PROYECTO FINAL

PLANTILLA DE PROYECTO FINAL PROTOTIPOS INTERACTIVOS 2

PASO 2 IMPLEMENTACIÓN

I. PROTOTIPAR


Boceto del prototipo.




Descripción de la solución:

El prototipo consiste en un sistema de alarma que tiene los siguientes elementos:
a)      Un sensor de proximidad (sensor ultrasónico) en la parte superior de la puerta de entrada, el cual al detectar la proximidad de un intruso activará: 3 luces de emergencia en el cuarto principal, patio trasero y patio delantero. Una pantalla LCD en el cuarto principal con la leyenda “INTRUSO”. Y una sirena de emergencia en la sala.
b)      Un botón independiente que al presionarlo activaría el sonido de la sirena en caso de requerirlo (esto en el hipotético caso de que el intruso hubiese entrado por otra parte a la vivienda y uno escuche ruidos extraños).
c)       Una luz para la noche ubicada en el frente de la vivienda, la cual se ilumina activada por una fotocelda al caer la noche.

Condiciones electrónicas 

  • Controlado con Arduino UNO y voltaje de alimentación por USB.
  • Una tarjeta protoboard para conectar los dispositivos electrónicos.
  • Sensor ultrasónico.
  • Tres luces leds rojas para simular luces indicadoras de emergencia.
  • Una luz led amarilla para simular iluminación por la noche.
  • Una fotocelda LDR.
  • Una mini pantalla LCD.
  • Un botón pulsador.
  • Un buzzer o piezo para simular el sonido de la alarma.

            Condiciones de programación  


Se creó la siguiente programación para cargar al sistema de la tarjeta Arduino UNO:

#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(8,9,4,5,6,7);
int ledemerg = 10;
int luznoche = 11;
int v = 1;
int botonpiezo = 3;
int trig = 13;
int echo = 12;
int piezo = 2;
int tmp=0;
int ldrPin = 0;
int ldrValue = 0;
float disCalculada;

void setup()
{
  lcd.setCursor(1,1);
  lcd.print("ALARMA ");
  lcd.noBlink();
  delay(2000);
  pinMode (trig, OUTPUT);
  pinMode (echo, INPUT);
  pinMode (piezo, OUTPUT);
  pinMode (ledemerg, OUTPUT);
  pinMode (luznoche, OUTPUT);
  pinMode (botonpiezo, OUTPUT);
  Serial.begin (9600);
}

void loop()
{
  disCalculada = calcularDistancia ();
  Serial.println ("__________");
  Serial.print ("cm :");
  Serial.println (disCalculada);
  delay (200);
  if (disCalculada < 100)
  {
    tmp=100;
    tone (piezo, 600, 100);
    lcd.setCursor(8,1);
    lcd.print("INTRUSO");
    delay (50);
    digitalWrite (ledemerg, HIGH);
  }
  else
  {
    tmp=0;
    digitalWrite (ledemerg, LOW);
  }
  delay (10);
  lcd.setCursor(1,1);
  lcd.print("ALARMA        ");
  {
    ldrValue = analogRead(ldrPin);
    Serial.println(ldrValue);
    if(ldrValue>=930)
    {
      digitalWrite(luznoche,HIGH);
    }
    else
    {
      digitalWrite(luznoche,LOW);
    }
    delay(500);
  }
  }

int calcularDistancia ()
{
  long distancia;
  long duracion;
  digitalWrite (trig, LOW);
  delayMicroseconds (4);
  digitalWrite (trig, HIGH);
  delayMicroseconds (10);
  digitalWrite (trig, LOW);
  duracion = pulseIn (echo, HIGH);
  duracion = duracion/2;
  distancia = duracion/29;
  return distancia;
  }


II. EVALUAR 

            Resultados obtenidos

Desarrollé un prototipo de alarma para vivienda utilizando la tarjeta electrónica Arduino UNO, la tarjeta Protoboard y los dispositivos  mencionados.  Se requirió gran cantidad de cables debido a que eran varios los componentes del sistema de alarma, lo cual le dio una apariencia muy extraña por la maraña de cables. Además de que la tarjeta Protoboard al ser tan pequeña se dificulta acomodar las partes para que no se vean tan apretadas.
En la siguiente fotografía se puede apreciar el prototipo ya armado:




