Bartender 3000

Abiel Solam Algrvez Velarde

Alumno de ICE

24605

CETYS Universidad

Mexicali, Baja California

Maximiliano Consuelo Alumno de Mecatrnica

25257

CETYS Universidad

Mexicali, Baja California

No Torres Alumno de Mecatrnica

27452

CETYS Universidad

Mexicali, Baja California

Vctor Olivarra Alumno de Mecatrnica

26961

Cetys Universidad

Mexicali, Baja California

I. ABSTRACTO

El Bartender 3000 es en dispensador de bebidas alcohlicas

automtico controlado por medio de una interfaz grfica en

Android, y capaz de preparar cocteles gracias a una serie de

distintos sensores y actuadores, as como componentes

mecnicos.

II. INTRODUCCIN

A. Justificacin:

El Bartender 3000 es un proyecto de inters debido a que

integra diferentes reas: la parte mecnica y la parte

electrnica adems de utilizar programacin para integrar una

interfaz grfica para que el usuario tenga una experiencia ms

cmoda.

B. Cambios significativos

Se realizaron algunos cambios respecto al modelo original del

proyecto debido a distintas necesidades. Primeramente, se

tuvo que implementar un filtro en la programacin de Arduino

para discernir entre los valores enviados por el mdulo de

bluetooth. ste antes enviaba valores del 1 al 17 como fue

especificado en el cdigo; sin embargo cuando se cambi el

mdulo por otro se tuvo un error en el que siempre sumaba 48

al nmero enviado.

El segundo cambio fue el uso de un solo motor DC y

correderas en vez de usar dos motores DC. Esto se realiz

debido a que el par de motores DC no poda ser conseguido a

tiempo para implementarlo en el proyecto final.

El tercer cambio fue el uso de galones en vez de botellas

normales de soda. Esto se realiz ya que estaba ms

estandarizado, adems de ahorrar espacio. Aunado a esto, las

perforaciones en los galones que conectaran a las mangueras

solo deberan de hacerse una vez.

El cuarto cambio significativo fue realizar barrenos

individuales para las mangueras de los jugos y sodas. Esto se

hizo para tener una mayor precisin a la hora colocarse debajo

de la posicin ideal para llenado.

El quinto cambio significativo fue la implementacin de

paredes para sostener a los galones, por los lados y por debajo.

Ya que estos son pesados al estar llenos, esto agrega un

soporte para que no sean derramados debido a la poca

resistencia del material.

III. MATERIALES Y EQUIPO

Durante el desarrollo de este proyecto se utilizaron los

siguientes elementos:

Arduino Mega 2560(Amazon, 376$ pesos): microcontrolador

programable capaz de leer y generar seales tanto analgicas

como digitales. Tambin puede retener datos en su memoria

para ejecutar un cdigo previamente programado.

Botellas (Oxxo, 1640$ pesos): vasija de cristal, vidrio o barro

cocido, con el cuello estrecho, que sirve para contener

lquidos.

Cable (Amazon, 50$ pesos): cordn ms o menos grueso

formado por uno o varios hilos conductores protegido por una

funda aislante, que se emplea en electricidad, en las

comunicaciones telegrficas o telefnicas, etc.

Cadena(Amazon, 93$ pesos): objeto constituido por una serie

de eslabones, generalmente metlicos, enlazados entre s.

Carrito de madera (fabricado usando madera): vehculo de

cuatro ruedas con funcin de transporte de un lugar a otro.

Chilillos (Proconsa, 42$ pesos): objeto metlico usado para

perforar y ajustar materiales como madera o plstico.

Contenedor plstico (Plsticos Mexicali, 105$ pesos):

recipiente usado para almacenar lquidos u objetos.

Fuente de voltaje (prestada, 9000$ pesos): dispositivo

electrnico capaz de generar una diferencia de potencial entre

sus terminales para generar una corriente elctrica.

LED infrarrojo (Amazon, 4$ pesos): diodo emisor de luz

infrarroja.

