Adaptación de un servomotor a un arduino para medir el gasto de agua.


Categoría: Pandilla Juvenil (1ro. 2do. y 3ro. de nivel Secundaria)
Área de participación: Ciencias de la ingeniería

Asesor: Marisa Calle Monroy

Autor: ALONSO EFRAIN CARRANZA BUENDIA ()

Grado:

Resumen

El 97,5% del planeta se encuentra en los océanos y mares, no es apto para el consumo agrícola e industrial en general. El 2.5% restante es agua dulce, estando casi toda en los casquetes polares, envases subterráneos  o de difícil acceso. quedando por lo tanto  un 0.26% de la masa total de agua en el mundo que es fácilmente aprovechable para el uso humano, la que está en embarques, lagos , ríos y pozos accesibles.

El  consumo menudo de agua por persona y en otros paises desarrolados viene a ser más del doble de la estrictamente necesaria. Podemos modificar nuestra conducta para así ahorrar agua. En nuestro país, así como en todo el mundo se hace un manejo del agua ya que se desperdicia de manera cotidiana en  nuestras actividades diarias con este mal hábito.

Los servomotores son dispositivos electromecánicos que consisten en un motor eléctrico, un juego de engranes y una tarjeta de control, todo confinado dentro de unacarcasa de plástico. La característica principal de estos motores es que la gran mayoria no estan hechos para dar rotaciones continuas, algunos si lo hacen pero se hablaran de ellos más adelante, ya que  principalmente son dispositivos de posicionamiento en un intervalo de operación.

El gasto innecesario de agua en una persona promedio gasta al momento de bañarse entre 100 a 128 litros de agua, cuando lo más recomendable  es de 50 a 60 litros en un baño.

Con esta alternativa de ahorro podremos hacer un hábito de ahorro en personas.

Pregunta de Investigación

¿Cómo adaptar un servomotor a un arduino con una programación automatizada para el ahorro de agua en una regadera?

Planteamiento del Problema

Según la CONAGUA se hizo una medición sobre el rotundo gasto de agua generado en el año 2014 en el cual se indica que un ciudadano al bañarse gasta 128 litros de agua de los cuales 40 fueron utilizados conscientemente  y los restantes 88 fueron mal gastados.

En México un gran porcentaje de la población no cuenta con los conocimientos necesarios de tener un hábito de ahorro, ni la ética para hacer consciencia del gasto generado de este recurso no renovable.

A pesar de esto las personas continúan haciendo un gasto innecesario debido a que no cuentan con una medición  del recurso utilizado.

Antecedentes

El agua es el principal e imprescindible componente del cuerpo humano. El ser humano no puede estar sin beberla más de cinco o seis días sin poner en peligro su vida. El cuerpo humano tiene un 75 % de agua al nacer y cerca del 60 % en la edad adulta. Aproximadamente el 60 % de este agua se encuentra en el interior de las células (agua intracelular). El resto (agua extracelular) es la que circula en la sangre y baña los tejidos.

En las reacciones de combustión de los nutrientes que tiene lugar en el interior de las células para obtener energía se producen pequeñas cantidades de agua. Esta formación de agua es mayor al oxidar las grasas – 1 gr. de agua por cada gr. de grasa -, que los almidones -0,6 gr. por gr., de almidón-. El agua producida en la respiración celular se llama agua metabólica, y es fundamental para los animales adaptados a condiciones desérticas. Si los camellos pueden aguantar meses sin beber es porque utilizan el agua producida al quemar la grasa acumulada en sus jorobas. En los seres humanos, la producción de agua metabólica con una dieta normal no pasa de los 0,3 litros al día.

Como se muestra en la siguiente figura, el organismo pierde agua por distintas vías. Esta agua ha de ser recuperada compensando las pérdidas con la ingesta y evitando así la deshidratación.

El 70,8% de la superficie terrestre está ocupada por agua, pero tan solo un 2,5% de toda el agua existente en el planeta es agua dulce, o sea, apta para consumo. De esta, la mayoría se encuentra inaccesible en glaciares, en los polos, etc., así que tan solo disponemos para consumo del 0,5% que es agua subterránea o superficial. En la Tierra habitan actualmente 6.000 millones de personas, de las cuales, cerca del 20% viven en 50 países que carecen de este vital líquido y, siguiendo con el actual ritmo de consumo, en breve esta se convertirá (se ha convertido ya) en un problema capaz de generar conflictos armados e incidirá (está incidiendo ya) en el futuro de la diversidad biológica de muchas zonas del planeta.

Se entiende por consumo doméstico de agua por habitante a la cantidad de agua que dispone una persona para sus necesidades diarias de consumo, aseo, limpieza, riego, etc. y se mide en litros por habitante y día (l/hab-dia). Es un valor muy representativo de las necesidades y/o consumo real de agua dentro de una comunidad o población y, por consiguiente, refleja también de manera indirecta su nivel de desarrollo económico y social. Este indicador social se obtiene a partir del suministro medido por contadores, estudios locales, encuestas o la cantidad total suministrada a una comunidad dividida por el número de habitantes.

Desde comienzos del siglo XX, la población mundial se ha duplicado, mientras que, como resultado del desarrollo industrial y del mayor uso agrícola, la cantidad empleada de este vital elemento se ha sextuplicado. Teniendo en cuenta que en el mundo existe actualmente la misma cantidad de agua que hace 2.000 años y, que se ha incrementado la sobreexplotación, la contaminación y los efectos del cambio climático, actualmente, casi el 40% de los seres humanos cuentan con problemas de escasez de agua, circunstancia que, para el 2.025 afectará a un 66% de la población mundial asentada en países de África y Asia Occidental.

 

Tal y como citó en su día Kofi Annan, Secretario General de las Naciones Unidas, “el acceso a agua apta para el consumo es una necesidad humana fundamental y, en consecuencia, un derecho humano básico”. Se estima que actualmente se consume al año el 54% del agua dulce disponible y, según la UNESCO, a mediados del siglo XXI la población mundial alcanzará los 12.000 millones de habitantes previstos, la demanda se habrá duplicado y las reservas hídricas de nuestro planeta llegarán a su tope.

 

Organización Mundial de la Salud

La Organización Mundial de la Salud (OMS) considera que la cantidad adecuada de agua para consumo humano (beber, cocinar, higiene personal, limpieza del hogar) es de 50 l/hab-día. A estas cantidades debe sumarse el aporte necesario para la agricultura, la industria y, por supuesto, la conservación de los ecosistemas acuáticos, fluviales y, en general, dependientes del agua dulce. Teniendo en cuenta estos parámetros, se considera una cantidad mínima de 100 l/hab-día.

 

El destino aplicado al agua dulce consumida varía mucho de una región a otra del planeta, incluso dentro de un mismo país. Por regla general, el consumo elevado de agua potable se da en países ricos y, dentro de estos, los consumos urbanos duplican a los consumos rurales. A nivel mundial, se extraen actualmente unos 3.600 km3 de agua dulce para consumo humano, es decir, 1.600 litros/hab-día, de los cuales, aproximadamente la mitad no se consume (se evapora, infiltra al suelo o vuelve a algún cauce) y, de la otra mitad, se calcula que el 65% se destina a la agricultura, el 25% a la industria y, tan solo el 10% a consumo doméstico. En la tabla siguiente se muestra una aproximación de este reparto en función de la renta per cápita.

