranura de aluminio y placas de aluminio y soportes. Génesis es conducida por cuatro motores de pasos NEMA 17 con codificadores rotativos, el microcontrolador Farmduino, y un ordenador de frambuesa PI 3. El Génesis puede variar en tamaño desde un área de plantación tan pequeña como 1m2 hasta un máximo de 4,5 m2, mientras que alberga una altura máxima de planta de aproximadamente 1m. Con el hardware y las modificaciones adicionales Anticipamos que el concepto del Génesis podría escalar a aproximadamente 50 m2 y una altura máxima de la planta de 1.5 m.

Como vemos  Farmbot no es su producto típico pues sus creadores  han pasado por grandes esfuerzos para diseñar FarmBot Genesis para ser duraderos, fácilmente ensamblados y modificados con herramientas comunes, construidos a partir de componentes en gran parte fuera de la plataforma, y fabricados con procesos y materiales fácilmente disponibles. Nada sobre FarmBot habla de obsolescencia o de propiedad.

Las pistas son uno de los componentes que realmente diferencian la tecnología de FarmBot de los tractores de ruedas tradicionales de conducción libre. Las pistas son las que permiten al sistema tener una gran precisión de una manera eficiente y sencilla. Hay muchas razones de por qué las pistas son superiores, algunas de las cuales se enumeran a continuación.

      • Las pistas proporcionan una gran precisión y permiten que el FarmBot vuelva a la misma posición repetidamente
      • Cualquier tipo de estructura de empaque de las plantas se puede crear y manejar
      • Las pistas ocupan menos área que las trayectorias para las ruedas del tractor y no compactan el suelo

El pórtico es el componente estructural que puentea las dos pistas y se mueve en la x-dirección vía un sistema de impulsión de la x-dirección. Típicamente, sirve como una guía lineal para el deslizamiento transversal y una base para el sistema de impulsión de la y-dirección que mueve el Cruz-resbale a través del pórtico en la y-dirección. También puede servir como base para el montaje de otras herramientas, electrónica, suministros y/o sensores.

La Cruz se mueve en la Y-dirección a través del pórtico. Este movimiento proporciona el segundo grado mayor de libertad para FarmBots y permite que las operaciones como la plantación se realicen en cualquier lugar del plano XY. El deslizamiento transversal se desplaza utilizando un sistema de impulsión y-dirección y funciona como la base para el montaje de la herramienta y el sistema de la impulsión de la Z-dirección.
Eje Z

El eje z se conecta a la corredera transversal y proporciona el FarmBot con movimiento de dirección z. Sirve como base para la fijación del montaje universal de la herramienta y de otras herramientas. .

Para que los FarmBots crezcan adecuadamente las plantas más altas, el pórtico, la corredera transversal, el eje Z y las herramientas deben tener una separación vertical adecuada de las plantas. Esto generalmente se puede lograr de dos maneras:

        • Usando pistas levantadas y un pórtico Low-Profile
        • Usando pistas bajas con un pórtico alto

En general, el uso de pistas bajas con un pórtico alto es el mejor diseño, especialmente para aplicaciones más grandes, ya que ahorra en costo material, es menos de una monstruosidad, bloquea menos luz del sol, y sería más fácil de mantener. Sin embargo, en el caso de un FarmBot que se está instalando en un invernadero u otra estructura, utilizando las paredes existentes para apoyar las pistas más altas puede ser una mejor solución.

 

El  Soporte universal para herramientas (universal Tool Mount o UTM)  permite a FarmBot Genesis cambiar automáticamente las herramientas para realizar diferentes operaciones. La UTM es necesaria porque no es factible tener todas las herramientas montadas en el eje z al mismo tiempo por varias razones:

      • Esto sería muy pesado y aumentaría las tensiones en todos los componentes, así como requerir un motor más grande del z-axis.
      • La mayoría de las herramientas necesitan ser la cosa «más baja» en el eje z para poder trabajar. Tener múltiples herramientas compitiendo por la posición más baja (ej: una sonda de temperatura y un inyector de semillas) no sería ideal y puede que no funcione en absoluto. El uso de mecanismos de elevación y descenso de herramientas individuales, o un mecanismo de estilo de torreta sería complejo, pesado, voluminoso y limitado en el número de herramientas que podría soportar.
      • El tamaño del eje z debe mantenerse a un mínimo para que tenga un impacto mínimo sobre las plantas, especialmente cuando no hay mucho espacio entre ellos.

La UTM es un componente de plástico que se monta en la extrusión de aluminio del eje z utilizando dos tornillos M5 y tuercas en t.Algunas de sus características:

        • 3 imanes fuertes del anillo del neodimio para sostener magnético las herramientas en el lugar vía otros imanes colocados en la misma configuración en la herramienta.
        • Pasadizos para agua, enmiendas líquidas (ej.: abono), y vacío o aire comprimido para pasar de la UTM (y el resto de FarmBot) a la herramienta.
        • 12 tornillos de resorte que hacen conexiones eléctricas con herramientas.

 

Es como vemos una de las partes cruciales del proyecto pues la que realmente actúa sobe las plantas. Precisamente en este vídeo nos explican en que consiste esta versátil herramienta;

 

Mas información en https://farm.bot/