Procedí a revisar los procedimientos aprendidos en este curso para activar los diversos dispositivos vistos y procuré acoplar todos juntos para así construir el sistema de alarma que me propuse hacer, pero topé con varias dificultades que enumeraré en la siguiente parte de esta plantilla. Por el momento solo mencionaré que no pude incorporar el botón que deseaba colocar para activar la alarma en caso de necesidad por dos razones: 

Primero porque no había suficiente espacio en la tarjeta protoboard para colocar los componentes de forma que fuera funcional y no alterara el funcionamiento especialmente del sensor ultrasónico, ya que este es muy sensible y al introducir la mano para presionar el botón activa la alarma. 

Segundo porque no supe cómo acoplar la programación del botón independiente en la programación de Arduino. Por las razones anteriores mejor opté por no conectar el botón.

El resultado obtenido con el prototipo puede verse en el siguiente vídeo:




            Problemas encontrados y soluciones implementadas

                                                                                                                                                                                           
Descripción del problema en el prototipo
Solución desarrollada
Poca comprensión del  lenguaje de programación para activar tantos componentes al mismo tiempo en un solo prototipo.
Revisión de videos explicativos del curso y programación guardada, y el método de prueba y error al ir incorporando los diversos elementos de la alarma y sus comandos de programación.
La estreches de las pistas de la tarjeta protoboard no me permitió hacerle dos conexiones al mismo tiempo al piezo.
Acomodar y reacomodar los dispositivos electrónicos y cables pero sin resultado. Por lo que se  optó por no conectar el botón que se deseaba.
El sensor LDR (fotocelda) no funcionaba y hacía que la luz se mantuviera encendida permanentemente o no funcionara del todo.
Revisión de diagramas de conexión en los videos del curso y descubrir que había conectado en los pines digitales en lugar de los analógicos. Por lo que procedí a hacer la conexión correcta en el pin analógico  y la corrección en el programa, logrando su funcionamiento correcto.


Conclusiones de aprendizaje obtenidas

1. Logré una mayor comprensión en cuanto a la forma de acoplar diversos sensores y actuadores en un mismo circuito.
2. Con la construcción del prototipo logré comprender mejor el proceso de conexión y cableado que se requiere, ya que una conexión donde no corresponde hace que todo el prototipo no funcione.
3. La programación es muy compleja y pude obtener un poquito más de experiencia y comprensión de la misma para futuros prototipos.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                           

Fuentes de apoyo utilizadas:

Recordar ordenar alfabéticamente
Fundación Omar Dengo. (2018). Práctica dirigida 1-2. Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=-ngeCndgSdc
Fundación Omar Dengo. (2018). Práctica dirigida 1-3. Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=DIFE3iD19Wg
Fundación Omar Dengo. (2018). Práctica dirigida 2-2. Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=nO1M9XiDl0Y



PASO 1 INSPIRACIÓN

I. EMPATÍA

Definición del problema:

La inseguridad y acoso por parte de la delincuencia en nuestro país, que atenta contra la seguridad de nuestros hogares.

¿Cómo afecta el problema la vida de la persona que lo sufre?

La población en general está expuesta a que en cualquier momento los delincuentes fuercen las puertas de accesos o ventanas de una vivienda, y pierdan las cosas de valor que se encuentran en su interior.

¿Qué otras situaciones podrían ser causadas por el problema?

Atentar contra la integridad física de las personas que habitan una vivienda, como consecuencia del ingreso de personas indeseables.

¿Qué opinan otras personas sobre este problema?

De acuerdo con Gutierrez, T. (2014). En Centro América Costa Rica ocupa el tercer lugar en número de robos y cada 14 horas se asalta una vivienda.

En la página del Poder Judicial las estadísticas indican que en Costa Rica se dieron 647,964 robos a viviendas durante el año 2017.