Para determinar la disponibilidad de agua en un país o área geográfica determinada, se maneja el “umbral de presión hídrica” (1.700 m3/hab-año), por debajo del cual aparecen frecuentemente las sequías y el “umbral de penuria” (1.000 m3/hab-año) por debajo del cual surgen problemas de abastecimiento a la agricultura e industria. Actualmente, se estima que 2.300 millones de personas están sometidas a presión hídrica y 1.700 millones sufren penuria, y se prevé alcanzar respectivamente los 3.500 y 2.400 millones de personas en el año 2.025.

 

Por otro lado y, debido a la contaminación ambiental (aguas residuales, vertidos a la atmósfera, residuos sólidos, etc.), una fracción importante del agua dulce disponible sufre algún tipo de contaminación. Las fuentes naturales de agua cuentan con procesos de autodepuración, pero cuando se emplea en exceso o es escasa, en general empeora su calidad. Según la OMS, más de 1.200 millones de personas consumen agua sin garantías sanitarias, lo que provoca entre 20.000 y 30.000 muertes diarias y gran cantidad de enfermedades. Los ratios de consumo por habitante difieren enormemente entre distintas zonas del planeta, dependiendo principalmente de la disponibilidad del agua y del nivel de desarrollo del país. En la siguiente tabla se aprecia el consumo en diferentes zonas del planeta (datos 1.996).

En conclusión, no parece muy descabellado aseverar que, a pesar de que la cantidad de agua disponible en el planeta es suficiente para cubrir las necesidades de la población, su consumo excesivo e incorrecto en muchos países y su escasez en otros, podría provocar la falta de recursos dentro de pocos años. Ante esta situación es necesario un cambio en las tendencias actuales de consumo según la denominada “nueva cultura del agua”, basada en el ahorro de agua, la optimización de su gestión, el respeto y sensibilización hacia este recurso, su reparto equitativo y la valoración como activo ecológico y social.

Un Servo es un dispositivo pequeño que tiene un eje de rendimiento controlado. Este puede ser llevado a posiciones angulares específicas al enviar una señal codificada. Con tal de que una señal codificada exista en la línea de entrada, el servo mantendrá la posición angular del engranaje. Cuando la señala codificada cambia, la posición angular de los piñones cambia. En la práctica, se usan servos para posicionar superficies de control como el movimiento de palancas, pequeños ascensores y timones. Ellos también se usan en radio control, títeres, y por supuesto, en robots.

 

Los Servos son sumamente útiles en robótica. Los motores son pequeños, tiene internamente una circuiteria de control interna y es sumamente poderoso para su tamaño.  Un servo normal o Standard como el HS-300 de Hitec tiene 42 onzas por pulgada o mejor 3kg por cm. De torque que es bastante fuerte para su tamaño. También potencia proporcional para cargas mecánicas. Un servo, por consiguiente, no consume mucha energía. Se muestra la composición interna de un servo motor en el cuadro de abajo. Podrá observar la circuiteria de control, el motor, un juego de piñones, y la caja. También puede ver los 3 alambres de conexión externa. Uno es para alimentación Vcc (+5volts), conexión a tierra GND y el alambre blanco es el alambre de control.

 

FUNCIONAMIENTO

 

El motor del servo tiene algunos circuitos de control y un potenciómetro (una resistencia variable) esta es conectada al eje central del servo motor. En la figura se puede observar al lado derecho del circuito. Este potenciómetro permite a la circuitería de control, supervisar el ángulo actual del servo motor. Si el eje está en el ángulo correcto, entonces el motor está apagado. Si el circuito chequea que el ángulo no es el correcto, el motor girará en la dirección adecuada hasta llegar al ángulo correcto. El eje del servo es capaz de llegar alrededor de los 180 grados. Normalmente, en algunos llega a los 210 grados, pero varía según el fabricante. Un servo normal se usa para controlar un movimiento angular de entre 0 y 180.

 

La cantidad de voltaje aplicado al motor es proporcional a la distancia que éste necesita viajar. Así, si el eje necesita regresar una distancia grande, el motor regresará a toda velocidad. Si este necesita regresar sólo una pequeña cantidad, el motor correrá a una velocidad más lenta. A esto se le llama control proporcional.

 

CARACTERÍSTICAS GENERALES  Y FUNCIONAMIENTO

 

Estos servos tienen un amplificador, servo motor, piñonearía de reducción y un potenciómetro de realimentación; todo incorporado en el mismo conjunto. Esto es un servo de posición (lo cual significa que uno le indica a qué posición debe ir), con un rango de aproximadamente 180 grados. Ellos tienen tres cables de conexión eléctrica; Vcc, GND, y entrada de control.

 

Para controlar un servo, usted le ordena un cierto ángulo, medido desde 0 grados. Usted le envía una serie de pulsos. En un tiempo ON de pulso indica el ángulo al que debe posicionarse; 1ms = 0 grados, 2.0ms = máx. Grado (cerca de 120) y algún valor entre ellos da un ángulo de salida proporcional. Generalmente se considera que en 1.5ms está el “centro.” Entre límites de 1 ~ 2ms son las recomendaciones de los fabricantes, usted normalmente puede usar un rango mayor de 1.5ms para obtener un ángulo mayor e incluso de 2ms para un ángulo de rendimiento de 180 grados o más. El factor limitante es el tope del potenciómetro y los límites mecánicos construidos en el servo. Un sonido de zumbido normalmente indica que usted está forzando por encima al servo, entonces debe disminuir un poco.

 

El tiempo de OFF en el servo no es crítico; puede estar alrededor de los 20ms. Hemos usado entre 10ms y 30 ms. Esto No tiene que ser de ésta manera, puede variar de un pulso a otro. Los pulsos que ocurren frecuentemente en el tiempo de OFF pueden interferir con el sincronismo interno del servo y podría escucharse un sonido de zumbido o alguna vibración en el eje. Si el espacio del pulso es mayor de 50ms (depende del fabricante), entonces el servo podría estar en modo SLEEP entre los pulsos. Entraría a funcionar en pasos pequeños y el rendimiento no sería el óptimo.

 

Como se observa en la figura, la duración del pulso indica o dictamina el ángulo del eje (mostrado como un círculo verde con flecha). Nótese que las ilustraciones y los tiempos reales dependen del fabricante de motor. El principio, sin embargo, es el mismo.

 

El cable de control se usa para comunicar el ángulo. El ángulo está determinado por la duración de un pulso que se aplica al alambre de control. A esto se le llama PCM Modulación codificada de Pulsos. El servo espera ver un pulso cada 20 milisegundos (.02 segundos). La longitud del pulso determinará los giros de motor. Un pulso de 1.5 ms., por ejemplo, hará que el motor se torne a la posición de 90 grados (llamado la posición neutra). Si el pulso es menor de 1.5 ms., entonces el motor se acercará a los 0 grados. Si el pulso es mayor de 1.5ms, el eje se acercará a los 180 grados.

 

La descripción realizada anteriormente como se a podido observar son de servomotores de corriente continua usados en robótica doméstica y en aeromodelismo fundamentalmente.

 

DIAGRAMA DE UN SERVOMOTOR TÍPICO DE MODELISMO.

Un servomotor de este tipo es básicamente un motor eléctrico que sólo se puede girar en un ángulo de aproximadamente 180 grados (no dan vueltas completas como los motores normales). De los tres cables que salen de su cubierta. El rojo es de voltaje de alimentación   (+5V), el negro es de tierra (0V ó GND). El cable blanco (a veces amarillo) es el cable por el cual se le instruye al servomotor en qué posición ubicarse (entre 0 grados y 180).

