Título	Ciclo 2
Asignatura	Taller de Fabricación
Del Curso	Taller de Fabricación 2023
Carreras	Diseño
Nº	2
Alumno(s)	Francisca Loyola, Li Ann Montenegro, Francisca Silva Piña, Diego Toledo Otaegui

Asistente de Iluminación Focalizada

En este segundo ciclo del taller se ha desarrollado un proyecto de arduino, para realizarlo se ha establecido la modalidad de trabajo en equipo. El proyecto que desarrollaremos está referido a una Asistente de Iluminación Focalizada y se realizará con el equipo de trabajo conformado por:

Francisca Loyola
Li Ann Montenegro
Francisca Silva
Diego Toledo

El proyecto de Asistente de Iluminación Focal está diseñada para utilizarse en el escritorio o mesa para la lectura o en el quehacer, tanto al interior de una habitación, oficina como en el escritorio. Este asistente de iluminación ajusta su brazo articulado a través del movimiento de las manos del usuario y así, dirige la luz blanca del objeto lumínico hacia donde se necesite. Está compuesta de cuatro ejes de rotación, los que se despliegan hacia la derecha o izquierda, hacia arriba y hacia abajo, activándose el movimiento a través de tres dispositivos de sensores de movimiento e infrarrojos. El encendido y apagado es a través de un botón, acompañado por un botón de reinicio, lo que permite mantener una posición que hubiera acomodado el usuario o bien, reiniciarlo a su posición original.

Especificaciones

Tipo: Interior de mesa/escritorio
Propósito: Trabajo
Material: Terciado de Eucalyptus rosado
Uniones: Por ensambles
Altura Máx: 45 cm
Ancho Máx: 13,8 cm
Profundidad Máx: 16,8 cm
Grado máximo de giro: 180°
Tipo de ampolleta: LED
Tipo de alimentación: 2 pilas EW-18650 3500 mAh 4,2V Li-ion
Color: Beige
Cable: No

Fundamento

Las luces de los hogares generalmente son difusas y se sitúan físicamente en el cielo de la casa, con la intención de iluminar todo el espacio. Además, casi siempre se instalan en el centro de la habitación y esto produce que la luz no se disperse homogéneamente, produciendo y resaltando las sombras e incluso disminuyendo nuestra percepción visual, así las esquinas no van a estar tan iluminadas como en el centro del lugar. Inclusive si la fuente de luz está situada a nuestra espalda, será nuestro propio cuerpo que impedirá el poder ver ya que, se producirán sombras.

Por otra parte, las distintas habitaciones del hogar necesitan un tipo de iluminación diferente, aunque lo común es que las actuales casas están constituidas por salas multipropósito, no considerándose las características físicas necesarias de los distintos espacios. Sin embargo, la iluminación debería variar de una habitación a otra, la función de cada uno de ellas define el tipo de luz. Las unidades de medida del nivel luminoso son el flujo luminoso medido en lúmenes (lm) y la relación entre el lúmen y los metros cuadrados del espacio, se miden en luxes (lx).

Como en muchas ocasiones, en el mismo dormitorio está ubicado el escritorio de trabajo y estudio, produciéndose el inconveniente que para la actividad de estudio o lectura se requiere a lo menos 400 a 600 luxes, el que es mucho mayor a la luz necesaria para el descanso al dormir, el que requiere de 100 a 250 luxes, siendo necesario complementar dicha luminosidad para otorgar el bienestar necesario para poder estudiar o trabajar y con ello, el confort visual; dicha iluminación es asimilable a la utilizada en oficinas que es más intensa y focalizada.

Observaciones

Primera Iteración

El encargo inicial fue crear un objeto que utilice servo motor y arduino a través de un equipo de cuatro personas.

Fin

Realizar un objeto que mejore la condiciones luminosas de las personas para leer y estudiar, focalizando la luz en un área determinada de trabajo, incorporando una interfaz que tenga la funcionalidad de orientar la luz hacia la derecha e izquierda, hacia arriba y hacia abajo. Dicha interacción le permitiría poder focalizar la luz sin mayor esfuerzo, evitando interrupciones en su actividad.

