Proyecto de control inalámbrico de barrera láser PARTE II

LOS MODULOS NRF20L01

Se consiguen en el mercado unos módulos de RF que trabajan en la gama de los 2,4 GHz (sí, la misma que internet) y vienen en 2 versiones: Con antena integrada en el PCB y con antena externa direccional.

Estos módulos son de corto alcance (el primero de la izquierda) y de un poco mejores prestaciones los que vienen con antena. Aunque trabajan en la gama de WiFi tienen un ancho de banda que no interfiere con internet (en teoría). Son transceptores, es decir que pueden emitir y recibir por igual aunque no al mismo tiempo. De cualquier modo para cualquier proyecto hacen falta dos unidades. Trabajan mejor cor Arduino aunque pueden conectarse a un CI apropiado. Según el datasheet, el primero es para muy cortas distancias (4 ò 5 mts.) y el segundo, adecuadamente configurado y en línea visual directa, alcanzaría hasta 1 km. Tales prestaciones son dudosas y publicaré los resultados de mediciones hechas a campo abierto en cuanto termine el circuito de control con Arduino Uno.

Obviamente estoy intentando obtener señal confiable para mi proyecto de barrera láser inalámbrica utilizando tres módulos con antena y tres Arduino Uno. El esquema teórico es que dos de estos módulos actúen de emisores y otro como receptor de ambas señales.

Lo que en teoría parecía un circuito bastante simple se ha convertido en muy complicado por los vericuetos de programación que requieren los Arduinos.
Todo el sistema Arduino se basa en sistema de programación C++ aunque también es capaz de leer otros lenguajes. Es tan amplio y tan difundido el sistema Arduino en la actualidad, que se utiliza en infinidad de utilidades y, por ser de hardware y código abierto, permite a los usuarios hacer literalmente lo que quieran. Se utiliza en robótica, en domótica, en internet de las cosas, etc. Otra ventaja es la facilidad para conseguir los periféricos y accesorios para casi cualquier aplicación. Realmente el mejor uso que se le puede dar es el pedagógico ya que todo el sistema es tan amigable con el usuario que los niños pueden aprender programación mientras experimentan el software que elaboran, en su interacción con la vida real.
En mi caso, las dificultades que se me presentan son de radiofrecuencia y de interacción entre módulos ya que la diferencias entre bandas de RF son tan estrechas que los hace muy susceptibles a las interferencias entre los propios módulos y con señales extrañas al circuito. Estas interferencias provienen de infinidad de dispositivos inalámbricos que trabajan en la misma banda de 2,5 GHz; controles remotos, alarmas, sensores y hasta el propio WiFi doméstico..

¿Qué está pasando con "la red de redes? Parte 2: la Deep Red

LA RED OSCURA, RED TOR O DEEP RED: ¿MITO O REALIDAD?

¿Quién no ha escuchado hablar de la red profunda, oculta u oscura? Ya sea en películas o en la vida real todos alguna vez escuchamos ese término.

Pues bien... continuando con mis apreciaciones sobre lo que está pasando en la red de redes (ver 1ª nota) me parece ahora apropiado hablar sobre esa famosa red paralela, oculta, extraña, a la que no podemos acceder porque es justamente eso: una red oculta. Se supone que a esa red sólo acceden los iniciados, los que saben muchísimo sobre internet y sus recovecos y eventualmente los que no quieren exposición pública sobre sus actividades cibernéticas.

Se supone que a esta red no pueden acceder los motores de búsqueda ni los organismos de inteligencia, ni siquiera los hackers más avezados. ¿Para qué se usa? Bueno, asumiendo que existe, debemos suponer que se utiliza para actividades ilegales de todo tipo, desde pornografía infantil hasta ciberterrorismo y narcotráfico. Hasta allí el campo de las suposiciones. Si realmente existe debe mantenerse tal como es, oscura, oculta. De otro modo no tendría razón de ser.

Podríamos hacer un paralelismo con el "crimen perfecto". Si lo pudiéramos comprobar, no sería perfecto, aunque podemos asumir que, por supuesto, existe.