Dentro del servomotor, una tarjeta controladora le dice a un pequeño motor de corriente directa cuántas vueltas girar para acomodar la flecha (el eje de plástico que sale al exterior) en la posición que se le ha pedido.

En la siguiente figura se observa la ubicación de estas piezas dentro del servomotor:

Un potenciómetro que está está sujeto a la flecha,  mide hacia dónde está ubicado en todo momento. Es así como la tarjeta controladora sabe hacia dónde mover al motor.

La posición deseada se le da al servomotor por medio de pulsos. Todo el tiempo debe haber una señal de pulsos presente en ese cable.

La señal de pulsos controla al servo de la siguiente forma:

Nótese que el intervalo de tiempo entre pulsos se mantiene constante, y la variación del ancho de los mismos es lo que le indica al servo la posición que se desea. Estos valores de milisegundos  han funcionado bastante bien para los servomotores FUTABA FP-S148, FUTABA S3003, Hitec HS-300 y HOBBICO COMMAND CS-51, y hemos encontrado también que son bastante tolerables en cuanto al período de los pulsos de control. Responden adecuadamente a pulsos desde 50 hz. Hasta aproximadamente 100 hz., pero una vez escogida una frecuencia de operación debe procurarse mantener la misma frecuencia todo el tiempo.

Los servos son un tipo especial de motor de c.c. que se caracterizan por su capacidad para posicionarse de forma inmediata en cualquier posición dentro de su intervalo de operación. Para ello, el servomotor espera un tren de pulsos que se corresponde con el movimiento a realizar. Están generalmente formados por un amplificador, un motor, un sistema reductor formado por ruedas dentadas y un circuito de realimentación, todo en un misma caja de pequeñas dimensiones. El resultado es un servo de posición con un margen de operación de 180° aproximadamente.

 

Se dice que el servo es un dispositivo con un eje de rendimiento controlado ya que puede ser llevado a posiciones angulares específicas al enviar una señal codificada. Con tal de que exista una señal codificada en la línea de entrada, el servo mantendrá la posición angular del engranaje. Cuando la señala codificada cambia, la posición angular de los piñones cambia. En la práctica, se usan servos para posicionar elementos de control como palancas, pequeños ascensores y timones. También se usan en radio-control, marionetas y, por supuesto, en robots. Los Servos son sumamente útiles en robótica. Los motores son pequeños. Un motor como el de las imágenes superiores posee internamente una circuitería de control y es sumamente potente para su tamaño. Un servo normal o estándar como el HS-300 de Hitec proporciona un par de 3 kg·cm a 4.8 V, lo cual es bastante para su tamaño, sin consumir mucha energía. La corriente que requiere depende del tamaño del servo. Normalmente el fabricante indica cual es la corriente que consume. Eso no significa mucho si todos los servos van a estar moviéndose todo el tiempo. La corriente depende principalmente del par, y puede exceder un amperio si el servo está enclavado.

El motor del servo tiene algunos circuitos de control y un potenciómetro conectado al eje central del motor. En la figura superior se puede observar a la derecha. Este potenciómetro permite a la circuitería de control, supervisar el ángulo actual del servo motor. Si el eje está en el ángulo correcto, entonces el motor está apagado. Si el circuito chequea que el ángulo no es correcto, el motor volverá a la dirección correcta, hasta llegar al ángulo que es correcto. El eje del servo es capaz de llegar alrededor de los 180 grados. Normalmente, en algunos llega a los 210 grados, pero varía según el fabricante.

Un servo normal se usa para controlar un movimiento angular de entre 0 y 180 grados. Un servo normal no es mecánicamente capaz de retornar a su lugar, si hay un mayor peso que el sugerido por las especificaciones del fabricante.

El voltaje aplicado al motor es proporcional a la distancia que éste necesita viajar. Así, si el eje necesita regresar una distancia grande, el motor regresará a toda velocidad. Si este necesita regresar sólo una pequeña cantidad, el motor girará a menor velocidad. A esto se le denomina control proporcional

El sistema de control de un servo se limita a indicar en que posición se debe situar. Esto se lleva a cabo mediante una serie de pulsos tal que la duración del pulso indica el ángulo de giro del motor. Cada servo tiene sus márgenes de operación, que se corresponden con el ancho del pulso máximo y mínimo que el servo entiende. Los valores más generales se corresponden con pulsos de entre 1 ms y 2 ms de anchura, que dejarían al motor en ambos extremos (0º y 180º). El valor 1.5 ms indicaría la posición central o neutra (90º), mientras que otros valores del pulso lo dejan en posiciones intermedias. Estos valores suelen ser los recomendados, sin embargo, es posible emplear pulsos menores de 1 ms o mayores de 2 ms, pudiéndose conseguir ángulos mayores de 180°. Si se sobrepasan los límites de movimiento del servo, éste comenzará a emitir un zumbido, indicando que se debe cambiar la longitud del pulso. El factor limitante es el tope del potenciómetro y los límites mecánicos constructivos.

El período entre pulso y pulso (tiempo de OFF) no es crítico, e incluso puede ser distinto entre uno y otro pulso. Se suelen emplear valores ~ 20 ms (entre 10 ms y 30 ms). Si el intervalo entre pulso y pulso es inferior al mínimo, puede interferir con la temporización interna del servo, causando un zumbido, y la vibración del eje de salida. Si es mayor que el máximo, entonces el servo pasará a estado dormido entre pulsos. Esto provoca que se mueva con intervalos pequeños.

Es importante destacar que para que un servo se mantenga en la misma posición durante un cierto tiempo, es necesario enviarle continuamente el pulso correspondiente. De este modo, si existe alguna fuerza que le obligue a abandonar esta posición, intentará resistirse. Si se deja de enviar pulsos (o el intervalo entre pulsos es mayor que el máximo) entonces el servo perderá fuerza y dejará de intentar mantener su posición, de modo que cualquier fuerza externa podría desplazarlo.

Normalmente los motores habituales lo que hacen es transformar la energía eléctrica (O química) en un giro continuo que podemos usar para desarrollar trabajo mecánico.

En la sesión 13 utilizamos un pequeño motor de corriente continua y regulamos la velocidad de giro mediante una señal PWM de Arduino.

Los servos son también motores de corriente continua, pero en lugar de diseñarse para obtener un giro continúo que podamos aprovechar (para mover una rueda por ejemplo), se diseñan para que se muevan un Angulo fijo en respuesta a una señal de control, y se mantengan fijos en esa posición.

Imaginad por ejemplo un timón de un avión o barco. No queremos un giro continuo, sino un motor al que le pueda indicar el ángulo que deseamos en grados y que mantenga esa orientación hasta que le demos una orden en contrario.

 

Estos servos o servomotores son muy frecuentes en Aero modelismo y en robótica, por la capacidad que presentan para moverse a un ángulo concreto y mantenerse allí.

La programación automática es un modo automatizado para crear programaciones de proyectos. La programación automática permite crear un modelo del plan y generar fechas para las tareas y el proyecto global. La programación automática está diseñada para programar tareas de proyecto mientras se minimizan los retrasos y las expansiones que pueden causar retrasos en el plazo, y mientras se elimina o minimiza la adjudicación por exceso del recurso.

