Reporte de Proyectos con
Sensores y Acondicionamiento de Señales
(Enero-Abril 2016)

En la asignatura de Sensores y Acondicionamiento de Señales (Grupos M112 y M113) se contribuyó a la conclusión de un total de 11 proyectos integradores propuestos y desarrollados por los alumnos del quinto cuatrimestre de la carrera de Ingeniería Mecatrónica.

El título de cada uno de los proyectos fueron los siguientes:

1. Invernadero Para Hortalizas.
2. Casa Domótica.
3. Viscosímetro.
4. Sistema De Protección De Cultivos.
5. Acrilic Dispenser.
6. Máquina Perforadora De Placas PCB.
7. Inyector De Líquidos.
8. Robo-Araña.
9. Diseño Y Construcción De Un Mecanismo De Inyección De Silos De Agua En Pasto De Jardín.
10. Brazo Robótico Didáctico.
11. Sistema De Frenado Inteligente

A continuación se describe brevemente cada uno de estos proyectos, cuyo informe correspondiente al desarrollo del mismo puede ser analizado con mayor detalle.   En algunos casos se encontrará un video que ilustrará el producto final de cada proyecto.




 1.   Invernadero Para Hortalizas

Alumnos:

Eduardo Dorado Barajas 
Eduardo González Pérez 
Horacio Hernández Flores 
Oscar Fabricio León Miranda 
Alejandro López Vera 

El proyecto consistió en realizar un invernadero que contara con un sistema de ventilación y riego automáticos.  La estructura se construyó con PVC con un diseño sencillo para su fácil construcción.  Se implementó un sistema de cuatro barras, así como dos sensores, uno de temperatura y otro de humedad, cuyo acondicionadores de señal fue diseñado por el equipo.

El sistema de riego se construyó para que tuviera dos líneas de acción.  Se empleó una bomba de agua para pecera que se controló mediante un microcontrolador 16F7876, el cual cuenta con convertidor analógico-digítal, por lo tanto fue de gran ayuda para la lectura de tensión de las señales provenientes de los sensores localizados en el invernadero.

Ver informe de proyecto (PDF).

2.   Casa Domótica

Alumnos:
Daniela Isaura Cabrera García 
Marcos Eduardo Hernández Martínez 
José Martín Ibarra Díaz 
Efraín Maldonado Bernardino 
Carlos Alexis Márquez Olvera 
Marcos Mendoza Reyes 

La tecnología aplicada al hogar es conocida como Domótica, integra automatización, informática, electrónica, mecánica y nuevas tecnologías de comunicación, todas ellas enfocadas a mejorar la comodidad, la seguridad y en definitiva, el bienestar dentro de cada hogar que cuente con esta tecnología.

Este proyecto está dirigido a toda la sociedad que quiera tener una vida más cómoda.   Actualmente, esta nueva tecnología ya está presente en algunos lugares del mundo, por ello se desea darla a conocer también aquí en México.  
Esta idea surge a partir de los problemas que está enfrentado el planeta con los cambios climáticos, ya que con la automatización de una casa se busca reducir la cantidad de energía eléctrica que se consuma.   De igual manera, se busca optimizar el consumo de agua, implementando un sistema adecuado de riego que ayude a reducir el gasto de este vital liquido.   Para el usuario será más fácil entrar a su vivienda, podrá encender y apagar algunas luces de la misma, así como regar todas sus áreas verdes, todo esto desde una aplicación que podrá controlar a distancia.

Cabe resaltar que esta nueva tecnología se puede aplicar a una vivienda ya construida, pero que sin duda es más fácil implementarla en una casa que está en proyecto, ya que es más fácil colocar los sistemas de automatización.

Ver informe de proyecto (PDF).

3.   Viscosímetro

Alumnos:
Jesús Alberto Hermosillo Espinoza 
Sergio Daniel Hernández Miranda 
Alan Amaury Hidalgo Sánchez 
Enrique Lápez Martínez 
José Carlos Mejía Flores

Se desarrolló un medidor de viscosidad que se utiliza sobre todo en laboratorios y en procesos de control. Existen diferentes tipos de viscosímetros para y se diferencian en los principios de funcionamiento.

El equipo realizó una relación sobre la demanda de corriente en un motor al girar en diferentes fluidos, midiendo la caída de tensión en una resistencia de potencia conectada en serie, obteniéndose tensiones en el orden de los milivolts, por lo que fue necesario llevar la señal a un circuito acondicionador que pudiera entregar una señal en el rango de los volts.   Obtenida esta señal de salida se prosiguió a llevarla al lector ADC de un microcontrolador para poder mostrar los resultados medidos en un Display.

Se generaron referencias, es decir, relaciones de unas magnitudes con otras a través de muestreos, sin embargo por razones de falta de conocimiento y el equipo adecuado no se realizaron mediciones directas en cuestiones de viscosidad.

Ver informe de proyecto (PDF).

