Prototipo de carcasa

El primer prototipo de la carcasa, era lo más cercano al prototipo que se utiliza actualmente en las bibliotecas, con el objetivo de que el usuario tuviera en claro que el funcionamiento seria el mismo, de manera intuitiva, como se puede ver a continuación:

Teniendo en cuenta las consideraciones de diseño para la bobina, se procedió a diseñar otro prototipo de carcasa, donde se cumpliera con el protocolo de préstamo y devolución, así como con las características de diseño de las bobinas para construcción del desmagnetizador de libros, así que con ayuda de inventor se realizó un prototipo de carcasa en el cual se tuvieron en cuenta las dimensiones promedio de un libro y se tomó en cuenta los requerimientos físicos otorgados por la simulación de las bobinas. Una primera visualización del resultado se encuentra a continuación:

Pruebas unitarias de funcionamiento

Para analizar el funcionamiento de todo el sistema primero es necesario que se realicen pruebas unitarias de cada uno de los sistemas, con este proceso nos demos cuenta del funcionamiento correcto de las etapas de funcionamiento y en caso de existir un error, tenemos la oportunidad de cambiarlo y realizar las modificaciones necesarias.

Soldadura y continuidad

en un primer momento después de la recepción de las placas, se procedió a realizar una verificación de las pista, y a soldar los componentes, si bien las simulaciones nos daba una idea de que todo se encontraba de acuerdo a los cálculos, es necesario realizar la respectiva prueba. En el laboratorio de prototipado de la universidad Nacional, usando elementos como microscopios, estaciones de soldadura, hornos con perfiles adecuados para soldadura, y asesoría de la laboratorista, se soldaron los componentes iniciando por la parte de potencia, posteriormente una vez contábamos con el voltaje necesario y que los voltajes pull-up se encontraban en adecuado a los niveles lógicos tanto de la ESP32 como del teclado.

PCB resultantes

Después de llevar a cabo la soldadura de los componentes en ambas placas, se obtienen las PBC resultantes que se observan a continuación:

Pruebas con módulos RFID

los módulos al funcionar con por medio del protocolo SPI, y al tener otro periférico con este mismo protocolo, se debía usar una librería especial, que nos permitía usar tres periféricos con protocolo SPI, la librería "SPISOFT" nos permitía usar pines de salida como módulos SPI, que no estaban preestablecidos por le misma ESP32.

• pruebas con un módulo: la primara prueba que realizamos fue la de un solo módulo, verificamos la funcionalidad y creamos un objeto en donde enviábamos el llamado y recibíamos la lectura.

• pruebas con dos módulos: la primer prueba que realizamos nos salió fallida pues los métodos habíamos instanciado mal, sin notar que en el código nos encontrábamos llamando dos veces la función, al instanciarlos una vez, y llamarlos cambiando los pines de control, pudimos solucionar el error.

Ver videos https://github.com/dfigueroa11/bibliotecas_autoprestamo_UNAL/blob/main/videos%20de%20prueba/codigo%20RFID.mp4 https://user-images.githubusercontent.com/85375999/177391012-40c0ffd6-ec40-4f6d-ad34-18b938968d9d.mp4

Pruebas con pantalla.

Como inicialmente teníamos contemplado otro tipo de pantalla, lo primero que realizamos fue un que se pudiera realizar transmisiones a través de protocolo SPI, añadiendo el tercer dispositivo SPI, para controlarlo a través de la librería "SPISOFT", con la misma instanciación, para configurarla elegimos la orientación horizontal, las imágenes a cargar tenían que ser de 240 X 320 pixeles en formato (.RAW), cada una de estas imágenes sin importar su color, tiene un espacio en la memoria del dispositivo de 150Kb, con este espacio pudimos almacenar sin ningún problema hasta 25 imágenes, pero como durante nuestra ejecución de nuestro código eran necesarias solamente hasta 12 imágenes, nos pareció suficiente la prueba.

Ver videos

https://user-images.githubusercontent.com/85375999/177390067-f47eb122-6601-4779-b7d4-84070e76b043.mp4 https://user-images.githubusercontent.com/85375999/177390242-052186e9-b593-4a27-a054-05e022ec1db0.mp4

Pruebas de teclado

El teclado empleado cuenta con el protocolo PS2, el cual no necesita comunicación sincrónica como el protocolo USB, si bien no encontramos librerías relacionadas con el protocolo hicimos el código, para convertir el código binario y transformarlo a hexadecimal, y posteriormente, asignarlo a un carácter. Sin el uso de librerías se extrajo la información del teclado, de una forma adecuada. la única consideración que se debía tener en cuenta era que los niveles lógicos estuvieran acorde, pues el teclado requiere que esté en pull-up 5V, mientras que la ESP32 pull-up 3V.

