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viernes, 8 de mayo de 2020

Cómo controlar automáticamente un ventilador para simular viento con un rodillo

Para que el viento mueva tu melena cuando haces rodillo, necesitarás un ventilador, rodillo y melena. Aquí te podemos ayudar a regular el ventilador. A lo otro no.


En estos días de confinamiento, mucha gente hemos conseguido usar rodillos para la bici. Si lo has hecho, sabrás que uno de los problemas importantes es el calor. Es conveniente hacer rodillo con uno o varios ventiladores.

Cualquier ventilador casero tiene varios botones para regular su velocidad pero, ¿te interesaría poder regular esa velocidad de forma automática según la velocidad a la que vayas en el rodillo? 
¿Y si te digo que el sistema que te proponemos sirve para cualquier rodillo y para cualquier ventilador?




Aquí os lo cuento con suficiente detalle como para que lo podáis replicar o que podáis tener claro que "total... no me hace ninguna falta ese chisme"

Lo primero que hay que tener es algo de idea de electricidad y de electrónica. Habrá que manipular el interior del ventilador, por donde hay tensiones de 220V y eso puede dar problemas serios si no se hace bien. También habrá que hacer un pequeño montaje con arduino. Si no sabes qué es eso, ya tienes un handicap, pero si te interesa la electrónica y la programación, esto puede ser un punto de partida interesante. Busca arduino en google y lee cosas de su página y de algún otro sitio interesante, como el de Luis Llamas. Al rodillo no hay que hacerle nada por dentro, solo sujetarle un sensor óptico con una pinza, por fuera.

El sistema es barato, unos 10€ (ventilador, rodillo, peluca y bici aparte, claro), el software es gratuito y el ventilador seguirá funcionando con o sin automatismo. Pero lleva unos buenos ratos hacerlo. El número de horas dependerá de tus habilidades y conocimientos previos. La programación, el esquema y la idea, te los damos aquí.

En resumen, se trata de lo siguiente:
  • Sacar unos cables del ventilador, para poderlo manejar con sus marchas de forma eléctrica y desde fuera.
  • Poner un sistema óptico (sin contacto) para leer la velocidad del rodillo o de la rueda
  • Programar el arduino para que lea la velocidad y controle el ventilador. 
  • Montarlo todo, ajustarlo y a correr (es un decir)
Si has llegado hasta aquí y sabiendo de qué va la cosa, lo contaré con suficiente detalle (código y esquemas) como para que lo puedas hacer tú (...o tu amigo manitas).

Sacar cables del ventilador

Hay muchos tipos de ventiladores, pero lo más habitual es que tengan tres velocidades y que se manejen con botones de los que suenan clack. Si la regulación es electrónica o no tiene regulación, esto no te servirá de ayuda.
El ventilador que he usado es este de tipo columna. Tiene cuatro botones, parada y tres marchas. Creo que las marchas funcionan mediante alguna bobina en serie, pero no me preocupa mucho, lo hace el equipo y funciona bien. La regulación que haremos consistirá en manejar esas marchas desde fuera mediante relés controlados con el arduino, haciendo como si pulsases los botones. Si quieres controlar variando de forma suave, es complicado en alterna.

Este ventilador tiene cuatro tornillos en la parte trasera (dos en el hueco del agarradero y dos abajo). No los sueltes, no sirve de nada. Las dos piezas longitudinales están pegadas y no hace falta despegarlas (aparte de que las romperías). Para abrirlo, mete un destornillador plano por la ranura de la tapa superior, da pequeños golpes y muevelo con cuidado hasta abrirlo como en la foto. Si a estas alturas te tengo que decir que lo tengas desenchufado, mal vamos.


En el interior de la tapa, retirando el temporizador con sus dos tornillos, encontrarás el mecanismo de los botones (el verde), con cuatro cables para cuatro botones. Nos lo ponen fácil.


Suelda ahí un cable para cada velocidad (los marrones) y otro para el común (en este caso, el blanco).


Para bajar los cables a la base, hazlo con una guía por el lado por el que van los cables originales. Si los llevas por el otro lado, pueden tocar las partes móviles y tendrás problemas. Una vez abajo, lleva los cables hasta la parte inferior de la base para poderlos conectar a los relés.