Utilice la programación automática para actualizar la programación del proyecto después de realizar cambios pequeños y rápidos en ella. Se pueden revisar los cambios antes de publicarlos tal y como se ha planificado o registrarlos (POR), y llegar a un resultado práctico en consecuencia.

 

Programación automática de un proyecto para crear una programación provisional que se puede poseer y editar. El proyecto está bloqueado y se encuentra en modo de programación provisional. Utilice una programación provisional para ver los efectos de los cambios que realice en un proyecto. Por ejemplo, la estimación hasta finalizar (ETC) cambia antes de publicar la programación como el plan de registro (POR). Se puede revisar la programación provisional y se puede decidir si se aceptan los cambios.

Todas las páginas del proyecto bloqueadas muestran el plan de registro como información de sólo lectura. Puede consultar y trabajar con programaciones provisionales mediante la vista de Gantt, la página de lista de tarea, y la página de asignaciones de tareas. Puede cambiar la programación provisional ajustando las tareas programadas y la información de asignación, como por ejemplo la ETC.

La estructura de desglose del trabajo (EDT) en la vista de Gantt muestra la programación provisional con texto subrayado de información de plan de registro. Utilice el texto subrayado para consultar los cambios que provisionalmente se hacen a la programación.

Mientras el proyecto está bloqueado, el nombre del recurso que contiene el bloqueo se muestra en la barra de mensajes. Un botón Desbloquear se muestra en esta barra, que puede utilizarse para desbloquear el proyecto. En la vista de Gantt, un icono de bloqueo se muestra en la barra de herramientas, que puede utilizarse para desbloquear el proyecto.

 

Programaciones provisionales y subproyectos

Al programar automáticamente un proyecto principal, se crea una programación provisional para el proyecto principal y programaciones provisionales publicables para todos sus subproyectos. Los subproyectos se bloquean. Si un subproyecto se bloquea cuando se programa automáticamente el proyecto máster, se crea una programación provisional que no se puede publicar para el subproyecto. Un mensaje de advertencia aparece con los nombres de los subproyectos que se bloquean.

Cuando publica la programación provisional para el proyecto principal, el plan de registro (POR) para el subproyecto se reemplaza solamente si la programación provisional es publicable.

Creación de una programación provisional

Puede especificar los criterios de programación y comenzar las tareas de programación mediante Programación automática. Puede programar de forma automática un proyecto completo o sólo las tareas que se realizan entre los intervalos de fechas. Utilice estos pasos para especificar las desviaciones de la programación actual y crear de forma automática una nueva programación provisional. También se puede crear una programación provisional ejecutando el trabajo de programación automática de la inversión.

Se puede descartar una programación provisional y suprimir proyectos que se programan provisionalmente. Cuando se suprime la programación provisional, el proyecto se desbloquea y se muestra la información del plan de registro (POR). Para suprimir una programación provisional, haga clic en la flecha hacia abajo del icono Programación automática con opciones de la barra de herramientas de la vista de Gantt y seleccione Suprimir programación provisional.

Arduino es el nombre que recibe una de los hardware (con su software) libres más usados del mundo para configuración básica y elemental de un objeto electrónico. Arduino comenzó siendo básicamente una plataforma electrónica que consistía en una placa con dos puertos, uno de entrada y uno de salida, con uno de los lenguajes de programación más sencillos del mundo, orientados a la configuración y utilización en cualquier función que se le escribiera y ordenará. A través del puerto de salida, el usuario podía conectar una pantalla en la que se mostrarían los datos que ejecutaría el lenguaje de programación que muestra el Entorno de Desarrollo Integrado que posee.

El hardware de la placa Arduino está conformado por una placa en la que están integrados un microcontrolador de 8 bits desde su creación en el 2005, desde el 2012 se han creado placas de Arduino con microprocesadores de 32 bits capaces de ejecutar funciones más exigentes. También incorpora los dos puertos (salida y entrada) en los que se pueden conectar otros dispositivos como cargadores, otras placas, pantallas LCD, y conectores USB, el cargador de arranque y el lenguaje de programación.

Las placas Arduino son utilizadas como componentes electrónicos de electrodomésticos, en algunos automóviles y aparatos son utilizadas para controlar los encendidos de motores de arranque, también para convertir datos de analógicos a digitales y servir para pequeños proyectos de investigación portátiles, independientes de ordenadores más grandes, pero limitadas a la función para la que fueron configuradas. Un sistema de luces puede ser controlado a través de una placa Arduino con mucha facilidad.

El lenguaje de programación multifuncional con el que trabaja la placa Arduino puede trabajar con muchos otros lenguajes como el Visual Basic de Microsoft, un sistema para programar soluciones sistemáticas dentro del ambiente Windows.

Durante su proceso de desarrollo son pocos los avances comerciales que se les ha dado a la placa, pero entre ellos destacan los diversos equipos científicos que se han desarrollado a partir de estas, como el Osciloscopio de Código Abierto o la plataforma que permitía convertir un televisor convencional en un computador al que incluso se le podía conectar un teclado QWERTY.

Objetivo

Adaptar un servomotor a un arduino sincronizando una programación automatizada para el ahorro de agua.

Justificación

Actualmente uno de los problemas más grandes en nuestro país es el gasto innecesario del agua.

Una persona promedio, al momento de bañarse gasta aproximadamente entre 50 a 65 litros de agua, cuando lo más recomendable sería gastar entre 25 a 35 litros en un baño.

Al adaptar un servomotor a un arduino por medio de una programación automatizada en una regadera, podemos medir la cantidad de agua utilizada al momento de bañarse de tal manera que las personas harán de esto un hábito de ahorro.

A pesar de que la cantidad de agua disponible en el planeta es suficiente para cobrar las necesidades de la población, su consumo excesivo e incorrecto en muchos países y su escasez en otros, podría provocar la falta de recursos dentro de pocos años.

 

Hipótesis

Si adaptamos un servomotor a un arduino sincronizando una programación automatizada tendremos una moderación del gasto de agua en una regadera.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales:

-Servomotor

-Arduino

-Cabezal

-Brazo de ducha

-Llaves de ducha

-Tubos conectores

-Cable Usb

-Cables aislantes

Metodología:

  1. Colocar el servomotor en el arduino para empezar a programar
  2. Con el cable Usb conectar a una computadora y empezar la programación
  3. Cubrir con cinta aislante los cables conectados al servomotor para evitar un cortocircuito
  4. Al terminar la programación automatizada en el arduino pasarla al servomotor para generar la acción
  5. Adaptar el servomotor a la llave de paso para generar el movimiento de cierre
  6. Adaptar el sistema del cabezal a las llaves de paso para la medición a generar un ahorro
  7. Probar el sistema y verificar que los cables que conectan al arduino no genere corto circuito.         https://www.youtube.com/watch?v=B0Jr09wlq10

Galería Método

Resultados

Obtuvimos un sistema automatizado que consta de la adaptación de un servomotor y aún arduino a las llaves de una regadera para poder medir el gasto de agua producido y así conseguir ahorrar la mayor cantidad de agua posible concientizando a las personas de esto.

Este sistema funciona a base de una programación que realiza el cierre momentáneo en el brazo del cabezal evitando que el agua se deseche emitiendo una señal en la cual se tendrá una medición del gasto producido.

 

Galería Resultados

Discusión

Existen diversos tipos de regaderas  actualmente en el mercado  que hacen del bañarse algo práctico y sencillo, pero ninguno de estos cuenta con un sistema que permita medir el gasto generado de agua para que las personas tengan conocimiento de cuantos litros han sido usados.

