Disseny i construcció d’un conjunt de llums operat …...2013/08/03 · Els LED ja estan en ús,...

Disseny i construcció d’un

conjunt de llums operat amb

un dispositiu programable

TREBALL DE

RECERCA 2012

Pseudònim: Supertramp

ÍNDEX

Pàgines

- Introducció

- Objectius

- El sistema de llums de la torre AGBAR

- Construcció d’una maqueta

- El sistema de control

- Programació del microxip

- Conclusions

- Recursos

3

4

5

12

19

38

46

47

2

INTRODUCCIÓ

Principalment, he triat aquest treball perquè penso seguir els passos de l’electrònica en un futur, als meus estudis universitaris, tot i que encara no ho tinc del tot clar. Em va costar molt decidir-me per un tema pel treball de recerca. La meva idea era fer algun tipus de maqueta, per això vaig anar a parlar amb el Departament de Tecnologia. La idea principal era fer una casa domòtica, però finalment van considerar que seria molt complicat i es va tenir la idea de la Torre Agbar i la vaig considerar bastant adequada i interessant. Realment, és un misteri com funciona la il—luminació de la Torre Agbar, i per aquest motiu vaig decidir triar-ho i comprovar per mi mateixa, tot i que amb menys complicacions, el seu funcionament i la seva investigació. També, em va ajudar a decidir-me la idea de fer una feina sobre una peça clau del paisatge de Barcelona, la meva ciutat, per tenir sobretot el record d’aquesta famosa torre que fa un conjunt paisatgístic impressionant.

Sóc conscient que aquest treball té bastants límits; primer de tot no sé si podré arribar a cercar prou informació per entendre el funcionament de la Torre Agbar, però faré servir tots els mitjans possibles per intentar-ho. Per altra banda, la part de programació de la meva pròpia maqueta, em suposa un repte personal, ja que de programació en sé poc i en aquest camp hauré de fer un esforç addicional, per tant, com a objectiu em resulta bastant emocionant.

M’agradaria sobretot aclarir que la maqueta no serà una còpia de la Torre Agbar, sinó una simple maqueta que tingui un sistema de llums semblant, perquè sóc conscient que una còpia exacta seria molt complicada de fer.

3

OBJECTIUS

- Cercar informació sobre el sistema de control de llums de la Torre Agbar.

- Construir un model senzill de torre amb un sistema de llums.

- Dissenyar i construir un sistema de control de llums basat en un microxip PICAXE.

- Programar el sistema de control amb diferents seqüències lluminoses.

4

EL SISTEMA DE LLUMS DE LA TORRE

AGBAR

Introducció a la Torre Agbar

La Torre Agbar està situada a la Plaça de les Glòries Catalanes, a Barcelona. Va ser dissenyada per Jean Nouvel, un arquitecte francès molt prestigiós. L’arquitectura de Gaudí o les muntanyes de Montserrat van ser unes fonts d’inspiració per a Jean Nouvel a l’hora de dissenyar aquest edifici tant curiós. La construcció de la Torre Agbar va durar 6 anys, les xifres són sobtans, per a la seva construcció es van necessitar més de 59.000 làmines de vidre, potser el material que dóna més vida a la Torre. Nouvel va utilitzar una arquitectura bioclimàtica. L’arquitectura bioclimàtica s’adapta al medi ambient i no crea un impacte amb la natura, minimitza la contaminació de l’ambient. Per això, la Torre, gràcies al seu gran nombre de finestres, aconsegueix una ventilació natural i aprofita la llum solar al màxim. Nouvel va treballar per respectar el medi ambient, fet molt apreciable.

“Aquesta Torre podria ser un ressò llunyà d’antigues obsessions catalanes portades pel vent que bufa de Montserrat”, afirma Jean Nouvel.

L’edifici té 34 plantes, un total de 145 metres d’altura. A l’interior de la Torre hi ha oficines, un auditori i un aparcament per a la gent que hi treballa. La Torre utilitza uns 4.500 LED que permeten crear tot tipus d’imatges a la seva façana.

Il—luminació tècnica

Perquè LED? Els diodes LED no ocupen gaire espai i poder ser controlats fàcilment. Utilitzen molt poca electricitat i tenen una vida útil molt llarga. A cada planta, s’han situat 120 llums entre les capes de metall en les làmines de vidre il—luminant els 3,7 m de cada planta. Cada LED pot ser activat individualment, de manera que cada mòdul pot generar 16 milions de colors diferents. Un total de 4.500 tires de LED que es controlen mitjançant DMX 512 amb un consum màxim de 70 kW. Un ordinador de control s'utilitza per aquest projecte.

