Diseño de un sistema mecatrónico para la extracción del zumo de limones by Luis David Robles

Sistema Mecatrónico

El presente artículo completo lo puedes encontrar en el siguiente link: Diseño de un sistema mecatrónico para la extracción del zumo de limones

Algunos de los materiales que utilizarán los puedes encontrar en nuestra tiena online Ferrustronix:

• Sensor ultrasónico/ultrasonido HC-SR04

Resumen del artículo:

Requerimientos del sistema mecatrónico y presentación del concepto

Requerimientos del sistema mecatrónico

Para poder diseñar la máquina capaz de exprimir el jugo de los limones, primero se tuvo que identificar las etapas necesarias para su extracción, tales como:

1. Cortar los limones
2. Exprimido del zumo de los limones ya cortados.
3. Separación del jugo de la cáscara y semillas.

Se ha diseñado un sistema mecatrónico capaz de ejecutar estos procesos. El funcionamiento debe ser simple; de modo que pueda ser usado fácilmente por cualquier usuario sin previo entrenamiento.

Las exigencias que han sido consideradas tanto para el diseño como su funcionamiento son:

• Las dimensiones del sistema deben facilitar su transporte y optimizar el espacio que se requiera para su funcionamiento.
• El área de trabajo del sistema debe cumplir con un mínimo de requisitos que permita el funcionamiento seguro del mismo; es decir, toma corrientes correctamente instalados y mantener un área de trabajo limpio y libre de obstáculos.
• El sistema debe cumplir con las normas de seguridad y de consumo.
• El encendido y apagado de la máquina debe ser por medio de un solo botón.
• El contenedor de limones está elaborado para una capacidad de 50 limones, esto responde al límite de 500 mililitros que puede soportar el recipiente de zumo de limón.
• Durante la extracción no deben aplastarse las semillas de los limones, debido a que pueden afectar el sabor del zumo de limón haciendo que sea amargo. Para cumplir con las exigencias y las etapas de extracción de los limones se realizaron pruebas previas con las que se busca un adecuado proceso de diseño.

Concepto de la solución

1. Ingreso de los limones.- En esta etapa se realiza la alimentación de la máquina, así como la dosificación de los limones para que puedan ser procesadas una por una. Utilizaremos una rampa circular con ángulo suficiente para que puedan rodar los limones. Esta etapa permite que los siguientes procesos sean ejecutados limón por limón.
2. Corte de los limones.- Emplea un componente dosificador con forma de rueda segmentada que permite procesar cada limón por separado; asimismo, éste ejerce una fuerza de presión del limón contra una cuchilla fija para que pueda ser cortado a la mitad. Luego, por medio de una rampa se divide las mitades para la siguiente etapa.
3. Extracción del zumo de los limones.- Para este proceso se utilizan rodillos con puntas en su superficie. Cuando los limones cortados a la mitad entren, serán aplastados.
4. Eliminación de la cáscara y semillas de los limones.- Se emplea una rampa con agujeros para desechar los residuos de la cáscara y permitir el paso del jugo a nuestro recipiente.
5. Medición por ultrasonido.- La máquina incluirá un sensor ultrasónico para medir la cantidad de jugo de limón y detener el funcionamiento si sobrepasa el límite permitido.

Sensores

Sensor Ultrasónico

La máquina emplea el sensor ultrasónico HC-SR04 (anexo 5) para medir el nivel o altura en que se encuentra el jugo de limón. Se eligió dicho sensor por poseer un rango corto para detectar la distancia y tener un sistema de control incorporado para el micro controlador.

Sensor Ultrasónico HC-SR04

El sensor cuenta con 4 pines:

• VCC: El sensor requiere 5V DC para su funcionamiento
• GND: Tierra
• Trigger: Sirve de entrada y mando para que el sensor envíe la señal y detecte el eco.
• Out: Envía un pulso cuyo periodo varía conforme la distancia detectada.

Para su funcionamiento se ha tomado en cuenta otras consideraciones:

• El Atmega8 enviará un pulso hacia el “Trigger” del Sensor. Esta señal debe tener una duración de 10 microsegundos. El ultrasonido enviará ocho señales de 40 KHz y luego detectará el eco convirtiéndola en una señal eléctrica.
• El rango de funcionamiento del sensor; es decir, la distancia que puede ser detectada traducida al pulsos del eco es de 150 microsegundos a 25 milisegundos
• El ciclo de tiempo en que se transmite el pulso al “Trigger” no debe ser menor a 50 milisegundos. Caso contrario es posible que el eco no hay desparecido y se genere un error de cálculo cuando se envía otro.

BIBLIOGRAFÍA

Robles Pizarro, L. D. (2013). Diseño de un sistema mecatrónico para la extracción del zumo de limones.