Área de
Tecnología
Es un proyecto de: Andrés Gutiérrez Galán y Sergio Fortes Gómez
MÁQUINA CÍCLICA DE MOVIMIENTOS ENCADENADOS CON TEMPORIZADOR Y PARADA Y ARRANQUE AUTOMÁTICOS
CEIP RAMÓN Y CAJAL – LA OROTAVA Curso 2000-2001
MÁQUINA CÍCLICA DE MOVIMIENTOS ENCADENADOS CON TEMPORIZADOR Y PARADA Y ARRANQUE AUTOMÁTICOS
FUNCIONAMIENTO: FASES •Activar interruptor principal sensibilizando la fotorresistencia (LDR) a través de la pantalla del ordenador u otro objeto luminoso.. •Puesta en funcionamiento del motor que acciona la bomba. •Encendido de la luz verde, indicadora del inicio del ciclo. •Movimiento progresivo y unidireccional del agua elevándose hacia el recipiente móvil (vaso). •Movimiento del balancín hacia abajo debido al aumento de peso por el agua acumulada en el vaso. •Movimiento del boliche (canica) por la pérdida de nivel, rompiéndose así el punto muerto. •Desactivación del interruptor del motor y de luz indicadora del funcionamiento de la bomba. •Encendido de luz roja indicadora del proceso final de la operación. •Varios ciclos. •Operación desactivadota del interruptor principal para parada definitiva.
OPERADORES-COMPONENTES
• HIDRÁULICOS • MECÁNICOS • ELÉCTRICOS • ELECTRÓNICOS • INFORMÁTICOS
HIDRÁULICOS
BOMBA ASPIRANTE-IMPULSANTE COMPONENTES:
!Tuberías: manguera plástica. !Válvulas: cajas de chinchetas con trozos de guante de goma. !Accionador: jeringuilla.
MECÁNICOS
COMPONENTES:
!Motor: con reductora. !Biela: Válvulas: máquina que transforma el movimiento circular en lineal !Temporizador: balancín y recipiente para recoger el agua. !Boliche: desbloqueador del pntto muerto..
ELร CTRICOS
COMPONENTES:
!Interruptor: triple, accionador del sistema mecรกnico y luminoso. !Cableado del circuito.
ELECTRĂ“NICOS
COMPONENTES:
!LDR: resistencia fotosensible activadora del circuito secundario para accionar interruptor principal.. !Transistor PNP: amplificador de corriente del circuito secundario para accionar interruptor. !Cableado
INFORMÁTICOS
COMPONENTES:
!Ordenador: sencillo ordenador con pantalla, teclado y ratón. !Software: programa en el que se realizará la animación (winlogo, PowerPoint, Director, Neobook,...)
MATERIALES Los materiales utilizados son de desecho limpio. •Jeringuilla. •Mangueras de motores de gasolina. •Cajas de chinchetas. •Guante de goma. •Botellones de agua. •Pedazos de alambre reutilizado. •Cables conductores retirados de telefónica. •Cajas de fruta de madera. •Bornes de pila gastada. •Bobina de hilo. •Además se han comprado: •Motor •Resistencia LDR •Transistor PNP
ASPECTO FINAL DE LA MÁQUINA C Í C L I C A D E MOVI MI EN TOS ENCADENADOS CON TEMPORIZADOR
El profesor del área de Tecnología D. Andrés nos ha planteado la realización de una máquina en la que combináramos los distintos elementos que habíamos ido estudiando durante el curso.
CUADERNO DIARIO
La máquina en la que hemos pensando nos gustaría que funcionase con agua y que tuviese una serie de movimientos cíclicos con el encendido de forma automática controlado por el ordenador o por una luz que puede venir de una linterna, un espejo. Tenemos la suerte de trabajar en un fantástico colegio (CEIP Ramón y Cajal de La Orotava en Santa Cruz de Tenerife), que dispone de un aula de tecnología (dirigida por Andrés) que está plagada de inventos y máquinas en las cuales podemos observar el funcionamiento y sacar ideas para la fabricación de la nuestra. Como primer paso nos ponemos a realizar unos primeros bocetos dibujados para ver si de todas las ideas planteadas y de las máquinas vistas en el aula de tecnología podríamos sacar alguna que funcionase. Dibujamos algunas de las ideas y sin más las descartamos por resultar completamente descabelladas.
El primer proyecto razonable es el de fabricar una bomba que chupe el agua y la expulse. Esto lo podríamos hacer con una jeringuilla, ya tenemos algo similar en el aula, cogemos una jeringa y a partir de aquí comenzados a pensar en los componentes. Una manguera de entrada y salida y ¿cómo podemos conseguir que la jeringa entre y salga? los motores en los que pensamos dan vueltas....
