Prototipus

1. Taula de continguts del prototipus
5.Prototipus ................................................................................................................................... 2
5.1 Disseny mecànic del prototip.............................................................................................. 2
Material emprat ..................................................................................................................... 2
5.2 Funcionament del prototipus............................................................................................... 9
5.3 Diagrama funciónal........................................................................................................... 14

2. 5.Prototipus
Aquest apartat tracta de la realització d’un prototipus amb l’objectiu de representar el
comportament del projecte, tot simulant cadascuna de les seves funcions.
La representació es realitza a través de díodes LED. Per exemple per representar l’aigua s’utilitza
un díode LED de color blau.
5.1 Disseny mecànic del prototip
El prototipus ha de complir els següents requisits:
- Ha de ser transportable.
- Ha de ser segur.
- El manual d’instruccions ha de ser de fàcil comprensió.
Material emprat
Per realitzar el muntatge de la maqueta s’utilitzen els següents materials:
- Capsa.
- Espuma
- Silicona tèrmica.
- Polsador (6 unitats.)
- Interruptor (13).
- Potenciòmetre 1kΩ (1 unitat ) .
- LED blau (20 unitats).
- LED vermell (1 unitat).
- LED verd (4 unitats).
- Brunzidor (1 unitat).
- Cables 30m.
- Resistències de 330Ω (42unitats) i de 150 Ω (4unitats).
- Arduino Mega 2560.
- Estany.
Primerament cal fer una presentació de manera que es distingeixin els diferents components del
sistema (díodes, polsadors, interruptors brunzidor, potenciòmetre), en l’apartat 5.2 hi ha
informació detallada de cadascun dels components. Seguidament es fa una enquesta que
consisteix en explicar la similitud del prototipus al projecte real i finalment preguntar si s’entén.
La enquesta es realitza a un conjunt de persones amb diferents nivells de formació, amb l’objectiu
d’assegurar la fàcil comprensió del prototipus. Ninguna de les persones enquestades ha tingut
ningun problema en entendre el funcionament del projecte mitjançant el prototipus. Una vegada
es considera satisfactòria tan la disposició dels elements com la similitud del prototipus amb el
projecte real, es procedeix al muntatge, decoració, connexió i programació del prototipus.

3. Fig. 5.1. Presentació Fig. 5.2. Decoració
Amb pintura negre i unes cartolines es millora la presentació i seguidament es comença a adjuntar
components.
Fig. 5.3. Decoració 2 Fig. 5.4. Components

4. Seguint els esquemes dels annexes de la memòria, es distribueixen les resistències a la baquelita.
Aquestes resistències serveixen per limitar la intensitat que circularà a través dels díodes,
prevenint així, fondre ningun d’ells. Tan el càlcul com el criteri de selecció del valor de les
resistències es troba en els annexes.
Fig. 5.5. Part frontal de la placa
Fig. 5.6. Part posterior de la placa

5. Un cop enllestida la placa, és el moment de començar col·locar els cables i a soldar els
components. Cal ser molt curós a l’hora de fer-ho, tal com mostra la figura 5.8, això ajudarà a
trobar algun possible error que s’hagi comés o a detectar el mal comportament d’algun component
del prototipus.
En el cas de col·locar els cables de qualsevol manera, tal com mostra la figura 5.7, serà molt
difícil a l’hora de resoldre possibles errors.
Fig. 5.7. Col·locació desordenada
Fig. 5.8. Placa ordenada
Un cop s’ha testejat que no hi ha cap part de la placa comunicada per errors en les soldadures,
amb silicona tèrmica s’assegura que no hi ha falsos contactes i per altra banda, s’aconsegueix una
mecànica més robusta de la placa.

6. Fig. 5.9. Silicona tèrmica 1 Fig. 5.10. Silicona tèrmica 2
Cal donar forma al cablejat, això ajuda a millorar l’estètica del prototipus, també ajuda a l’hora
de realitzar les connexions, ja que es realitzen amb major comoditat.
Fig. 5.11. Forma del cable Fig. 5.12. Forma del cable 2
Una vegada el disseny es considera satisfactori es passa a acomodar la placa dins de la caixa.
Prèviament s’haurà mesurat i buidat la caixa de manera que tot hi càpiga correctament.