Conclusiones

Después de llevar a cabo todo el proceso de elaboración y hacer las adaptaciones correspondientes, nuestro proyecto cumplió las expectativas, concientizando a las personas del gasto generado de agua al bañarse, haciendo una medición por medio de una programación automatizada.

Bibliografía

 

Consultado en: http://www.info-ab.uclm.es/labelec/solar/electronica/elementos/servomotor.htm   Consultado el 9 de enero de 2017

Consultado en: http://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/aguas/el-consumo-de-agua-en-porcentajes.asp  Consultado el 9 de enero de 2017

Consultado en: http://conceptodefinicion.de/arduino  Consultado el 9 de enero de 2017

Consultado en: www.prometec.net/servos/   Consultado el 9 de enero de 2017

 

 

 

 



Adaptación de un servomotor a un arduino para medir el gasto de agua.

Summary

97.5% of the planet is in the oceans and seas, it is not suitable for agricultural and industrial consumption in general. The remaining 2.5% is freshwater, mostly in polar ice caps, underground containers or difficult to reach. There is therefore 0.26% of the total mass of water in the world that is easy to use for human use, which is in shipments, lakes, rivers and accessible wells.
The consumption of water per person and in other developed countries is more than twice as strictly necessary. We can change our behavior to save water. In our country, as well as everyone is doing a bad water management , because it is wasted everyday in our daily activities with this bad habit.
Servomotors are electromechanical devices consisting of an electric motor, a set of gears and a control board, all enclosed within a plastic housing. The main feature of these engines is that the majority of cases are not made to give continuous rotations, only some of them do it, but we are going to talk about it later, since they usually positioning devices in a range of operation.
The unnecessary waste of water in an average person when they take a bath is between 100 to 128 liters of water, when the most advisable is 50 to 60 liters in a bath.
When adjusting a servomotor to an arduino by means of an automated programming in a shower, we can measure the amount of water used and emit a signal

Research Question

How to adapt a servomotor to an arduino with an automated programming for saving water in a shower?

Problem approach

According to the Conagua a measurement was done on the water consumption generated in 2014 in which it indicates that a citizen when takes a shower spent 128 liters of water of which 40 were used consciously, and the remaining 88 were spent. In Mexico, a large percent of the population does not have the necessary knowledge of having a habit of saving, not even awareness of the consumption generated by this non-renewable resource.
Despite this, people continue making an unnecessary consumption because they do not have a measurement of the resource used.

Background

El agua es el principal e imprescindible componente del cuerpo humano. El ser humano no puede estar sin beberla más de cinco o seis días sin poner en peligro su vida. El cuerpo humano tiene un 75 % de agua al nacer y cerca del 60 % en la edad adulta. Aproximadamente el 60 % de este agua se encuentra en el interior de las células (agua intracelular). El resto (agua extracelular) es la que circula en la sangre y baña los tejidos.

En las reacciones de combustión de los nutrientes que tiene lugar en el interior de las células para obtener energía se producen pequeñas cantidades de agua. Esta formación de agua es mayor al oxidar las grasas – 1 gr. de agua por cada gr. de grasa -, que los almidones -0,6 gr. por gr., de almidón-. El agua producida en la respiración celular se llama agua metabólica, y es fundamental para los animales adaptados a condiciones desérticas. Si los camellos pueden aguantar meses sin beber es porque utilizan el agua producida al quemar la grasa acumulada en sus jorobas. En los seres humanos, la producción de agua metabólica con una dieta normal no pasa de los 0,3 litros al día.

Como se muestra en la siguiente figura, el organismo pierde agua por distintas vías. Esta agua ha de ser recuperada compensando las pérdidas con la ingesta y evitando así la deshidratación.

El 70,8% de la superficie terrestre está ocupada por agua, pero tan solo un 2,5% de toda el agua existente en el planeta es agua dulce, o sea, apta para consumo. De esta, la mayoría se encuentra inaccesible en glaciares, en los polos, etc., así que tan solo disponemos para consumo del 0,5% que es agua subterránea o superficial. En la Tierra habitan actualmente 6.000 millones de personas, de las cuales, cerca del 20% viven en 50 países que carecen de este vital líquido y, siguiendo con el actual ritmo de consumo, en breve esta se convertirá (se ha convertido ya) en un problema capaz de generar conflictos armados e incidirá (está incidiendo ya) en el futuro de la diversidad biológica de muchas zonas del planeta.

Se entiende por consumo doméstico de agua por habitante a la cantidad de agua que dispone una persona para sus necesidades diarias de consumo, aseo, limpieza, riego, etc. y se mide en litros por habitante y día (l/hab-dia). Es un valor muy representativo de las necesidades y/o consumo real de agua dentro de una comunidad o población y, por consiguiente, refleja también de manera indirecta su nivel de desarrollo económico y social. Este indicador social se obtiene a partir del suministro medido por contadores, estudios locales, encuestas o la cantidad total suministrada a una comunidad dividida por el número de habitantes.

Desde comienzos del siglo XX, la población mundial se ha duplicado, mientras que, como resultado del desarrollo industrial y del mayor uso agrícola, la cantidad empleada de este vital elemento se ha sextuplicado. Teniendo en cuenta que en el mundo existe actualmente la misma cantidad de agua que hace 2.000 años y, que se ha incrementado la sobreexplotación, la contaminación y los efectos del cambio climático, actualmente, casi el 40% de los seres humanos cuentan con problemas de escasez de agua, circunstancia que, para el 2.025 afectará a un 66% de la población mundial asentada en países de África y Asia Occidental.

Tal y como citó en su día Kofi Annan, Secretario General de las Naciones Unidas, “el acceso a agua apta para el consumo es una necesidad humana fundamental y, en consecuencia, un derecho humano básico”. Se estima que actualmente se consume al año el 54% del agua dulce disponible y, según la UNESCO, a mediados del siglo XXI la población mundial alcanzará los 12.000 millones de habitantes previstos, la demanda se habrá duplicado y las reservas hídricas de nuestro planeta llegarán a su tope.

Organización Mundial de la Salud

La Organización Mundial de la Salud (OMS) considera que la cantidad adecuada de agua para consumo humano (beber, cocinar, higiene personal, limpieza del hogar) es de 50 l/hab-día. A estas cantidades debe sumarse el aporte necesario para la agricultura, la industria y, por supuesto, la conservación de los ecosistemas acuáticos, fluviales y, en general, dependientes del agua dulce. Teniendo en cuenta estos parámetros, se considera una cantidad mínima de 100 l/hab-día.

El destino aplicado al agua dulce consumida varía mucho de una región a otra del planeta, incluso dentro de un mismo país. Por regla general, el consumo elevado de agua potable se da en países ricos y, dentro de estos, los consumos urbanos duplican a los consumos rurales. A nivel mundial, se extraen actualmente unos 3.600 km3 de agua dulce para consumo humano, es decir, 1.600 litros/hab-día, de los cuales, aproximadamente la mitad no se consume (se evapora, infiltra al suelo o vuelve a algún cauce) y, de la otra mitad, se calcula que el 65% se destina a la agricultura, el 25% a la industria y, tan solo el 10% a consumo doméstico. En la tabla siguiente se muestra una aproximación de este reparto en función de la renta per cápita.