Nos hemos decidido a probar la jeringuilla empatando las mangueras que hemos conseguido recicladas de unas bombas de gasolina y con una regleta y un poco de silicona caliente hemos conseguido hacer un puente donde se une la jeringuilla y las dos mangueras. Cuando aspira, las dos mangueras aspiran y cuando empuja las dos expulsan. - Tenemos que construir unas válvulas. - ¿Cómo?
Hemos probado con una caja de bombones Ferrero Roche, pero nos cuesta un poco, pues tarda en llenarse de agua y esto hace que las mangueras tengan demasiado aire para funcionar bien. Tiene que ser algo pequeño y que se cierre y se abra al chupar y empujar, .... ....lo intentamos con una caja de chinchetas le hacemos unos agujeros chiquititos, le metemos las mangueras las pegamos y ahora ¿qué podemos poner en el agujero que sirve como válvula?. Probamos distintos materiales que no tienen caída y que al mojarse no responden bien hasta que por fín lo intentamos con unos guantes de médico recortados en rectángulos, los pegamos con cuidado y... ¡FUNCIONA!. Lo compartimos con los compañeros y profesor del aula de tecnología y lo montamos en condiciones, esto parece que se pone interesante. Hemos decidido llamarle “Bomba Aspirante e Impelente”.
BOMBA ASPIRANTE E IMPELENTE
Todo parece que comienza a funcionar un poquito mejor. Recuperados los ánimos y la ilusión después de haber solucionado el problema en el circuito hidráulico fabricando unas válvulas con unas cajas de chinchetas para evitar el vaciado del circuito y el retroceso del líquido cuando la jeringuilla cambia su movimiento ascendente por el descendente.
Lo compartimos con Andrés (el profe) mostrándole los primeros dibujos y surgen algunas ideas para crear una máquina que transforme el movimiento circular en lineal lo que nos permita accionar la jeringuilla. Surgen varias ideas y la más sencilla parece la de realizar una Biela con un trozo de madera circular y un alambre sujeto de forma que pueda girar a uno de los lados del círculo. La madera se une al motor que al girar mueve el círculo y el alambre se acerca y aleja.
BIELA Mรกquina que transforma el movimiento circular en lineal
Nos ha costado un poco el ver todo esto y el imaginar que podía funcionar. ¡Gracias al profesor D. Andrés que nos anima y nos da ideillas....! Ya tenemos el agua entrando y saliendo de un circuito. Y ya comenzamos a imaginar el encendido del motor con el ordenador y mandando el agua de tal forma que la máquina final fuese cíclica.... Comentando surgen varias ideas y la más interesante parece la construcción de un balancín con un recipiente para recoger el agua. Cuando se llene y con la fuerza del líquido éste se caerá (para ello el recipiente del balancín tendrá que girar sobre sí mismo) y llenará otro recipiente que se encuentra debajo... ....¡Parece sencillo!. Lo dibujarémos....
BOMBA ASPIRANTE E IMPELENTE BIELA BALANCÍN
Nos ponemos a construir, la consigna es realizar toda la máquina con materiales de desecho útil. Parece que todo está más o menos, la probamos y.... ¡oh no! ¿Qué pasa?, ¿Qué pasa? La fuerza de la biela ha levantado y despegado la jeringuilla con lo cual la máquina no funciona. Tenemos que fijar la biela para que su movimiento sea longitudinal y no ascendente. La solución será una alcayata redondeada que permitirá el paso de la biela absorbiendo y dirigiendo la fuerza hacia delante.
Tendremos que probar cuál es el sitio ideal para que funcione. Probamos de nuevo.... ¡ahora sí!
El vaso tarda en llenarse porque la manguera tiene aire,... ya va, ya va, el vaso se descarga y.... ...¡problemas!... el balancín no regresa a su posición original se queda inclinado hay que romper ese punto muerto, además, tenemos que apagar la máquina porque sigue funcionando cuando el vaso está inclinado y el agua cae fuera.... Nos reunimos para discutir distintas ideas para evitar éstos problemas: - ¿Cómo desbloquear el punto muerto creado tras vaciar el baso? - ¿Cómo parar el funcionamiento de la máquina mientras el vaso no regresa a la posición de llenado? El desconectar la máquina cuando el balancín se inclina no parece difícil, se pondrá un interruptor que corte la corriente cuando se eleve de un lado (se inclina en el otro para vaciar el vaso). Al regresar a su posición normal el balancín de nuevo hará contacto y la máquina se encenderá. Éste sería un temporizador. Nos cuesta superar el problema del punto muerto que se crea...
