Autor Tema: Duda sobre sensores y gatos ausentes, ¿esta la caja vacia o tiene algo dentro?  (Leído 2539 veces)

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Desconectado melk

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Hola a todos,
he estado buscando la manera de detectar si una caja esta vacia o no sin tener que mirar dentro, siendo el objetivo obtener una solucion de bajo coste que sea facil de montar y mantener, preferiblemente con un bajo consumo. Se quiere usar en una despensa comun que esta fuera de la vivienda a la altura del circulo polar mas o menos, para evitar llegar un dia frio de invierno hasta alli y comprobar con frustracion que no hay lo que se iba a buscar, aunque seguramente valdria para muchas otras cosas. La parte que mas me preocupa es la del sensorizado, ya que el resto es relativamente sencillo (p.e. un PIC o AVR enano para enviar un 1 o 0 cada x horas a traves de una conexion XBee o RF, o una conexion GPRS para que avise en el momento en que el akvavit se ha acabado) Las ideas que he tenido hasta el momento son las siguientes, las dejo aqui por si a alguien le sirven de algo o puede matizarlas y ayudarme a conseguirlo.

1º La mas evidente parece que es colgar una camara con iluminacion en la tapa y restar la imagen con la que se tendria guardada por defecto de la caja vacia, o bien colocarla en un lateral y hacer lo mismo, si la caja no tuviese tapa. El problema de esta aproximacion es que el tamaño del montaje seria bastante aparatoso y el precio seria relativamente elevado, ya que lo mas parecido a una camara barata facil de controlar con un micro que he encontrado es esto http://www.bricogeek.com/shop/171-camara-jpeg-con-interfaz-uart.html ¿Quizas utilizando un modulo CCD/CMOS con una lente tipo pinhole? Pero no se si esto existe en el mercado a un precio competitivo. Lo mejor seria una camara de esas pequeñajas de la que se pudiese extraer la fotografia via SPI o I2C, no importaria que fuese muy lenta y tuviese muy mala resolucion.

2º Utilizar un sensor de presion/fuerza (a.k.a Force Sensitive Resistor) conectado a una placa movil que cubriria toda la parte baja de la caja. Esta idea tiene un monton de problemas, encontrar un sensor barato lo bastante sensible y con un rango suficiente para distinguir el peso de la placa sin nada encima de esta cargada, hacer una especie de guias para la placa movil, el desgaste que supondrian los continuos desplazamientos, con los consiguientes problemas de enganches, etc...

3º Colocar un PCB con contactos como los de los mandos a distancia y una placa sostenida con muelles sobre esta y elementos conductores coincidentes, de modo que cuando se colocase algo encima la placa bajase y cerrase el circuito. Este metodo es razonablemente barato desde el punto de vista de los materiales, pero tiene el problema de que habria que ajustar muy bien los muelles, para que tuvieran sensibilidad suficiente a pesos pequeños y pudiesen soportar cargas grandes sin deformarse, aparte del desgaste derivado del uso comentado en el caso 2

4º Añadir una matriz de celulas fotosensibles en la superficie de la parte inferior de la caja, protegiendolas con una superficie transparente a la longitud de onda de la fuente de iluminacion en la tapa de la caja, o en los laterales si esta no tuviese tapa, de modo que se pudiese detectar la presencia de los objetos a partir de las fotocelulas no iluminadas. Los problemas de esta aproximacion son la presencia de objetos transparentes o semitransparentes, como botellas, que quizas dejarian pasar la luz (o no del todo con lo que quizas se obtendria un valor de conductancia menor medible) y la gran cantidad de fotocelulas que habria que colocar para obtener un resolucion razonable para objetos pequeñajos, con el consiguiente coste derivado (p.e. las de 4x5mm valen del orden de €0.83 cada una, suponiendo una superficie de 400x400mm, y colocando una cada 25mm, pasa de doscientos euros!) Tiene la ventaja adicional de que, si no estan muy juntos los objetos o unos encima de otros, se podria contar la cantidad restante. Creo que tambien podria hacerse con un coste similar mediante sensores opticos compuestos por un diodo infrarrojo y un fototransistor ahorrandose asi la fuente de luz adicional.

5º Emplear unos cuantos sensores de ultrasonidos instalados justo por encima de la base de la caja, para evitar pasar por alto los objetos mas pequeños, y si se comprueba que la distancia medida con estos es inferior a la de la pared contraria frente a la que esten instalados, ello indica la presencia de un objeto en el interior. Por alcance no habria problema, y superponiendo lo minimo posible las areas de emision de cada uno de ellos, supongo que se podria cubrir la mayor parte del area con una cantidad relativamente reducida. El problema de esta aproximacion es el elevado precio de este tipo de sensores, sobre todo teniendo en cuenta que para cubrir las zonas de sombra, probablemente habria que duplicar su numero colocandolos enfrentados.