La internet oscura comprende el contenido que circula en redes encriptadas, o darknets, que utilizan la World Wide Web, pero que requieren de programas o autorizaciones especiales de acceso. ... Uno de los programas más conocidos es Tor, que oculta la ubicación y la actividad de la persona que usa la red. Conocida también como el Internet Invisible, engloba toda la información que se encuentra en la Web, pero que no está indexada por los motores de búsqueda tal y como los conocemos. Se trata, por tanto, de todo el contenido online que no es rastreado ni encontrado por el usuario promedio en la red.
Pero... si alguien puede encriptar, otro puede desencriptar. Así nos enseña la historia del espionaje en el mundo desde los griegos 1.200 años AC y su arte de la guerra, pasando por Hitler y su famosa Enigma, hasta los pibes nerds que hackearon varias veces al pentágono y a la NASA. De modo que es relativo el concepto de "secreto". Puede haber muchos secretos en la red para la gente común como yo o como vos que la utilizamos para laburar o mandar un mail. A lo sumo podemos tener alguna trampa en Facebook y crear algún perfil falso para encontrar aventuras amorosas fuera de nuestras amadas y fieles parejas (sarcasmo, obviamente). Pero evidentemente hay grupos y comunidades que sí utilizan medios encriptados para comunicarse y lo hacen, seguramente, por razones muy valederas. 

El secreto por sobre todas las cosas:

¿Quiénes necesitan mantener comunicaciones ultrasecretas? Respuesta simple: infinidad de organismos, agrupaciones, Estados, agencias y hasta empresas. También algún particular, probablemente. Pero no hay que equivocarse... ya nada es completamente secreto. Es tal el control que se hace de las comunicaciones, internet y celulares incluidos, que realmente nada es realmente secreto cuando los poderosos de turno así lo deciden. Así es que, mi amigo usuario de Tor, no creas que lo que publicaste ayer o hace un rato será un secreto por más de unos minutos, algunas horas tal vez.
En resumen: si ya salió de tu cerebro... no es secreto en absoluto.

Proyecto de control inalámbrico de barrera láser PARTE I

CIRCUITO EMISOR Y RECEPTOR EN PROTOBOARD (PRIMERAS IMÁGENES)

Esta imagen (de calidad mediocre) es el anticipo de un detallado proyecto que estoy probando para lograr un sistema de control y cronometraje de eventos hípicos para niños con autismo. El sistema, como primer prototipo, está realizado sin Arduino aunque utilicé unos CI emisores y receptores conectados a económicos módulos de rf en 433 MHz. Los detalles de los circuitos correspondientes los publicaré luego de probar su efectividad en campo real. Serán publicados en formato Fritzing con detallada lista de materiales y costo estimado en dólares. Aclaro que todos los softwares que uso son de código abierto y gratuitos 100%. Todos los programas en mi PC son así. Afortunadamente he encontrado un programa gratuito para cada cosa que quiero. Y si Windows no hubiera venido pre-instalado, estaría usando alguna de las versiones de Linux.

DE QUÉ SE TRATA

Recibí el encargo de pensar en algún modo práctico de cronometrar eventos hípicos para niños autistas sin llenar la pista de equitación con cables o personas que desconcentran y alteran a jinetes y caballos. Esto parecía fácil de lograr dada la cantidad de dispositivos inalámbricos que hay en el mercado. Eso fue un error de apreciación de mi parte.

La mayoría de los dispositivos económicos no cumplen con la espectativa de distancia de cobertura ni de precisión en las señales de rf. No cumplen ni si quiera con las especificaciones y prestaciones que dicen tener en su "datasheet" de fábrica.

PRIMERO LO PRIMERO

Evidentemente el primer paso en mi proyecto fue buscar algún sistema existente para este fin o parecido que pudiera adaptarse. Encontré de todo tipo, especialmente en E-Bay y sitios similares, pero los costos eran astronómicos, al menos para las posibilidades de un argentino no dolarizado. Por ese motivo me puse a diseñar mi propio sistema.

LAS BARRERAS

En primer término comencé a probar el sistema de barrera imperceptible para detectar el paso de cada jinete por la entrada y la salida de la pista. Probé de todo, incluyendo detectores de presencia o proximidad usados en alarmas caseras, pasando por infrarrojos y ultrasonido hasta llegar al diodo láser de baja potencia. Me quedé con el láser.

EN QUÉ CONSISTE EL SISTEMA

El sistema completo debe hacer lo siguiente:

1) Detectar la entrada de un jinete al circuito de salto y activar un cronómetro en una PC situada en la cabina de control y arbitraje del evento.

