SCOLAMUSIC: mayo 2016

Estamos terminando.

Esto va por buen camino, los láseres están estables y las pruebas con el sintetizador están funcionando bien. Empezamos a preparar la fase 4. Ayer 3/5/16 el arpa cobró vida y empezó a emitir sus primeras notas. En estos días subiremos algunos vídeos con algunos logros.

Os dejamos un carrusel con distintos momentos de nuestro trabajo.

La cosa se complica.

Nos está costando bastante calibrar los láseres desde el punto de vista geométrico. Una décima de grado en los láseres provoca errores de centímetros en el objetivo.

Las opciones que barajamos son:

-Acortar las patas.

-Hemos pedido un nuevo juego de láseres que tienen una pcb atornillable... a ver si hay más suerte.

El software está listo a expensas de las pruebas de integración.

Nota al mentor: Parece que hay un problema en el perfil, no nos aparecen las categorías en la zona de contacto. Hemos escrito a ayuda y han derivado el problema a otro sitio. Parece que no te llegan nuestros mensajes. Si lees éste blog, hemos dejado comentarios en el foro. Mientras tanto estamos a la espera de que solucionen el problema.

Esquema del Arpa Láser.

Hemos realizado con Fritzing el esquema del Arpa Laser. Como podéis ver lo único complejo es la comunicación con el VS1053.

Seguimos con los problemas.

Parecía que habíamos dado con la tecla. Pero ha vuelto a ocurrir. A pesar de haber bajado la tensión a 3.3V y un nuevo montaje que permitía disipar mejor el calor. Ha vuelto a ocurrir.

Puedes ver aquí el vídeo con el rediseño.

Estamos despistados en lo que puede estar ocurriendo. La única hipótesis que podemos barajar es haber soldado con los láseres funcionando. La punta del soldador puede hacer generado una diferencia de potencial que ha destruido los láseres. La pregunta es cuál es la razón de que unos sí y otros no. EL regulador somete a toda la línea a una tensión estable. No vemos la posibilidad de que circulen intensidades extrañas.

Por si las moscas hemos realizado un pedido de láseres algo más robustos. Esto nos va a provocar retrasos.

Problemas con los láseres rojos de 5mW.

Un problema que ha aparecido en el proyecto y que está poco documentado. Lo he publicado también en mi blog personal para que no le ocurra a más desarrolladores.

Realmente no sabía como colocar el título para explicar el comportamiento anecdótico que hemos encontrado en los láseres de rojos de 5mW.

Los láseres rojos de 5mW son unos componentes que podemos encontrar en tiendas españolas o asiáticas y que son interesantes para experimentos ópticos con Arduino y similar. Tienen baja potencia, con lo cual no producen excesivo daño ocular y sirven muy bien para barreras, detección de nivel de partículas y demás.

En algunas tiendas te los venden como "tolerantes" a 5V, incluso los puedes encontrar directamente como Láseres de 5V. Si bien, si los conectas al pin de 5V de Arduino el láser se comportan normalmente..descubrimos que... ¡cuidado con el tiempo que están conectado!.

Teóricamente disponen de una resistencia de protección pero os comento la anécdota que hemos descubierto.

Todo empezó con el montaje de un proyecto para el desafío STEM de telefónica, uno de los proyectos que como profesor dirijo en el colegio Calasancio Hispalense. El proyecto en cuestión es un Arpa Laser con la que pretendemos tocar música interrumpiendo barreras láseres.

Cuando estábamos ultimando pruebas de integración, los/as alumnos/as me avisaron que los láseres brillaban muy poco. Comprobamos la tensión de alimentación (la fuente era USB) y estaba dando sus correctos 5V. Desmontamos algunos y comprobamos su escaso brillo. Al sustituirlos por nuevos, los láseres daban su luz correcta pero al cabo un tiempo volvían a perder intensidad.

El mayor error fue aumentar la tensión de alimentación a 6V, que hizo que el peine de 17 láseres bajara "impresionantemente" de intensidad. Al tacto, los láseres estaban templados...sospechoso.

Mirando bien las especificaciones del láser, comprobé que la tensión de alimentación estaba en la horquilla de 3V a 4,5V. Así que a pesar de sacrificar dos nuevos láseres (todo por la ciencia), fué a mi laboratorio y puse un láser a 5V y otro a 3V. Efectivamente el diodo a 5V comenzó a perder luz con el tiempo. Sometí a 6V el sano y se degradó en cuestión de minutos.

