Proyecto De Hardware Libre en Venezuela III

Proyecto HL - Control de Acceso

Se pretende con el desarrollo de este proyecto poner a prueba la Metodología de la Plataforma de Hardware Libre de CENDITEL que sirva de modelo para futuras modificaciones y adecuaciones que permitan validar los pasos allí especificados (Conceptualización, Administración y Desarrollo). El mismo previo a discusiones planteadas en la lista de correo se necesario promover un desarrollo en donde se tenga total control sobre el hardware, inicialmente se considera la solución mas sencilla la cual no contempla lectura huella dactilar, retina, código de barras, etc. Se considera entonces un teclado matricial para el ingreso de una clave ya que es la forma en que se pueda garantizar el desarrollo participativo y que todo el conocimiento generado sea libre.

El proyecto contendrá lo siguiente:

• Desarrollo de Circuito Esquemático.
• Desarrollo de Circuito Impreso.
• Desarrollo de Código de Microcontrolador.
• Archivos de fabricación.
• Protocolo de comunicación del dispositivo al servidor de control de asistencia.
• Propuesta de fabricación y ensamblaje de circuito impreso.

Propuesta de Solución

Luego de varias discusiones, el equipo de trabajo ha decidido utilizar el Hardware Arduino Diecimila, que contempla un microcontrolador Atmel ATMEGA168 que reemplaza inicialmente al Microchip PIC18F2550, ambos de 8-bits. Esto debido a que se tiene disponibilidad de estos componentes dentro de las instalaciones de CENDITEL.

Se propone entonces diseñar y desarrollar un dispositivo electrónico que de manera visible tenga para el usuario una pantalla LCD alfanumérica [1] y un teclado matricial numérico.

Propuesta de Desarrollo

De las discusiones resalta el entorno de desarrollado promovido por los autores del Proyecto Arduino, cuyo front-end está basado en una aplicación llamada Processing desarrollada en Java. Para ello se hizo un front-end que no utilice alguna dependencia con Java y garantizar así un código abierto pleno en el entorno de desarrollo, para ello y gracias a Alexander Olivares (aox) que hizo un plugin para Editra para programar la tarjeta Arduino Diecimila en un entorno sin Java, véase IDE Arduino.

Todo el circuito electrónico es realizado con herramientas libres, para efectos de este proyecto se pondrá a prueba Kicad, que es una herramienta libre para el diseño de circuitos esquemáticos e impresos.

Lista de posibles actores

Equipo de desarrollo de hardware de CENDITEL

Equipo de desarrollo de software de CENDITEL

Comunidad de Hardware Libre

Proyecto De Hardware Libre en Venezuela II

Control de Motores de Inducción AC

Este proyecto surge como parte de la linea de investigación en inversores que se desea llevar desde la fundación y a su vez está relacionada con el proyecto de conversión de un vehículo convencional de combustión interna a eléctrico, ya que este tipo de motores es comúnmente utilizado en los vehículos eléctricos. 

Objetivos:

• Diseño de un inversor trifásico - Driver
• Control básico de velocidad a lazo abierto mediante variación de frecuencia - PWM
• Diseño de banco de pruebas mediante 2 motores AC
• Control avanzado de velocidad a lazo cerrado sin sensores - Field Oriented Control (FOC)
• Control avanzado de torque a lazo cerrado con sensores - Direct torque control (DTC)
• Implementación en el ámbito del transporte eléctrico.

Motores Adquiridos

Para este proyecto se adquirieron 2 motores de Inducción tipo Jaula de Ardilla de 1 y 2 HP.

Control Avanzado

Field Oriented Control (FOC) ó Vector Control

Es una estrategia usada para manejar un inversor de frecuencia variable y lograr control desacoplado de torque y flujo magnético en motores AC. La idea es modelar un motor AC como uno de corriente continua para controlarlo de manera semejante. Se logra mediante la disociación de la corriente del estator en los componentes utilizados para la generación de flujo de magnetización y para la generación de par.

