sábado, 12 de outubro de 2013

Descrição da Base

                  O DGB, com seus tubos de 1,5m de altura, precisa de uma base de apoio que suporte não apenas seu peso, mas seus mecanismos pneumáticos e elétricos. Esse suporte foi feito em madeira reutilizada de demolição, o que contribui para a visão de baixo custo que o projeto teve desde o início, além de ser um material que seria descartado, sendo assim, agradável no âmbito de sustentabilidade.
                  Houve uma discussão entre o grupo para decidir se os tubos seriam de vidro ou acrílico, pois o acrílico, apesar de ser sem dúvida a melhor opção, teria um custo extremamente alto, e esse problema foi resolvido quando foi adquirido o patrocínio, que acabou por custear todos os materiais que não puderam ser obtidos anteriormente.
                  O projeto da base inicial foi um objeto piramidal de dimensões  20x30 (parte superior) e 40x50 (parte inferior), no entanto, um objeto nesse formato fugiria das possibilidades de produção do grupo, que contava com ferramentas e tempo limitados. Essas dimensões estavam superestimadas pois os tubos à serem usados seriam de aproximadamente dois metros, portanto, haveria maior necessidade de manter o display estável.
                  Como o projeto final foi mudado para tubos de 1,50m de altura, a base foi redesenhada, sendo uma parte um trapézio e, como haveria uma portinhola (para permitir a manutenção e exposição dos circuitos na base dos tubos),  houve também a adição de uma parte não-angulada na base do suporte. Essa parte tem como função principal dar estabilidade física entre as duas "paredes" da lateral, já que a portinhola seria móvel e não serviria à esse propósito, deixando assim toda a tensão na parte de trás.
                  Como todos os materiais utilizados foram reaproveitados, não houve variedade e possibilidade de escolha, portanto, apesar das medidas iniciais terem sido estimadas e seguidas, houveram vários desencasamentos de tamanhos. Ao final, apesar do projeto apresentar medidas "quebradas" e, aparentemente, aleatórias, todas as peças se encaixaram. Segue abaixo um desenho simplificado das faces do projeto.

                  As medidas apresentadas no esquema anterior podem parecer equivocadas, mas foram conferidas de forma externa, considerando as placas de madeira, que medem entre 10 e 20mm de espessura, no entanto, as dimensões internas são de 65x40cm (inferior) e 14x40cm (superior) coportando o suporte dos tubos de forma justa e confiável, sendo que o tubo do meio fica situado no exato meio do projeto, e os outros quatro são alinhados à ele, dois de cada lado, com espaçamento de aproximadamente 4mm entre si.
                  Do primeiro ao último tubo são 96mm, sendo que cada tubo ocupa 16mm (10mm internos, ~3 de parede) e há 4mm de distância um do outro. O suporte superior que segura todos os tubos juntos possui  40cm de comprimento e 14,5cm de largura, com 5cm de espessura. Os tubos vão passar por esse suporte e vão chegar até um outro, de mesmas dimensões, exceto que esse foi serrado longitudinalmente, de forma que sua largura é apenas 7,25cm e os buracos por onde os tubos passariam são canaletas onde os mesmos vão ser apoiados e pressionados. Esse segundo suporte, distante 10cm do fundo da placa da base, segurará os tubos antes que eles cheguem à mesma, permitindo a colocação da válvula anti-retorno, que necessita ficar na posição vertical.
                  Para segurar os tubos contra a segunda parte do suporte, é usada uma presilha com parafusos equipados com uma rosca "borboleta", que permite ajustar manualmente a pressão sobre o acrílico, evitando a quebra do mesmo e permitindo a soltura para manutenção ou montagem.
                  Há também, no espaço ao lado dos tubos, quatro furos de 4mm para a passagem dos LEDs RGBs, sendo que esses são inclinados para maior aproveitamento da direção dos seus feixes.
                  A parte "reta" do suporte, mais próxima ao fundo, tem como objetivo (além da sustentação física já citada) liberar um espaço de trabalho e instalação de componentes, pois, se fosse completamente angulada, como um trapézio comum, perderiam-se valiosos centímetros cúbicos, onde poderiam ser colocadas as válvulas (que ocupam um espaço considerável, pois são cinco, além, é claro, das mangueiras de alimentação).
                  O projeto final conta com uma tampa de acrílico (que ficara situada numa das faces inclinadas, e será presa na lateral do suporte superior) para a visualização do circuito pelo público e para a possível manutenção, além, é claro, de facilitar a instalação das válvulas durante a confecção final do projeto. Por fim, há duas alças na parte lateral do projeto para facilitar na movimentação e transporte do projeto, já que esse, por ser feito em madeira e comportar diversos componentes, pode pesar de 12 à 15kg.

