3. Caja fuerte

Desde los más remotos tiempos el hombre se ha visto en la necesidad de proteger sus pertenencias, poniéndolas fuera del alcance de miradas ajenas y protegidas de desastres ocasionados por el fuego o por el agua. Esta necesidad llevó a diseñar mecanismos especialmente seguros.

En este reto, diseñarás, construirás y programarás una cerradura electrónica para una caja fuerte. Si dispones de una caja de madera o una caja de cartón puede realizar una serie de agujeros en su interior, usar un servomotor para abrir y cerrar un pestillo, y así evitar que cualquiera pueda abrir la caja para coger lo que hay en su interior.

HISTORIA DE LA CAJA FUERTE

La caja fuerte moderna nació en el siglo XIX, hacia el año 1844. Fue el francés Alejandro Fichet, quien en 1829 había inventado una cerradura inviolable, el que desarrollaría un sistema seguro de caja fuerte, capaz de resistir el fuego, el agua y, por supuesto: a los más avezados y hábiles ladrones. Más tarde se asociaría con mbos inventores, Fichet y Bauche, se asociaron más tarde para afrontar el terrible invento del soplete de oxiacetileno, obra de Charles Picard, en 1907.

Hoy en día, se ha aguzado de tal manera el ingenio que las cajas fuertes de nuestro tiempo apenas se parecen a aquellos venerables ingenios que hoy merecen la sonrisa y la comprensión de los avezados ladrones del siglo XXI. Combinaciones numéricas sofisticadas; aperturas retardadas; automatismo y otra serie de sutilezas de alta tecnología hacen cada vez más dificil acceder al interior de forma no autorizada, y nuevo el eslabón más débil de la seguridad son las persona.

Fuente: Curiosfera

Caja fuerte Fichet

EL SERVOMOTOR

Un servomotor es un pequeño motor que es capaz de girar entre 0 y 180 grados. Lo interesante de los servomotores es que nosotros decidimos a qué posición o ángulo deben moverse.

Los llamaremos miniservos para diferenciarlos de los servos de rotación continua, capaces de girar más de 180 grados.

Fuente: DIWO

IMPORTANTE: Todos los servomotores comerciales pueden experimentar vibraciones en los ángulos 0º o 180º. Esto se produce debido a las tolerancias de fabricación y puede acortar la vida de tu motor. Si tu servo vibra en estos ángulos prográmalos para moverse a un ángulo cercano como 5º o 175º para evitar dichas vibraciones. Recuerda ademas poner siempre un bloque Esperar tras mover un miniservo ya que si realizas cambios de dirección a gran velocidad puedes llegar a quemarlo. Una pequeña espera después de cada movimiento protegerá al miniservo de movimientos bruscos.

A. LA CERRADURA ELECTRÓNICA

Vamos a diseñar la electrónica para una cerradura con un miniservo. Colocaremos un accesorio en el eje para hacer de pestillo en una caja. A la derecha puedes ver un prototipo realizado en cartón.

Montaje del circuito

Observa el esquema del circuito.
Conecta el servomotor. El cable rojo a 5V, el marrón a GND, y el cable naranja de datconéctalo a un pin digital con PWM (tiene el signo ~ junto al número del pin).
Conecta un pulsador al pin digital 11.
Conecta un cable de positivo (5V) y negativo (GND) de la placa de montaje a la placa de Arduino.

Guía de programación

En la pestaña hardware añade los 2 dispositivos que vamos a usar en el reto.
Queremos mover el miniservo a los ángulos 0º, 45º, 90º, 135º, 180º. Para ello utilizamos el bloque Mover y escribimos el ángulo al que deseamos que se desplace.
En la pestaña software introduce el programa que puedes ver en la imagen.
Carga el programa en la placa y prueba su funcionamiento

Pestaña Hardware de Bitbloq

ACTIVIDADES

A1

Carga el programa a la placa Arduino y escribe qué ha pasado. ¿Era lo que pensabas que iba a ocurrir?

Si no coincide con lo que pensabas, indica qué ha cambiado y por qué crees que ha sido diferente.

A2

Ahora haz que el servo se mueva de 0 a 90º únicamente cuando se presione el botón. Al presionar el botón se pone en 90º y al soltar vuelve a 0º

Carga el programa en la placa y comprueba su funcionamiento.