Agencia

Impresión 3D para las articulaciones de los servo motores
Maqueteo en madera de balsa
Arduino aplicado a servo motores, luces y potenciómetro
Estudio de proyecto de iluminación en Autodesk Tinkercard y Instructables
Simulaciones en Tinkercard

Materiales

1 Servo motor S3003
2 Micro Servo SG90
1 Protoboard para las pruebas
Cables jumper
Filamento PLA gris y verde
Luces LED
Botón de prendido y apagado
3 Potenciómetro, uno para cada servo motor
Porta pilas doble
2 pilas EW-18650 3500 mAh 4,2V Li-ion

Forma

a) Esquema de Conexiones

b) Código de Programación

c) Piezas

Se imprime en 3D una pieza para el soporte de los servo motor utilizándose un modelado de Instructable y se inicia el proceso de diseño de la forma, trabajándose con madera de balsa y realizándose un prototipo inicial.

Segunda Iteración

El encargo final fue crear un objeto que utilice servo motor, sensores de movimiento y arduino a través de un trabajo en equipo de cuatro personas.

Fin

Realizar un objeto que mejore la condiciones luminosas de las personas para leer y estudiar, focalizando la luz en un área determinada de trabajo, incorporando una interfaz que tenga la funcionalidad de orientar la luz hacia la derecha e izquierda, hacia arriba y hacia abajo. Esta funcionalidad le permitiría a personas poder focalizar la luz sin mayor esfuerzo, facilitando dicha acción evitando interrupciones en su actividad.

Agencia

Corte en CNC para las articulaciones de los servo motores
Arduino aplicado a servo motores, luces y sensores de movimiento
Estudio de proyecto de iluminación en Autodesk Tinkercard y Instructables
Simulaciones en Tinkercard

Materiales

4 Servo motor S3003
1 Protoboard para las pruebas
Cables jumper
Luces LED
Botón de prendido y apagado
Porta pilas doble
2 pilas EW-18650 3500 mAh 4,2V Li-ion
1 sensor de movimientos
2 sensores IR
Tornillos de arduino
Terciado Eucaliptus Rosado 3mm 1,62x2,20 mts.
Pegamento
Botón Reset
Tubo termo retráctil para cables
Placa matriz circuito impreso 4x6 cm

Forma

Se realiza bosquejos de la forma, llegando a un esquema de ideación y luego, se inicia un desarrollo de un prototipo de la estructura del objeto y los compartimientos requeridos para los componentes del arduino. Así considerándose abordando el ámbito de la estructura y seguridad, los arduinos están dispuestos equilibradamente y es parte de la estructura entre dos láminas de terciado, encontrándose fijados y dispuestos en un nivel más elevado para su operatividad y mejor ventilación. En la base, se cuenta con un contrapeso rectangular de las dimensiones de la caja para aportar mayor estabilidad al objeto. Los cables están protegidos en fundas de termoplástico en color negro.

Esquema de Ideación

Por otra parte, en la búsqueda de entregar una satisfactoria experiencia de usuario en sus interacciones con el objeto, el espesor de base de la asistente permite su traslado de un lugar a otro, en coordinación con el agarre de la mano.

El botón de encendido/apagado y el botón de reinicio se encuentra en la parte superior derecha de la base del objeto, permitiendo un mejor uso tanto a diestros como a zurdos y el botón de reinicio, donde se grabará las palabras POWER y RESET para su identificación.

Utiliza pilas para su alimentación eléctrica, contando con una tapa de ensamble en la pared lateral, en la otra parte lateral contiene una base deslizable en el eje horizontal que tiene un tope, que permite revisar o realizar mantenciones al sistema Arduino, contando con una compuerta para tales efectos.

c) Piezas

d) Planos:

c) Código:

Proceso de Fabricación

Avances en la forma del mecanismo

De modo en que se avanzaba con el proyecto, se fueron presentando variables que no se habían considerado con respecto a la maquinaria, además de la forma del elemento. Fue un proceso de reacciones inesperada en el movimiento de la lampara, además de que tanto soportaban los servomotores con base a la influencia del diseño en si, con respecto al elemento.