Para determinar la disponibilidad de agua en un país o área geográfica determinada, se maneja el “umbral de presión hídrica” (1.700 m3/hab-año), por debajo del cual aparecen frecuentemente las sequías y el “umbral de penuria” (1.000 m3/hab-año) por debajo del cual surgen problemas de abastecimiento a la agricultura e industria. Actualmente, se estima que 2.300 millones de personas están sometidas a presión hídrica y 1.700 millones sufren penuria, y se prevé alcanzar respectivamente los 3.500 y 2.400 millones de personas en el año 2.025.

Por otro lado y, debido a la contaminación ambiental (aguas residuales, vertidos a la atmósfera, residuos sólidos, etc.), una fracción importante del agua dulce disponible sufre algún tipo de contaminación. Las fuentes naturales de agua cuentan con procesos de autodepuración, pero cuando se emplea en exceso o es escasa, en general empeora su calidad. Según la OMS, más de 1.200 millones de personas consumen agua sin garantías sanitarias, lo que provoca entre 20.000 y 30.000 muertes diarias y gran cantidad de enfermedades. Los ratios de consumo por habitante difieren enormemente entre distintas zonas del planeta, dependiendo principalmente de la disponibilidad del agua y del nivel de desarrollo del país. En la siguiente tabla se aprecia el consumo en diferentes zonas del planeta (datos 1.996).

En conclusión, no parece muy descabellado aseverar que, a pesar de que la cantidad de agua disponible en el planeta es suficiente para cubrir las necesidades de la población, su consumo excesivo e incorrecto en muchos países y su escasez en otros, podría provocar la falta de recursos dentro de pocos años. Ante esta situación es necesario un cambio en las tendencias actuales de consumo según la denominada “nueva cultura del agua”, basada en el ahorro de agua, la optimización de su gestión, el respeto y sensibilización hacia este recurso, su reparto equitativo y la valoración como activo ecológico y social.

Un Servo es un dispositivo pequeño que tiene un eje de rendimiento controlado. Este puede ser llevado a posiciones angulares específicas al enviar una señal codificada. Con tal de que una señal codificada exista en la línea de entrada, el servo mantendrá la posición angular del engranaje. Cuando la señala codificada cambia, la posición angular de los piñones cambia. En la práctica, se usan servos para posicionar superficies de control como el movimiento de palancas, pequeños ascensores y timones. Ellos también se usan en radio control, títeres, y por supuesto, en robots.

Los Servos son sumamente útiles en robótica. Los motores son pequeños, tiene internamente una circuiteria de control interna y es sumamente poderoso para su tamaño. Un servo normal o Standard como el HS-300 de Hitec tiene 42 onzas por pulgada o mejor 3kg por cm. De torque que es bastante fuerte para su tamaño. También potencia proporcional para cargas mecánicas. Un servo, por consiguiente, no consume mucha energía. Se muestra la composición interna de un servo motor en el cuadro de abajo. Podrá observar la circuiteria de control, el motor, un juego de piñones, y la caja. También puede ver los 3 alambres de conexión externa. Uno es para alimentación Vcc (+5volts), conexión a tierra GND y el alambre blanco es el alambre de control.

FUNCIONAMIENTO

El motor del servo tiene algunos circuitos de control y un potenciómetro (una resistencia variable) esta es conectada al eje central del servo motor. En la figura se puede observar al lado derecho del circuito. Este potenciómetro permite a la circuitería de control, supervisar el ángulo actual del servo motor. Si el eje está en el ángulo correcto, entonces el motor está apagado. Si el circuito chequea que el ángulo no es el correcto, el motor girará en la dirección adecuada hasta llegar al ángulo correcto. El eje del servo es capaz de llegar alrededor de los 180 grados. Normalmente, en algunos llega a los 210 grados, pero varía según el fabricante. Un servo normal se usa para controlar un movimiento angular de entre 0 y 180.

La cantidad de voltaje aplicado al motor es proporcional a la distancia que éste necesita viajar. Así, si el eje necesita regresar una distancia grande, el motor regresará a toda velocidad. Si este necesita regresar sólo una pequeña cantidad, el motor correrá a una velocidad más lenta. A esto se le llama control proporcional.

CARACTERÍSTICAS GENERALES Y FUNCIONAMIENTO

Estos servos tienen un amplificador, servo motor, piñonearía de reducción y un potenciómetro de realimentación; todo incorporado en el mismo conjunto. Esto es un servo de posición (lo cual significa que uno le indica a qué posición debe ir), con un rango de aproximadamente 180 grados. Ellos tienen tres cables de conexión eléctrica; Vcc, GND, y entrada de control.

Para controlar un servo, usted le ordena un cierto ángulo, medido desde 0 grados. Usted le envía una serie de pulsos. En un tiempo ON de pulso indica el ángulo al que debe posicionarse; 1ms = 0 grados, 2.0ms = máx. Grado (cerca de 120) y algún valor entre ellos da un ángulo de salida proporcional. Generalmente se considera que en 1.5ms está el “centro.” Entre límites de 1 ~ 2ms son las recomendaciones de los fabricantes, usted normalmente puede usar un rango mayor de 1.5ms para obtener un ángulo mayor e incluso de 2ms para un ángulo de rendimiento de 180 grados o más. El factor limitante es el tope del potenciómetro y los límites mecánicos construidos en el servo. Un sonido de zumbido normalmente indica que usted está forzando por encima al servo, entonces debe disminuir un poco.

El tiempo de OFF en el servo no es crítico; puede estar alrededor de los 20ms. Hemos usado entre 10ms y 30 ms. Esto No tiene que ser de ésta manera, puede variar de un pulso a otro. Los pulsos que ocurren frecuentemente en el tiempo de OFF pueden interferir con el sincronismo interno del servo y podría escucharse un sonido de zumbido o alguna vibración en el eje. Si el espacio del pulso es mayor de 50ms (depende del fabricante), entonces el servo podría estar en modo SLEEP entre los pulsos. Entraría a funcionar en pasos pequeños y el rendimiento no sería el óptimo.

Como se observa en la figura, la duración del pulso indica o dictamina el ángulo del eje (mostrado como un círculo verde con flecha). Nótese que las ilustraciones y los tiempos reales dependen del fabricante de motor. El principio, sin embargo, es el mismo.

El cable de control se usa para comunicar el ángulo. El ángulo está determinado por la duración de un pulso que se aplica al alambre de control. A esto se le llama PCM Modulación codificada de Pulsos. El servo espera ver un pulso cada 20 milisegundos (.02 segundos). La longitud del pulso determinará los giros de motor. Un pulso de 1.5 ms., por ejemplo, hará que el motor se torne a la posición de 90 grados (llamado la posición neutra). Si el pulso es menor de 1.5 ms., entonces el motor se acercará a los 0 grados. Si el pulso es mayor de 1.5ms, el eje se acercará a los 180 grados.

La descripción realizada anteriormente como se a podido observar son de servomotores de corriente continua usados en robótica doméstica y en aeromodelismo fundamentalmente.

DIAGRAMA DE UN SERVOMOTOR TÍPICO DE MODELISMO.

Un servomotor de este tipo es básicamente un motor eléctrico que sólo se puede girar en un ángulo de aproximadamente 180 grados (no dan vueltas completas como los motores normales). De los tres cables que salen de su cubierta. El rojo es de voltaje de alimentación (+5V), el negro es de tierra (0V ó GND). El cable blanco (a veces amarillo) es el cable por el cual se le instruye al servomotor en qué posición ubicarse (entre 0 grados y 180).