7. Fig. 5.12. Disseny satisfactori Fig. 5.13. Capsa llesta per buidar
Arribats aquest punt cal començar a mesurar la
longitud dels cables que aniràn de la placa als
components(diodes, brunzidors, potenciometres,
interruptors, pulsadors), després es tallen a
mesura i es conecten. Per tal de fer el prototipus
més robust, s’agafa un tros d’espuma, conseguint
així que la placa quedi protegida i fixada. Amb
l’objectiu de realitzar les conexions més
ordenades i segures, s’agrupen totes les mases
(GND) i els potencials positius (+5V) en un tros
de vaquelita tal com mostra la figura 5.15.
Fig. 5.14. Acomodament de la placa Fig. 5.15 Tros de vaquelita

8. Fig. 5.16 Cablejat complert
Fig. 5.17. Capsa oberta Fig. 5.18. Capsa tancada

9. 5.2 Funcionament del prototipus
La descripció del funcionament del prototipus es divideix en 4 parts fàcilment diferenciables a la
figura 5.18.
Fig. 5.18. Parts del prototipus
1
4
3
2

10. La primera part representa la protecció del búnquer en la qual s’observa una espècie de paret de
totxos (búnquer) envoltada per unes línies de color vermell que representen els feixos de llum
dels sensors infrarojos. Al mig de cada un dels feixos es troben els polsadors SI1 i SI2 que
representen els sensors infrarojos. En qualsevol moment que es premi qualsevol dels polsadors
SI1 o SI2, o els 2 a l’hora, l’alarma saltarà activant el LED (L25) que és de color vermell) i
representa un senyal lluminós, l’alarma també activarà el brunzidor (z1) que representa la sirena.
Aquests romandran actius fins que es premi el polsador SP1 de la figura 5.22. Aquest polsador
SP1 a part de realitzar un altre funció definida posteriorment, s’ha assignat com a polsador per
desactivar l’alarma de manera privada, es a dir que només el propietari hauria de saber que aquest
polsador té la capacitat de desactivar l’alarma.
Fig. 5.19 Part 1 del prototipus
En l’apartat d’esquemes de l’annex es troba l’esquema dels sensors. Cadascun dels sensors està
connectat a un en un pin diferent. La primera opció va ser connectar-los en sèrie, utilitzant-los en
NC (normalment tancats) fent saltar l’alarma amb una interrupció en flanc de baixada, però fent
un pont al sensor, aquest es podria burlar i l’alarma no saltaria, és per això que cada un dels
sensors genera una interrupció per separat. En la següent part del programa s’aprecia com es
generen les interrupcions individualment. En els annexes hi ha una explicació sobre com funciona.
attachInterrupt ( 5,Alarma1, RISING); // declaració de la interrupció 5 associada al pin 18
attachInterrupt ( 4,Alarma1, RISING); // declaració de la interrupció 5 associada al pin 19
void Alarma1()
{ digitalWrite (46,HIGH);
digitalWrite (47,HIGH);
}
void Alarma2()
{ digitalWrite (46,HIGH);
digitalWrite (47,HIGH);
}
Z1
SI1
SI2
L25

11. La segona part representa els quatre dipòsits. Tant sols s’explica com funciona un dels dipòsits ja
que els 4 tenen la mateixa funció.
El dipòsit 1 està format
per 3 interruptors SH1,
SM1, SL1 i 3 díodes LED
L1,L2,L3.
El dipòsit 2 està format
per 3 interruptors SH2,
SM2, SL2 i 3 díodes LED
L4,L5,L6.
El dipòsit 3 està format
per 3 interruptors SH3,
SM3, SL3 i 3 díodes LED
L7,L8,L9.
El dipòsit 1 està format
per 3 interruptors SH1,
SM1, SL1 i 3 díodes LED
L10,L11,L12
Fig. 5.20 Part 2 del prototipus
Aquesta part del prototipus serveix per indicar el nivell d’aigua que hi ha a cada dipòsit. Cada
dipòsit disposa de 3 interruptors que simulen el comportament de les sondes tal com mostra la
figura 2.31. A la figura 5.21 s’aprecia que a la part de dalt del dipòsit hi ha un interruptor que
simula el comportament de la sonda que es situa a la part de dalt dels dipòsits per comprovar que
aquests estiguin plens. De la mateixa manera els interruptors SMx representen les sondes del mig
del dipòsit que correspongui, i els interruptors SLx representaran les sondes de la part de baix dels
dipòsits que corresponguin. Els díodes LED situats al costat de cada un dels interruptors són de
color blau i representen el nivell d’aigua. De manera que quan els 3 interruptors estiguin activats
els tres díodes LED estaran encesos indicant que el dipòsit esta ple i a la inversa. En el cas que el
dipòsit no disposi d’aigua el programa no permetrà el reg de la zona en qüestió.
Fig. 5.21 dipòsit de la part 2 del prototipus
SH1 Sensor HIGH dipòsit 1
SM1 Sensor MEDIUM
dipòsit 1
SL1 Sensor LOW dipòsit 1
Díodes LED L1,L2 i L3