4.   Sistema De Protección De Cultivos

Alumnos:
José Fernando Cruz Martínez
Carlos Eduardo Flores Trejo
Axel Gallardo Arvizu
Leonardo García Muñoz 
Héctor Gómez Nieves

Se tomó la iniciativa de realizar un sistema de riego inteligente para macetas, por la necesidad que algunas personas tienen al estar muy ocupados en el trabajo u otras actividades.   Después de tener conocimiento sobre las asignaturas a aplicar en el proyecto se trabajó en diferentes días para diseñar y elaborar el proyecto.   El diseño del mecanismo fue la parte más importante, ya que involucra la materia de análisis de mecanismos, la cual es la materia eje del proyecto integrador, con la cual se logró diseñar y elaborar el mecanismo a utilizar en el proyecto que nos permitiese poner o quitar una sombra sobre una maceta, dependiendo si ésta está expuesta a mucha temperatura, para que este le proporcione sombra, y si la temperatura es poca este quita la sombra para que pueda tener sol.

Para lograr esta condición se utilizó lo aprendido en sensores y acondicionamiento de señales, en la cual se escogió un sensor de temperatura que al acondicionarlo para que a una temperatura de 35 °C le proporcione sombra con el mecanismo y también a una temperatura de 33 grados le permita el paso de sol.

Después se implementó un sensor de humedad para activar una bomba de agua para regar la maceta.  Cuando el sensor detecte que poca humedad se activará la bomba.

Con las lecturas que dan los sensores se mandaron las señales a un microcontrolador, el cual hace las activaciones correspondientes.  La parte más difícil del proyecto fue el procesamiento del microcontrolador, debido a ciertas deficiencias para la redacción del algoritmo de programación.

Con todo lo descrito anteriormente se logró alcanzar el objetivo, con el cual concluimos que con lo aprendido en el transcurso del cuatrimestre, y un esfuerzo más, se puede lograr concluir el proyecto, y se aprendió cómo resolver dificultades que se presentan al transcurso de crear o diseñar un proyecto.

Ver informe de proyecto (PDF).

5.   Acrilic Dispenser

Alumnos:
José Hernández Chávez
Francisco Enrique Hernández Ruiz
Alejandro Yael Jiménez Partido
Miguel Ángel Juárez Rojas
Brandon David González Rivera

En la búsqueda de optimizar el enfriamiento de diversos dispositivos, los cuales se sobrecalientan a causa del excesivo trabajo que realizan, se encontró que un camino posible a seguir es el uso de agua a baja temperatura para que realice un intercambio de temperatura en un tiempo que no sea agresivo hacia el objeto.   Este proyecto se realizó pensando en que los objetos a enfriar se situarán justo debajo del mecanismo de enfriamiento, y lo que se moverá será el mismo mecanismo, quedando estáticos los objetos, en donde el usuario será capaz de controlar el mecanismo con una gran facilidad a través de un teclado matricial, guiándose en las medidas de temperatura con un LCD en tiempo real.

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6.   Máquina Perforadora De Placas PCB

Alumnos:
Hector Alejandro Garnica Torres
María Cruz Guerrero Rivera
Manuel Olvera José Francisco

El proyecto realizado consta de una máquina que tiene como función perforar placas PCB para elaborar circuitos electrónicos.  La máquina está formada por una base que soporta tres ejes móviles, los cuales se mueven en dirección X, Y y Z respectivamente. El eje Z posee un taladro en su punta que se encarga de hacer las perforaciones. Los movimientos se dan gracias a la rotación de motores sobre tornillos infinitos mejor conocidos como espárragos, los cuales responden a unos sensores de resistencia variable (potenciómetros), que al cambiar su posición mediante un Joystick (derecha, izquierda, adelante y atrás) mandan una magnitud de resistencia no lineal a la cual se le aplicó un acondicionamiento para hacer lineal la señal.

El código de programación es muy sencillo, consiste en activar los motores en ciertas condiciones e invertir el giro del sentido del motor, así mismo la velocidad es proporcional a la lectura del Joystick como sensor de desplazamiento angular.

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7.   Inyector De Líquidos

Alumnos:
David Alva Mata
Luis Bruno Díaz Cabrera
Diego Estrada Hernández

Dentro de este cuatrimestre, la materia eje de todo el plan de estudio fue análisis de mecanismos, la cual consiste en el estudio y cálculo de estructuras con movimiento, conocidas como mecanismos, enfocándonos en especial en los sistemas de 4R (tres eslabones y tierra fija), que son los más usados en el día a día. Por su facilidad de cálculo, simplicidad y síntesis, es el mecanismo básico para ejercicios y evaluaciones.

Sensores y acondicionamiento de sensores se encarga de estudiar los transductores y su implementación que permite obtener mediciones precisas, a través de arreglos de amplificadores operacionales, permitiendo el aumento de la ganancia dada por el transductor. Esto es importante, ya que la mayoría de los casos los inductores no generan una salida de tensión significativa para efectuar cambios en los dispositivos a usar.

La mecánica de fluidos es un área de estudio que se encarga del análisis y comportamiento de los fluidos, sean líquidos o gases, tales como la presión, el flujo, la capilaridad, fuerzas y velocidades de los fluidos.

