NUESTRO PROYECTO

Las razones  que motivaron a  los alumnos de 7º grado del Instituto Privado Crecer  para realizar  el  trabajo de feria de ciencias 2019 en el área de educación  tecnología,  surgió a partir de la incorporación del  los kits de robótica y programación Arduino uno en la institución educativa. Al momento de realizar las socialización de los kits, surgieron ejemplos de procesos automáticos, cómo la automatización del hogar.

Mediante la investigación de antecedentes se encontraron temáticas como Domótica, casas inteligentes, y sistemas de control. Entendiendo que la automatización permite facilitar el trabajo del hombre. Se visualiza que en el departamento Arauco estos procesos de automatización sólo se aplican en las grandes industrias olivícolas y no en los hogares aimogasteños. 

Frente a dicha investigación se puede identificar la situación problema en el departamento Arauco, de que las personas, por el ritmo de vida acelerada, muchas veces se olvidan o por cansancio físico  dejan de realizar tareas del hogar, causando uso deficiente de recursos o perdidas de los mismos como energía, tiempo, dinero e incluso el confort del hogar,  siendo nuestras viviendas un ejemplo clásico de tal situación. 

Frente   a esta situación problemática se plantea en el proyecto de feria de ciencia, desde el área de Educación tecnológica, el siguiente objetivo:

“Diseñar un sistema  de control automático de lazo abierto y cerrado, utilizando el kit de robótica y programación arduino uno,  que permita a las personas de un hogar delegar   la realización de ciertas operaciones  dentro de la vivienda, aumentando el grado de  la satisfacción  en el ahorro de energía, comunicación, del confort, y seguridad”.

Objetivos

General:

Diseñar un sistema  de control automático de lazo abierto y cerrado, utilizando el kit de robótica y programación del microcontrolador Arduino Uno,  que permita a las personas de un hogar  estándar, acceder y  delegar   la realización de ciertas operaciones  dentro de la vivienda, aumentando el grado de  la satisfacción  en el ahorro de energía, comunicación, del confort, y seguridad.

Específicos:

Programar  microcontrolador Arduino Uno  y sensor LDR (light dependent resistor)  que permita a  un sistema de control de lazo cerrado  el encendido de   luces perimetrales  de la vivienda cuando deje de haber iluminación solar.

Encender luces  del comedor, la cocina, el baño y las habitaciones a través de sistema de control de lazo abierto que se establece en la  comunicación del modulo bluetooth, el  microcontrolador Arduino Uno y aplicación de celulares bluetooth electronic, permitiendo  funcionar   cuando la persona esté llegando a su hogar (funcionamiento de corta distancia), permitiendo el ahorro de energía y disminución del tiempo en realizar cada  una de las tareas.

Abrir portón de garaje con el  sistema de control de lazo abierto con aplicación bluetooth electronic, ahorrando el trabajo físico de la persona y como medida preventiva para garantizar la seguridad de la familia.

 

Identificación del problema

La  reconstrucción de la vida social en el siglo XXI genera oportunidades para el surgimiento de nuevas formas de vida orientada a nuevas oportunidades, derechos y libertades en la vida familiar y laboral de la sociedad en general, afectando también los hogares del departamento Arauco. Tal reconstrucción requiere la reorganización de los roles,  manejo de tiempos y recursos  entre hombres y mujeres Aimogasteños que actualmente trabajan doble jornada para mantener un hogar,  cuyo eje central radica en cómo se puede hacer la vida más fácil para las personas  que carecen de tiempo en los distintos quehaceres de la vida y que sea válido para cualquier vivienda y bolsillo.

 Es importante  la creación de un sistema de control de lazo abierto y cerrado,    que permitan la facilitación del manejo de una vivienda a través de un medio técnico, tanto para hombres como para mujeres de Aimogasta, ya que por cuestiones de trabajo y falta de tiempo, condicionan el  funcionamiento de la vivienda  y el uso de los recursos como energía dentro del  hogar.

¿Es posible por medio de un sistema de control automático con lazo abierto  y cerrado, que emplee  la programación   de un  microcontrolador, sensores y actuadores, que  facilitar a  las personas,  con ritmo de vida acelerada, que se olvidan o por cansancio físico de  realizan  tareas del hogar, produciendo uso deficiente de recursos? 

Alternativas de solución

1- Realización de diferentes sistemas mecánicos para llevar a cabo tareas dentro de una vivienda del departamento Arauco.

2-  Contratar personal para realizar diferentes tareas del hogar.

3-  Diseñar un sistema de control automático de lazo abierto y cerrado utilizando el kit de robótica y programación Arduino Uno,  que permita a las personas de un hogar delegar    la realización de diferentes operaciones dentro de la vivienda.

	Ventajas	Desventajas
Alternativa 1	Fácil de implementar	Poco estético-Costoso-alto consumo de energía
Alternativa 2	El sueldo es alto y mensual	Se puede enfermar- Se debe tener en blanco
Alternativa 3	Económico-estético-fácil de implementar- bajo consumo energético.	Se necesita aprender a programar en bloque.