5

DMX 512

DMX512 és un protocol electrònic estàndard per xarxes de comunicacions digitals que s'utilitzen comunament per controlar la il—luminació d'escenaris i efectes. Va ser pensat originalment com un mètode estàndard per al control de reguladors de llum. El protocol DMX512 es basa en la utilització de "canals" per transmetre ordres de control als aparells que ho suportin. El protocol DMX512 té un límit de 512 canals per univers (DMX universe). DMX512 s'ha utilitzat en escales que van des de cadenes de llums de Nadal a les cartelleres electròniques. DMX apareix com la solució al problema de la incompatibilitat que existia entre marques per la utilització de protocols propietaris, la qual cosa obligava a tenir un control de maneig per cada marca de llums que es tenia.

Límits de DMX512

En avançar la tecnologia, les funcions en els aparells cada vegada s'incrementen més, i els canals DMX necessaris per controlar també. Mentre un Parcan es basta amb un canal DMX, un mòbil d'última generació pot arribar a utilitzar més de 40 canals DMX. És per això que el límit de 512 canals per univers DMX, que al principi podia semblar més que suficient, està ja arribant al seu límit i la necessitat d'adoptar un nou protocol és cada vegada més gran.

DMX512 no inclou la comprovació d'errors i correcció automàtica, per tant, no és un control adequat per aplicacions perilloses, com la pirotècnia o el moviment d’una manipulació teatral. Una activació falsa pot ser causada per una interferència electromagnètica, descàrregues d'electricitat estàtica, l’acabament d’un cable incorrecte, cables excessivament llargs o cables de baixa qualitat.

Un splitter DMX / buffer. Permet que molts dispositius que són controlats per DMX puguin ser connectats a un controlador,comunaconsola d'il—luminació Cable construït especialment per a

6DMX-512A

Cable DMX

Encara que antigament la utilització de cables DMX de 3 pins del tipus XLR era comú, avui en dia el cable de 5 pins del tipus XLR és l'estàndard.

Un cable de 5 pins (XLR-5) està configurat de la següent manera:

Pin 1 = senyal de referència = revestiment del cable (malla o massa)

Pin 2 = senyal invertida = "-" pol negatiu

Pin 3 = senyal = "+" pol positiu

Pin 4 = opcional (la utilització d'aquest pin varia d'acord amb l'aparell en operació i els fabricants mai van arribar a un acord sobre com utilitzar-lo. En origen era per tenir feedback dels aparells i que fos bidireccional)

Pin 5 = opcional (la utilització d'aquest pin varia d'acord amb l'aparell en operació i els fabricants mai van arribar a un acord sobre com utilitzar-lo. En origen era per tenir feedback dels aparells i que fos bidireccional).

Direcció DMX (DMX Address)

La senyal DMX enviada des d'un controlador conté comandes DMX per a tots els aparells a l'enllaç. El senyal DMX no té forma de saber a on estan sent enviades aquestes comandes. És per això que és necessària la configuració de l'adreça DMX a cada aparell.

Si tenim 3 aparells en el nostre enllaç que utilitzen cadascun 5 canals DMX, llavors la direcció DMX del primer aparell pot ser configurada en 1 (1 al 5), la del segon en 6 (6 a 10) i la del tercer en 11 (11 al 15). Òbviament que aquesta no és l'única forma de configurar les adreces DMX, ja que bé pot el segon aparell configurar-se en 21 (21 al 25) i el tercer en 31 (31 al 35). L'únic que cal tenir en compte és que les adreces DMX dels aparells mai han d'estar entreposades ja que això originaria una resposta inesperada dels mateixos.

7

LED: Projecte Torre Agbar

Els LED ja estan en ús, en certa mesura per semàfors, fanals i enllumenat de túnels. Però diferents LED de colors també són de gran importància en l'ús creatiu de la llum. El seu baix consum d'energia, la seva àmplia gamma de temperatures de funcionament i les petites dimensions tenen un paper important aquí també. El que va atreure l'atenció dels arquitectes de la Torre Agbar, va ser la capacitat dels LED per crear qualsevol color que es pugui imaginar. En els últims temps alguns façanes estan sent il—luminades amb LED per ressaltar-les amb colors vius i posar èmfasi en la individualitat de cada arquitecte. En ocasions especials, com Cap d'Any, la torre s'utilitza per reemplaçar l'aparença d'una altra cosa. La Torre podria ser un castell de focs artificials simulat o qualsevol cosa que et vingui de gust. Les exigències d'implementar en realitat un concepte d'il—luminació com aquest són revelades per Sergio Campoy, l'amo de l'empresa Lightled, que desenvolupa i produeix els mòduls LED de la Torre Agbar.

El LED (Light Emitting Diode) és el component semiconductor que emet llum en ser travessat per una corrent elèctrica de molt baixa intensitat. A causa de la seva tecnologia el LED presenta avantatges enfront d'altres tipus de fonts de llum:

Llum de color:

- El LED emet llum de color sense ús de filtres. Avantatges: Estalvi de filtres addicionals l'eficiència major. Permet colors saturats. A més el LED permet el canvi de color instantani pel que proporciona la possibilitat de dissenyar colors dinàmics, que canviïn segons l'entorn, l'època de l'any o els requisits d'arquitectes o decoradors.