Dentro del servomotor, una tarjeta controladora le dice a un pequeño motor de corriente directa cuántas vueltas girar para acomodar la flecha (el eje de plástico que sale al exterior) en la posición que se le ha pedido.

En la siguiente figura se observa la ubicación de estas piezas dentro del servomotor:

Un potenciómetro que está está sujeto a la flecha, mide hacia dónde está ubicado en todo momento. Es así como la tarjeta controladora sabe hacia dónde mover al motor.

La posición deseada se le da al servomotor por medio de pulsos. Todo el tiempo debe haber una señal de pulsos presente en ese cable.

La señal de pulsos controla al servo de la siguiente forma:

Nótese que el intervalo de tiempo entre pulsos se mantiene constante, y la variación del ancho de los mismos es lo que le indica al servo la posición que se desea. Estos valores de milisegundos han funcionado bastante bien para los servomotores FUTABA FP-S148, FUTABA S3003, Hitec HS-300 y HOBBICO COMMAND CS-51, y hemos encontrado también que son bastante tolerables en cuanto al período de los pulsos de control. Responden adecuadamente a pulsos desde 50 hz. Hasta aproximadamente 100 hz., pero una vez escogida una frecuencia de operación debe procurarse mantener la misma frecuencia todo el tiempo.

Los servos son un tipo especial de motor de c.c. que se caracterizan por su capacidad para posicionarse de forma inmediata en cualquier posición dentro de su intervalo de operación. Para ello, el servomotor espera un tren de pulsos que se corresponde con el movimiento a realizar. Están generalmente formados por un amplificador, un motor, un sistema reductor formado por ruedas dentadas y un circuito de realimentación, todo en un misma caja de pequeñas dimensiones. El resultado es un servo de posición con un margen de operación de 180° aproximadamente.

Se dice que el servo es un dispositivo con un eje de rendimiento controlado ya que puede ser llevado a posiciones angulares específicas al enviar una señal codificada. Con tal de que exista una señal codificada en la línea de entrada, el servo mantendrá la posición angular del engranaje. Cuando la señala codificada cambia, la posición angular de los piñones cambia. En la práctica, se usan servos para posicionar elementos de control como palancas, pequeños ascensores y timones. También se usan en radio-control, marionetas y, por supuesto, en robots. Los Servos son sumamente útiles en robótica. Los motores son pequeños. Un motor como el de las imágenes superiores posee internamente una circuitería de control y es sumamente potente para su tamaño. Un servo normal o estándar como el HS-300 de Hitec proporciona un par de 3 kg·cm a 4.8 V, lo cual es bastante para su tamaño, sin consumir mucha energía. La corriente que requiere depende del tamaño del servo. Normalmente el fabricante indica cual es la corriente que consume. Eso no significa mucho si todos los servos van a estar moviéndose todo el tiempo. La corriente depende principalmente del par, y puede exceder un amperio si el servo está enclavado.

El motor del servo tiene algunos circuitos de control y un potenciómetro conectado al eje central del motor. En la figura superior se puede observar a la derecha. Este potenciómetro permite a la circuitería de control, supervisar el ángulo actual del servo motor. Si el eje está en el ángulo correcto, entonces el motor está apagado. Si el circuito chequea que el ángulo no es correcto, el motor volverá a la dirección correcta, hasta llegar al ángulo que es correcto. El eje del servo es capaz de llegar alrededor de los 180 grados. Normalmente, en algunos llega a los 210 grados, pero varía según el fabricante.

Un servo normal se usa para controlar un movimiento angular de entre 0 y 180 grados. Un servo normal no es mecánicamente capaz de retornar a su lugar, si hay un mayor peso que el sugerido por las especificaciones del fabricante.

El voltaje aplicado al motor es proporcional a la distancia que éste necesita viajar. Así, si el eje necesita regresar una distancia grande, el motor regresará a toda velocidad. Si este necesita regresar sólo una pequeña cantidad, el motor girará a menor velocidad. A esto se le denomina control proporcional

El sistema de control de un servo se limita a indicar en que posición se debe situar. Esto se lleva a cabo mediante una serie de pulsos tal que la duración del pulso indica el ángulo de giro del motor. Cada servo tiene sus márgenes de operación, que se corresponden con el ancho del pulso máximo y mínimo que el servo entiende. Los valores más generales se corresponden con pulsos de entre 1 ms y 2 ms de anchura, que dejarían al motor en ambos extremos (0º y 180º). El valor 1.5 ms indicaría la posición central o neutra (90º), mientras que otros valores del pulso lo dejan en posiciones intermedias. Estos valores suelen ser los recomendados, sin embargo, es posible emplear pulsos menores de 1 ms o mayores de 2 ms, pudiéndose conseguir ángulos mayores de 180°. Si se sobrepasan los límites de movimiento del servo, éste comenzará a emitir un zumbido, indicando que se debe cambiar la longitud del pulso. El factor limitante es el tope del potenciómetro y los límites mecánicos constructivos.

El período entre pulso y pulso (tiempo de OFF) no es crítico, e incluso puede ser distinto entre uno y otro pulso. Se suelen emplear valores ~ 20 ms (entre 10 ms y 30 ms). Si el intervalo entre pulso y pulso es inferior al mínimo, puede interferir con la temporización interna del servo, causando un zumbido, y la vibración del eje de salida. Si es mayor que el máximo, entonces el servo pasará a estado dormido entre pulsos. Esto provoca que se mueva con intervalos pequeños.

Es importante destacar que para que un servo se mantenga en la misma posición durante un cierto tiempo, es necesario enviarle continuamente el pulso correspondiente. De este modo, si existe alguna fuerza que le obligue a abandonar esta posición, intentará resistirse. Si se deja de enviar pulsos (o el intervalo entre pulsos es mayor que el máximo) entonces el servo perderá fuerza y dejará de intentar mantener su posición, de modo que cualquier fuerza externa podría desplazarlo.

Normalmente los motores habituales lo que hacen es transformar la energía eléctrica (O química) en un giro continuo que podemos usar para desarrollar trabajo mecánico.

En la sesión 13 utilizamos un pequeño motor de corriente continua y regulamos la velocidad de giro mediante una señal PWM de Arduino.

Los servos son también motores de corriente continua, pero en lugar de diseñarse para obtener un giro continúo que podamos aprovechar (para mover una rueda por ejemplo), se diseñan para que se muevan un Angulo fijo en respuesta a una señal de control, y se mantengan fijos en esa posición.

Imaginad por ejemplo un timón de un avión o barco. No queremos un giro continuo, sino un motor al que le pueda indicar el ángulo que deseamos en grados y que mantenga esa orientación hasta que le demos una orden en contrario.

Estos servos o servomotores son muy frecuentes en Aero modelismo y en robótica, por la capacidad que presentan para moverse a un ángulo concreto y mantenerse allí.

La programación automática es un modo automatizado para crear programaciones de proyectos. La programación automática permite crear un modelo del plan y generar fechas para las tareas y el proyecto global. La programación automática está diseñada para programar tareas de proyecto mientras se minimizan los retrasos y las expansiones que pueden causar retrasos en el plazo, y mientras se elimina o minimiza la adjudicación por exceso del recurso.

Utilice la programación automática para actualizar la programación del proyecto después de realizar cambios pequeños y rápidos en ella. Se pueden revisar los cambios antes de publicarlos tal y como se ha planificado o registrarlos (POR), y llegar a un resultado práctico en consecuencia.