                  As ferramentas utilizadas para a manufatura do projeto foram, em suma, simples, sendo apenas duas ou três excepcionais, como a furadeira de bancada ou a serra circular fixa. Fora essas, foram usadas: furadeira manual, serra circular, lixadeira orbital, esquadro, chave philips, parafusadeira, serrote e parafusos em geral.

segunda-feira, 9 de setembro de 2013

Confecção da Nova Placa PCI

No dia 29/08 realizamos a confecção da nova placa de circuito impresso, acrescentando diodos, resistores, transistores e conectores para colocarmos botões e LEDs RGB ligados ao PIC.
Para isto utilizamos transferência térmica com papel glossy, corrosão com ácido muriático e água oxigenada, raspagem da tinta sob as trilhas com palha de aço, aplicação de verniz, furagem das ilhas, e pré-formagem e soldagem dos componentes.

segunda-feira, 2 de setembro de 2013

Projetos Similares

Para estudar sobre o Display de Bolhas pesquisei sobre vários projetos similares, principalmente americanos, aqui listados: 

http://www.jbprojects.net/projects/bubbledisplay
http://bellcode.wordpress.com/2012/04/05/bubble-display-poc
http://bellcode.wordpress.com/2012/05/10/the-new-and-improved-bubble-display
http://taomc.com/art/permanent_installations/pipedream_series.html
http://www.cs.cmu.edu/~hudson/bubbles/bubbles_paper_draft.pdf
http://www.cs.cmu.edu/~hudson/bubbles/bubbles_paper_draft.pdf


A partir destas informações e de testes realizados pudemos alcançar diversas conclusões, como:
 O problema para construção de um tanque ou tubos foi comum a quase todos os autores de Displays consultados. Todos que tentaram fechar os fundos dos tubos utilizaram a mesma cola industrial para acrílico, que além de ser difícil de manusear e perigosa para a saúde, proporcionou vazamentos posteriores. Nossa solução para isto foi conseguir vedação de fábrica.
Os tubos, principalmente os redondos, aparentam maior facilidade de vedação em comparação aos tanques com divisórias.
Outro problema comum é a pressão das válvulas, que varia dependendo do número de válvulas sendo ativadas e interfere no tamanho das bolhas. Para os autores do “The Information Percolator” a solução foi colocar um compressor de ar para cada tubo, mantendo a pressão constante. Como esta é uma opção que não é prática financeiramente, utilizamos um reservatório para manter a pressão.
Para a escolha do líquido, a maioria preferiu utilizar óleo mineral ou glicerina por sua viscosidade ser maior e as bolhas resultantes serem mais lentas e melhor definidas. Embora este pensamento seja comprovado por vídeos, o teste que realizamos com glicerina não foi satisfatório. Esta possuía pequenas bolhas que poderiam comprometer a visualização e as bolhas juntavam-se com mais frequência que na água. Além disso, a glicerina é muito mais cara.
Bolhas com tamanho próximo à área interna do tubo proporcionam maior estabilidade às mesmas.
A maioria dos projetos consultados utilizou números de tubos e válvulas maiores aos nossos. Nossa ideia de construir um Display de Bolhas com 5 válvulas baseia-se num padrão para fonte, e desta forma, pode ser adicionado como módulos. Esta diferença também o torna o único Display de Bolhas que produz frases e letras na vertical.


domingo, 18 de agosto de 2013

Testes Realizados

Testes

Forma realizados diversos testes para comprovar métodos e obter informações sobre o controle de válvulas para a formação de bolhas.

TESTE 1

O primeiro teste foi realizado com um circuito para controle de tensão alternada utilizando tiristores e uma válvula 2/2vias para máquina de lavar 127VAC .
EVA 02 - Válvula de entrada de água - 90º
Materiais:
Corpo: termoplástico
Filtro: plástico (removível)
Partes metálicas: aço zincado
Membrana: borracha (padrão) e silicone (atóxica)
Terminais: latão
Pressão de operação:
de 0,2 à 8 kgf/cm2
à 0,2kgf/cm2 , vazão mínima= 7 l/min; 
à 8 kgf/cm2; vazão máxima= 40 l/min;
Opcional - regulador de vazão (5l/min., 6,5 l/min., 8 l/min., 12 l/min., 20 l/min.) 

Temperatura máxima do líquido: 60ºC

Rigidez dielétrica: 1.500Vca - 1 min.