Llarga vida:

- Els semiconductors no estan sotmesos a desgast dins de lluminàries ben dissenyades per assegurar una temperatura de funcionament adequada, de manera que poden arribar a vides útils molt superiors a les fonts tradicionals. És molt poc freqüent que un LED pateixi una fallada sobtada, simplement perden molt gradualment la seva lluminositat. Avantatges: Menors costos de manteniment i recanvi, especialment important en zones d'accés difícil o costós (túnels, botigues obertes al públic, fanals a certes altures, etc). Permet mostrar de cara al públic una imatge impecable, sense llums foses.

8

Llum de Qualitat:

- En la il—luminació exterior, els LED permeten eliminar la contaminació lumínica. En condicions de baixa lluminositat (per exemple, de nit a l'exterior) la llum blanca té un major nivell d'il—luminació subjectiu a igualtat de lux. Avantatges: Llum adaptada a la necessitat de cada situació. Possibilitat d'afegir color sense haver de variar l'estètica de la lluminària. La zona o producte estarà sempre ben il—luminada sense canvis de tons de color.

Eficient:

- El LED transforma un elevat percentatge de l'energia elèctrica en llum visible, en comparació amb altres fonts lumíniques que emeten també longituds d'ona no visibles (ultraviolats o infrarojos). Una lluminària LED emet menys calor a l'ambient per al mateix flux lumínic que altres lluminàries tradicionals i l'emet en direcció contrària a la llum.

- Avantatges: Les lluminàries consumeixen menys i requereixen menys potència contractada. Els entorns tancats il—luminats amb LED poden estalviar en climatització. Els productes il—luminats amb LED s'escalfen i deterioren menys.

Disseny:

- El LED és petit. Avantatges: Permet tenir llibertat per dissenyar productes innovadors, per poder posar la llum on es necessita i d'aquesta manera no malgastar llum ni contaminar lluminosament.

Dinàmic:

- El LED s'encén de forma instantània, al contrari que moltes fonts tradicionals, i no es fa malbé per freqüents apagats i encesos. També permet de forma molt simple disminuir o augmentar el flux lumínic. Avantatges: Permet dinamisme d'efectes lumínics, també deixa volar noves aplicacions abans impensables: encesos instantanis en detectar presència en carrers o túnels, encesos a nivells de llum més alts en cas d'emergència o treballs especials.

9

Lightled

Lightled és l’empresa catalana que s’encarrega del sistema de llums de la Torre Agbar, basat en un sistema d’iluminació amb LED. És una empresa amb gran experiència en aquest camp. No només treballa amb la Torre Agbar, sinó que també ha dissenyat sistemes de llums per a centres comercials, hotels, parcs temàtics, vies urbanes, interiors, etc. Lightled optimitza els dissenys dels seus productes per treure el màxim rendiment d’aquesta tecnologia, Lightled és un gran especialista en LED. La seva missió és innovar constantment, adaptant-se a cada client. Per això el seu lema és:

"Il—luminar per emocionar o per treballar, per vendre o per passejar, per decorar o per destacar" .

Plaça Lopez Allué (Huesca) Parc temàtic Isla Fantasía (Barcelona)

Hermes (Singapur) 10

Torre Agbar (Barcelona)

Al següent link tenim un vídeo que mostra una seqüència de llums de la Torre Agbar:

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=FWeDr8u9St 8

11

CONSTRUCCIÓ DE LA MAQUETA

A continuació farem l’explicació de com vaig construir la meva maqueta. Els materials es poden aconseguir fàcilment, per exemple,en el meu cas, es poden fer servir aquells que es tenen per casa i que poden ser reutilitzats, com els diaris o l’ampolla d’aigua. Si no tinguéssim aquests instruments, s’haurien de comprar en una papereria o en un lloc especialitzat.

Per a la realització de la maqueta, vaig necessitar ajuda, ja que la feina per a una persona sola pot ser més difícil, sobretot a l’hora de fer els forats. Per tant, si es vol portar a terme el treball més fàcilment, es necessita com a requisit l’ajuda d’alguna persona més.

MATERIALS

Pot barreja: ½ d’aigua i ½ de cola blanca

Diaris

Globus

12

Ampolla d’aigua

Pintura negra i blanca

EINES

Pinzell

Trepant

Llima per fusta o plàstic

13

PROCÉS

-Com a primer pas, agafem l’ampolla i tallem la part del tap, uns 5 cm. Després fem el mateix amb la part de sota, per a que no quedi tancada, però en aquest cas només 2 cm.

-Després inflem el globus no gaire gran, d’uns 8 cm de diàmetre :

-Seguidament, tallem els fulls de diari en trossets petits, ja que si són grans la maqueta pot quedar d’una textura rugosa:

14

-Col—loquem el globus per la part de dalt de l’ampolla amb compte de que no peti i comencem a ficar els papers que hem tallat anteriorment, mullats amb la nostra barreja de cola i aigua:

-Fem una primera capa, hauria de quedar més o menys així:

15

-Ho deixem secar. El procés pot trigar més hores o menys depenent de quanta cola li haguem posat i de la quantitat de paper.