Programación automática de un proyecto para crear una programación provisional que se puede poseer y editar. El proyecto está bloqueado y se encuentra en modo de programación provisional. Utilice una programación provisional para ver los efectos de los cambios que realice en un proyecto. Por ejemplo, la estimación hasta finalizar (ETC) cambia antes de publicar la programación como el plan de registro (POR). Se puede revisar la programación provisional y se puede decidir si se aceptan los cambios.

Todas las páginas del proyecto bloqueadas muestran el plan de registro como información de sólo lectura. Puede consultar y trabajar con programaciones provisionales mediante la vista de Gantt, la página de lista de tarea, y la página de asignaciones de tareas. Puede cambiar la programación provisional ajustando las tareas programadas y la información de asignación, como por ejemplo la ETC.

La estructura de desglose del trabajo (EDT) en la vista de Gantt muestra la programación provisional con texto subrayado de información de plan de registro. Utilice el texto subrayado para consultar los cambios que provisionalmente se hacen a la programación.

Mientras el proyecto está bloqueado, el nombre del recurso que contiene el bloqueo se muestra en la barra de mensajes. Un botón Desbloquear se muestra en esta barra, que puede utilizarse para desbloquear el proyecto. En la vista de Gantt, un icono de bloqueo se muestra en la barra de herramientas, que puede utilizarse para desbloquear el proyecto.

Programaciones provisionales y subproyectos

Al programar automáticamente un proyecto principal, se crea una programación provisional para el proyecto principal y programaciones provisionales publicables para todos sus subproyectos. Los subproyectos se bloquean. Si un subproyecto se bloquea cuando se programa automáticamente el proyecto máster, se crea una programación provisional que no se puede publicar para el subproyecto. Un mensaje de advertencia aparece con los nombres de los subproyectos que se bloquean.

Cuando publica la programación provisional para el proyecto principal, el plan de registro (POR) para el subproyecto se reemplaza solamente si la programación provisional es publicable.

Creación de una programación provisional

Puede especificar los criterios de programación y comenzar las tareas de programación mediante Programación automática. Puede programar de forma automática un proyecto completo o sólo las tareas que se realizan entre los intervalos de fechas. Utilice estos pasos para especificar las desviaciones de la programación actual y crear de forma automática una nueva programación provisional. También se puede crear una programación provisional ejecutando el trabajo de programación automática de la inversión.

Se puede descartar una programación provisional y suprimir proyectos que se programan provisionalmente. Cuando se suprime la programación provisional, el proyecto se desbloquea y se muestra la información del plan de registro (POR). Para suprimir una programación provisional, haga clic en la flecha hacia abajo del icono Programación automática con opciones de la barra de herramientas de la vista de Gantt y seleccione Suprimir programación provisional.

Arduino es el nombre que recibe una de los hardware (con su software) libres más usados del mundo para configuración básica y elemental de un objeto electrónico. Arduino comenzó siendo básicamente una plataforma electrónica que consistía en una placa con dos puertos, uno de entrada y uno de salida, con uno de los lenguajes de programación más sencillos del mundo, orientados a la configuración y utilización en cualquier función que se le escribiera y ordenará. A través del puerto de salida, el usuario podía conectar una pantalla en la que se mostrarían los datos que ejecutaría el lenguaje de programación que muestra el Entorno de Desarrollo Integrado que posee.

El hardware de la placa Arduino está conformado por una placa en la que están integrados un microcontrolador de 8 bits desde su creación en el 2005, desde el 2012 se han creado placas de Arduino con microprocesadores de 32 bits capaces de ejecutar funciones más exigentes. También incorpora los dos puertos (salida y entrada) en los que se pueden conectar otros dispositivos como cargadores, otras placas, pantallas LCD, y conectores USB, el cargador de arranque y el lenguaje de programación.

Las placas Arduino son utilizadas como componentes electrónicos de electrodomésticos, en algunos automóviles y aparatos son utilizadas para controlar los encendidos de motores de arranque, también para convertir datos de analógicos a digitales y servir para pequeños proyectos de investigación portátiles, independientes de ordenadores más grandes, pero limitadas a la función para la que fueron configuradas. Un sistema de luces puede ser controlado a través de una placa Arduino con mucha facilidad.

El lenguaje de programación multifuncional con el que trabaja la placa Arduino puede trabajar con muchos otros lenguajes como el Visual Basic de Microsoft, un sistema para programar soluciones sistemáticas dentro del ambiente Windows.

Durante su proceso de desarrollo son pocos los avances comerciales que se les ha dado a la placa, pero entre ellos destacan los diversos equipos científicos que se han desarrollado a partir de estas, como el Osciloscopio de Código Abierto o la plataforma que permitía convertir un televisor convencional en un computador al que incluso se le podía conectar un teclado QWERTY.

Objective

To adapt a servomotor to an arduino synchronizing an automated programming for the water saving.

Justification

Now one of the Biggest Problems in our Country is the unnecessary consumption of water.
A person, at the time of bathing spends approximately between 50 to 65 liters of water and we should spend between 25 and 35 liters In a bathroom.

By adapting a servomotor an Arduino by means of programming An automated in a shower, we can measure the amount of water used at the time of bathing in such a way that the people make of this habit of saving.
Despite the fact that the amount of water available on the planet is enough to collect the needs of the population, excessive and incorrect consumption in many countries and their shortage in others, could cause lack of resources within a few years.

Hypothesis

If we are able to adapt a servomotor to an arduino synchronizing an automated programming we will have a measurement of the water consumption in a shower.

Method (materials and procedure)

Materials:
-servomotor
-arduino
-shower head
-shower arm
-handle shower
– connecting tubes
-USB cable
-electrical cables
Methodology:
1.- Put the servomotor in the arduino to start programing.
2.- Connect the arduino to the computer and start programing.
3.-Cover with electrical tape the cables that are connected to the servomotor to avoid problems with the water.
4.- At the end of the automated programing in the arduino, put it now in the servomotor .
5.- Fit the servomotor to the stopcock to generate the movement of close.
6.- Adapt the system of the shower head of the stopcock.
7.- Try the system and check the cables that are connected to the arduino not generating problems with the water.

Video https://youtu.be/RwUVHf1u9C8

Results

We got an automated system that consists of the adaptation of a servomotor and an arduino to a handle shower in order to can be able to measure the waste water and so to save as much water as possible by making people aware of this.

This system works based on a programming that makes the momentary closing in the arm of the head avoiding that the water is discarded emitting a signal in which we will have a measurement of the produced expense.

Discussion

Actually exist several kinds of showers in the market that make the shower something simple and easy, but no one of them count with a system that let measure the waste generated of water for that the people have the knowledge how many liters of water they have used.

Conclusions

After performing all the process of elaborating and doing all the corresponding adaptations, our project complied with the expectations raising awareness , to the people of the water waste, when they are taking a shower, making a measure by automatized programming.

Bibliography

Consultado en: http://www.info-ab.uclm.es/labelec/solar/electronica/elementos/servomotor.htm Consultado el 9 de enero de 2017

Consultado en: http://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/aguas/el-consumo-de-agua-en-porcentajes.asp Consultado el 9 de enero de 2017

Consultado en: http://conceptodefinicion.de/arduino Consultado el 9 de enero de 2017

Consultado en: www.prometec.net/servos/ Consultado el 9 de enero de 2017