Direct torque control (DTC)

Es un método utilizado en los VFD para controlar el par (y finalmente la velocidad) de motores 3F AC. Esto implica el cálculo de una estimación del motor de flujo magnético y el par motor basado en la medida de voltaje y corriente del motor.

Integrantes por Cenditel

• Ángel Serra (Responsable)
• Carlos Soto

Proyectos De Hardware Libre en Venezuela

Hardware para Automatización de Procesos Agrícolas (HAPA)

En el proyecto HAPA se está desarrollando un hardware capaz de poder automatizar diferentes tareas pertenecientes al área de la agricultura. El control del riego representa una actividad crítica en los cultivos de la cual depende el crecimiento y manutención de las plantas. Se plantea una primera versión donde abarque el control de riego y medición de variables de temperatura y humedad.

Este proyecto esta pensado para que sea modular y escalable, con el objetivo que en etapas siguientes se vayan se agregando mayores controles y actuadores. La necesidad y la posibilidad son dos características principales debido a que no todos nuestros agricultores cuentan con sistemas de avanzados de siembra y en mucho de los casos tampoco cuentan con invernaderos capaces de ser adaptables para el control de otras variables. Estas variables pueden ser medidas controladas, se necesitan mecanismos algo más avanzados que para ejercer la misma acción en el riego. Un ejemplo muy claro sería la humedad en el ambiente, que a cielo abierto quizás sería poco provechoso medirla pero dentro de un ambiente controlado (invernadero) se pueden realizar acciones en beneficio de los cultivos.

Otra característica de este proyecto es la facilidad de uso que debe presentar, evitando que se convierta en un obstáculo agregado al proceso de cultivo, la tarjeta debe ser robusta para adaptarse a ambientes cambiantes. Para finalizar, la mayoría de los dispositivos que lo conforman deben ser fáciles de conseguir en el mercado venezolano y de fácil sustitución en el hardware, de manera que el producto sea de apropiable por los agricultores en cuanto a funcionamiento, programación y posible reparación, además de contar con suficiente documentación que permita ser extrapolado a cultivos a nivel nacional y latinoamericano.

Otro módulo importante es el encargado de la alimentación del sistema, la fuente será diseñada de manera sencilla y robusta, que permita facilidad en su construcción y reparación.

Una primera parte del proyecto comprende el desarrollo y prueba de la fuente de alimentación así como el desarrollo y prueba del hardware que comprenderá la medida de temperatura, el control del riego y la visualización de las variables. Como actividades a la segunda etapa esta el aumento de la capacidad del hardware, esto mediante la inclusión de la medida de humedad y el registro de los datos en dispositivos de almacenamiento.

La meta POA es tener una tarjeta funcional que permita control programado de riego, medición de variables y actuadores, además de validado en pruebas de campo.

Levantamiento de Requerimientos

Temperatura

Un termopar es un circuito formado por dos metales distintos que produce un voltaje que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado "punto caliente" y el otro denominado "punto frío". En electrónica, los termopares son ampliamente usados como sensores de temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su principal limitación es la exactitud ya que los errores del sistema inferiores a un grado centígrado son difíciles de obtener.

Acidez en la Tierra

Un ISFET ( Ion Sensitive Field Effect Transitor , transistor de efecto campo sensible a iones ) es un sensor electrónico-químico que reacciona a cambios de pH. Cuando cambia la concentración de iones ( pH ), también varía la cantidad de éstos que pasan a través de la membrana y van a parar a la puerta del transistor. Por tanto, también puede variar la corriente que pasa a través del transistor. Esto ocurre cuando el sensor entra en contacto con la sustancia que se desea analizar.

