Tutorial para hacer un metro multifuncional con Arduino

En el tutorial de hoy presentaremos cómo hacer un medidor multifuncional. Puede medir distancia hasta varios metros, medir con precisión distancias más pequeñas, tiene una regla basada en una rueda y un codificador rotatorio.

Además, puede medir inclinaciones para que puedas usarlo como un nivel, puede medir ándulos entre dos líneas y también medir las rotaciones por minuto de un objeto rotatorio usando luz infrarroja.

Tiene un puntero láser que puedes habilitar en el modo de ángulos para facilitar la medición del ángulo existente entre tu posición y cualquier punto de la pared.

Todos los datos que se miden se imprimen en esta pantalla oled.

También utiliza botones sin contacto basados en el cambio de capacitancia y esto le da un buen toque, también tiene un módulo de recarga para que podamos cargar la batería usando un cable de usb y el voltaje también se imprime la pantalla.

Materiales

1. Carcasa impresa en 3D.
2. Giroscopio acelerómetro de MPU6050.
3. Sensor de distancia Sharp GP2Y0A710K0F.
4. Sensor VL53L0X.
5. Módulo de carga de batería.
6. Codificador rotativo con una rueda impresa en 3D.
7. Arduino NANO.
8. Batería de litio de 3,7 voltios.
9. Interruptor deslizante.
10. Módulo láser.
11. Pantalla oled.
12. Bocina.
13. Dos resistencias.
14. Imanes de neodímio.
15. Led infrarrojo.
16. Fototransistor.
17. Pegamento caliente.

Antes de comenzar es importante tomar en cuenta que para hacer el prototipo necesitaremos una carcasa, yo la he diseñado e impreso en una impresora 3D Ender 3 con material PLA, si dispones de una, puedes descargar los archivos necesarios para recrearla aquí. Usé una boquilla de 0.4 mm, una capa de 0.2 mm de alto, 2 perímetros y 20% de relleno. En caso contrario, puedes crearla por tu cuenta o hacerla de una manera distinta.

Conexiones

Fíjate en el siguiente esquema,

lo primero por hacer es soldar algunos cables delgados al codificador rotatorio para poder colocarlo dentro de la caja.


Una vez que tengas los cables soldados por colores pasa esos cables por este agujero y luego añade la rueda impresa en 3D al codificador.


Ahora lo colocamos de la siguiente manera dentro de la caja, luego usamos un poco de pegamento caliente para fijar esto en su lugar. Asegúrate de que la rueda gire sin problemas.


Soldamos cables delgados al sensor de distancia de VL53L0X.
Necesita 5 voltios, tierra, datos y reloj para la comunicación I2C.


Luego, lo atornillamos en su lugar en este otro lado, con el sensor hacia el exterior de la carcasa.


Sigue hacer lo mismo para el sensor de distancia sharp GP2Y0A710K0F. Utilizamos dos sensores porque uno tiene más alcance y el otro tiene mejor precisión.

Añadimos cables a este sensor y lo atornillamos en este agujero que tiene la carcasa.


Asegúrate de que el sensor no llegue al exterior de la carcasa, de lo contrario el medidor no estará perfectamente plano.

Puedes añadir unas arandelas para poner el sensor un poco más hacia atrás si es necesario.


Ahora soldamos cuatro cables al módulo MPU6050.


Luego, lo pegamos en la parte inferior de la caja con un poco de pegamento caliente.

Asegúrate de que esté bien alineado con la carcasa.


Añadimos el sensor final, el módulo de infrarrojos, el cual nos ayudará a medir las rpm.

Volvemos a soldar tres cables, lo colocamos en estos dos agujeros y lo pegamos en su lugar.


Ahora que todos los sensores están puestos, es hora de añadir las piezas adicionales.

Primero soldamos la batería al módulo de carga de batería.

Soldamos dos cables más en la salida de éste módulo.

 

El cable de salida positivo lo soldamos a un pin del interruptor deslizante, el pin central del interruptor lo soldamos a otro cable rojo.

Ahora podemos pegar el módulo de carga y la batería en su lugar, el módulo tiene su espacio justo enfrente del orificio del conector de usb,

una vez pegado en su lugar probamos si se puede enchufar el conector usb,

también pegamos que el interruptor deslizante en el orificio lateral de la carcasa

Finalmente añadimos el cabezal pequeño módulo de láser y lo pegamos en el lado derecho,

Todos los componentes excepto el arduino se colocan en la caja inferior, tomamos la parte superior de la carcasa y la pantalla led, soldamos 4 cables para 5 voltios, tierra datos y reloj a los pines de y12 de la pantalla y luego los pegamos en la parte impresa con pegamento caliente,

ahora pegamos cuatro botones capacitivos en su lugar en esta misma parte y con el lado que detecta hacia la parte superior de la carcasa.

Coloca los botones con algo de espacio entre ellos para que no presionemos por error algún botón incorrecto, son bastante sensibles, espero que eso no cause ningún problema.

Finalmente añadimos cables de tierra y 5 voltios a todos los botones y un cable de señal a cada uno y ahora todas las partes están en su lugar y con cables, es hora de acortar estos cables y soldar todo al arduino.

También soldamos un timbre a un pin del arduino en caso de que luego le añada notificaciones de sonido,

también soldamos un divisor de voltaje de la batería para imprimir el nivel de la batería en la pantalla led. Usaremos la  referencia interna de 1.1V del chip Atmega.

ahora todo está conectado y hay muchos cables, por eso esto parece un desastre pero todo estará dentro de la carcasa así que no se verá.

Código

Primero que nada, importamos las librerías:

El proyecto necesita dos librerías para compilar. Necesitamos la librería Adafruit GFX y la librería para la pantalla OLED.

Una vez descargadas las librerías, abre el IDE del arduino, vamos a Sketch>Include Library>Add .ZIP Library. Selecciona los archivos zip descargados para instalarlos.

Leemos valores analógicos,

leemos los datos de I2C de los sensores,

detectamos interrupciones de los botones capacitivos

e imprimimos los datos en la pantalla led, utilizando la conexión en serie

Lee todo el código a detalle para entender todos los procesos.

Sube el código al arduino y coloca con cuidado todo dentro de la carcasa, con algunos tornillos pequeños cerramos la carcasa y el proyecto está listo,

imprimimos también y pegamos algunas etiquetas para los botones para darle un mejor aspecto,

asegurate de que todo funciona bien como se esperaba.

tenemos el nivel de la batería en la pantalla y si está baja simplemente conecta el conector de usb con cualquier cargador de 5 voltios y la batería se cargará bastante rápido, usa el interruptor deslizante para encender y apagar.

 

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