miércoles, 14 de mayo de 2008

Robot Xilófono - Parte 3: El montaje.

Bien, ahora que ya sabemos cómo va la electrónica, vamos a ver cómo se monta el resto del aparato. Este ya va a ser el típico post de inventos que se hacen con lo que se encuentra por casa.

Lo primero fue buscar un sistema eficaz para golpear las notas del xilófono.

En un primer momento pensé en electroimanes. Pondría los palos elevados con muelles y atados a una chapa, que sería atraída por el electroimán.
Me fue completamente imposible encontrar electroimanes, con lo que no pude hacer pruebas, y no sé qué tal funcionaría el invento así.

Descartados los electroimanes por la imposibilidad de conseguirlos, la siguiente opción eran los motores eléctricos.

La primera idea con los motores fue hacer lo mismo que con los electroimanes. Palos con muelle, motor debajo, y un cordel atando el palo al motor, cuando el motor gira, recoge la cuerda y el palo baja.
La idea no funcionó demasiado bien cuando la probé, así que pasé al plan B. Buscar palos gordos, y encajarlos directamente en los ejes de los motores.

En casa tenía palillos chinos (de los de comer) que eran perfectos para el invento.


Como estos palillos tenían que golpear en las notas del xilófono, necesitaban algún tipo de bola en las puntas, así que me pasé por una tienda de abalorios, y me compré estas.


Ya vienen perforadas, por que se utilizan en collares y similares. Lo único que tenía que hacer, era encajar el palillo en el agujero de las bolas.

Además, hacían falta motores. Cogí de los motores cutres típicos. Los que funcionan con una pila cualquiera. De los que tenía en casa cuando era pequeño de haber desmontado algún juguete.


Ahora la duda era ¿Cómo enganchar los palillos al motor?
En un primer momento uno puede pensar en hacer un pequeño agujero en la punta del palillo, y encajar ahí el motor, pero esto tiene dos problemas.
En primer lugar, la distancia desde el motor hasta la punta del palillo es muy grande, y obliga a colocar los motores más alejados del xilófono, cuando lo mejor sería un diseño más compacto.
Por otro lado, la fuerza que tiene que hacer el motor para mover una cosa depende de la masa de esa cosa, y de la distancia de esa masa al centro de giro. Esto suena raro, pero es fácil de entender. Cuesta mucho menos girar algo por su centro que por una esquina. Si colocaba el motor hacia el centro del palillo, recortaba la distancia a la punta, y el motor necesitaba menos potencia para mover el palo.

El siguiente problema era cómo hacer que los palillos volviesen a levantarse una vez que el motor estuviese en reposo.
Al tener un trozo de palillo sobrante por la parte de atrás, se me ocurrió que si ese trozo pesaba más que el otro, caería siempre, y el palillo volvería a su posición erguida en el momento en el que el motor dejase de funcionar, así que me puse a hacer los agujeros en los palillos; uno para encajar el eje del motor, y otro para colgar un peso.

Los palillos agujereados quedaron así:


Ahora solo había que colocarles la bola en la punta, y encajarlos en los motores.

Un poco de cola térmica ayudó a que las piezas quedasen bien unidas.

Ahora tocaba buscar pesos. En un primer momento pensé en colgar algún tipo de saquito con arena, así podría ajustar el peso que quería. Pero eso era mucha complicación, quedaba feo, y ocupaba mucho espacio en el montaje final, así que opté por esto:



Plomos de pesca. Muy pequeños, fáciles de colocar y como los hay en muchos pesos, no me costó encontrar el que más me convenía.

Para continuar el montaje ya necesitaba empezar a cuadrar las cosas, así que saqué el xilófono de su bolsa.


Una vez montado todo el sistema de los motores y con el xilófono delante, me di cuenta de una cosa. En total, motores, palillos, pesos y bolas, eran más anchos que las notas del xilófono, lo que significaba que no podía poner los 8 juntos y seguidos, así que decidí hacer dos grupos de 4 motores, uno a cada lado del xilófono.

Para colocar los motores en su sitio necesitaba una base.
La base debería:
Tener sitio para el xilófono
Tener sitio para el circuito
Elevar los motores por encima del xilófono, para que los palos golpeen desde arriba
Limitar en cierto modo el movimiento de los palos.

Así que cogí unos trozos de contrachapado que había en casa, y preparé esto:


Un hueco para el xilófono, unas plataformas elevadas a los lados, y un hueco lateral donde colocar la circuitería.
El hueco lateral para la circuitería me quedó muy escaso.... es lo que pasa por cortar la madera sin tener todas las medidas. Sirvió igualmente, pero parte del circuito está en el aire.