En su sitio web el Organismo de Investigación Judicial (OIJ) informa que esa dependencia del estado recibe mensualmente un promedio de 800 denuncias por robos y hurtos en sus diferentes modalidades.

Por lo que podemos ver el problema de robos a viviendas tristemente se ha convertido en algo cotidiano en nuestro país. Por lo que cada día que pasa más y más familias optan por diversos sistemas de seguridad que les permitan tener un poco más de seguridad y tranquilidad al dejar sus viviendas solas.

II. DEFINICIÓN

            ¿Cuáles son las causas del problema?

El aumento de la delincuencia en Costa Rica que ha elevado el nivel de inseguridad de los habitantes del país.

            ¿Cuáles son las consecuencias del problema?

Aumento de las actividades delictivas en general, que incluye el robo y hurto a viviendas.

            ¿Por qué es un problema importante para resolver?

Porque de acuerdo con el artículo 23 de la Constitución Política de Costa Rica, “El domicilio y todo recinto privado de los habitantes de la República son inviolables”. Por lo que cada Costarricense está en el derecho de proteger su propiedad de la forma y con los medios que estime conveniente, como por ejemplo los sistemas de alarma y seguridad.

III. IDEAR

            ¿Cuáles podrían ser las soluciones al problema?

Crear con la programación de Arduino un sistema de seguridad que permita alertar a los habitantes de una vivienda, cuando una ventana o puerta es abierta, o cuando alguien se acerca a la puerta principal mientras la familia duerme por las noches. Para esto será necesaria la utilización de sensores que activen luces de alarma y/o sonidos, entre otros.

            Fuentes consultadas sobre el problema a resolver.

Gutiérrez, T. (2014) Costa Rica ocupa el tercer lugar en número de robos de Centroamérica. Recuperado de: http://www.crhoy.com/archivo/portada-costa-rica-ocupa-el-tercer-lugar-en-numero-de-robos-de-centroamerica-v3l7x/nacionales/

Poder Judicial. (2018) Estadísticas Policiales. Recuperado de: https://pjenlinea3.poder-judicial.go.cr/estadisticasoij/

Organismo de Investigación Judicial (2018). Sección de robos y hurtos. Recuperado de: https://www.poder-judicial.go.cr/oij/index.php/ofi/departamento-de-investigaciones-criminales/robos-y-hurtos



PLANTILLA DE PROYECTO FINAL: PASO 2 IMPLEMENTACIÓN


I. PROTOTIPAR


Boceto del prototipo:




Descripción de la solución:

Un niño con discapacidad auditiva logra diferenciar las notas musicales emitidas con s flauta dulce mediante un prototipo basado en Playground que se colgará en la pared y le mostrará distintos colores según sea la nota musical emitida.
Dicho dispositivo funciona de la siguiente manera: El sensor de sonido ha sido calibrado para que cuando el estudiante emita una nota de la escala musical simple (Do, Re, Mi, Fa, Sol, La, Si), este identifique la nota y envíe una orden a alguno de los Neopixeles para que produzcan una luz de uno de los colores del espectro luminoso.

Los Neopixeles han sido calibrados basados en la teoría de la relación entre Colores y Notas musicales de Sir Isaac Newton, basados en el siguiente cuadro:



Los neopixeles reaccionarán al sonido en donde uno de ellos emitirá un color del espectro de luz habiendo sido calibrados mediante los valores RGB indicados en el siguiente círculo cromático:




 La relación de nota musical y luz emitida por los Neopixeles quedaría de la siguiente forma:

NOTA REGISTRADA
COLOR ASIGNADO
VALOR RGB
NEOPIXEL ASIGNADO
C (DO)

128,0,255
# 9




D (RE)

255,0,0
# 0




E (MI)

255,128,0
# 2




F (FA)

255,255,0
# 4




G (SOL)

0,255,0
# 5




A (LA)

0,0,255
# 7




B (SI)

0,128,255
# 8






Condiciones electrónicas

Controlado con CircuitPlayground y portabaterías para voltaje de alimentación.
Sensor de sonido incorporado en la CircuitPlayground.
Neopixeles de la CircuitPlayground como actuadores.