Añade un captura de pantalla de la pestaña software de Bitbloq con tu programa en tu cuaderno.

A3

Ahora haz que el servo se mueva a 90º únicamente cuando se presione el botón. Al presionar el botón se pone en 90º y se queda allí. Al volver a presionar el botón, vuelve a 0º.

Efectivamente para lograr este comportamiento tienes que considerar el estado anterior, por lo que tendrás que crear una variable estado, que cambiará al darle al pulsador.

Si al pulsar el botón...

Si la variable estado está a 0, el servo se pondrá a 90º y la variable estado se podrá a 1.

De lo contrario el servo se pondrá a 0º y la variable estado cambiará a 0.

Esperamos 500 ms para separar las diferentes pulsaciones del botón

Carga el programa en la placa y comprueba su funcionamiento.

Añade un captura de pantalla de la pestaña software de Bitbloq con tu programa en tu cuaderno.

A4

Para terminar, vamos a conectar un segundo pulsador el pin 12, de forma que podamos introducir un número de pulsaciones con el primer pulsador (selector) que será la contraseña, y el segundo pulsador servirá de intro. Si la contraseña es correcta, en cuyo caso el servomotor se moverá a 90º.

Puedes guardar el número de pulsaciones en la variable estado y crear una nueva variable clave donde guardaremos el número correcto.

En el vídeo de ejemplo, la clave de acceso es 3. Hay que pulsar 3 veces el botón selector y luego darle al botón de intro.

Puedes usar el siguiente programa para que cada vez que pulses el botón selector aumente en 1 el valor de la variable estado.

Carga el programa en la placa y comprueba su funcionamiento.

Añade un captura de pantalla de la pestaña software de Bitbloq con tu programa en tu cuaderno.

Para terminar, realiza un vídeo 🎥 del funcionamiento de la última actividad del reto que hayas conseguido realizar. Se recomienda pasarlo a GIF antes de insertarlo en el cuaderno.

B. LA SEÑALIZACIÓN DE LA CAJA FUERTE

Ahora ya tenemos en marcha la cerradura electrónica, pero vamos a añadirle un zumbador para emitir señales acústicas y dos leds (rojo y verde) para indicar que la contraseña es correcta al introducirla, o al contrario, que es incorrecta.

Montaje del circuito

A partir del esquema del circuito anterior:

Conecta el zumbador al pin 13.
Conecta un led rojo al pin digital 3.
Conecta un led verde al pin digital 4.

Guía de programación

En la pestaña hardware añade los dispositivos que vamos a usar en el reto. Añade el zumbador y los dos leds.
Revisamos el programa que tenemos a la derecha y lo comparamos con el que has obtenido en el apartado A4. Verás que es muy similar.
Carga el programa en la placa y prueba su funcionamiento

Pestaña Hardware de Bitbloq

Pestaña Software de Bitbloq

ACTIVIDADES

B1

Escribe qué ha pasado. ¿Era lo que pensabas que iba a ocurrir? Si no coincide con lo que pensabas, indica qué ha cambiado y por qué crees que ha sido diferente.

Cambia la clave a otro número y comprueba que funciona.

B2

Programa los dos leds. Se encenderán únicamente al presionar el botón de INTRO. Si la contraseña es correcta se encenderá el led verde durante 1 segundo. Si la contraseña es incorrecta, se encenderá el led rojo durante 1 segundo.

Carga el programa en la placa y comprueba su funcionamiento.

Añade un captura de pantalla de la pestaña software de Bitbloq con tu programa en tu cuaderno.

B3

Programa ahora el zumbador.

Sonará un pitido corto cada vez que presiones el pulsador selector.
Sonarán 3 pitidos cortos cuando la contraseña sea correcta.
Sonará un pitido largo cuando la contraseña sea incorrecta.

👁️ Revisa los tiempos de espera que tenías antes, pues el sonido de zumbador ya lleva incorporadas las esperas.

Carga el programa en la placa y comprueba su funcionamiento.

Añade un captura de pantalla de la pestaña software de Bitbloq con tu programa en tu cuaderno.

Para terminar, realiza un vídeo 🎥 del funcionamiento de la última actividad del reto que hayas conseguido realizar. Se recomienda pasarlo a GIF antes de insertarlo en el cuaderno.

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