Está muy poco documentado, sólo encontré un artículo en inglés de la degradación de los láseres rojos con la temperatura pero en láseres de potencia.

MORALEJA: ¡Alimenta a los láseres a 3V si no quieres romperlos!

La solución que hemos puesto, es un nuevo sistema de montaje con el cuerpo del láser al aire y así disipe la temperatura por convección natural y un regulador LM1117 que actúe de driver y estabilice la tensión a 3V. Esperamos no "romper más láseres".

Problemas.

Lo primero que vamos a realizar es el posicionamiento de los láseres. Aquí tuvimos el primer problema. Los láseres que disponíamos eran cilindros que no tenían rosca. Señalamos los puntos y taladramos con la broca del tamaño adecuado.

Cuando comenzamos a colocar los láseres observamos que la madera es demasiado blanda y al insertarlso ap resión empezaban a tener holgura y se movian. Mmmmm... tendremos que pegarlo con cianocrilato... lo dejaremos para el final.

El segundo problema es que la altura del arpa...lo hicímos demasiado alta. Una desviación de décimas de grado en el láser provoca una gran desviación en la trayectoria...se salía fuera de la base. Y con la madera era ¡muy difícil de calibrar!. Afortunadamente esto tenía una solución relativamente fácil. Como lo habíamos hecho alta y desmontable bastó con cortarle las patas algo. El boceto de las entradas anteriores ya no era válido, la altura ha cambiado. Dejaremos los planos definitivos para el final.

Así que ahora los láseres ya no se salen de la base...pero la alineación no es tan bonita como esperábamos. Cuando finalicemos el prototipo propondremos también como mejorarlo.

En fín, un proyecto sin problemas es como un jardín sin flores.

Construcción.

Dado que es un prototipo, no vamos a cuidar especialmente su aspecto y nos vamos a centrar fundamentalmente en su funcionalidad.

Y para ahorrar costes...¡La reutilización y reciclaje!. ¿Qué mejor para enseñar a los alumnos/as que aprovechar los restos que encontramos para aprender?

1.- Las escuadras:

Encontramos una cama vieja tirada en la basura. Un par de cortes y unas cuantas soldaduras y teníamos unas magníficas escuadras. (Los cortes y soldaduras no lo han hecho los alumnos/as por precaución, pero sí saben cortal metal con la segueta de metales).

Y después:

En el taller de mantenimiento encontramos unos listones de 20x20 que venía muy bien en nuestro proyecto, además de unas tablas que nos permitió hacer las patas. El resultado.

Un marco completamente reciclado de coste 0€.

El sintetizador VS1053.

Éste sintetizador apareció en nuestros proyectos cuando buscábamos una forma mejor de sonido que la que proporciona el zumbador que nos tiene acostumbrado Arduino.

Es un integrado de bajo coste que contiene una tabla de instrumentos que suena muy aceptablemente para el precio que tiene. En realidad el chip es mucho más, ya que puede grabar y reproducir música en MP3.

En realidad de característica MP3 no la vamos a usar, lo que sí vamos a usar es el módulo MIDI que contiene en el interior. El protocolo MIDI es un viejo protocolo que sigue estando de modo, ya que cumple aquello que se persigue siempre en tecnología: simplicidad y efectividad.

Firmata es un protocolo que se usa en Arduino y que está inspirado en dicho protocolo. Para no extendernos aquí os paso la referencia que el profesor hizo el año pasado en su blog donde se explica el VS1053, la librería de Arduino y la explicación del protocolo MIDI.

Explicación del protocolo MIDI y el VS1053. (Buscar el enlace que abre el documento de explicación).

Como vimos antes, el módulo usa el protocolo SPI más algunos pines más de control. En la entrada anterior tenemos la forma de conectarlo.

Dejamos también el enlace del datasheet del VS1053 (datasheet).

Por último os dejamos una imagen aproximada del módulo (no es el que tenemos) pero ayuda a ver cómo es el dispositivo.

BOCETO A ESCALA

El grupo realizó el siguiente diseño. Hemos utilizado FreeCAD ( generalmente usamos software libre) para obtener una imagen más clara de lo que se pretende diseñar.

Finalmente decidimos usar Arduino Mega debido a que el VS1053 se comunica por el puerto SPI, dado que ocupamos unos 7 pines en comunicaciones (como podemos ver en la imagen de google).