-Un cop seca, afegim una segona capa de papers de diari perquè sigui encara més consistent i ho tornem a deixar assecar:

16

-Llimem la base per a que quedi recta i fem les marques (separacions de 2mm). Per a que es vegin millor les marques es pot passar una capa blanca que pintura. Per poder treure els cables que hi hauran a dins de la maqueta, a la primera fila de la base posarem 3 LED menys i farem un forat per on hi traurem els cables.

-El següent pas és fer els forats on aniran els LED ficats. La broca ha de ser del mateix diàmetre del LED si volem que entri a pressió correctament.

17

-Fets tots els forats, la torre hauria de quedar així:

-Pel color de la torre he vist que el més adequat amb el color dels LED és el negre. Un cop triat el color, pintem un parell o tres de capes per a que quedi molt fosc, que és el nostre objectiu.

18

EL SISTEMA DE CONTROL

Placa Imagina:

La placa que s’utilitzarà en aquest treball és la placa Imagina; es tracta d’una placa de control basada en PICAXE. Les seves principals característiques tècniques són:

-Reduïdes dimensions: 107x51mm. Per tant, no és molesta en els muntatges que podem fer.

-La placa és fàcil de soldar: la serigrafia conté la referència i els valors dels components.

-Els components són de baix cost, i per tant, de fàcil accés en el cas que en perdéssim o se’ns trenqués algun.

-Molt versàtil: admet diferents tipus de sensors (digitals/analògics) i col—locacions.

-Admet tres tipus de microcontroladors PICAXE, que són: el 20M, el 20x2 i el 20M2.

-Es pot controlar des d’un comandament per a televisió universal d’infraroigs.

-Programació senzilla: es pot programar amb Diagrama de Flux i en BASIC.

-Software de programació gratuït i multiplataforma. Permet fer simulacions.

-Disposa de 8 entrades: 3 analògiques/digitals i 5 digitals.

-Té 8 sortides digitals multifuncionals, és a dir que poden realitzar més d’una funció.

-Permet el control del sentit de gir de dos motors de corrent continu.

19

Serigrafía de la placa Imagina

20

Muntatge de la placa:

Aquest és el procés de muntatge de la placa. Les eines necessàries són un soldador i un dessoldador i el material, que és l’estany.

EINES I MATERIAL

Soldador

Estany fi

Dessoldador

21

Taula de components de la placa Imagina:

PLACA IMAGINA BÀSICA

COMPONENT CODI

PICAXE.ES

UNITATS

BRUNZIDOR (PIEZO) PCB DE 12mm (o

TV3)

CONDENSADOR ELECTROLITIC 1 uF /

25V RADIAL

CONDENSADOR ELECTROLITIC 4,7 uF /

25V RADIAL


25V RADIAL


25V RADIAL

CONDENSADOR CERAMIC MULTICAPA

100nF/50V

DIODE 1N4004 o 1N4007

CY-5V 1

1-100pht 1

4_50pht 2

10-63pht 1

100-25pht 1

cclm-100k 6

1N4007 1

JACK STEREO PCB con039 1

JUMPER PER POSTE PAS 2'54MM CC051 2

INTERRUPTOR DE PALANCA

SUBMINIATURA

LED EMISSOR D'INFRAROIG 5MM

TS-11 1

led021 1

LED VERMELL DE 3mm led3rln 5

LED GROC DE 3mm led3yln 3

22

LED VERD DE 3mm led3gln 3

LED BLAU DE 3mm led3bcl 1

PCB PLACA IMAGINA RBL0660 1

POLSADOR DE CONTACTE 6X6mm

ALÇADA9,5mm

PORTAPILA 4 PILAS TIPO R6(AA) AMB

CABLE

RESIST 1 ohm 1/4 WATT

krs06011 2

PP231 1

RBL24001 1

RESIST 4,3 ohms 1/4 WATT RBL24004 1

RESIST 100 ohms 1/4 WATT RBL24100 1



RESIST 1K ohms 1/4 WATT RBL24001k 11

RESIST 4K7 ohms 1/4 WATT RBL24004k7 1




SENSOR DE LLUM LDR MINI sen002 2

SENSOR DE LÍNIA CNY70 cny70 2

23

SENSOR DETECTOR D'OBJECTES

GP20YD810Z

SENSOR RECEPTOR INFRAROIG 3 PINS ( o

TSOP34838)

po1135 1

LED020 1

SÒCOL C.I. DOBLE CONTACTE 20 PINS PAS ZO20

2.54MM

SÒCOL C.I. DOBLE CONTACTE 16 PINS PAS ZO16

2.54MM

TIRA POSTE CI MASCLE RECTE 2,54 40 PIN CO3040

1

1

1

TIRA POSTE CI MASCLE ACOLZAT 2,54 40

PIN

TIRA POSTE TORNEJAT FEMELLA ALTA

RECTE 2,54 36PIN (3+2PINS)