Condiciones de programación  


Se creó la siguiente programación para que la circuit playground detectara el valor de cada nota musical tocada con la flauta dulce:

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
  sensor_sonido();
}
void sensor_sonido()
{
  int valor_sonido = CircuitPlayground.soundSensor();
  Serial.print("Valor detectado de sonido: ");
  Serial.println(valor_sonido);
  delay(500);
  }


Sin embargo se tuvo el problema que al correr la programación y verificar la lectura en el monitor serial siempre se obtenía el mismo valor con cualquier nota: 1023. Esto me llevó a la conclusión de que el sensor de sonido de la Circuit Playground no identifica niveles de notas musicales, sino nivel de ruido ambiente.

Debido a lo anterior procedí a investigar en internet cómo podía hacer para resolver el problema y no encontré ninguna información que me sirviera. Entonces hice la consulta abierta en el foro de apoyo del curso, para ver si la Tutora o alguno de los compañeros me podía orientar y no obtuve respuestas. Luego hice la consulta directa a la Tutora a través de la página UPE y tampoco obtuve respuesta. 

 Por tal motivo y ante la falta de orientación y respuestas por los encargados del curso, y además porque lo que nos han enseñado no me sirve para realizar el proyecto propuesto, opté por buscar tutoriales con proyectos relacionados con la música y la luz, para no desertar del curso y lograr un aprendizaje en lo que los encargados del sitio UPE no nos han entrenado.

           

II. EVALUAR


Resultados obtenidos

Desarrollé un proyecto basado en Circuit Playground que consiste en hacer un simulador de “Piano”, en el cual se hace uso de los sensores capacitivos que permiten hacer aplicaciones para interactuar con el cuerpo humano. Los sensores capacitivos activan el Buzzer o Piezo en las frecuencias correspondientes a partir del Do central de un piano.

Para armar el prototipo se requirieron los siguientes componentes:

  • Tarjeta Circuit Playground.
  • Cable USB.
  • 8 cables lagarto.
  • Cuadros de papel aluminio.
  • Cinta masking tape.


El primer prototipo construido hacía los sonidos pero no activaba ninguno de los neopixeles, estos se mantenían apagados.




Procedí a revisar las prácticas realizadas e incorporé nueva programación al Arduino y logré que los neopixeles mostraran luz en las tonalidades investigadas para mi proyecto original, según los valores RGB correspondientes. Sin embargo no me fue posible identificar la programación correcta para que los neopixeles encendieran solo en el momento en que la nota musical estaba siendo emitida, por lo que esta función deberá ser mejorada.

El resultado obtenido puede verse en el siguiente vídeo:




Problemas encontrados y soluciones implementadas

                                                                                                                                                                                  
Descripción del problema en el prototipo
Solución desarrollada
1. Falta de conocimiento y orientación por los encargados del curso, en el uso de los componentes electrónicos y la programación de Arduino, para saber cómo detectar la frecuencia emitida por las notas musicales de una flauta dulce y poder proceder así a la construcción del prototipo original.
Cambio del proyecto por uno que tenga que ver siempre con el área de música, en este caso un simulador de piano que active los neopixeles con los colores del espectro de la luz.
2. Los neopixeles de la Circuit Playground no emitían ninguna luz al usar el simulador.
Experimentar con la programación de Arduino hasta descubrir que añadiendo la programación:  CircuitPlayground.setPixelColor(0, 128,0,255);
Podía lograr que los neopixeles encendieran.
3. Los neopixeles se mantienen encendidos todo el tiempo, no se activan únicamente cuando la nota musical es emitida.
Por el momento no se ha encontrado la solución a este problema, pero se seguirá investigando para resolverlo.