Saída de água (conexão para mangueira)
Disposição geométrica em relação à entrada: 90º

Número de entradas / saídas: 1 entrada / 1 saída

Bobina:
Tensão: 127Vca / 60Hz (bobina amarela)
Válvula

O teste visava compreender e garantir a possibilidade de controlar uma saída de ar comprimido para uma mangueira cristal com água. Para reter a água na mangueira foi usada uma válvula anti-retorno de aquário para mangueira 6mm adaptada, um conjunto compressor e uma unidade de armazenamento. O teste funcionou com o PIC programado para ativar a válvula acada 1s ficando aberta por 50ms, à uma pressão de aproximadamente zero. Esse teste provou o conceito do display e mostrou a possibilidade de ser feito com válvulas simples de máquinas de lavar.


TESTE 2

No segundo teste utilizamos uma válvula de tensão continua 5/2 vias 24VDC.
Foi utilizado pela primeira vez o circuito de controle DC optoacoplado, que montado em um protoboard realizou sua tarefa com maestria.




Mangueira:                                                           Diagrama da mangueira

Diâmetro Interno:  12,7mm
ou ½ polegada
Diâmetro Externo:  16,7mm
Parede:  2,0mm
Altura preenchida
com água: 1m


Características da Válvula e Regulador de Fluxo utilizados:
O escape na válvula provocou um "tranco" no sistema. 
Seria mais adequado trabalhar com 2/2 vias (sem escape), e pensando logicamente não há nenhum motivo claro para aliviar a pressão no tubo sendo apenas um desperdício de ar que pode ser aproveitado para formar as bolhas.




Frequência:
Estamos com alguma dificuldade para especificar a frequência da válvula que será usada no projeto por não conhecermos com certeza o método usado para a escolha de solenoides, adotamos que ela reflete o tempo que a válvula leva para mudar de posição.
No teste a válvula ficou acionada durante 50ms nos levando a uma frequência maior que
 20 Hz, estimamos que trabalhando com algo maior ou igual a 40Hz ou 50Hz temos uma margem de segurança bem razoável.

Nesse teste descobrimos que não é a pressão quem delimita o tamanho das bolhas e sim o fluxo de ar, nos garantindo a possibilidade de regular sensitivamente o formato das bolhas. Esse teste também serviu para dar base ao nosso pedido de patrocínio quanto às válvulas.

[VIDEO]


TESTE 3

Nesse teste utilizamos a mesma aparelhagem do teste 2, mas utilizamos dois fluidos variantes para a água: a glicerina e o sabonete glicerinado. Concluímos q no caso do nosso display e com os fluidos que tinha disponíveis a água continuava sendo a melhor opção.

[VIDEO1]     [VIDEO2]


TESTE 4

Nesse teste visávamos descobrir se á válvula 2/2 vias para trabalho em baixa pressão fornecida pelo patrocinador seria adequada para o uso no display. Ela não só foi excelente como reduzia bastante o ruído gerado pelo sistema.

[VIDEO] 


OBS: os vídeos serão postados em breve

quinta-feira, 25 de julho de 2013

Relatório de Pesquisa

Estou procurando projetos similares ao nosso na internet para ter idéias de montagem e etc, e comecei por este: http://www.summet.com/blog/tag/bubbledisplay


As primeiras conclusões que o autor deste projeto teve ao examinar outros displays, foram:
- Utilizar água para bolhas rápidas e glicerina para bolhas lentas e mais definidas
- Válvulas são mais precisas que compressores de aquário
- Controlar a quantidade de ar no tubo parece o aspecto mais complicado
- Problemas de vedação e montagem são comuns

Ele utilizou tubos de acrílico de 1 polegada (aprox. 3 cm) de área. Para vedar, ele soldou um quadrado de acrílico no fundo do tubo de acrílico, com uma espécie de conexão de mangueiras de nylon no centro. Esta conexão é algo assim: 
 

E ele usou este solvente, que segundo ele é muito perigoso:
 
Para a iluminação, ele utilizou uma fita de leds rgb, colocando cada led em um tubo. E esta é a montagem da base realizada por ele:
                               FRENTE                                                                      VERSO

Nós precisamos realizar vários testes para descobrir o tempo adequado de distância das bolhas e de acionamento das válvulas, para decidir o tamanho que elas terão e garantir que elas não se juntem após um tempo (a segunda bolha a subir possui menos resistência que a primeira, e tende a se juntar a ela, criando uma bolha maior). Este projeto que eu estou pesquisando usou 30ms de acionamento e 300ms de distância (delay). E também é necessário considerar quanto tempo a válvula demora para ejetar a bolha (nesta pesquisa, os compressores de aquário necessitam de 8ms no mínimo).

