Construir la ruleta
el mueble
En este artículo les explico cómo construir la Ruleta Electrónica. En primer lugar, tenemos que preparar lo que necesitamos para construir el mueble que contenga el cableado eléctrico y electrónico.
Usted tendrá que comprar el siguiente material:
- 1.10 MT ( 44” ) tubo de presión en PVC 1”
- 1 curva de presión en PVC 1”
- 30 cm ( 12” )tubo no de presión en PVC 2” para instalación eléctrica.
- Panel de corcho 92 x 30 cm ( 36.22” x 11.81” ) grosor 1/4” (6mm)
- Panel de madera 92 x 30 cm ( 36.22” x 11.81” ) grosor 1/4” (6mm)
Cemento PVC CEMENT TRANSPARENTE para pegar.
Tome los tubos y la curva y córtelos exactamente por la mitad de la longitud. Para ello se puede utilizar una sierra circular de carpintero. Tenga mucho cuidado y utilice todos los equipos de protección individual que se necesitan para utilizar este tipo de herramienta muy peligrosa.
Ahora tendrán listos los medios tubos y las medias curvas. (Fig.1)
El siguiente paso será cortar a medida los medios tubos siguiendo exactamente las medidas indicadas en la fig. 2.
Ahora pueden empezar a perforar las tuberías.
Comience con los dos medios tubos más largos, los de 835mm ( 32.874"). Tendrá que hacer 15 agujeros de 5 mm de diámetro (0.196") para insertar los LED. La distancia entre los centros de agujeros de los LED será de 54 mm ( 2.125"). Tenga cuidado de que el primer y último LED no son equidistantes de los bordes. Por lo tanto, siga con atención las cuotas de la figura 3.
Ahora tome el medio tubo de una pulgada, el largo 220 mm ( 8.661" ) y pinche exactamente a la mitad de la longitud para insertar el pulsador ( Fig. 2). El diámetro del agujero dependerá del tipo de pulsador que uses.
A continuación, tome la mitad tubo de 2 pulgadas y haga agujeros para los pulsadores, los LED, el altavoz y los dos ojales para insertar los dos medios tubos de 1 pulgada. Fig.4
Para terminar la preparación del marco de la ruleta electrónica tendrá que preparar los dos tapones que cerrarán lateralmente el medio tubo de 2 pulgadas. ( Fig. 5 )
Usted puede utilizar cualquier pieza de plástico o de playwood que no exceda de 4 mm (0.15") de espesor. En el tapón que montarás a la izquierda tendrás que hacer dos agujeros; uno para el interruptor y el otro para la toma de los 5V DC. En el tapón derecho usted tendrá que hacer un solo agujero del diámetro de 5mm (0.196") para poner la foto celda que servirá para regular automáticamente el brillo de los LED de modo que no deslumbren a los estudiantes.
Si lo desea puede intentar montar el marco y si ha hecho un buen trabajo el resultado debe ser similar al de la figura 6 a la izquierda.
El primer agujero desde la izquierda será para el pulsador de Arranque que se encuentra a 43 mm ( 1.69” ) del borde y a continuación habrá agujeros para los LED y para el pulsador de selección. El orificio del primer LED deberá estar a 37mm ( 1.45” ) del primer pulsador y, a continuación, todos los orificios estarán equidistantes a 24mm ( 1” ).
El agujero para el altavoz dependerá del tipo de altavoz que tenga. Para este proyecto los mejores son los altavoces utilizados en los monitores que se pueden recuperar o comprar, son muy baratos ( Fig. 4).
En este punto usted puede pegar el corcho a la madera y mientras que la cola se seca continuar con el montaje de los componentes electrónicos.
Ahora que han preparado todo lo necesario para hacer la ruleta electrónica, pueden empezar a colocar los componentes electrónicos para el cableado.