Madera(Proconsa, 43$ pesos): material proveniente de los

rboles usado para construccin:

Manguera (Proconsa, 30$ pesos): Tubo largo y flexible que

toma lquido por un extremo y lo expulsa por el otro.

MIT APP Inventor (MIT APP Inventor, gratuita):

programador de Android en lnea capaz de generar un cdigo

QR interpretable por Smartphone.

Mdulo Bluetooth (JBtek, 145$ pesos): dispositivo electrnico

capaz de ser conectado con dispositivos por medio de

Bluetooth y transmitir seales por medio de seales elctricas.

Motor DC (Pololu, 261$ pesos): mquina elctrica que

transforma corriente directa en energa mecnica.

Op Amp (Marvel, 12$ pesos): amplificador de voltaje de alta

ganancia y con una entrada diferencial.

Protoboard (Marvel, 200$ pesos): base para construccin de

prototipos electrnicos.

Puente H (Popolu, 81$ pesos): arreglo de transistores utilizado

para el control de motores DC por medio de PWM y bit de

direccin.

Receptor infrarrojo (eBay 2$ pesos): dispositivo electrnico

capaz de recibir luz infrarroja y permitir el flujo de corriente.

Relevador (Marvel 92$ pesos): es un dispositivo

electromecnico. Funciona como un interruptor controlado por

un circuito elctrico en el que, por medio de una bobina y

un electroimn, se acciona un juego de uno o varios contactos

que permiten abrir o cerrar otros circuitos elctricos

independientes.

Resistor (Marvel, 2$ pesos): componente electrnico diseado

para introducir una resistencia elctrica determinada entre dos

puntos de un circuito elctrico.

Riel (Proconsa, 30$ pesos): barra metlica sobre la cual se

desliza una rueda.

Sensor Ultrasnico (Amazon, 83$ pesos): transductor que

convierte ondas ultrasnicas en seales elctricas con el fin de

conocer la distancia de dicho sensor a un objeto en lnea recta.

Servomotor (Amazon 1500$ pesos): motor con la capacidad

de ubicarse en cualquier posicin dentro de su rango de

operacin, y mantenerse estable en dicha posicin.

Sprocket (incluido en cadena): rueda con dientes acoplable

con una cadena capaz de transmitir el momento de un

componente a otro.

Tornillos (Proconsa, 22$ pesos: cilindro de metal, madera,

etc., con resalto en hlice, que entra y se enrosca en la tuerca.

Tubular (Proconsa, 103$ pesos): tubo cuadrado y metlico

usado para construccin.

Vlvula mecnica (Amazon, 819$ pesos): Mecanismo que

regula el flujo de la comunicacin entre dos partes de una

mquina o sistema.

Vlvulas solenoides (Prstamo, 1148$ pesos): vlvula que

responde a pulsos elctricos respecto de su apertura y cierre.

Vaso de vidrio (Prestado, 8$ pesos: objeto cilndrico hecho a

base de vidrio usado para almacenar lquidos.

El costo total del proyecto es de 15,891 pesos.

IV. DESARROLLO

A. Explicacin del proyecto

El proceso comienza con el celular, el cual consta con una

aplicacin que fue previamente programada para realizar lo

siguiente: se despliega una pantalla de inicio con el nombre

del proyecto y una silueta de un hombre sirviendo un coctel.

Despus de un lapso de dos segundos se muestra la

siguiente pantalla, la cual es el men donde aparecen todas las

bebidas disponibles para su preparacin, acompaadas de su

imagen y nombre. El usuario podr seleccionar su bebida de

preferencia y con esto cambiar de pantalla.

Cuando la ltima pantalla es mostrada, el usuario

podr ver informacin de la bebida que eligi y tendr la

opcin de regresar al men o de preparar la bebida. Una vez

que se elige la bebida, el celular enva una seal de Bluetooth

al mdulo empleado en el proyecto. Dicha seal es un nmero

entre el 1 y el 17.

Para la siguiente etapa, el Arduino interpreta la seal del

mdulo de Bluetooth, que es un nmero del 1 al 17. En la

programacin se toma ese nmero y se accede a uno de 17

casos, si es que el sensor infrarrojo detecta que hay vaso. Cada

caso manda a llamar los mtodos necesarios para preparar la

bebida asignada a cada caso.

