Team IES PEÑAMAYOR - NAVA:

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Created May 27, 2019 © CC BY-NC-ND

Grúa elevadora

Grúa móvil para elevar pequeñas cargas

AdvancedProtip71

Things used in this project

Hardware components

Arduino UNO

Buzzer, Piezo

SG90 Micro-servo motor

Servomotor de rotación continua

5 mm LED: Red

Switch Actuator, Head for spring return push-button

Pulsador N/A

Resistor 330 ohm

Capacitor 100 µF

Rotary potentiometer (generic)

Alcayata circular

Rollo cuerda

Placa de prototipos pretaladrada

Cuadradillo de madera 20 mm

Listón de madera 10x5 mm

Escuadra de aluminio 90º

Tira de pines M/M

Cable cobre

Base madera aglomerado chapado 10 mm

Paquete bridas pequeñas negro

Hand tools and fabrication machines

Soldering iron (generic)

Scissor, Electrician

Digilent Mastech MS8217 Autorange Digital Multimeter

Story

Para la realización de nuestro proyecto hemos querido diseñar el prototipo de una máquina real, en este caso una grúa elevadora de cargas, similar a las que se pueden encontrar en el sector de la construcción.

La grúa se controla desde un circuito anexo. Este circuito ha sido diseñado como un "shield" que se conecta directamente sobre la tarjeta Arduino.

En dicho circuito se encuentran los controles de la grúa, que son los siguientes:

Botón pulsador N/A para la elevación de la carga.

Botón pulsador N/A para el descenso de la carga.

Potenciómetro para girar la grúa en sentido circular.

Para mover las cargas la grúa incorpora un servomotor de giro continuo, en cuyo eje se conecta una polea. Una cuerda conectada a la carga y guiada a través de alcayatas enrolla sobre esta polea provocando la subida o bajada de la carga, haciendo girar el motor en un sentido u otro.

Para cambiar la orientación de la grúa se emplea un potenciómetro, de manera que al girar éste, la grua "sigue" el ángulo girado.

Además, se incorporan 2 señales de aviso, una luminosa (LED rojo colocado en la parte superior) y otra acústica, para avisar del movimiento de la carga.

El diseño de la grúa ha sido "evolutivo", es decir, a partir de una grúa con unas funcionalidades básicas se han ido realizando mejoras hasta conseguir el prototipo final.

La primera versión se realizó con materiales de bajo coste, como el poliestireno expandido para el soporte de la grúa, y su funcionalidad se limitaba a subir y bajar la carga. En la imagen siguiente puede verse el diseño ya acabado del primer prototipo (el servomotor de la parte superior no estaba operativo en ese momento, sólo se colocó para realizar pruebas de diseño).

Versión 1.0 de la grúa

Para la segunda versión se incorporan como mejoras la posibilidad de orientar la grúa utilizando el servomotor descrito anteriormente, manejado por medio de un potenciómetro.

Para la tercera versión se implementan las señales de aviso acústica y luminosa. Además, se cambia el soporte por madera, mucho más resistente, duradero y que dota al proyecto de una mejor apariencia estética.

Versión 3.0 de la grúa

Una vez que la grúa funciona correctamente de acuerdo a las especificaciones que nos habíamos planteado desde un principio, se decide sustituir el cableado. Para ello, se desarrolla una tarjeta para conectar directamente sobre la placa Arduino utilizando una placa de prototipos pretaladrada.

El resultado final puede verse en la siguiente imagen:

Versión 4.0 (final) de la grúa

En nuestro canal de Tecnología de YouTube del IES Peñamayor de Nava, hemos subido un video en el que se puede ver el funcionamiento de la grúa en una de las pruebas realizadas:

Video demostrativo de una prueba de funcionamiento

Code

Código fuente grúa elevadora

#include <Servo.h>
Servo servoRotCont; //Servo elevador
Servo miServo; // Servo rotación grua
int abajo=1; //ESTA ABAJO
int zumbador=0;

int ts=3000; //Tiempo de subida
int tb=5000; //Tiempo de bajada

int t_led_blink=500; //Tiempo LED parpadeo

int t_led_inicio=0; //Cronometro tiempos LED
int t_led_actual=0;

int t_inicio=0; // Para cronometrar tiempos sin delays
int t_actual=0;

int valor_pot=0;
int angulo=0;

void setup() {
  pinMode(3,OUTPUT); // Led rojo
  pinMode(4,INPUT);  // Botón subir
  pinMode(5,INPUT);  // Botón bajar
  pinMode(10,OUTPUT);// Altavoz

  servoRotCont.attach(8);
  servoRotCont.write(90);

  miServo.attach(7);

  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  if(digitalRead(4)==HIGH and abajo==1){  //SUBIR
    servoRotCont.write(80);
  
    t_inicio=millis();
    t_led_inicio=millis();
    
    while(abajo==1){
      t_actual=millis();
      if(t_actual-t_inicio>=ts){
        abajo=0;
        digitalWrite(3,LOW);
      }
      
      t_led_actual=millis();
      if(t_led_actual-t_led_inicio>=t_led_blink){
        digitalWrite(3,!digitalRead(3));
        if (digitalRead(3)==0){
          tone(10,330);
        }
        else{
          noTone(10);
        }
        t_led_inicio=millis();
      }
      
    }
    servoRotCont.write(90);
  }
    
  if(digitalRead(5)==HIGH and abajo==0){ //BAJAR
    servoRotCont.write(100);
    t_inicio=millis();
    
    while(abajo==0){
      t_actual=millis();
      if(t_actual-t_inicio>=tb){
        abajo=1;
        digitalWrite(3,LOW);
      }

      t_led_actual=millis();
      if(t_led_actual-t_led_inicio>=t_led_blink){
        digitalWrite(3,!digitalRead(3));
        if(digitalRead(3)==0){
          tone(10,330);
        }
        else{
          noTone(10);
        }
        t_led_inicio=millis();
      }
      
    }
    servoRotCont.write(90);    
  }

  valor_pot=analogRead(A0);
  Serial.println(valor_pot);

  angulo=map(valor_pot,0,1024,0,179);
  miServo.write(angulo);
}