6º Crear una cortina de luz o beam array hecha con diodos y fototransistores justo por encima de la base de la caja. El sistema es similar al anterior empleando ultrasonidos, pero habria que colocar enfrentados los receptores capaces de captar la longitud de onda del emisor. Supongo que empleando diodos con un angulo de emision lo bastante grande seria posible cubrir toda la superficie con una cantidad pequeña de ellos, pero posiblemente sea necesario colocar una cantidad importante de receptores. Habria que jugar con distintas frecuencias de encendido para saber si un receptor esta recibiendo de un diodo concreto. El problema de esta aproximacion es que no parece sencillo colocar los diodos y receptores, al menos sin que queden grandes zonas de sombra, y que probablemente no sea tan barata como seria deseable, pero al menos parece asumible frente a algunas de las anteriores y no hay "desgaste" del sistema. Probablemente con algo de esfuerzo en el diseño, esta podria ser una de las mas prometedoras.

7º Usar una matriz de diodos LED simples o dobles como emisores/receptores, como la que se comentaba en este fabuloso post http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=20510.0 . Habria que colocar una superficie con agujeros, para, como en el caso de las fotocelulas, proteger a los diodos y para evitar pegar los objetos a estos, ya que sino podria suceder que no hubiese ninguna posibilidad de rebote de la iluminacion de los adyacentes. El problema fundamental que le veo, a raiz de lo aprendido gracias a la gente del foro, es que parece que es muy sensible a las distancias entre diodos e intensidades de luz, y para hacerlo economico, habria que utilizar diodos tipo SMD de baja intensidad y algo separados entre si, y no tengo muy claro que asi fuese a funcionar, si alguien lo ha probado le agradeceria que me lo comentase. Esta tecnica podria llegar a ser la mas economica, de ser posible hacerlo con este tipo de LEDs, asi que tambien seria muy interesante. Es importante recordar que lo que interesa es un 0 o un 1 para identificar la presencia, por lo que no es necesaria una gran resolucion como se buscaba en el post, ¿quiza utilizando OPAMPs para evaluar la diferencia de tension seria suficiente?.

Hasta aqui llegaron mis neuronas hasta el momento, si alguien puede ayudarme, aconsejarme o hacer una critica constructiva se lo agradecere mucho...

Un saludo!

Desconectado Nocturno

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Re: Duda sobre sensores y gatos ausentes, ¿esta la caja vacia o tiene algo dentro?
« Respuesta #1 en: 01 de Febrero de 2010, 02:57:58 »
¿De qué tamaño es la caja?
Yo me inclino por los IR pero los pondría bastante direccionales porque el problema que puedes encontrar es que haya un objeto y la señal IR llegue al receptor rebotando en una pared.
Lo ideal sería poner un puntero láser en una punta y con un sistema de espejos en ambas caras recorrer toda la superficie hasta llegar al receptor que estaría en el otro extremo.
Un saludo desde Sevilla, España.
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Desconectado melk

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Re: Duda sobre sensores y gatos ausentes, ¿esta la caja vacia o tiene algo dentro?
« Respuesta #2 en: 01 de Febrero de 2010, 05:37:28 »
Gracias por animarte con una respuesta Nocturno!

Pues francamente no se el tamaño exacto, en el interior, uno de los lados rondara el medio metro y el otro mide algo menos, pongamos numeros redondos como 500x500mm, 600x400mm y 400x400mm, por si quieres hacer cuentas.
Vaya! No habia pensado en el problema de los rebotes en las paredes, un buen detalle, y supongo que no habra ningun material no toxico y barato que absorba la luz en el IR, claro. ¿Modificando la superficie para dispersar el rayo o midiendo de alguna manera la intensidad de la señal podria determinarse que un "negativo" es debido a este efecto?
Si, tambien pense en el sistema, pero para utilizarlo de un modo efectivo habria que poner un unico diodo laser en una de las esquinas, la fotocelula en la opuesta de la otra pared y tener una serie de espejos colocados en forma de dientes de sierra a ambos lados, para ir recorriendo toda la superficie del fondo con una especie de malla de haces laser. Lo descarte porque creo que se escaparia bastante del presupuesto y no seria muy resistente a los golpes, salvo que se emplease algun material polimerico con capacidad para actuar como un espejo, podrias llegar a tener cristales clavados en la fruta despues de un choque fortuito, pero esta bien que lo comentes para dejarlo aqui como idea para otras personas. Tambien se me ocurrio hacer una linea de laser con una lente semicilindrica de plastico, como las que llevan los calibres laser y proyectarla sobre una serie de fotocelulas en el otro extremo, pero no se si tendra la intensidad suficiente, y para cubrir toda el area supongo habria que duplicar el sistema a ambos lados, pero no se yo si seria muy barato eso...

Un saludo

Desconectado om@r

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Re: Duda sobre sensores y gatos ausentes, ¿esta la caja vacia o tiene algo dentro?
« Respuesta #3 en: 01 de Febrero de 2010, 16:37:24 »
Hola leyento tu primer mensaje... me quede pensando... sobre las caracteristicas donde
va estar emplazada la despensa ,me imagino un lugar como la Antartida...
uno de esos lugares donde los alimentos se acopian fuera del refugio
y se visita esporadicamente segun se vayan terminando los alimentos dentro del mismo ,
recuerdo un dia que tuve la suerte de hablar con un amigo que estava en la Antardida y justamente
me conto una situacion parecida a la que describis.
 
