Este es un proyecto que aún está en marcha (un poco en pausa en realidad) y esperamos retomar para acabarlo de la forma más funcional posible. Hay muchas mejoras por implementar (sobre todo en código, aunque también en hardware), si bien el prototipo inicial cumple con la funcionalidad. Lo publicaremos como un par de entradas por lo largo que es (el código) y finalmente en un documento completo. Vamos con la primera.

 

Historia

Este proyecto surge a propuesta de la jefatura de estudios del centro para cubrir una necesidad, que es la de tener un dispositivo con un doble display lo suficientemente grande como para ofrecer una buena visibilidad y que permita establecer unos tiempos determinados en los torneos de debate promovidos por la Junta de Andalucía en los centros centros docentes de Andalucía que imparten Enseñanza Secundaria Obligatoria, Ciclos Formativos de Grado Medio y Bachillerato. En el curso 2021-2022 va por la III edición.

El desarrollo de este proyecto quedó paralizado por la llegada de la pandemia de Covid-19 y el confinamiento a partir de marzo de 2020, pero hasta ese momento se habían hecho bastantes avances.

A la fecha en que se escriben estas líneas, seguramente se habría planteado el proyecto de otra manera, realizando una PCB, asegurando la conectorización de otra manera, e incluso usando otro microcontrolador. De hecho, cuando se retome, seguramente se hará teniendo todo esto en cuenta.

Objetivos

Los objetivos de este proyecto, ampliando la propuesta del temporizador para cubrir más funciones de las previstas inicialmente y hecho en este caso para el Arduino UNO (https://store.arduino.cc/products/arduino-uno-rev3/), son los siguientes:

 

  • El dispositivo debe tener buena visibilidad mostrando a cada lado del mismo la información del tiempo restante (en el caso del temporizador).
  • Funcionará en principio con una pila de 9V, aunque se puede conectar un alimentador externo para no depender de la pila. Esto hay que testearlo para ver qué es más interesante: pila, alimentador, batería recargable… En principio nos quedamos con la pila.
  • Debe tener varios modos de funcionamiento:
    • Reloj.
    • Alarma.
    • Cuenta delante.
    • Cuenta atrás.
    • Marcador.

Requisitos funcionales

Los requisitos funcionales que nos hemos marcado son:

  • Debe tener un chasis a medida hecho con impresión 3D que cumpla con las medidas mínimas para tener buena visibilidad, meter todos los componentes, se pueda acceder a la conectorización y se pueda cambiar la pila.
  • En cuanto a la electrónica y programación, se podrá cambiar entre los 5 modos de funcionamiento al pulsar el botón de modo:1. Reloj – 2. Alarma – 3. Cuenta delante – 4. Cuenta atrás – 5. Marcador
  • El funcionamiento de cada uno de los botones es el siguiente:
    • APAGAR: apaga/enciende el display (modo ahorro de batería). Hace un sonido cada vez que se cambia. Si los leds no están encendidos no hace caso a ningún otro botón.
    • RESET: pone a estado inicial según el modo en el que se encuentre:
      • En el modo reloj:
        • En visualización no hace nada.
        • En edición pone todo a cero.
      • En el modo alarma:
        • En visualización no hace nada.
        • En edición pone todo con valores de fábrica (12:00).
      • En el modo cuenta delante:
        • En visualización pone todo con valores de fábrica (00:00).
        • En edición pone todo con valores de fábrica (00:00).
      • En el modo cuenta atrás:
        • En visualización pone todo con valores de fábrica (10:00).
        • En edición pone todo con valores de fábrica (10:00).
      • En el modo marcador:
        • Sólo hay un modo (edición) y el RESET lo pone todo con valores de fábrica (00 00).
    • 8 botones de subir/bajar dígitos irán según su propio nombre indica subiendo o bajando los valores del dígito correspondiente a su posición en el chásis.
    • MODO:
      • Con pulsación corta (< 2 segundos) cambia de modo.
      • Con pulsación larga (> 2 segundos) cambia de visualización del modo en que se encuentre a edición del mismo y viceversa.
    • PLAY/PAUSA: arranca o para el reloj o las cuentas delante o atrás. En el modo alarma la activa/desactiva.
      • Cuando está desactiva, los dos puntos centrales tienen un parpadeo normal.
      • Cuando está activa, los dos puntos centrales tienen un parpadeo triple rápido bien visible.
  • En general, en todos los modos (salvo el marcador), el parpadeo normal de los dos puntos centrales indica que está en visualización de ese modo. Si los dos puntos están fijos indica que está en modo edición. En el marcador no hay puntos, ya que siempre está listo para ser editado.