CO3041 1

cp70336 1

TIRA POSTE CI FEMELLA ACOLZADA DOBLE CP81372

2,54 72PIN (4+4PINS)

XIP PICAXE 20M2 axe012m2

1

1

XIP DRIVER MOTORS L293D o

SN754410NE

XIP REGULADOR DE TENSIÓ 7805

(opcional)

ico30 1

7805 1

24

Seqüència de soldadura dels components de la placa

Aquestes fotos han estat fetes al taller de l’escola, amb flash, a mesura que es van anar soldant els components a la placa, per a que es veiés bé el procediment com va avançant. Aquestes fotos no les he fet jo, me les va passar el meu company de classe, el Gonzalo, que fa servir el mateix tipus de placa per al seu treball, i vaig decidir que no calia repetir- les. El procediment de soldadura que vaig seguir va ser el mateix. Per fer el muntatge, ens podem ajudar del manual de muntatge que hi ha a la pàgina de Robolot, el link és: https://sites.google.com/site/placaimagina/manual- de-muntatge. Abans de començar és convenient netejar bé les pistes de la placa que després haurem de soldar.

Primer hi col—loquem totes les resistències respectant els valors que s’indiquen i fem 3 ponts on la placa ens ho indica: PONT1, PONT2 i PONT3:

A continuació col—loquem els sòcols per als xips:

25

A continuació, soldem el díode D9 respectant la polaritat. La marca gris ens indica la posició de com ha d’anar soldant, tot seguint la serigrafia de la placa:

A continuació soldem els LED, per a saber quin color va a cada lloc, utilitzem el manual de muntatge de la pàgina de Robolot, soldem també el LED emissor d’infraroig:

26

Soldem els pins mascles:

27

A continuació soldem el connector J1:

Soldem els condensadors electrolítics C8, C2, C4, C3 i C5 respectant la polaritat de cadascun:

28

Separem la placa en les 3 parts, ja que de moment només utilitzarem la bàsica:

29

A continuació soldem dues peces de 4 pins femella dobles i un de 3 pins, on ens ho indica la serigrafia de la placa:

Soldem els mini polsadors S2 i S5:

Soldem l’interruptor SW1:

30

Per acabar, soldem l’interruptor o commutador SW1 i el brunzidor:

Amb aquests passos ja tindrem la nostra placa soldada. Ara només caldrà introduir els xips en els sòcols; els components més difícils de soldar, per culpa de la seva proximitat entre “potes” són els sòcols i per això cal anar molt en compte de que cap pista s’ajunti amb una altra.

Per a saber si la placa està ben soldada, a la pàgina de Robolot, a l’apartat de la placa Imagina hi ha uns programes de test de comprovació i en el meu cas em van ser útils els de recepció i emissió d’infraroig i el de sortides de la placa.

31

El recurs més fàcil i còmode d’il—luminació per a la maqueta es va decidir que serien els LED, igual que a la Torre Agbar. A l’hora de pensar com connectaríem els LED, es va prendre com a punt de partida que teníem 8 sortides de la placa i que aprofitaríem les 8. Fent els càlculs es pot veure que només amb la placa Imagina no tindríem suficient per il—luminar els 160 LED que havíem pensat posar. Això va suposar un problema, ja que es va haver de pensar una alternativa. Finalment, es va tenir la idea de fer una placa suplementària amb 8 transistors amb 8 resistències respectives per a que no hi hagués cap problema ni es fes malbé la placa. Els 160 LED es van haver de repartir en 8 sèries, però no totes amb el mateix nombre de LED. Disposàvem de 5 colors: blanc, groc, vermell, verd i taronja; es va decidir que cada sèrie fos només d’un color i no barrejar-los, i en la forma en que els col—locaríem seria en diagonal. Al final la distribució va quedar de la següent manera:

Per calcular com anirien els LED connectats i quines resistències necessitaríem es va consultar a una pàgina web per trobar aquesta informació. Es va decidir agafar un exemple d’una línia hipotètica de 10 LED. L’esquema que ens va recomanar aquesta pàgina va ser el següent:

32

Per tant, les resistències que es van haver de comprar van ser de 47 ohms, una per a cada parella de LED. Els LED necessaris en aquest cas van ser: 36 blancs, 34 grocs, 34 vermells, 32 verds i 24 taronges, un total de 160 LED, tal com indica la taula de més amunt.