Volviendo a como resolver como sensar una caja llena o vacia.. hay va una idea ,pienso que tendria que
ser algo sencillo ,un falso piso con resortes solidarios en las esquinas que sostengan el falso-piso que en vacio haran que el circuito se encuentra abierto o cerrado segun el interruptor que uses (puedes usar los fin de carrera) ,el falso-piso con peso no descansaria sobre los resortes porque esto haria que se fatiguen mucho lo que haria seria algo como un primer piso donde descansaria todo el peso cuando este lleno ,tambien este recinto nuevo producido por este piso podria ser usado para proteger la electronica... fijate que si solo te interesa saber cuando esta vacia no hace falta que se
transmita data cuando este lleno ,la alarma se podria dispara cuando el piso se levante por estar
vacio ,esto abre o cierra el o los contactos que haria emitir la alarma ,bueno esto ayudaria a la autonomia si usas baterias para alimentar la electronica .
A que temperatura crees trabajaria la electronica?
los microcontroladores pic creo que pueden trabajan a -40º como muchos otros
componentes ,bueno donde hay frio tambien hay viendo ,como montañista esto lo veo cada vez
que salgo a caminar por hay  :shock: el viento produce corrientes electroestaticas muy perjudiciales
para la electronica ,quien toque el cajon tendria que descargarse electroestaticamente o aislarse por si
es esta la situacion  :shock:
Salu2

Desconectado jfh900

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Re: Duda sobre sensores y gatos ausentes, ¿esta la caja vacia o tiene algo dentro?
« Respuesta #4 en: 01 de Febrero de 2010, 18:10:31 »
Dentro de esta tormenta de ideas, ahí va la mía:

Se podría forrar dos lados de la caja con papel de estaño y encima un plástico de protección. Los dos lados harían de placas de un condensador, y se conectarían a un oscilador. Al colocar los alimentos en el interior, la capacidad de la caja variará, pudiendo medir esta capacidad por la frecuencia generada por el oscilador. La caja vacía tendrá una frecuencia característica que será la que tendremos que detectar. Inconvenientes: la estabilidad de la frecuencia con la temperatura, fundamentalmente.

Un saludo
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Desconectado melk

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Re: Duda sobre sensores y gatos ausentes, ¿esta la caja vacia o tiene algo dentro?
« Respuesta #5 en: 02 de Febrero de 2010, 19:29:41 »
Hola a todos,

en cuanto a la situacion geografica, es justo al otro lado del globo, en Suecia, y en esta zona (afortunadamente!) no se alcanzan por lo comun temperaturas por debajo de -30 o -35 grados celsius. En cualquier caso, las cajas estan en el interior de algo parecido a una edificacion, por lo que supongo que nunca llegaran a alcanzar valores tan bajos, pero creo que muchos componentes tienen series que funcionan hasta -40 grados celsius. El problema no es tanto a que temperatura se encuentra lo que esta guardado en la caja, como darse el paseito hasta alli enterrandose hasta las rodillas en nieve para nada... En cuanto a las ideas, en mi opinion la de om@r es muy parecida a la nº3 que se comentaba en el primer post, pero sustituyendo el sensor por un simple fin de carrera o fotopuerta, lo cual es de agradecer, porque asi es una idea mas simple y barata, sin embargo tiene los mismos problemas relativos al desgaste y elementos pequeños o ligeros. Respecto a la de jfh900, es brillante desde el punto de vista conceptual, y si funciona es perfecta para esta aplicacion! Es barata y no necesita partes moviles, no tiene desgaste y no creo que consuma muchos watts el comprobar que la permitividad del dielectrico (no creo que sea facil encontrar el valor para manzanas, patatas, bricks o botellas) ha cambiado cada x segundos. El problema de la temperatura habria que ver que impacto tiene en la capacidad del "condensador", pero creo que puede resolverse en cierto modo, poniendo una sonda de temperatura para corregir el valor en funcion de la misma, aunque para ello habria que ver que pinta tiene la grafica que sale tomando unos cuantos valores a diferentes temperaturas con la caja vacia, asi como ver si es posible interpolar en ella de forma sencilla el valor para cada caso. En cuanto a las pegas, entiendo que quizas las variaciones de C originadas por los objetos mas pequeños o de poca altura podrian ser muy escasas, tendria que comprobar si es lo bastante grande como para medirla con suficiente precision y distinguir su presencia, y, por otra parte, no se como de complicado seria montar un sistema que fuera capaz de leer en el rango de cada una de las frecuencias que pueden aparecer para un momento dado en funcion del tamaño de la caja, ¿alguna recomendacion de montajes o links con informacion para leer circuitos resonantes con precision y varios ordenes de magnitud?
Muchas gracias por las respuestas...

Un saludo!


 

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