Ver informe de proyecto (PDF). 

8.   Robo-Araña

Alumnos:
Francisco Ramírez Hernández
Juan Daniel Rosas García
Iván Vázquez Durán

El objetivo de este proyecto fue desarrollar y construir un robot que fuera utilizado como explorador y rescate en terreno de difícil acceso, obteniendo datos del ambiente.  Este robot podrá estar en espacios reducidos en los cuales el humano no sea capaz de entrar.  El Robo-Araña tendrá la capacidad de obtener datos (temperatura) y desplegarlos a través de Labview. Con estos datos se podría conocer qué tan crítica es la situación en ese lugar y el estado de urgencia.

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9.   Diseño Y Construcción De Un Mecanismo De Inyección De Silos De Agua En Pasto De Jardín

Alumno:
Martinez Resendiz Emmanuel 

Empezando con el diseño de esta maquina inyectadora se investigaron mecanismos factibles y fáciles de realizar, así como económicos.   Después de hacer varios diseños se eligió el más viable.   Se utilizó un cigüeñal implementado como un mecanismo de manivela biela corredera, en el cual se consideraron los aspectos del funcionamiento.   Al hacer un análisis de la aguja para saber cómo iba a actuar el agua al entrar y salir del tubo, se puede determinar también que es uno de los factores para que realice su inyección correctamente y con una presión fija.   Se pensó acoplar una galga extensiométrica en la punta de la aguja, pero por cuestiones de tiempo, falta de herramienta y maquinado el proyecto se continuará en el siguiente cuatrimestre.

Ver informe de proyecto (PDF).

10.   Brazo Robótico Didáctico

Alumnos:
Francisco Gabriel Covarrubias Escobar
Juan Pablo Galván García
Josué Diego García Figueroa
Joel González Del Castillo

En este proyecto se desarrolló un brazo robot didáctico, tanto en su funcionamiento mecánico como en su control, así haciendo de este un brazo funcional y de diferentes tipos de aplicaciones, tal sea la conveniencia del usuario.

En el brazo se realizaron distintas pruebas para cada proceso del armado y desarrollo del brazo, logrando tener las menores fallas posibles y un funcionamiento optimo de este.   Cada una de las etapas de desarrollaron de manera planeada con detenimiento y severo empeño, cada uno de los integrantes del equipo realizaron las tareas que más se les facilitaran y en las cuales sea de mayor agrado desarrollar, así logrando también un trabajo en equipo eficaz y eficiente.

El equipo tiene planeó desarrollar la mayor parte del brazo hasta dejarlo en funcionamiento, sin embargo se tiene la visión de seguir adelante con este proyecto en el proceso integrador próximo, ya que se tiene la convicción de que es un buen proyecto para llevarlo a la vida diaria de cualquier persona o a niveles industriales.

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11.   Sistema De Frenado Inteligente

Alumnos:
Laura Fernanda Ayala Miranda
César Cruz Hernández
Ricardo Cruz Silva
Gustavo Figueroa López
David Figueroa Morales
Diego Alexis Flores Valencia

Lo que se busca con este proyecto es que una llanta en movimiento sea frenada cuando detecte de manera frontal algún objeto o persona a una distancia determinada, esto para tratar de colaborar en la erradicación de accidentes vehiculares, ya que algunas veces si el chofer viene dormitando no tiene la misma velocidad de respuesta de alguien que viene despierto, y ahí es donde entra el sistema, el cual podrá dejarse activado o desactivado dependiendo el usuario.

El sistema opera con un sensor ultrasónico, el cual va a ser capaz de detectar la presencia de algo en la parte frontal del prototipo, dependiendo de la distancia que se necesite para llevar a cabo el prototipo, logrando activar un servomotor, el cual estará unido a un pequeño mecanismo de 4R que hará la trayectoria necesaria, dependiendo la distancia que se tenga entre el sensor y el objetivo, para activar una bomba de frenado, la cual transportará un líquido mediante mangueras y jeringas para empujar unas gomas, que simulan las balatas de un auto, que frenarán la llanta, el frenado se realizará por la fricción que habrá entre la llanta y la goma.

Ver informe de proyecto (PDF).

Para ver el reporte de hemeroteca electrónica dar click aquí.

Conclusiones

Se contribuyó a la realización de un total de 11 proyectos que integran los conocimientos parciales del segundo ciclo de formación de la carrera de Ingeniería Mecatrónica, los cuales son evidencia de desempeño y de producto de las asignaturas del quinto cuatrimestre de la misma carrera.

Se considera útil la presentación de los proyectos por este medio electrónico para efecto de evidenciar las competencias logradas por los alumnos mencionados y como posible soporte para la documentación de generación de conocimiento.   Así mismo, este foro se comienza a consolidar como una fuente de inspiración de nuevos y mejores proyectos para el desarrollo de los estudiantes y, por consiguiente, a favor de la sociedad.


Elaboró:   Ing. José Angel Moreno Hernández.