Esos mtodos consisten en lo siguiente: determinar la

posicin del carrito y compararla con el lugar en donde est la

vlvula a utilizar. Si esa distancia es mayor a la necesaria, se

manda a llamar un mtodo que mueve el carrito con el motor

DC hasta que llega a la posicin necesaria; lo mismo para si la

distancia es menor a la necesitada.

Una vez que el carrito est en la posicin ideal, se

activa el servomotor o la vlvula solenoide, segn sea el caso.

La vlvula se deja abierta por 6 segundos, para el caso de las

vlvulas mecnicas (movidas por servomotores), y 2

segundos, para el caso de las vlvulas solenoides.

Una vez que se ejecutaron los mtodos para el

llenado del vaso, se manda a llamar un ltimo mtodo en el

que se mueve el vaso a su posicin inicial, al extremo

izquierdo del riel, en donde se encuentra el sensor infrarrojo.

B. Construccin fsica del proyecto

Para la construccin del proyecto se realizaron los siguientes

pasos:

1. Hacer presupuesto y bosquejo de la idea

2. Diseo en Solid Works

3. Compra de materiales

4. Compra de tubular

5. Corte de tubular y soldadura para hacer armazn

rectangular

6. Compra de materiales electrnicos

a. Puente h

b. Motores

c. Arduino

d. Mdulo Bluetooth

e. Vlvulas mecnicas

7. Compra de madera para la estructura

8. Trabajar la madera segn los planos

9. Instalar las vlvulas mecnicas

Acceder a la

aplicacin movil

Seleccionar bebida en

men

Comunicacin celular-Arduino

Arduino recibe

nmero de bebida

Ingreso a caso en

programacin

Movimiento de carrito

Activacin de servomotor o

vlvula

Repeticin parcial de

ciclo

Regreso a posicin inicial

10. Instalar las electro-vlvulas

11. Sellas los galones de fugas

12. Conectar electrovlvulas con galones de jugos y

sodas

13. Instalar las vlvulas mecnicas y poner las botellas

14. Hacer conexiones elctricas

C. Enlace del video

https://www.youtube.com/watch?v=eLGpXhUqeVs&feature=

youtu.be

D. Diseo mecnico en SolidWorks

Madera: material proveniente de los rboles usado para

construccin. Es utilizada en el proyecto para colocar encima

las botellas (ya barrenada), para dar soporte, y esttica.

Carrito de madera: vehculo de cuatro ruedas con funcin de

transporte de un lugar a otro. Ser utilizado para mover el vaso

de un lado a otro para que los fluidos sean depositados en l.

Adems, el sensor ultrasnico detectar el carrito para saber su

posicin.

Tubular: tubo cuadrado y metlico usado para construccin.

Es utilizado para una base firme, sobre el cual irn montados

los componentes. Adems, sobre l podr ir el carrito.

I. Actuadores implementados

Motor DC: mquina elctrica que transforma corriente directa

en energa mecnica. Sirve para mover la corredera y con ello

el carrito, para ser llenado por los fluidos. Dicho motor se

mueve con el puente H.

Servomotor: motor con la capacidad de ubicarse en cualquier

posicin dentro de su rango de operacin, y mantenerse

estable en dicha posicin. Funge como interruptor de las

vlvulas mecnicas en el Bartender 3000. Cuando se desea

abrir una de las vlvulas el servomotor pasa a la posicin de

los 0 grados, y para liberarla, a la de 180 grados.

Vlvulas solenoides: vlvula que responde a pulsos elctricos

respecto de su apertura y cierre. Con ellas se permite e impide

el flujo de las sodas y jugos. Son activadas mediante

relevadores, que a su vez son activados con el Arduino.