2) Desactivar los sensores de la barrera inmediatamente pasa un jinete para que ésta no detenga el cronómetro en una segunda pasada ya que el jinete suele pasar por la misma "puerta" varias veces durante el circuito pero la barrera sólo debe activarse la primera vez.

3) Proyectar el cronómetro en pantalla grande para el público.

4) Activar la barrera en la puerta de salida cuando el jinete concluye su actuación y se dirige hacia ella en forma final. También esta "puerta" suele ser pasada varias veces durante el evento pero sólo debe detener el cronómetro en la pasada final.

5) Todo debía ser inalámbrico.

El sistema láser de barrera lo construí con un diodo láser de 5V 5mW enfocado sobre una resistencia LDR que "espera señal" del lado opuesto del láser. La distancia entre emisor y receptor es de 5-6 mts.

La opción del láser es viable porque, excepto que haya mucho polvo o humo en la pista, el haz de luz es invisible. Basado en pruebas de campo pude comprobar que en ningún caso el láser produjo distracciones o efectos no deseados en animales o jinetes.

Evidentemente el sistema de barrera necesita un pequeño circuito que actúe según el LDR reciba o no la luz del láser y active un relé que a su vez activaría una señal de rf recibida en la cabina por un circuito receptor que activa o detiene el cronómetro según el caso.

Las barreras se alimentan de baterías de gel de 12 V. 7 Amp. colocadas y ocultas en las bases de las barreras. Evidentemente los circuitos contienen adaptadores de voltaje para no achicharrarse ya que trabajan en su mayoría con 5 V.

Estos son los componentes principales del sistema láser

Arriba: diodo láser. Izquierda: LDR.  Abajo: Relé 5V.

Estos componentes los compré en Mercado Libre por menos de dos dólares. A eso hay que sumarle varios componentes menores que luego detallaré en la presentación del circuito terminado.

Evidentemente, a medida que uno construye un circuito van saliendo defectos para corregir o mejoras para un desempeño seguro. El problema principal surgió al incorporar los transmisores de rf encargados de llevar la señal de las barreras hacia la cabina de control que, según la pista, suele estar de 40 a 100 mts. de distancia.

Para las primeras pruebas compré 2 juegos de TX y RX en los cuales gasté 6 dólares, también en Mercado Libre.

Módulo Receptor (RX)

• Voltaje de trabajo: 5VDC
• Consumo: 4mA
• Modulación: ASK / OOK
• Frecuencia de recepción: 433Mhz (o 315Mhz según el modelo)

Hay que tener muy en cuenta que el módulo receptor trabaja con 5V CC. Ni más ni menos ya que es muy sensible a los cambios de voltaje.

Módulo Emisor (TX)

• Voltaje de trabajo: 5 - 12 VDC
• Consumo: 20-30 mA
• Modulación: ASK / OOK
• Frecuencia de recepción: 433Mhz (o 315Mhz según el modelo)

El módulo TX trabaja mejor (mayor alcance) alimentado con 12 VCC y colocando una antena en el ojal superior derecho de la imagen. La antena debe ser de un cuarto de la longitud de onda de su frecuencia. En mi caso probé varias longitudes y quedé en 16 cm. como la óptima para ambos módulos. La antena consiste en un cable monofilamento extendido (no espiralado).

Vale aclarar que en ningún caso estos módulos superan los 50 mts. de alcance con línea visual directa y sin obstáculos. Tampoco debe haber grandes masas metálicas muy cerca de los módulos (autos, camiones o casillas) porque producen pérdida de señal.

Cómo trabajan:

Estos pequeños módulos fueron pensados, más que todo, para ser utilizados como control remoto a corta distancia para autos, alarmas, etc. Una vez que reciben alimentación eléctrica comienzan a emitir-recibir la onda portadora pero para que hagan un trabajo útil debemos introducir en el módulo emisor (TX) una modulación o señal en la patilla correspondiente a "data" (en la imagen es la patilla izquierda). En la patilla central (VCC) se conecta la alimentación + y en la derecha se conecta tierra - (GND).
En el módulo receptor la alimentación se conecta de la misma manera y la "data" se conecta a cualquiera de las dos patillas centrales (están puenteadas).
La "data" no es más que una señal lógica sacada de un circuito integrado que puede tener solo dos estados: LOW (bajo o nulo) o HIGH (alto o activo). Digitalmente sería un cero o un uno, según el caso.
Yo utilicé los CI  Ht12e + Ht12d que los venden por pares de emisor y receptor a 3 dólares el par, también en Mercado Libre. La ventaja de estos circuitos integrados es que no hay que programarlos para nuestro proyecto ya que vienen preparados para este fin y sólo hay que conectarlos correctamente.