Ahora solo había que colocar los motores en su sitio. Para esto utilicé cola térmica. Es cómoda, fácil de usar y rápida.
De modo que pegué los motores en sus plataformas, con cuidado de que al caer diesen exactamente en su nota del xilófono.
Quedaron así:


Una de las ventajas de la plataforma para los motores es que los palillos no podían subir hasta la vertical, y al reducir el ángulo que suben, se reduce también el tiempo que tarda el motor en bajarlo hasta que golpea, además de que queda más bonito.

Un detalle más de cerca de la colocación de los motores y de los plomos:


Bien, de modo que ya tenemos una estructura con el xilófono, y los 8 motores colocados, con sus palillos con bolas en una punta, y plomos en la otra.

Ahora solo quedaba conectar todo para que funcionase. Para eso, había que colocar la circuitería.


La coloqué para que se viese bien. Al fin y al cabo, el chisme fue diseñado para el Día de la Ciencia en la Calle, y debería verse cuanto más mejor del mecanismo de funcionamiento.
Como no tenía tornillos, y de todos modos el contrachapado era un poco fino para ellos, simplemente pegué las placas con los circuitos a la madera con cinta adhesiva por las dos caras. Esta cinta pega mucho, y tiene un poco de acolchado entre las dos caras con pegamento, lo que viene bien ya que la placa, por la parte de abajo también tiene soldaduras y similares, que evitan que se pueda pegar directamente y de forma contundente.

El cableado es un poco tedioso, por que hay muchos cables. Para empezar, del cable de la impresora llegan 9 hilos, uno de los cuales hay que replicarlo 7 veces. Los circuitos necesitan alimentación. Y por último, los motores deben ir conectados a los relés.
En total, unas 60 terminaciones de cables que hay que colocar, pero con seguir las instrucciones e ir poco a poco no hay problema.

Un detalle con respecto a los cables y a la alimentación. Los relés del circuito son interruptores, y están preparados para ser interruptores de aparatos que funcionen prácticamente a cualquier voltaje. Eso significa que los motores pueden funcionar al voltaje que nos de la gana.
Estos motores funcionan normalmente entre 3 y 6 voltios. A más voltaje, más velocidad del motor.
Buscar otro transformador de 5 o 6 voltios para los motores era un rollo, además de que así necesitaríamos 2 enchufes. Estos motores pueden funcionar a 12 voltios siempre que no se los tenga activos demasiado tiempo (En una de las pruebas uno se quedó atascado funcionando a 12 voltios, y casi se quema. Lo desenchufamos en cuanto pudimos, pero ya estaba echando humo)
En este robot, los motores funcionan durante una décima de segundo más o menos; lo suficiente para que le de tiempo a bajar al palo para golpear el xilófono. Con menos tiempo el golpe sonará más suave, con menos tiempo aún, el palo no llegará a tocar el xilófono. Con más tiempo, la nota sonará más fuerte, con más tiempo aún, el motor estará haciendo fuerza aunque el palo ya esté abajo.
Como la mayoría del tiempo los motores estarán parados, y hay que esperar a que el palo vuelva a su posición antes de tocar otra vez la misma nota, los motores no suelen sufrir mucho, aunque estén conectados a 12 voltios, y como con 12 voltios funcionan más rápido, y eso significa menos tiempo entre nota y nota, y además, el circuito ya funciona con 12 voltios, pues aprovechamos el mismo transformador para todo, y hacemos que todo funcione con 12 voltios.

Por cierto, el transformador era este:


Como tenía que mover 8 motores además de dar corriente al circuito, el de la tienda de electrónica me dijo que me llevase uno de 2 amperios, y es probable que le hagan falta. Si haceis pruebas con el típico adaptador de pilas, sabed que esos tienen entre 300 y 500 miliamperios, y probablemente los esteis forzando y podais estropearlos, o quizás sencillamente no tengan potencia para mover bien los motores, así que sed cuidadosos con las pruebas, y para la versión final comprad uno de estos, que total solo son 15 euros.

Bueno, pues ya tenemos base, xilófono, mecanismos de golpear, circuitería y alimentación. Y el resultado final fue este:


Quizás un poco tedioso de explicar, pero en realidad es un mecanismo muy sencillo.

A mucha gente le llamó la atención que usase plomos de pesca, palillos chinos, o los típicos motores con los que jugaban de pequeños. Una cosa es plantear la ciencia de modo sencillo para que lo pueda entender todo el mundo, y otra es montar los robots con piezas que tenemos en casa, o en la tienda de la esquina.
No me lo esperaba, pero mucha gente se fijó en eso, y les pareció muy simpático.

Y bueno, dentro de poco, la cuarta y última parte, la que trata del software que controla este robot desde el ordenador.