12. La tercera part fa referència al quadre de comandament del sistema de reg. A l’esquerra del quadre
hi ha un selector SL1 que serveix per seleccionar A (automàtic) o M (manual). L’esquema
d’aquest quadre es troba als annexes a la figura 7.5. En el cas que estigui seleccionat mode
manual, prement els polsadors SP1, SP2, SP3 i SP4 o més d’un d’ells a l’hora, podrem obrir la
electrovàlvula corresponent que permetrà regar la zona 1,2,3 o 4 respectivament.
De manera discreta el polsador SP1 també serveix per desconnectar la alarma.
Fig. 5.22 Part 3 del prototipus dipòsit
Cada component anirà connectat a un pin de entrada i aquests seran declarats com a entrades.
pinMode (15,INPUT); // Declaració pin 16 com a entrada (automàtic)
pinMode (11,INPUT); // Declaració pin 11 com a entrada (pmz1) “SP1”
pinMode (12,INPUT); // Declaració pin 12 com a entrada (pmz2) “SP2”
pinMode (13,INPUT); // Declaració pin 13 com a entrada (pmz3) “SP3”
pinMode (14,INPUT); // Declaració pin 14 com a entrada (pmz4) “SP4”
pinMode (16,INPUT); // Declaració pin 15 com a entrada (manual)
Tal com es menciona prèviament, el polsador pmz1 també serveix per desconnectar la alarma.
if(pmz1 == HIGH) { //De manera incògnita aquest serà el boto per desconnectar l’alarma
digitalWrite (46,LOW); // desactivació del senyal lluminós
digitalWrite (47,LOW); // desactivació de la sirena
}
En la quarta i darrera part trobem representades 4 electrovàlvules. Cadascuna d’elles té un díode
LED al centre de color verd (L17, L18, L19 i L20) cadascun correspon a la zona 1, 2, 3 i 4
respectivament. Els LED s’encendran per representar l’obertura de la vàlvula i romandran encesos
mentre aquesta estigui oberta. Per que quedi més clar al costat de cada vàlvula, o sigui a la part
de dalt de cada zona de reg, hi ha 4 díodes LED de color blau (L21, L22, L23 i L24) que
SL1
(Selector manual/automàtic)
SP2SP1
SP4
SP3

13. s’encendran quan l’electrovàlvula estigui oberta per representar el pas de l’aigua. A la part de
baix de cada zona hi ha 4 díodes LED de color blau (L13, L14, L15 i L16) que serveixen per
indicar la humitat del terra, en el cas que hi hagi molta humitat aquests brillaran amb molta
intensitat i a la inversa. Si ens fixem bé, ja que es complicat de veure degut a que és de color
negre, a la part de baix hi ha un potenciòmetre (PT1). El potenciòmetre representa el
comportament de la sonda. Quan el potenciòmetre oposi poca resistència al pas de la corrent,
deixarà passar més intensitat de manera que els díodes brillaran molt, simulant així que el terra
està molt humit. Per altra banda en el cas que el potenciòmetre oposi molta resistència, deixarà
passar poca intensitat de manera que els díodes brillaran poc o inclús s’apagaran, simulant que el
terra està menys humit. Quan ens trobem en mode automàtic en el cas que el potenciòmetre superi
la consigna d’humitat no permetrà el reg.
Fig. 5.23 Quarta part del prototipus
El temps que es vol regar pot ser diferent a cada zona, per establir-lo caldrà posar el valor desitjat
a les variables corresponents.
int tev1 = 10; // Temps que la EV1 estarà oberta
int tev2 = 15; // Temps que la EV2 estarà oberta
int tev3 = 20; // Temps que la EV3 estarà oberta
int tev4 = 25; // Temps que la EV4 estarà oberta
Quan els díodes es connecten en sèrie, cal tindre en compte que la intensitat que circularà a través
dels 2 díodes la marca un de sol. En l’esquema dels annexes es connecten en paral·lel, de manera
que cada díode demana la intensitat per separat i així s’aconsegueix una intensitat lluminosa
superior. A part cal tindre en compte que cada díode LED té una caiguda de tensió diferent en
funció del color.
LED ΔV I
Blau 2.4V 20mA
Verd 2.4V 20mA
Vermell 1.6V 10mA
Fig. 5.24 Consums LED
L17, L18, L19 i L20
L21, L22, L23 i L24
L13, L14, L15 i L16
PT1

14. 5.3 Diagrama funciónal.
El diagrama funciónal és crea per tal de veure de manera clara el funciónament del programa que
es troba als annexes. Els diagrames funciónals són exactament els algoritmes que es situen a
l’apartat 4.5.2, ja que el comportament del prototipus ha de representar el comportament del
projecte. Hi ha una petita diferencia i es que en el prototip no s’ha establert un temps d’alarma, si
no que s’ha assignat un boto determinant per desconnectar l’alarma, que en aquest cas és el SP1.
Fig. 5.25 Quarta part del prototipus