Luminosidad

Sensor de Luz La resistencia ajustable sirve para controlar manualmente el límite de luz o umbral de disparo del sensor Con el jumper podemos variar la configuración del sensor y así decidir su forma de funcionamiento. Que se active por exceso o por defecto de luminosidad. Con la cápsula del jumper quitada , cuando el grado de luminosidad no llegue al ajustado, el diodo bicolor tendrá un color rojo y el monocolor estará apagado. No emitirá ninguna señal de salida a la placa. Cuando se supere el umbral de luz el diodo bicolor se iluminará de color verde y el monocolor de naranja. Estará emitiendo señal a la placa. Con la cápsula del jumper puesta , si el grado de luminosidad no llega a la del umbral determinado, el diodo bicolor se iluminará de color rojo y el monocolor de naranja. El sensor dará señal a la placa. En el momento que el grado de luminosidad sea superior al ajustado en la resistencia variable, el diodo bicolor se iluminará de color verde y el monocolor se apagará dejando de enviar señal alguna a la placa

Humedad

El sensor de Humedad ECH2O es un nuevo, preciso y económico sensor de Humedad de suelo que permite supervisar a largo plazo el contenido de agua sobre un área geográfica amplia de sus campos. Permitir que usted instale varias puntas de prueba en su campo y más aún obtener el contenido volumétrico de agua en sus plantaciones sin necesidad de incurrir en complicadas tablas, como se hace con lo sensores convencionales. La punta de prueba del sensor ECH2O mide la constante dieléctrica del suelo para encontrar su contenido en agua volumétrico. Hace esto encontrando el índice del cambio del voltaje aplicado al sensor una vez que se entierre en el suelo. Además, los sensores ECH2O tienen un consumo de energía muy bajo. ¿Que es la humedad? H2O + gas o solido

Plagas

Las plagas muchas veces son causantes de muchos y cuantiosos daños en estructuras y cosechas de todo el mundo. Los actuales métodos de detección precoz de estos insectos no son de gran ayuda: son caros, no demasiado fiables y sólo pueden acceder a un 25% de la estructura afectada. Mediante el uso de sensores de plagas nosotros proponemos detectarlas a través de las vibraciones que estas producen en la tierra .

Sensores

Para el censado de variables en esta primera etapa se están utilizando dos dispositivos: el DS1621 y el SHT15. El primero de ellos de ellos es un sensor de temperatura y termostato programable. La comunicación con el microcontrolador es realizada a través del protocolo I²C. Para su configuración y lectura se utilizan comandos definidos.

Responsable del Proyecto:

Ingeniero Carlos Soto

Proyectos parte II

VIA Openbook 

VIA, conocida antiguamente por la fabricación de chipsets para placas madre, y ahora como responsables de los evasivos procesadores Nano, también aportó su grano de arena al hardware libre. Se trata del OpenBook, un diseño de referencia de código abierto para netbooks. En general, un fabricante hace lo que desea a la hora de diseñar una netbook, pero el OpenBook es una opción bienvenida para aquellos productores OEM dedicados a la creación de dispositivos genéricos que operan por fuera de la influencia de las grandes marcas (algo especialmente cierto en el gigante mercado chino). Hay algunos modelos de netbooks con marca Olivetti que estaban basados (al menos en parte) en el OpenBook de VIA. 

Arduino

Arduino es una plataforma de hardware libre basada en una sencilla placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje de programación Processing/Wiring. Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos autónomos o puede ser conectado a software del ordenador (por ejemplo: Macromedia Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data). Las placas se pueden montar a mano o adquirirse. El entorno de desarrollo integrado libre se puede descargar gratuitamente.

Las plataformas Arduino están basadas en los microcontroladores Atmega168, Atmega328, Atmega1280, ATmega8 y otros similares, chips sencillos y de bajo coste que permiten el desarrollo de múltiples diseños.

Al ser open-hardware, tanto su diseño como su distribución son libres. Es decir, puede utilizarse libremente para el desarrollo de cualquier tipo de proyecto sin haber adquirido ninguna licencia.

·         Placa serie: Es la placa básica, y se utiliza una interfaz RS-232. Ésta puede ser utilizada tanto para programar la placa como para comunicarse con otros elementos externos que utilicen el puerto serie, como por ejemplo un PC. La versión Diecimila de Arduino tiene conexión USB y hace innecesario pulsar el botón Reset de la placa cada vez que se carga un nuevo programa, por lo que es mucho más cómoda de utilizar que su antecesora (puerto serie).