Abans de pensar la manera de com col—locaríem els LED i on faríem les connexions es va haver de valorar que la maqueta és només de 9 cm de diàmetre, i per tant, tot el que poguéssim deixar a fora d’ella, aniria a fora. Per tant, es va considerar que el més oportú seria connectar els LED un a un, amb el seu cable i que totes les connexions entre ells i les plaques es farien a fora de la maqueta. El material que es va necessitar va ser:

Cable prim doble LED de colors

Tub termoretràctil Cinta blanca

Retolador prim

33

Resistències de 47 ohms (80 unitats) i de 4750 ohms (8 unitats)

Placa estanyada amb forats

8 transistors Estany prim

Primer de tot, tallem cables de 60-62 cm de llarg, necessitarem 160 cables, tants com LED n’hi ha. Cada cable haurem d’obrir-lo uns 8 cm i pelar-lo 2 cm, per les dues bandes. També haurem de marcar un de color negre, també per les dues bandes, que després ens indicarà que és el negatiu, quan soldem el LED. Hauria de quedar així:

34

Seguidament, hauríem de tallar els tubs termoretràctils per a que siguin de 3 cm. Necessitarem dos per cada LED, en total 320 tubs termoretràctils de 3 cm.

Ara ja, podem començar a soldar els LED, respectant la seva polaritat. Posem els tubs termoretràctils a cada cable. Soldem el càtode (pota curta, negatiu) amb el cable que hem marcat anteriorment de color negre, i l’ànode (pota llarga, positiu) amb el que no està marcat. Quan tenim el LED soldat, pugem els tubs termoretràctils i amb un soldador de tubs, es contraurà i s’adaptarà al cable. La seqüència seria aquesta:

I el resultat aquest:

35

Aquest procés l’haurem de repetir per a cada LED. Primer de tot, com no sé si funcionarà, faré la prova amb només una sèrie. Per a no confondre’m i equivocar-me amb la connexió, el que vaig fer va ser etiquetar els LED un per un, posant el número de la sèrie al que pertanyen i amb les lletres de l’abecedari. Aquesta és la sèrie 8, que he marcat amb les lletres de la A a la L, ja que és de 12 LED. Per fer-ho he fet servir cinta blanca i un retolador prim. Així ja tindríem acabada la sèrie 8.

I així, amb cada sèrie, fins a obtenir les 8.

36

Un cop tenim les 8 sèries de LED soldades, hem de soldar-les per separat, junt amb les resistències de 47 Ohms, seguint l’esquema de la pàgina 32. Un cop connectats tots els LED en els seus respectius circuits, caldrà acabar soldant cada tira amb el transistor de la placa suplementària corresponent i amb les sortides de la placa base, junt amb la corrent. L’esquema seria el següent:

Per comoditat, potser seria millor col—locar els LED en el seu lloc corresponent de la maqueta, seguint la taula de colors de la pàgina 32. I un cop a dins, després les connexions les podem fer a fora. Es recomanable fer servir algun tipus d’estructura com a base, amb una capsa on després ficar tots els cables amb les connexions que tindrem, que no seran pocs.

37

PROGRAMACIÓ DEL MICROXIP

El xip del que disposàvem i que venia amb el pack de la placa Imagina, era el 20M, però disposava de poques línies de comprovació i es va decidir comprar un altre xip amb més capacitat, el 20M2, amb 2048 bytes de capacitat de memòria.

Un microcontrolador és un circuit integrat programable que accepta un llistat de instruccions i conté tots els components d'un ordinador. S’utilitzen per realitzar determinades tasques o per governar dispositius, per la seva reduïda grandària, sol anar incorporat al propi dispositiu que governa. El microcontrolador és un dispositiu dedicat. Dins seva memòria només resideix un programa destinat a governar una aplicació determinada.

El software que hem fet servir per programar és el Programming Editor de PICAXE, ja que és la manera de programar els microcontroladors PICAXE. Aquest programa té la opció de programar en BASIC o dibuixant organigrames, i és totalment gratuït i de lliure descàrrega. Per començar a programar, es va mirar l’estructura en BASIC dels programes test de la placa Imagina, i es va seguir l’estructura per a fer el nostre propi programa.

Petita mostra del nostre programa en forma d’organigrama:

38

A continuació mostro el programa al qual es va arribar. Hem fet servir les 8 sortides que té la placa Imagina, per tal d’aprofitar les possibilitats al màxim.

'****************************************

'**************TORRE LLUMINOSA***********

'**************TREBALL DE RECERCA********

'**************LAIA PALLARES*************

'**************CURS 2012-2013************

'****************************************

inici: irin[500,timeout], C.0,infra ; read input C.0 into infra if infra=9 then gosub tecla0 if infra=0 then gosub tecla1 if infra=1 then gosub tecla2 if infra=2 then gosub tecla3 if infra=3 then gosub tecla4 if infra=4 then gosub tecla5 if infra=5 then gosub tecla6 if infra=6 then gosub tecla7 if infra=7 then gosub tecla8 if infra=8 then gosub tecla9 goto inici

timeout: if b0=2 then if b0=3 then if b0=4 then if b0=5 then if b0=6 then if b0=7 then if b0=8 then if b0=9 then goto inici

tecla0:'apaga tot let b0=0 low 0 low 1 low 2 low 3 low 4 low 5 low 6 low 7 return

Per l’inici hauran de passar totes les sèries al fer el bucle.