A) Forma:

En base al anterior diseño de nuestro elemento, decidimos hacerle modificaciones con el propósito de que el mecanismo y cableado fueran lo menos visibles, además de que se viera un modelo mas limpio y pulcro. Aparte de la modificación en lo estético. El "segundo brazo" se alargo en su forma con el propósito de que hubiera una compensación en el balance y peso que ayudara al servo que predominaba en esta área de extensión del brazo.

B) Mecanismo y código:

En un inicio el sensor ultrasónico no estaba detectando señales. Por lo cual no movía los 3 servo principales del brazo. El problema era que anteriormente se había incluido en el código un botón de reset sin el conocimiento de la placa de Arduino que ya posee un pin para esto. Por lo cual el error era de que el intento de botón de reset estaba designado en el mismo pin que el sensor ultrasónico.

Había que designar el ángulo correcto de los servos para que la lampara tomara la posición deseada. Al estar haciendo estos cambios en el código nos percatamos que habíamos colocado servos en posiciones contrarias, por lo cual en algunos casos había que pensar en los ángulos de modo inverso.

Los sensores infrarrojos detectores de obstáculos no tenían un funcionamiento correcto, debido a que el voltaje entregado por las dos baterías no era suficiente, debido al continuo uso de las baterías llevando a que se agotaran. Se opto por mantener una alimentación continua desde el cable USB.

Tercera Iteración

Se simplifica el objeto, constando con dos sensores de movimientos ultrasónicos ubicado en los laterales de la base del objeto, un servo motor en su base y cuatro tiras de luces LED, la que se prende a través de un botón de encendido.

Proceso Creativo

Planos

Codigo

   #include <Servo.h>
 
 const int trigPin1 = 2;    // Pin del disparador del primer sensor
 const int echoPin1 = 3;    // Pin de eco del primer sensor
 const int trigPin2 = 4;    // Pin del disparador del segundo sensor
 const int echoPin2 = 5;    // Pin de eco del segundo sensor
 const int servoPin = 9;    // Pin del servo motor
 
 const int minDistance = 3; // Distancia mínima en centímetros
 const int maxDistance = 10; // Distancia máxima en centímetros
 
 Servo myservo;              // Objeto del servo motor
 
 void setup() {
   pinMode(trigPin1, OUTPUT);
   pinMode(echoPin1, INPUT);
   pinMode(trigPin2, OUTPUT);
   pinMode(echoPin2, INPUT);
   myservo.attach(servoPin);
 
   Serial.begin(9600);
 }
 
 void loop() {
   int distance1 = measureDistance(trigPin1, echoPin1);
   int distance2 = measureDistance(trigPin2, echoPin2);
   
   Serial.print("Sensor 1: ");
   Serial.print(distance1);
   Serial.print(" cm");
   
   Serial.print("\t");
   
   Serial.print("Sensor 2: ");
   Serial.print(distance2);
   Serial.println(" cm");
   
   if (distance1 >= minDistance && distance1 <= maxDistance) {
     increaseServoPosition();
   }
 
   if (distance2 >= minDistance && distance2 <= maxDistance) {
     decreaseServoPosition();
   }
   
   delay(100);  // Pequeña pausa entre mediciones
 }
 
 int measureDistance(int trigPin, int echoPin) {
   digitalWrite(trigPin, LOW);
   delayMicroseconds(2);
   digitalWrite(trigPin, HIGH);
   delayMicroseconds(10);
   digitalWrite(trigPin, LOW);
   
   long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
   int distance = duration * 0.034 / 2;  // Cálculo de la distancia en centímetros
   
   return distance;
 }
 
 void increaseServoPosition() {
   int currentPos = myservo.read();
   int newPos = currentPos + 30;
   if (newPos > 180) {
     newPos = 180;
   }
   myservo.write(newPos);
 }
 
 void decreaseServoPosition() {
   int currentPos = myservo.read();
   int newPos = currentPos - 30;
   if (newPos < 0) {
     newPos = 0;
   }
   myservo.write(newPos);
 }