·         Placa USB: Es igual a la placa serie pero en vez de un puerto serie como tal, tenemos un conector USB (para poder conectar ordenadores sin puerto serie, como los portátiles de ahora) más un conversor a serie. Si conectamos un aparato que siga la interfaz USB no funcionará pues en realidad es un puerto serie, no USB.

·         Placa de prototipado: Esta placa está pensada para poder incorporar hardware adicional al diseño base de Arduino. Incorpora una matriz de agujeros en la que se puede añadir nuestro hardware adicional. No dispone de puerto serie ni USB, por ese motivo es necesario disponer de otro programador que utilice ICSP.

·         Bluetooth: Es la última versión en la que se está trabajando. Elimina la necesidad de cables para comunicarse con el PC, vuelve a ser otra manera de disfrazar un puerto serie.

·         XBee: Esta placa Arduino incorpora el estándar XBee para comunicarse con otras Arduino XBee

·         ArCan: Este shield dota a Arduino con la capacidad de intercomunicarse via Bus CAN.

Videso sobre Arduino:

Proyectos De Hardware Libre

OpenSPARC 

OpenSPARC es un proyecto de hardware libre que vio la luz en diciembre de 2005, de la mano de Sun Microsystems (ahora Oracle). El logro de OpenSPARC se basa en la libre disponibilidad del Verilog (o "lenguaje de descripción de hardware" de un procesador completo de 64 bits, con una capacidad de hasta 32 hilos, conocido como el UltraSPARC T1. Apenas tres meses después, Sun liberó el núcleo de propiedad intelectual del T1, abriendo de forma oficial la puerta para la existencia del OpenSPARC T1, un chip de ocho núcleos, ocho canales y un máximo de 32 hilos. El proyecto OpenSPARC también permitió la liberación de la siguiente generación del UltraSPARC, el T2. Es sabido que Oracle tiene cierta preferencia por cortar de raíz proyectos de código abierto, pero OpenSPARC sigue vivito y coleando.

Simputer 


El Simputer vio la luz en el año 2002, y se trata de una especie de agenda electrónica open source destinada a aquellos lugares en donde utilizar un ordenador no era del todo viable. Alcanzó un nivel de utilización bastante decente entre algunas instituciones gubernamentales de la India, pero su destino quedó en parte sellado debido a su precio (más de doce mil rupias en ese entonces, casi 300 dólares actuales) y a su fracaso a nivel comercial. Sin embargo, su existencia ha servido como inspiración para otra clase de dispositivos, e incluso podría ser posible ver al Simputer como un ancestro de la tablet Saksha.

USRP 


Universal Software Radio Peripheral, es una placa diseñada específicamente para fabricar sistemas de radio basados en software. Por su naturaleza abierta y libre, tanto los esquemas como el software necesario para su funcionamiento están disponibles, pero un punto extra a favor del USRP es su enorme nivel de flexibilidad. Los desarrolladores pueden incluso crear sus propias placas de extensión para el USRP, alterando sus propiedades o agregando funciones específicas que no están contempladas en el diseño original. El USRP tiene dos versiones, pero ambas son desarrolladas en paralelo. Este es un buen ejemplo de hardware abierto y con venta al público: Un USRP completo tiene un precio aproximado de 700 dólares.

Openmoko 

Openmoko ha sido un poco más mediático que otros proyectos debido a su objetivo de crear teléfonos móviles de código abierto, lo cual obviamente incluye tanto el hardware (a pesar de las restricciones en algunos países, en relación con la telefonía móvil), como el sistema operativo. Se planearon varios diseños, pero el único que realmente vio la luz fue el Neo FreeRunner en junio de 2008. En 2009 se anunció la cancelación de todos los móviles futuros, pero cabe destacar que Openmoko ofrece un nivel de flexibilidad que aún hoy no ha sido igualado por ningún fabricante: Hablamos de cambiar por completo el sistema operativo a un móvil. Ya existen versiones modificadas de Android para su instalación en el Neo FreeRunner, y se espera que Openmoko siga involucrado con los teléfonos móviles. 