Conclusiones de aprendizaje obtenidas

  1.  Para el prototipo que se pensaba contruir originalmente se necesita tener un mayor conocimiento del funcionamiento de los dispositivos y de la programación, la cual no fue adquirida en lo que por el momento llevamos del curso.
  2. Con la construcción del segundo prototipo se logró conocer el funcionamiento de los sensores capacitivos que permiten interactuar con el cuerpo de las personas.
  3. La programación investigada para activar el simulador de piano permitió conocer las frecuencias que la Circuit Playground utiliza para la emisión de notas musicales en la escala de DO de un piano; estas son:

                                                                                                                                                                                                                                                                                             
NOTA
FRECUENCIA
DO menor
playTone(261.63,100)
RE
playTone(293.66,100)
MI
playTone(329.63,100)
FA
playTone(349.23,100)
SOL
playTone(392.00,100)
LA
playTone(440.00,100)
SI
playTone(493.88,100)
DO mayor
playTone(523.25,100)

Dicha información puede ser de utilidad en el futuro si se logra aprender o descubrir alguna forma para que el sensor de sonido u otro dispositivo identifique esas frecuencias con el fin de poder llevar a cabo el prototipo originalmente propuesto.

Fuentes de apoyo utilizadas:


Beck, T., (2017). Kit Ciencia y Arte: Piano. Recuperado de http://www.instructables.com/id/Kit-Ciencia-Y-Arte-Piano/
Pérez, J., Gilabert, E. (2010). Color y música: Relaciones físicas entre tonos de color y notas musicales. IX Congreso Nacional del Color, España. Recuperado de https://www.caja-pdf.es/2013/06/09/musica-y-colores/musica-y-colores.pdf





PLANTILLA DE PROYECTO FINAL

PASO 1 INSPIRACIÓN


I. EMPATÍA


Definición del problema:

Un niño con discapacidad auditiva no puede diferenciar las notas musicales emitidas por su flauta dulce en las clases de música en su escuela.

¿Cómo afecta el problema la vida de la persona que lo sufre?

El estudiante con discapacidad auditiva no puede disfrutar de las clases de flauta dulce porque no escucha las notas musicales emitidas por su flauta y en consecuencia no las distingue.

¿Qué otras situaciones podrían ser causadas por el problema?

Aislamiento del estudiante del resto del grupo en la clase de música, porque no puede participar plenamente en las prácticas.

¿Qué opinan otras personas sobre este problema?

“Yennari (2010) quien retoma diferentes estudios en los cuales se plantea que las personas Sordas presentan dificultades en la percepción del timbre, la altura, reconocimiento de la melodía y que el único aspecto de la música que parece ser percibido adecuadamente, como las personas oyentes, es el ritmo”. Otero. L., (2015) “La sordera: una oportunidad para descubrir la música”, Revista Española de Discapacidad.
Este estudio viene a respaldar la tesis de que el niño sordo no puede diferenciar las notas musicales de una flauta dulce u otro instrumento.

II. DEFINICIÓN


            ¿Cuáles son las causas del problema?

La sordera (heredada o adquirida) como dificultad o imposibilidad de usar el sentido del oído debido a una pérdida de la capacidad auditiva parcial (hipoacusia) o total (cofosis), y unilateral o bilateral.

            ¿Cuáles son las consecuencias del problema?

Dificultad de un estudiante sordo de disfrutar y participar adecuadamente de las lecciones de educación musical en su escuela.

            ¿Por qué es un problema importante para resolver?

Porque toda persona con capacidades diferenciadas tiene el derecho a tener acceso a una enseñanza de calidad que le permita desarrollar sus destrezas, por lo que no se deben escatimar esfuerzos en crear adaptaciones que les permitan enriquecer su aprendizaje.

III. IDEAR


            ¿Cuáles podrían ser las soluciones al problema?

Crear con la programación de Arduino que se va a aprender en el curso y los dispositivos electrónicos respectivos, un dispositivo que, al detectar las 7 notas musicales básicas del pentagrama musical tocadas en flauta dulce, encienda dispositivos luminosos led que muestren los colores del espectro luminoso, con el fin de que el estudiante reconozca con facilidad las notas que está tocando y disfrute la clase de educación musical.

            Fuentes consultadas sobre el problema a resolver.













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