Pruebas desmagnetizador

Una vez soldada la placa del desmagnetizador se procede a probar su funcionamiento, para ello se comienza por probar los drivers del puente H, y teniendo una carga resistida de 100 ohm.

El esquema de pruebas consiste en poner un PWM en uno de los drivers, y en el otro driver dejar un nivel bajo continuo. Al hacer esto se debería observar en la carga un PWM de amplitud de 12V aproximadamente, ya que al encender el transistor superior de un lado la corriente puede fluir por la carga, mientras que al encender el transistor de abajo la corriente deja de fluir.

Al realizar la prueba se obtiene una forma de onda de la tensión como la que se puede ver en la figura anterior claramente el resultado no es el deseado, se observa que el PWM no se mantiene durante el el periodo del PWM, y además se ven picos de tensión en ambas direcciones. Esto indica que el funcionamiento no es el deseado.

Luego se procede a hacer la misma prueba pero poniendo el PWM en el otro driver y a la salida no se observa ninguna señal. Esto permite concluir que uno de los driver está dañado, posiblemente se quemó al soldarlo o simplemente venia dañado.

Para probar si el problema en efecto es ese, se vuelve a poner el PWM en el primer driver, pero esta vez se enciende el transistor del otro lado del PWM poniendo directamente 12 V en el Gate del transistor. Al hacer esto se logra el resultado esperado, es decir un PWM en la carga (tal como se ve a continuación).

Esto nos permite concluir que uno de los driver funciona de forma adecuada, lo que demuestra que el diseño del circuito está bien hecho, y que el segundo driver se no se daño por errores de diseño.

En este punto la única forma de solucionar el problema es remplazando el driver dañado, sin embargo este driver es muy difícil de conseguir en Colombia y no fue posible entonar un remplazo.

Como consecuencia el Circuito del punte H solo puede controlar la corriente de la bobina en un solo sentido por lo que no es posible realizar de forma éxitosa la desmagnetización del libro.

Sin embargo se prueba el funcionamiento del circuito en un solo sentido, y como se ve en el siguiente video se logra generar un campo magnético que desvía una brújula.

Video:

https://user-images.githubusercontent.com/85375999/177359995-3f6fdacf-b0ea-4dea-bd0a-785833282b71.mp4

Integración de periféricos

El proyecto completado e integrado con la caja diseñada, se puede observar en las siguientes imágenes, en donde se tiene el resultado desde distintos ángulos, así como la distribución interior del mismo. Cabe notar que no fue posible agregar los soportes necesarios para colocar las placas, por lo que se observan las placas reposadas sobre el suelo de la caja.

Integración pantalla teclado

Si bien todos nuestros dispositivos funcionaban adecuadamente, es necesarios que todos se encuentren integrados en el mismo proceso, los primero que probamos fue la integración de la pantalla con el teclado, para logarlo, lo primero se que tuvo que hacer, fue una modificación en la librería nativa de la pantalla "ili48.py", donde cambiamos la orientación la configuración de colores y el tipo de letra, para que fuera accesible al usuario, este proceso tardó un poco porque si bien funcionaba, queríamos que gráficamente se viera bien aprovechando todo es espacio para el usuario.

Integración pantalla, teclado módulos RFID

esta parte fue la más demorada, pues en la primeras pruebas nos mostraba un error, en donde funcionaba la pantalla o los sensores RFID, pero al tiempo no podían funcionar, después de una revisión exhaustiva de código, pudimos notar que se estaba instanciando dos veces la pantalla, lo que generaba un error de compatibilidad con los dos módulos RFID, después de corregir este error nos percatamos de otro, era la velocidad de transmisión en baudios, mientras la pantalla funcionaba a 100E6 BD, los RFID solamente soportaban 1E6 BD, así que dejamos la velocidad inferior en los dos módulos, aunque esto hacía que imprimir las imágenes sobre la pantalla fuera demasiado lento, sin embargo es aceptable para el usuario y para el nivel de este proyecto.

Consideraciones sobre la integración

• Podemos usar varios dispositivos con protocolo SPI, sin embargo en necesario que todos se encentren configurados a la misma velocidad de funcionamiento.

• La velocidad grafica de la pantalla es lenta, y al usarse con los dispositivos RFID, que tienen velocidades lentas en el nivel de baudios del protocolo, nos hará tener una pantalla aún más lenta.