Es hora de ponernos a solucionar el problema que está afectando a nuestra máquina. Todos en el aula de tecnología se han estrujado el cerebro con el tema y han surgido algunas propuestas.... ...Vamos a probar con un “boliche” (canica) metida en una cajita. Su funcionamiento consiste en que cuando el balancín se inclina apura ese movimiento con su peso y que luego favorece el efecto contrario pues rueda hasta que regresa a su posición original. Parece que funciona nos apresuramos a probarlo y lo montamos sobre la cajita de un cepillo de dientes para que se vea....
Ponemos la máquina a funcionar y... El balancín se inclina y el boliche cae con fuerza ayudando a inclinarlo, Pero no regresa continúa inclinado. ¿Será cuestión de buscar el sitio y la inclinación adecuadas? Hacemos varias pruebas y por fían parece que regresa, aunque lentamente, a su posición original. Hay que seguir probando hasta conseguir la posición optima.
La máquina comienza a estar preparada, nos queda acabar de definir los componentes eléctricos, electrónicos e informáticos. De momento estamos utilizando únicamente materiales reciclados y el resultado es una máquina de aspecto tosco pero muy interesante. En la secuencia de dibujos que presentamos a continuación podemos observar las distintas fases del funcionamiento de nuestra máquina. La bomba llena el vaso que hace que se incline el balancín (desconectándose el motor y encendiendo la luz roja) lo que produce que se vacíe el vaso y comience de nuevo el proceso.
Nos ponemos a trabajar los componentes eléctricos y necesitamos diseñar un interruptor que se active al producirse la emisión de luz del ordenador. Pero ¿Cómo conseguir que no se apague?, al dejar de pasar la corriente por la resistencia sensible a la luz el interruptor se desconecta.
Se diseña un interruptor (utilizando unos bornes de pila gastada) con un motor que al recibir un impulso gira en un sentido encendiendo el invento y al recibir un impulso, con las conexiones cambiadas, gira en el otro y desconecta la máquina.
En el apartado eléctrico tenemos también el interruptor que se ha diseñado para el temporizador que consiste en una chapa que está unida a un muelle que la hace regresar a su posición original cuando no se ejerce presión y corta el paso de la electricidad parando el funcionamiento de la máquina hasta que el balancín presiona de nuevo sobre la chapa y hace contacto poniendo de nuevo en funcionamiento el motor de la Biela que hace trabajar a la bomba. Otro componente electrónico que se ha introducido en la máquina es el de instalar unas luces de distinto color que se encienden y nos indican si la bomba está en funcionamiento (luz verde) o se encuentra parada para que el vaso superior descargue el agua en el recipiente inferior (luz roja).
El profesor nos ha explicado que para conseguir un movimiento automatizado desde la pantalla del ordenador necesitamos construir un “Lector de Pantalla”. Para poder construirlo necesitamos una resistencia sensible a la luz que se llama LDR y como la cantidad de electricidad que deja pasar es muy escasa unos Transistores que produzcan un aumento de la misma que nos permita encender el motor. Hemos conseguido unos transistores pero no sabemos cual conexión corresponde a la base, el colector y el emisor.
No podemos conseguir que funciones de forma exitosa. No sabemos si es la resistencia que se ha quemado o está defectuosa (son muy delicadas), si es que la luz no es suficiente o que la conexión del transistor no es la correcta. Hacemos distintos esquemas y vamos descartando los que no funcionan. Seguimos probando y .... nos desanimamos un poco.... Después de múltiples intentos parece que hay uno que funciona. Rápidamente lo dibujamos para que no existan confusiones.
Resistencia sensible a la luz LDR
Motor Base
Transistor
Colector Emisor
+ Pila de mando PILA
Tr a n sisto r
Elemento electrónico que entre otras funciones, se puede comportar como “amplificador”. Es imprescindible localizar los electrodos: base, emisor y colector. Y debe tratarse de un transistor NPN.
Tenemos que poner dos lectores de pantalla uno para accionar el encendido y otro para el apagado. Tratamos de colocarlos con una ventosa pero no se adhiere a la pantalla. Rápidamente y sin perder tiempo diseñamos un soporte de madera que nos permita pegar el LDR a la pantalla y para que no se pierda la luz utilizamos una bobina de hilo en cuyo interior instalamos la resistencia.
Utilizando PowerPoint diseñamos una presentación en la que aparezcan dos puntos blancos sobre un fondo negro y que aparecerán de forma alternativa accionando el encendido y el apagado de la máquina.