Elección de la solución

Se selecciona la siguiente alternativa de solución:

Diseñar un sistema de control automático de lazo abierto y cerrado utilizando el kit de robótica y programación arduino uno,  que permita a las personas de un hogar delegar    la realización de diferentes operaciones dentro de la vivienda.

Fundamentación: Es estético, fácil de implementar y programar, accesible económicamente y de bajo consumo energético.

Evaluación y perfeccionamiento

Las pruebas de circuito se realizaron en el experimentor, para evitar soldar dispositivos en caso de modificaciones. Se hicieron muchas pruebas en la programación para obtener los valores adecuados del sensor LDR con varias intensidades de la luz solar, también se trabajo en los grado de movimiento en servomotor para obtener la mejor posición de apertura y cierre del portón del garaje . Se tuvo que modificar la maqueta, donde se paso de una maqueta de cartón  a una  maqueta de fibro fácil, ya que el cartón, se rompió y  no era adecuado para montar el sistema de control  Mi Tercer Brazo.

La instalación de los cables se opto por realizar la maqueta de pared doble para mejorar la estética  y no  quedar cables expuestos con  posibilidades a romperse fácilmente.

En cuanto a la  maqueta realizada en su primer momento de fibro fácil con medidas de 1 metro por 1 metro y se tuvo que rehacer a una maqueta de tamaño reglamentario de feria de ciencia, ya que la anterior era pesada, y de difícil transportar.

Otro de los problemas fue que  tuvimos que cambiar el tipo de cable con el que estaba armada la maqueta anteriormente y sustituirlo con un cable par trenzado de mayor categoría, específicamente el que se usa para conexión de  redes de datos (LAN).

Una posible mejora es la incorporación de una caja paso derivación plástica LP 65 para el montaje del sistema donde se mostrara de una forma más estética y real como quedaría  el sistema de control de lazo abierto y cerrado mi tercer brazo .

Incorporación de un rele para demostración de funcionamiento real (potencial).

Proyecciones de mejora:

·         Una visión con respecto  a este proyecto es incorporar a la programación y robótica como medio técnico para sistemas de control de lazo abierto y cerrado, a medida que se valla incorporando la programación y robótica   en la institución educativa.

·         Colocar sensor de temperatura y humedad DHT-11 para poder control el sistema interno de calefacción y aire acondicionado.

·         Incorporación del modulo esp-01 que permitirá al usuario de la vivienda seguir cada uno de los sensores por medio  de su dispositivo móvil (siempre que exista una conexión a internet)  pudiendo así controlar manera remota el encendido de luces, control de portones y puertas, temperatura – humedad y control del sistema hídrico del hogar,  y los mas importante que lo puede hacer desde cualquier lugar en el mundo siempre y cuando tengamos conexión a internet.. 

 Discusión

Viendo y teniendo en cuenta los antecedentes investigados podemos decir qué sistema de control  con lazo abierto y cerrado  ya existe en la sociedad, pero es poco común verlos en viviendas del departamento Arauco, esto es  debido a que este tipo de sistemas son importados y bastantes caros, lo cual imposibilita la adquisición de los mismos.

Con el sistema de control  “Mi  Tercer Brazo” se ofrece una propuesta innovadora en el sentido de quese puede programar  una placa arduino uno y todos los sensores de un kit educativo y ofrecer  las mismas características de los otros sistemas de automatización de vivienda, pero de un bajo costo económico lo cual va a permitir realizar la adquisición a cualquier persona del departamento Arauco.

Conclusión

Podemos concluir este proyecto de Feria de Innovación Educativa diciendo que la solución propuesta mi Tercer Brazo frente a la situación problemática planteada la resuelve de forma satisfactoria.   

El proyecto mi Tercer brazo tiene gran factibilidad de realización,  tanto técnica, económica y operativa.

 El potencial técnico, porque el Instituto Privado Crecer de Aimogasta cuenta con kits de programación y robótica, sala de informática para la exploración, práctica y  con personal idóneo en el tema  de programación.  

Tiene factibilidad económica por que los kits educativos para la programación y armado de prototipos son económicos y de fácil adquisición con una programación amigable, sus beneficios superan ampliamente  a los costos y recursos utilizados.

En cuanto a la factibilidad operativa  podemos decir que el software para la realización del control remoto digital, el cual manejará a todas las operaciones que se realizarán dentro de la vivienda de forma automática, es de un manejo muy fácil para cualquier persona que lo tenga a su alcance, contando con una interfaz gráfica muy intuitiva hacia el usuario. 

Otra de las características destacables del sistema mi tercer brazo es de fácil montaje en el hogar, permitiendo una instalación estéticamente visible, de poco peso. 

En conclusión el sistema mi Tercer Brazo es fácil de entender, aplicar y de adaptarlo según las necesidades de cada hogar del Dpto. Arauco.