Las velocidades funcionan al hacer contacto uno de los cables marrones con el blanco. Cada cable su velocidad. El automatismo irá en paralelo con los botones originales. No parece recomendable usar a la vez el automatismo y los botones, sería como pulsar varios botones a la vez. Pero tampoco es algo grave, no pasaría nada.

Sistema óptico de medida de velocidad.

Para esto he usado un sensor muy parecido a este de aquí.
Es un sensor que emite luz infrarroja y capta desde muy cerca (5 ~10 mm) su reflejo en una superficie. Detecta así si la superficie es clara u oscura. Se suelen usar para guiar robots que siguen líneas en el suelo.
El sensor detecta dos niveles de luminosidad. Tendrás de apañarte para poner algo que contraste con el fondo (p.e. un trocito de cinta aislante) Tendrás que ponerlo en la rueda o en una parte móvil del rodillo. En mi caso puse un pequeño trozo de cinta aislante negra sobre un disco plateado, como puedes ver en la foto.
El paso del reflejo de una zona a otra es delicado y te puede dar lugar a rebotes de señal y errores en la medida. Es mejor que tenga un corte lo más limpio posible. El potenciómetro del sensor te puede ayudar a regular.
Debes conseguir sujetar el sensor de forma estable (como la pinza verde de la foto) para que detecte las vueltas de rueda. El reflejo rojo en la foto es del led que indica que está detectando la parte clara.


Programa de arduino

El arduino es como si fuese un pequeño ordenador para hacer tareas sencillas. El modelo más típico para iniciarse es el UNO, pero yo utilicé un Nano, que es prácticamente igual en cuanto a código y pines, es más barato y bastante más pequeño.
El código que he utilizado hace lo siguiente:
  • Cuenta durante tres segundos el número de veces que pasa de claro a oscuro. Como he puesto un único trozo de cinta en la "rueda", cuenta las vueltas de rueda en esos tres segundos. En función de ese número:
  • A menos de 10 km/h, no enciende el ventilador. No conecta nada más que el led rojo.
  • Entre 10 y 20 km/h, conectará el relé de la velocidad 1
  • Entre 20 y 30 km/h conectará el relé de la velocidad 2
  • A más de 30 km/h conectará el relé de la velocidad 3
El programa es eso mismo, pero escrito en C.
Lo pongo aquí para que lo podáis bajar. Está en el formato de arduino, pero es texto plano.

Montaje

Hay una herramienta gratuita de dibujo que facilita el pintar esquemas de cableado de un arduino. Se llama Fritzing y está muy bien.

Aquí tienes el esquema del montaje. Alimentamos el arduino con 4 pilas (6V). Se conecta el sensor con tres hilos (alimentación y señal devuelta) y se conectan los relés con otros tres hilos cada uno (alimentación y orden de actuación) por el lado de control y dos por el lado de alta tensión.


Te recomiendo que primero hagas funcionar el arduino en una placa de prueba, con el sensor en la mesa. Luego consigue que el sensor mida bien sobre el rodillo y la bici y por último, remata el montaje en el ventilador.


Puede funcionar de pié. Solo se ve el interruptor y el led que indica que el autómata está encendido pero el ventilador está parado. El cable gris es el que va hacia el sensor.


Si lo tumbas, podrás ajustar la altura a la que sopla. Creo que es mejor así para dirigirlo a donde quieras.


A correr!

Si ya funciona bien, ya puedes usarlo. Siempre puedes sacar más partido del Nano y complicarlo con luces visibles que indiquen la velocidad, o alimentarlo desde el ventilador, o incluso ahorrarte el cable del sensor y controlarlo por bluetooth o por radio...

Está claro que la gracia no es que regule maravillosamente, sino que puedas animarte a hacer un montaje curioso, mezclando bicis, aparatos reales y arduino o simplemente que te animes a aprender algo nuevo si no lo conocías.



Esto entra dentro de lo que aquí llamaba manualidades y juguetes, en la categoría "electrónica", que estaba sin estrenar. Estoy viendo que puede servir para picarte bastante si intentas mantener la velocidad rápida del ventilador en marcha.

Aquí puse otra cosilla de cuando aún no tenía rodillo. Esto me gusta, habrá que buscar más cosas diferentes. ¿Alguna idea?

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