El cableado
Para hacer la ruleta electrónica necesita el siguiente material:
- 1 Arduino Nano
- 1 altavoz tipo pantalla ( rectangular )
- 3 pulsadores NA ( normalmente abierto)
- 3 LED 5mm amarillos o verdes (mejor no usar los rojos y tampoco los azules)
- 30 LED APA106 5mm
- 1 toma corriente 12V macho y hembra
- 1 interruptor
- 1 transistor BC337 o similar
- 1 foto celda
- 1 resistencia 4700 Ω
- 1 resistencia 2200 Ω
- 3 resistencias 330 Ω
- 1 resistencia 1000 Ω
- 1 capacitor 1000 micro Faradios 15V
He usado los LED APA106 porque son LED RGB especiales que tienen en su encapsulado un circuito que permite de comandar los LED de modo digital.
Como se puede ver en la figura 1, los LED APA106 tienen 4 terminales dos para la alimentación a 5 Voltios ( no necesitan resistencia) y dos terminales “DATA” de entrada y salida. De esta manera con sólo tres cable se pueden encender 30 LED.
Los LED se pueden encender de modo independiente el uno del otro eligiendo el color y el brillo. En el código del programa se crea el show y después se envía al primer LED que a su vez lo enviará al LED siguiente hasta al último LED que tendrá el terminal Data Out desconectado. Los LED, además, son capaces de numerarse por sí mismos, en el nuestro caso el primero será el número cero y el último el número 29.
El diagrama eléctrico (fig.2) es verdaderamente básico porque todo el trabajo lo hace Arduino Nano.
A la entrada digital D2 están conectados los dos pulsadores de arranque, el superior del maestro y el inferior para los alumnos. A la entrada digital D3 está conectado el pulsador para seleccionar el tipo de clase. Este pulsador cambia el juego de luz de modo que el maestro pueda hacer clase con 30, 15, 13, 10 o 6 tarjetas. Los LED ( D1, D2 y D3 ) indican cual tipo de clase está seleccionada. Para simplificar el circuito con sólo tres LED se puede identificar cinco clases diferentes, es decir que si se enciende el LED 1 significa que es seleccionada la clase de 30 tarjetas, si se encienden los LED 1 y 2 tenemos seleccionada la clase a 15 tarjetas, si sólo se enciende el LED 2 hemos seleccionada la clase a 13 tarjetas, si se encienden juntos los LED 2 y 3 tenemos la clase a 10 tarjetas y por último si sólo se enciende el LED 3 hemos seleccionado la clase a 6 tarjetas. Cada vez que se presiona el pulsador P1, la ruleta cambia clase. Como se puede ver el el diagrama, los LED tienen una resistencia de 330 Ω para bajar la corriente en salida del micro controlador.
Los pulsadores y los LED son todos conectados a GND. En este caso los pulsadores no necesitan de resistencia de Pull Down que normalmente se pone para conectar un pulsador a una entrada digital porque el micro controlador la pone en automático.
La salida digital D7 genera el sonido y la conectamos a la base de un transistor NPN poniendo una resistencia de 2,200 Ω. La salida digital D8 tiene que ser conectada a la entrada del primer LED APA106. A la entrada analógica A0 se conecta un pedazo de alambre que sirve como antena para recibir el ruido electro magnético que se encuentra en el aire. Este ruido es un verdadero caos que usaremos para generar los números al azar. Por último la foto celda FR1 junta con la resistencia R3 crea in divisor de voltaje che se conecta a la entrada analógica A1. Medir la luz que golpea la foto celda nos sirve para ajustar el brillo de los LED APA106 de modo que se puedan ver bien sin ser molestos para los ojos. De esta manera, si el aula tendrá mucha luz los LED serán más brillantes.
El conector SIL2 lo he puesto para poder poner un reproductor de ficheros MP3 para dar la posibilidad de poner un sonido o una voz para cada tarjetas.
Si ustedes no quieres poner el reproductor no tienen que poner el conector SIL2 y tampoco la resistencia R2 de 1 KΩ.
En el diagrama he puso un capacitor de 1,000 micro faradios 15 V porque he descubierto que algunas fuente USB china tienen la corriente un poco sucia y esto molesta los LED APA106. Si ustedes tienen la capacidad y la herramientas necesaria pueden hacer la placa impresa que se ve en la figura 3. De otro modo pueden cablear la ruleta siguiendo el esquema de montaje de figura 6.
