Electrónica Lanza

Investigación y selección de modulos de las diferentes partes

Batería y carga

Aquí se listan los posibles componentes para este apartado

Batería y carga

Batería

Datos a tener en cuenta

 

Parámetros

La batería escogida debe de suministrar la potencia necesaria para el consumo total de nuestro circuito.

Consumo total aprox. (W) ...
Potencia Batería Lipo (W) 1.66
Potencia Batería X (W) ...

Tabla 1. Potencias y consumo total.

Elección de batería

Considerando las dimensiones limitantes y características necesarias considero que esta batería es la que más se ajusta:

Batería y carga

Carga

¿Porqué carga inalámbrica?

Permite la recarga de la batería sin uso de cables. Esto trae diversas ventajas como:

 

Datos a tener en cuenta:

Es muy importante que ambas bobinas esten alineadas para su funcionamiento. Podría tenerse en cuenta en el diseño, dejándole claro al usuario que coloque correctamente el dispositivo en la estación de carga. 

Electrónicamente se podría también avisar al usuario. (Posible idea: Alarma activada cuando un sensor detecte el aparato colocado, pero no esté cargando.)

Ser capaces de transmitir cierta potencia de carga que permita una velocidad de carga adecuada a los parámetros establecidos. 

Adaptarse a  recibir dicha potencia sin sobrecargarse.

 

Potencia.

Tenemos que ser capaces de responder a las siguiente pregunta: ¿Qué potencia inicial y final cumple con nuestros requisitos? Para ello, debemos tener en cuenta el consumo de nuestro dispositivo y que velocidad de carga deseamos.

Vin (V) Amperaje (mA) Consumo (mW) Componente
3.3/5 ... ... Pantalla TFT
3.3 0.79 2.6 Sensor de gestos
3.3/5 13 46.8 Modulo de radiofrecuencia

Tabla 1. Consumo dispositivo.

Duración de la batería (en lavados) mín. 3
Duración del lavado 20 – 30 minutos
Duración mínima de la batería (h) 1.5h = 50% batería
Velocidad de carga deseada (h) ...
Potencia necesaria para dicha velocidad (W) ...

Tabla 2. Velocidad de carga dispositivo.

 

¿Cómo funciona?

Transmisor.

En la parte del transmisor usando alguno de los ejemplos de conversor de DC a AC dados abajo se genera una onda senoidal induciendo un campo magnético cambiante. 

 

                           Sine-wave-generator-circuit-with-a-transistor.png       Sine-wave-generator-circuit-with-a-555-timer.png

Circuito 1. Conversor de DC a AC

 

Receptor

En la parte del receptor, usando un puente rectificador completo, un filtro y un gestor de carga LiPo limitamos el voltaje y corriente máxima a 3,3 V y 500 mA, evitando así dañar la batería. Además tenemos una salida de voltaje estable.

Rectificador + regulador de tensión a 3,3 V.drawio.png

Circuito 2. Puente rectificador.

 

Sensores de gestos

Sensores de gestos

Posibles sensores

APDS-9960 (reconoce 4 gestos)

https://youtu.be/OjbBsoPvyu0

https://www.luisllamas.es/detectar-gestos-con-arduino-y-sensor-apds-9960/

https://cdn.sparkfun.com/assets/learn_tutorials/3/2/1/Avago-APDS-9960-datasheet.pdf

 

paj7620u2 (reconoce 9 gestos)

https://youtu.be/e3nf-b4W6TY

https://www.didacticaselectronicas.com/index.php/sensores/movimiento/sensor-de-reconocimiento-de-gestos-paj7620u2-sensores-de-gestos-movimientos-reconocimiento-de-gestos-movimientos-gesture-detail

https://m5stack.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/resource/docs/datasheet/unit/gesture/paj7620u2_datasheet.pdf

 

TMG39931

https://www.robotshop.com/es/es/sensor-luz-gestos-color-y-proximidad-grove-tmg39931.html

https://docs.rs-online.com/6198/0900766b814cdbbc.pdf

Sensores de gestos

Links sensor seleccionado

Sensor APDS-9960

Mouser electronics, sensor de gestos SEN-12787 y MIKROE-2086

Mouser electronics, sensor de gestos APDS-9960

RS-online, sensor de gestos APDS-9960

Digikey, sensor de gestos APDS-9960

Bricogeek, sensor de gestos APDS-9960

 

 

Sensores de gestos

Sensor APDS-9960

Un APDS-9960 es un sensor de gestos, proximidad, color y luz ambiental.

 

image-1644937282772.png

Funcionamiento

El APDS-9960 lleva incorporados un emisor de infrarrojos y cuatro fotodiodos direccionales.