E. SISTEMA DE CONTROL

1. Sistemas de control utilizados

Para el Bartender 3000 se utiliz una computadora conectada

a un Arduino. El cdigo se carg en ste, para pasar a ser

independiente de la computadora (pese a seguir conectado a

ella para tener voltaje). Una vez conocida la bebida indicada

por el usuario el Arduino controla todos los aspectos del

Bartender, lo cual incluye: sensor ultrasnico, LED infrarrojo,

mdulo bluetooth, motor DC, servomotores, puente H y

vlvulas solenoides. Todo esto segn sea necesario con el

cdigo previamente cargado en el Arduino. Cabe decir que no

siempre se usarn todas las vlvulas ni servomotores. Esto

ser dependiendo de qu bebida se haya elegido.

El telfono o Tablet con la aplicacin programada en

Android es indispensable para el funcionamiento del

Bartender ya que este es el conducto por el cual el usuario

indicar qu bebida es la que desea que se prepare. Esta

opcin es mandada a travs del mdulo de Bluetooth hacia el

Arduino, por medio de nmeros.

2. Diagrama elctrico

3. Pasos a seguir (software)

1. Conceptualizacin del proyecto

2. Elegir bebidas segn ingredientes

3. Recaudar informacin de bebidas

4. Recaudar informacin de preparacin

5. Codificar software en Android

6. Probar software de Android

7. Programa cdigo para control individual de sensores

y actuadores

8. Juntar cdigo

9. Probar cdigo

10. Probar cdigo de Arduino y Android juntos

4. Cdigo de Arduino

5. Explicacin de sensores utilizados

a) Mdulo Bluetooth: dispositivo electrnico capaz de

ser conectado con dispositivos por medio de

Bluetooth y transmitir seales por medio de seales

elctricas. Se utiliza en el Bartender para captar la

seal del celular y con ello saber qu bebida de va a

preparar.

b) Fototransistor: dispositivo electrnico capaz de

recibir luz infrarroja y permitir el flujo de corriente.

Con l se puede saber cundo hay un vaso colocado

en el sistema, y con ello bloquear los movimientos

del carrito para proteccin anti derrames.

c) Sensor Ultrasnico: transductor que convierte ondas

ultrasnicas en seales elctricas con el fin de

conocer la distancia de dicho sensor a un objeto en

lnea recta. Gracias a este sensor es posible saber la

posicin del carrito, y realizar una comparacin para

saber cundo se deben activar las vlvulas para dejar

pasar fluido.

F. CALIBRACIN DE ACTUADORES

Servomotor: se utiliz cdigo para modificar la posicin del

servo en base a pulsos. Adems, se adaptaron alambres para

jalar a las vlvulas mecnicas cuando el servo se moviera a

180 grados.

Motor DC: se implement un puente H para controlar la

direccin y la potencia del motor. Este puente H, a su vez, es

controlado por el Arduino.

Vlvula Solenoide: con la ayuda de relays se activan estas

vlvulas, cuando se enva la seal desde el Arduino. El voltaje

que se transmite desde los relays es de 12V.

G. DIAGRAMA DE BLOQUES GENERAL

H. DIAGRAMA DE GANTT

El bosquejo, presupuesto y diseo s se terminaron en el

momento adecuado. Las compras se extendieron y se

traslaparon con las actividades posteriores. La manufactura se

extendi 3 semanas ms de lo esperado e incluso en la entrega

haban cosas que componer. La programacin se estuvo

modificando continuamente, incluso despus de la fecha

acordada. Las pruebas no dejaron de hacerse desde que se

comenzaron. Cabe decir que se empezaron antes de lo

estipulado. La fecha de entrega se extendi (entrega actual de

la materia).

V. SENSORES UTILIZADOS

A. Informacin detallada

Mdulo Bluetooth: dispositivo electrnico capaz de ser

conectado con dispositivos por medio de Bluetooth y

transmitir seales por medio de seales elctricas. Genera una

seal digital, captada por los puertos Tx y Rx (Serial) del

Arduino.

Sensor ultrasnico: detector de que detecta objetos a distancias

que van desde pocos centmetros hasta varios metros. El

sensor emite un sonido y mide el tiempo que la seal tarda en

regresar. Estos reflejan en un objeto, el sensor recibe el eco

producido y lo convierte en seales elctricas. Genera seales

digitales que son captadas mediante pines digitales del

Arduino.