OGP 


El proyecto OGP (por Open Graphics Project) busca diseñar nada menos que una placa de vídeo de código abierto. Utilizará una interfaz PCI, contará con un total de 256 MB de RAM, y se han proyectado hasta cuatro interfaces diferentes, entre las que se destacan puertos DVI. A decir verdad, se conoce al OGP desde hace mucho tiempo, y no se ha visto hasta ahora una actividad perceptible. Algo similar le sucede a otro proyecto de gráficos de código abierto, conocido como Project VGA. Su última actualización es de febrero de 2008, y no se ha sabido nada desde entonces. 

RepRap 


Este proyecto saltó a la fama no sólo por tratarse de una impresora 3D de código abierto, sino también porque tiene la capacidad de duplicarse a sí misma. En otras palabras, la RepRap puede "imprimir" la gran mayoría de las partes necesarias para la construcción de otra RepRap. El proyecto no sólo se mantiene activo, sino que ya existen varios modelos de RepRap. Es cierto que algunos componentes sencillamente no pueden ser "impresos" por la RepRap, pero los modelos posteriores han ido refinando su diseño, buscando acercarse lo más posible a un sistema de réplica total. 

Video en Ingles:

Charla en español de uno similar:

¿Que es el Hardware Libre?

Se llama hardware libre a los dispositivos de hardware cuyas especificaciones y diagramas esquemáticos son de acceso público, ya sea bajo algún tipo de pago o de forma gratuita. La filosofía del software libre (las ideas sobre la libertad del conocimiento) es aplicable a la del hardware libre. Se debe recordar en todo momento que libre no es sinónimo de gratis. El hardware libre forma parte de la cultura libre.

Un ejemplo de hardware libre es la arquitectura UltraSparc cuyas especificaciones están disponibles bajo una licencia libre.

Algo del ímpetu para el desarrollo del hardware libre fue iniciado en 2001 con el Challenge to Silicon Valley publicado por Kofi Annan. Debido a que la naturaleza del hardware es diferente a la del software, y debido a que el concepto de hardware libre es relativamente nuevo, aún no ha surgido una definición exacta del hardware libre.

Dado que el hardware tiene asociados a él costos variables directos, ninguna definición de software libre se puede aplicar directamente sin modificación. En cambio, el término hardware libre se ha usado principalmente para reflejar el uso del software libre con el hardware y el lanzamiento libre de la información con respecto al hardware, a menudo incluyendo el lanzamiento de los diagramas esquemáticos, diseños, tamaños y otra información acerca del hardware. De todos modos, incluye el diseño del hardware y la distribución de los elementos en la tarjeta madre.

Con el auge de los dispositivos de lógica programable reconfigurables, el compartir los diseños lógicos es también una forma de hardware libre. En vez de compartir los diagramas esquemáticos, el código HDL es compartido. Esto difiere del software libre. Las descripciones HDL son usadas comúnmente para instalar sistemas SoC en FPGA o directamente en diseños ASIC. Los módulos HDL, cuando se distribuyen, son llamados semiconductor intellectual property cores, o núcleos IP.

Licencias

Se han creado licencias específicas para hardware libre, algunas de las cuales están todavía en desarrollo y se mencionan a continuación:

Grupos que usan GNU GPL

• Free Model Foundry.

• ESA Sparc.

Grupos que usan otras licencias

• Free-IP Project (al estilo MIT).

• LART (al estilo MIT).

• GNUBook (basada en la licencia GPL, con las adiciones de los derechos ambientales y humanos).

Grupos desarrolladores de nuevas licencias

• Simputer GPL, una licencia de hardware se basa en la licencia GPL.

• Freedom CPU.

• OpenIPCores OHGPL.

• The Open NDA.

• OpenPPC (basada en Apple Public Source License).

• Hardware Design Public License Open Collector, basada en la licencia GPL.

Hardware Design Public License Open Collector, basada en la licencia GPL.