Diseño de chásis 

Realizado mediante Tinkercad, la primera versión dio fallos en la impresión y no se pudo volver a retomar, ya que llegó la pandemia. Los diseños eran como siguen:

El chasis principal va cerrado con dos tapas, una más grande que la otra, en los lados para ocultar y proteger todo el cableado.

Diseño de PCB (Printed Circuit Board)

Esto está pendiente, en la primera versión, está hecho con una placa de baquelita perforada (para un diseño “rápido”), aunque seguramente habría sido más rápido y provechoso hacerlo directamente en un shield y ahí colocar los conectores.

Lista de componentes

 

  • Placa Arduino UNO R3 original o compatible. 4,49€. Tal vez se cambie en una siguiente versión.

  • Cables dupont (40 pines) para interconexión de Arduino 10 cm 40 uds de cada uno M-M, M-H y H-H. 4,27€. Se cambiará seguro por conectores adecuados.

  • Módulo de reloj DS1302 (2,3×4,3 cm). 1,31€. Se cambiará seguramente por el módulo DS3231 mucho más preciso.

  • Display 7 Segmentos I2C gigante (12,0×5,08 cm) con controlador Holtek 16K33 – Rojo y Verde. 24,14€ + 26,50€
    • 5 pines: D→SDA, C→SCL, +→5V, -→GND, IO→Jumper a 5V

  • Botón pulsador normalmente abierto (12 unidades) para uso intensivo. 16,75€ los 12 (12mm tamaño de agujero). Listado botones:
    • Apagar (1).
    • Reset (2).
    • Subir/bajar para cada dígito de izqda a dcha (3-10).
    • Modo (11).
    • Play/pausa (12).

  • Placa perforada baquelita (2,11€) (4x6cm) agujeros a 2 mm de bordes. Se cambiará en la siguiente versión por un escudo con todo integrado.

 

  • Conector CLIP PILA 9V A DC JACK PARA ARDUINO (0,52€).

 

 

 

  • Módulo zumbador pasivo (0,83€). (1,9×1,5cm) agujeros a 1mm de bordes . Seguramente se cambiará por el zumbador sólo para que quede integrado en la PCB del escudo.

 

 

 

  • Pila 9V: 5€
  • Tornillos y tuercas de métrica 2 y métrica 3 según elemento para afianzar al chásis.

Estado actual

Es totalmente funcional, aunque sin chásis y con mejoras importantes pendientes en el código, que junto a la revisión física, dejarían el actual diseño en “poco reconocible” para mejor.

Líneas futuras

  1. Rehacer el diseño electrónico para integrar todos los componentes sueltos en un escudo que se pueda pinchar en el Arduino UNO y sobre él conectar todos los conectores a los botones, a los displays, al módulo de reloj RTC y al módulo zumbador (si es que no se deja fijo en el shield).
  2. Revisar y optimizar el código, especialmente la respuesta de los botones, aunque también la extensión, posible externalización de funciones a librerías…
  3. Rehacer el diseño del chásis para hacerlo un poco más compacto, teniendo en cuenta que quedaría todo más integrado con el uso de un escudo para el Arduino.
  4. Publicar todo el código ya mejorado y esquemas eléctricos optimizados.