La detección de gestos se lleva a cabo comparando las variaciones de luz detectadas en cada uno de los cuatro fotodiodos, lo que permite conocer la dirección y sentido del movimiento y distinguir así cuatro gestos (arriba, abajo, derecha e izquierda).

Conexiones con Arduino

La comunicación se lleva a cabo mediante I2C, a través de los pines SDA y SCL (SDA transmite los datos y SCL proporciona los pulsos de reloj para la comunicación).

La tensión de alimentación debe estar comprendida entre 2,4 y 3,6 V, por lo que en Arduino se debe alimentar a 3.3 V (el sensor se dañará si se alimenta con 5 V).

Dispone de un pin digital para programar una interrupción.

VL es una alimentación opcional para el led de infrarrojos si el puente PS está desconectado. Puede estar entre 3 y 4.5 V.

image-1644937123109.png

Ejemplo de Código con la librería Adafruit_APDS9960.h

image-1644937215511.png

Justificación de la selección

Los principales motivos por los que se ha optado por emplear el sensor de gestos APDS-9960 son los siguientes:

Pantalla y comunicación

Información sobre la pantalla y la comunicación que usaremos. Pantalla Para visualizar el estado de trabajo para el usuario en la lanza queremos emplear una pantalla. Esta pantalla hemos evitado que sea un simple numero que se muestra y hemos optado por opciones como las pantallas oled y las pantallas tft para mostrar además del número otros parámetros posibles. Por ejemplo: Además de mostrar el número del modo incluir un pequeño símbolo descriptivo del modo, incluir el tiempo que resta de limpieza o incluso códigos de error para los operarios de mantenimiento. Se amplia la información más abajo.

Pantalla y comunicación

Pantalla

Boceto de la representación que queremos implantar.

image-1644937112124.png

Como me gustaría representar símbolos usamos las pantallas TFT o OLED. Nuestras opciones són:

-TFT: La pantalla a utilizar puede representar colores y usa las librerías de adafruit que facilitan el trabajo, su tamaño es de 1,44¨ un tamaño que creo que es acorde con la lanza. También las podemos encontrar en un tamaño más grande.

Enlace de compra: https://www.mouser.es/ProductDetail/Adafruit/2088?qs=sGAEpiMZZMsKEdP9slC0Yc4CZAW%2Fx3tlOCZbGTrPe20%3D

-OLED: La pantalla OLED a utilizar también la podemos encontrar en diferentes tamaños pero a diferencia de la TFT esta no puede representar colores, solo un color, gris o azul. También usa las librerías de adafruit pero esta usa comunicación I2C, por lo tanto lo que podemos dibujar se limita a pixeles. El tamaño de esta pantalla es de 1'5¨.

Enlace de compra: https://www.mouser.es/ProductDetail/Adafruit/4741?qs=sGAEpiMZZMv0NwlthflBi7OYFU%252BX44dqj%252BPZT9ZN7II%3D

 

Pantalla y comunicación

Comunicación

La comunicación que tenemos que realizar es reciproca, la lanza enviaría el código para subir o bajar de modo y la estación tiene que devolver el estado en el que se encuentra.

image-1644937583622.png

Se han presentado diferentes opciones de las cuales finalmente hemos escogido la comunicación por radiofrecuencia y la comunicación Wi-Fi por sus características técnicas y consumos.

Radiofrecuencia: 

Los módulos de radiofrecuencia pueden mantenerse en comunicación una distancia de 15-30m en espacios cerrados y una distancia de 100m en espacios, contando que será un espacio mixto podemos esperar buenos rendimientos. Podríamos incluso conectar varias lanzas a la misma estación, habría que crear un protocolo con su comprobación.

El módulo escogido es NRF24L01+, el cual tiene un consumo bajo, trabaja 2,4GHz y es ampliamente utilizado, lo que nos asegura fiabilidad y facilidad a la hora de buscar información.

Enlace: https://solectroshop.com/es/modulos-rf-radio/242-nrf24l01-modulo-inalambrico-24ghz.html

Wi-fi: 

Los módulos Wi-fi són un poco más simples pero tienen un consumo más elevado y la distancia alcanzable es inferior, unos 46m al aire libre. además si el módulo se monta en zonas con un gran número de viviendas puede dar problemas dependiendo de la banda en la que trabajemos.

Enlace: https://solectroshop.com/es/modulos-wifi/980-esp8266-modulo-wifi-esp-01-para-robotica-sensor-electronica.html

Por mi parte prefiero la opción de radiofrecuencia ya que es más "primitiva" lo cual nos permite encontrar fallos de diseño fácilmente, por otra parte tiene la complicación de crear un protocolo con su CRC. Por otra parte el Wifi es más fácil pero podemos tener problemas que no sepamos muy bien de donde provienen.

 

En este caso hacen falta 2 por prueba por lo tanto pedir unos 3-4.