Al principi de fer el programa, seguint el model del test de placa Imagina, havíem posat com a primera comanda un infrain2, però no funcionava bé i les sèries no feien el bucle perquè el programa esperava que es premés el control remot, i com no es prenia res, el programa s’encallava. Per tant, això vol dir que els tests que hi ha a la pàgina de Robolot, estan unamica antiquats. La comanda nova per a fer això és irin, que permet especificar un timeout de forma que sinó es prem cap boto del comandament, va cap a una etiqueta que s’ha d’especificar.

Els low signifiquen apagar la sortida, els high encendre-la, les pause el temps que ha d’estar la comanda esperant i els return indiquen que torna a fer la mateixa seqüència.

gosub gosub gosub gosub gosub gosub gosub gosub

tecla2 tecla3 tecla4 tecla5 tecla6 tecla7 tecla8 tecla9

Aquesta sèrie l’únic que fa és apagar totes les sortides de cop.

39

tecla1:'encen tot let b0=1 high 0 high 1 high 2 high 3 high 4 high 5 high 6 high 7 return

tecla2:'nomes una tira encesa gosub tecla0 'tot apagat let b0=2 high 3 pause 500 low 3 high 4 pause 500 low 4 high 5 pause 500 low 5 high 1 pause 500 low 1 high 2 pause 500 low 2 high 3 pause 500 low 3 high 4 pause 500 low 4 high 5 pause 500 low 5 high 6 pause 500 low 6 high 2 pause 500 low 2 high 0 pause 500 low 0 high 4 pause 500 low 4 high 7 pause 500 low 7 high 6 return

Aquestasèriefaque s’encenguin les 8 sortides i es mantinguin enceses fins que no li ordenem una altra ordre.

Aquí s’especifica que només hi hagi una sortida encesa de les 8 que es vagi prolongant.

40

tecla3:'colors gosub tecla0 'tot apagat let b0=3 high 1 'blanc high 6 pause 500 low 1 low 6 high 2 'taronja pause 500 low 2 high 3 'vermell high 8 pause 500 low 3 low 8 high 4 'verd pause 500 low 4 high 5 'groc high 7 return

tecla4:'nomes una tira apagada gosub tecla1 'tot ences let b0=4 low 3 pause 500 low 4 high 3 pause 500 low 5 high 4 pause 500 low 1 high 5 pause 500 low 2 high 1 pause 500 low 3 high 2 pause 500 low 4 high 3 pause 500 low 5 high 4 pause 500 low 6 high 5 pause 500 low 2 high 6 pause 500 low 0 high 2 pause 500

Aquesta sèrie es per a que s’encenguin els LED de la torre per colors: blancs, taronges, vermells, verds i finalment els grocs.

Aquesta sèrie és similar a la 2, però al inrevés, mantenint només una sortida apagada, que es vagi prolongant.

41

low 4 high 0 pause 500 low 7 high 4 pause 500 low 7 high 7 pause 500 low 7 return

tecla5:'intermitència global gosub tecla1 'tot ences let b0=5 pause 200 gosub tecla0 'tot apagat pause 100 return

tecla6:'intermitència un per un gosub tecla0 'tot apagat let b0=6 pause 300 high 1 pause 200 low 1 pause 100 high 1 pause 200 low 1 high 2 pause 200 low 2 pause 100 high 2 pause 200 low 2 high 3 pause 200 low 3 pause 100 high 3 pause 200 low 3 high 4 pause 200 low 4 pause 100 high 4 pause 200 low 4 high 5 pause 200 low 5 pause 100 high 5 pause 200

Aquestasèrieés d’intermitència, i fa que els LED estiguin tots en contínua intermitència.

Aquestasèriefales intermitènciessortidaper sortida, mantenint només una encesa en cada moment.

42

low 5 high 6 pause 200 low 6 pause 100 high 6 pause 200 low 6 high 7 pause 200 low 7 pause 100 high 7 pause 200 low 7 high 8 pause 200 low 8 pause 100 high 8 pause 200 low 8 return

tecla7:'nomes una tira encesa cada dues gosub tecla0 'tot apagat let b0=7 high 1 pause 500 low 1 high 3 pause 500 low 3 high 5 pause 500 low 5 high 2 pause 500 low 2 high 2 pause 500 low 2 high 4 pause 500 low 4 high 6 pause 500 low 6 high 4 pause 500 low 4 high 8 pause 500 low 8 high 7 pause 500 low 7 high 3

Només s’encén una sortida, per tant una tira de LED, però saltejada, seguint l’esquema de colors, cada dues.

43

pause 500 low 3 high 5 pause 500 low 5 high 2 pause 500 low 2 high 4 pause 500 low 4 return

tecla8:'encén i apaga un per un gosub tecla0 'tot apagat let b0=8 high 1 pause 500 high 2 pause 500 high 3 pause 500 high 4 pause 500 high 5 pause 500 high 6 pause 500 high 7 pause 500 high 8 pause 1000 low 8 pause 500 low 7 pause 500 low 6 pause 500 low 5 pause 500 low 4 pause 500 low 3 pause 500 low 2 pause 500 low 1 return

tecla9:'sencenen per colors gosub tecla0 'tot apagat let b0=9 high 1 'blanc high 6 pause 500 high 2 'taronja pause 500 high 3 'vermell

Encén i apaga les sortides una a una. Comença encenent la 1, fins la 8 i després apaga des de la 8 fins la 1.