terça-feira, 2 de julho de 2013

Apêndice: LED RGB

     O LED RGB é um dispositivo luminoso que permite a manipulação das cores emitidas através dos seus quatro (ou seis, dependendo do modelo) terminais, sendo um para cada cor primária, como o nome diz (Red - Vermelho, Green - Verde e Blue - Azul) e seus respectivos GNDs, podendo ser comuns ou não.
     Controlando-se a passagem de corrente e a tensão presente em cada terminal, podemos alterar a cor da luz emitida, visto que dentro do encapsulamento há 3 LEDs distintos, cada um de uma cor, dessa forma, combinando os três, podemos obter praticamente qualquer cor.
     Apesar de haver algumas limitações devido ao próprio microcontrolador, o efeito requerido para o projeto seria algo não muito complexo, uma simples variação de cores, podendo ou não seguir o sincronismo das figuras passadas pelas bolhas. 
     Abaixo, segue o esquemático de um circuito testado encontrado na internet. Infelizmente, esse circuito utiliza o PIC 16F877A, e o grupo não o possui até o momento, o que inviabiliza o teste físico, no entanto, como provavelmente esse microcontrolador será comprado para ser usado no projeto principal, há a possibilidade de usarmos o mesmo para controlar também o LED.





     Como é necessário variar a tensão presente em cada terminal do LED, é utilizado um potenciômetro para efetuar esse controle, no entanto, usando o PIC, a técnica seria a modulação da largura da onda, definindo um período padrão e variando quanto tempo haveria tensão dentro desse período, repetindo o mesmo rapidamente (de preferência acima de 50Hz, para que o olho humano não note a variação) e alterando-o de acordo com a cor desejada.
     Esse processo é efetuado automaticamente na programação encontrada na internet, mas pode ser vinculado com a passagem das bolhas, para que cada imagem tenha uma cor diferente, por exemplo, e teria um efeito considerável no produto final, atraindo ainda mais o público e deixando-o mais atrativo.


   Fontes:

BEST MICROCONTROLER-PROJECTS. Disponível em: <http://www.best-microcontroller-projects.com/rgb-led.html>. Acessado em: 02 de Jun. 2013.

INSTRUCTABLES. Disponível em: <http://www.instructables.com/answers/How-do-multi-colored-led-lights-work/>. Acessado em: 02 de Jun. 2013.

LetsLED. Disponível em: <http://store.letsled.com/Articles.asp?ID=289>. Acessado em: 02 de Jun. 2013.

terça-feira, 11 de junho de 2013

Imagens


































Um Breve Resumo do Projeto

 DGB – Display Gráfico de Bolhas

O Projeto mencionado se refere à um display que se utiliza de tubos cheios de líquido seccionados por bolhas temporizadas, formando assim, imagens ou texto.
Para formar diferentes figuras, iremos alternar o acionamento das válvulas, responsáveis pela liberação das bolhas, para que cada uma represente um “pixel”.
As válvulas serão controladas por um circuito baseado em microcontralores, os quais acionarão as válvulas de acordo com a programação de um PIC (microcontrolador comum).

O circuito controlador utilizará fotoacopladores para fazer a conversão do sinal do PIC para a tensão e corrente adequadas ao acionamento da válvula. O sinal provido desse circuito manterá as válvulas abertas ou fechadas, o que nos permite uma precisão elevada no circuito de controle, apesar da resposta da válvula ser um pouco incerta.

O projeto terá cerca de 1,50m de altura por 1m de largura, e será dividido em 30 tubos plásticos transparentes.

Materiais :
* Microcontroladores;
* Um circuito de controle de potência;
* Mangueiras cristal;
* Válvulas solenoide e anti-retorno;
* Um compressor de ar;
* Uma fonte;
* Uma estrutura de sustentação.

Precisaremos de 30 válvulas que trabalhem com ar em baixa pressão, que trabalhem preferencialmente com corrente direta. (12/24 VDC). 

O Display de Bolhas (DGB) utiliza elementos com os quais convivemos constantemente - o ar e a água - com a finalidade de transmitir informações com eficácia e atrair a atenção do público de modo simples e elegante: Uma cortina de bolhas que forma imagens na água. 

Sistemas de informação gráfica são mais que importantes na sociedade atual em seus mais diversos formatos, seja para transmitir informações importantes ou se comunicar com o mundo e expor idéias, a comunicação não tem limite ou formato definido. É um mercado que exige inovação e criatividade para suprir as necessidades que temos e criamos no nosso mundo, esse projeto é mais uma idéia para tornar a troca de informações mais expressiva e interessante.






quarta-feira, 15 de maio de 2013