El fototransistor es un transistor sensible a la luz, normalmente

a la infrarroja. La luz incide sobre la regin de base,

generando portadores en ella. Esta carga de base lleva el

transistor al estado de conduccin. Es usado junto con un

OPAMP como amplificador no inversor para amplificar la

seal recibida por el fototransistor y que es captada por el

Arduino. Genera una seal digital.

B. Diagramas

VI. ACTUADORES UTILIZADOS

A. Informacin detallada

Motor DC: mquina elctrica que transforma corriente directa

en energa mecnica. Sirve para mover la corredera y con ello

el carrito, para ser llenado por los fluidos. Dicho motor se

mueve con el puente H.

Servomotor: motor con la capacidad de ubicarse en cualquier

posicin dentro de su rango de operacin, y mantenerse

estable en dicha posicin. Funge como interruptor de las

vlvulas mecnicas en el Bartender 3000. Cuando se desea

abrir una de las vlvulas el servomotor pasa a la posicin de

los 0 grados, y para liberarla, a la de 180 grados.

Vlvulas solenoides: vlvula que responde a pulsos elctricos

respecto de su apertura y cierre. Con ellas se permite e impide

el flujo de las sodas y jugos. Son activadas mediante

relevadores, que a su vez son activados con el Arduino.

B. Diagramas

C. Funciones que realizan

Servo: activar vlvula mecnica cambiando su ngulo de 0 a

180 grados.

Vlvula Solenoide: permitir el flujo de las sodas y jugos. Esto

con la ayuda de relays y la seal de control del Arduino.

Motor DC: mover al carrito a la posicin adecuada para su

llenado. Esta accin es auxiliada por el puente H y el control

del Arduino.

VII. CONCLUSIONES

Abiel: uno de los principales obstculos fue

dedicarme a ms de una parte del proyecto. Originalmente

tena en mente solo dedicarme a la parte de programacin pero

al final hubo un malentendido y tuve que hacerme cargo de la

programacin y la electrnica; esto se resolvi con mucho

tiempo y dedicacin. Otro obstculo fue que se quem el

mdulo de Bluetooth; esto se resolvi pidiendo uno a un

amigo, aunque se tuvieron que realizar serias modificaciones

al cdigo de Arduino.

El proyecto cumpli el objetivo, y en efecto,

preparaba bebidas. Se pueden realizar algunos ajustes para

mejorar su funcionamiento, pero en s el Bartender funciona,

con Bluetooth incluso.

Me result la duda de por qu el mdulo Bluetooth

tena tal comportamiento de sumar 48 a todo. Me pregunto si

es cuestin de la manera en que se graba el dato. Adems me

qued la duda de por qu el Arduino no compila el programa

si el mdulo de Bluetooth est conectado.

Aprend muchsimo tanto de programacin,

electrnica, control, mecnica y paciencia. Especficamente

fue de mi agrado saber usar bien los sensores y actuadores, ya

que realmente me han inspirado a realizar un proyecto fuera

de la escuela y hacerlo no solo de uso comn, sino

comercializarlo.

No: Como conclusin puedo agregar que aunque

saba cmo usar todas las herramientas que usamos para hacer

el proyecto me gusto el resultado de la unin de todas ellas.

Una de las dificultades en trabajar en equipo siempre era que

hay personas que trabajan ms que otras y en este caso no fue

la excepcin. Trabajar en equipo siempre es arriesgado y creo

que lo que ms se me dificult al momento de hacer el

proyecto es que todos tenemos diferentes ideas, pero lo que

triunfa al final son las mejores ideas y las ms fundamentadas

VIII. REFERENCIAS

[1] Pawlak, A. (2006). Sensors and Actuators in Mechatronics. CRC Press: Taylor and Francis group.

[2] RealAcademiaEspaola (2015). Vlvula. Recuperado de http://lema.rae.es/drae/?val=v%C3%A1lvula

[3] WordReference (2015). Botella. Recuperado de http://www.wordreference.com/definicion/botella