En la figura 6 se ve como cablear la ruleta sin placa impresa. El pulsador bajo tiene que ser conectado en paralelo al pulsador de arranque usando dos cable entrelazados porque siendo larga la distancia si los cable están libres pueden recibir inducción electromagnética que puede hacer arrancar la ruleta de modo aleatorio.
Este procedimiento es válido incluso si se utiliza la placa impresa. En la figura 6 se puede ver como poner los LED en el medio tubo de dos pulgadas.
Ya es hora de poner los LED APA106 en sus agujeros en los dos medios tubos de 1 pulgada para que los terminales permanezcan en el interior del tubo y fijarlos usando una gota de pegamento rápido. Asegúrense de que todos estén insertados en los agujeros en la misma dirección, es decir, todos con los dos terminales largos a la derecha o a la izquierda. Será más fácil conectarlos.
usted tendrá que averiguar cuáles son los LED número 1, 15, 16 y 30 y escribir con un lápiz dentro de la mitad del tubo su posición para que no se equivoque en el cableado del cable de los datos digitales.
La primera operación es decidir cuál será el medio tubo que montará a la derecha y cuál a la izquierda y escribirlo con el lápiz para que no se confunda. ( FIG.9)
Los LED situados a 43 mm ( 1.692" ) del borde indican cuál será la parte que irá montada hacia arriba o hacia la mitad del tubo de 2 pulgadas. El LED de este lado en el medio tubo derecho será el LED 1 y el último en la parte inferior del LED 15. El primer LED en el medio tubo izquierdo en el lado de los 43 mm (1.692") será el LED 30 y el LED inferior el número 16. Escribe con el lápiz al lado de los LED su número.
Mirando el LED número 1, tendrá que doblar el terminal D-OUT hacia el LED 2. El terminal D-OUT es el terminal largo externo. Ahora tendrás que doblar el terminal D-IN del LED 2 hacia el LED 1. El terminal D-IN es el terminal corto externo. Combine el terminal D-OUT del LED 1 con el terminal D-IN del LED 2 soldando una pieza de cable de un color a elección que no sea negro o rojo que ya haya utilizado para la alimentación de los LED.
Ahora usted tendrá que proceder de la misma manera hasta el último LED o bien uniendo el terminal D-OUT al terminal D-IN del LED siguiente, de esta manera la señal digital entrará en el primer LED desde el cual saldrá para entrar en el segundo y así sucesivamente. Mirar la FIG.10.
El resultado final tendrá que ser similar al de figura 11.
Ahora tienes que subir el programa en la memoria de Arduino y algunas bibliotecas. El programa y las bibliotecas se encuentran en la sección Descargar, la misma desde la que descargaste el manual. A continuación, descargue el programa y todas las bibliotecas. Si ustedes no son prácticos en la programación de Arduino no se asusten es muy simple. En el sitio se encuentra en la sección: "Cómo cargar un programa y añadir bibliotecas", todas las instrucciones necesarias, sólo necesitarán de una computadora.
Primero tendrás que añadir las bibliotecas al programa o de lo contrario dará un error y no subirá el programa en la memoria de Arduino Nano.
Es necesario cortar dos trozos de plásticos para tapar el medio tubo de dos pulgadas donde poner la toma de corriente y el interruptor de un lado y hacer un agujero para la foto celda del lado opuesto. Asegúrense que la foto celda sea bien centrada así que pueda medir correctamente la luz.
Ahora puede conectar el LED 14 al LED 15 y poner el pulsador bajo en el medio tubo corto de una pulgada.
Como se ve en la figura 10 he puesto algunos trozo te plástico para atornillar los tubo, me pareció una buena técnica, el importante es no ponerlos detrás de un LED de modo que lo tornillos no puedan hacer corto circuito.
Pueden terminar las últimas conexiones y hacer un chequeo antes de atornillar los medios tubos.
Si han seguidos cuidadosamente las instrucciones la ruleta tiene que funcionar.
Pueden hacer el cable para conectar la ruleta a una fuente USB que sea de 2 A, cortando un cable USB y poniendo un conector macho del mismo modelo de la hembra.