Es tornen a encendre per colors,peròaquestcop mantenint obertes les sortides fins que finalment estan totes 8 obertes, que es tornen a apagar a partir de la 1.

44

high 8 pause 500 high 4 'verd pause 500 high 5 'groc high 7 pause 1000 low 1 'blanc low 6 pause 500 low 2 'taronja pause 500 low 3 'vermell low 8 pause 500 low 4 'verd pause 500 low 5 'groc low 7 return

end

45

CONCLUSIONS

Primer de tot m’agradaria dir que aquest treball per mi ha tingut uns límits, per falta de temps, però que perfectament podria ser un treball per a ser continuat per algú altre, fent una programació més complicada a partir d’un ordinador, per exemple. Potser si aquest treball hagués estat pensat des d’un principi per a dues persones, podria haver sortit una feina molt més completa. Però tot i així, fent-lo només jo, estic bastant satisfeta amb la feina que ha sortit tot i que, com he dit abans, podria haver estat més àmplia.

Analitzant els objectius que m’havia marcat des d’un principi, crec que els he pogut fer bé, arribant a realitzar-los amb èxit. El primer de tots, que era esbrinar com funcionava el sistema de llums de la Torre Agbar, el vaig poder realitzar sense gaire dificultats, ja que a Internet hi ha molta informació sobre això. Vaig intentar comunicar-me amb l’empresa que porta aquest control de llums de la Torre Agbar, Lightled, per a intentar obtenir una informació més àmplia, sense èxit. També vaig intentar comunicar-me directament amb l’e-mail que dóna la pàgina de la Torre Agbar per als drets d’imatge i altre informació. Aquests últims em van donar el permís per utilitzar la informació i les fotografies de la seva pàgina web, però no em van ampliar cap tipus d’informació.

L’objectiu que em va ser més “agradable” va ser el de la construcció del model de torre amb el sistema de llums, ja que va ser molt més pràctic, tal com jo volia des d’un principi. La màxima dificultat va ser pensar en com faria la maqueta, que s’assemblés a la curiosa forma de la Torre Agar, i que finalment vaig pensar de fer amb una ampolla de plàstic. Per culpa del diàmetre reduït de les ampolles de plàstic, em va costar bastant col—locar tots els LED.

Però clarament l’objectiu de programar un xip, és el que més interès em va proporcionar, ja que mai havia programat en BASIC, i això m’ha servit per aprendre, com a mínim, les coses més bàsiques.

46

RECURSOS

Compra de material: Diotronic i Picaxe:

http://www.diotronic.com/

http://www.picaxe.com/

El sistema de llums de la torre AGBAR:

http://www.mondoarc.com/projects/Architectural/215785/agbar_tower_bar celona_spain.html Informació tècnica de la Torre Agbar

http://www.plataformaarquitectura.cl/2008/06/17/todo-sobre-la- construccion-de-la-torre-agbar/ Informació de la construcció de la Torre

http://es.wikipedia.org/wiki/Torre_Agbar Informació general de la Torre Agbar i fotografies

http://en.wikipedia.org/wiki/DMX512 Informació sobre el protocol DMX512

http://www.torreagbar.com/home.asp Pàgina oficial de la Torre Agbar

http://es.wikipedia.org/wiki/Led Informació sobre els diodes LED

http://www.lightled.com/proyectos_arquitectonica_ficha_2 Fotos del canvi de seqüències de la Torre Agbar

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=FWeDr8u9St 8 Mostra d’una seqüència de llums de la Torre Agbar

http://www.lightled.com/tecnologia Informació sobre l’empresa Lightled i informació dels LED

Construcció d’una maqueta

Materials comprats a una papereria.

47

El sistema de control

http://led.linear1.org/led.wiz Càlcul del circuit de LED

http://elecurls.tripod.com/picaxe-sum.htm Per esbrinar quin tipus de xip venia de sèrie amb la placa Imagina

https://sites.google.com/site/robolot/descarregues Descàrregues interessants per a programes o controladors sobre la placa

https://sites.google.com/site/placaimagina/descarrega-fitxers Descàrrega dels programes test per a la placa Imagina

Programació del microxip

PICAXE Programming Editor. Descàrrega lliure a http://www.picaxe.com/Software/PICAXE/PICAXE-Programming-Editor/

http://www.parallax.com/Portals/0/Downloads/docs/books/edu/BSManSpan ish.pdf Informació sobre el sistema de programació BASIC

48

Disseny i construcció d’un conjunt de llums operat …...2013/08/03 · Els LED ja estan en ús,...

Documents

Transcript of Disseny i construcció d’un conjunt de llums operat …...2013/08/03 · Els LED ja estan en ús,...