Evidentemente yo compro los componentes en ML porque en mi ciudad (San Luis) no hay casas de electrónica bien equipadas. Sólo consigo (a veces) accesorios menores (resistencias, condensadores, diodos) siempre que no sean un poco "fuera de lo común". Esta situación hace muy complicado el trabajo de crear cosas en electrónica porque se debe planificar muy bien el trabajo para comprar todos los componentes en ML de una sola vez, dado el valor de los transportes que, a veces, superan el de la compra en sí.

Con este par de CI estaría completa la lista de componentes principales para comenzar a ensamblar nuestros circuitos. En mi caso compré un par de placas de prueba (protoboards) que recomiendo a todo entusiasta de la electrónica ya que pueden ser utilizadas infinidad de veces para distintos trabajos experimentales. Una vez logrado el funcionamiento deseado de nuestros circuitos podemos ensamblarlos en PCB que son las placas de circuitos impresos pre-perforados para fijar los componentes con sus soldaduras correspondientes. Un ejemplo es la primera imagen de esta nota en donde se muestran los circuitos tal como se preparan en la placa de pruebas. 

¿Qué está pasando con "la red de redes? Parte 1

Estaba buscando información en la red sobre ese fantástico hardware y software de código abierto que se llama Arduino. Poco a poco fui encontrando bastante material para estudiar aunque, lamentablemente, la mayoría está en inglés.

Ese problema lo solventé con el querido sistema de traducción de Chrome y más o menos voy logrando mi objetivo.

El problema es que también advertí que casi toda la información es vieja, por decir lo menos. Material del año 2006 hasta el 2013-14 y ahí es donde más o menos se termina y nada nuevo brilla bajo el sol. ¿Por qué? De pronto nadie publica nada nuevo y sólo encontramos artículos que son "copy-paste" unos de otros.

Seguramente no es que nadie estudie o haga cosas nuevas con Arduino. Simplemente no están en la red. Los motivos de estas ausencias (el problema no es sólo con Arduino sino con infinidad de cosas en las que uno podía encontrar foros y sitios muy activos y actualizados) son difíciles de comprender. Un experto me comentó que en muchísimos temas sucede lo mismo y él cree que se debe a la mercantilización de la información y el conocimiento. Es decir, muchos creen poder sacar algún provecho económico de lo que saben (o de lo que copian de otros) y lo publican sólo a través de sitios que se pueden monetizar de algún modo. Eso es una gran pena y un retroceso de la horizontalidad legendaria de la red que nos lleva hacia un verticalismo fundamentalmente monetario.

"Si no hay plata, no publico"

Tal parece ser la actitud de muchos bloggers serios y activos. En cambio, los espacios que van dejando los ocupan los banales que vemos haciendo tonteras en Youtube y sitios similares que están plagados de cosas maravillosas conviviendo con las estupideces y banalidades más increíbles. Y lo peor es que algunos de esos banales ganan dinero haciendo eso.

Evidentemente el sistema los estimula hacia la chatura porque lo chato, lo banal, lo fácil e intrascendente vende más y más cada vez. Ese fenómeno ya lo vemos desde hace mucho en otros ámbitos como la música y la literatura. Lo que no vende no vale el esfuerzo.

Evidentemente alguien fogonea y estimula ese fenómeno de la desinformación... y ese alguien es quien maneja hoy la red y sus contenidos. Los monstruos de la web. Las corporaciones de la web. Los súperpoderosos de la web. ¿Quién más?

Y pensar que alguna vez nos creímos lo de la libertad absoluta en internet, en la red de redes. Era, como tantas cosas, una ilusión. La red (ya no lo escribo con mayúscula porque no lo merece), está manipulada de cabo a rabo por esos tótems de la informática que pueden hacer literalmente lo que quieran con los contenidos propios y ajenos. Realmente lo pueden hacer y lo hacen. Utilizan algoritmos, software y hasta personas que acceden a todos los contenidos y los manipulan a su antojo. Trabajan para ellos mismos y para la corporación. Trabajan también para algunos Estados que pueden pagarlo.

Entonces, claro, ya no vale la pena publicar contenidos que no dejan ganancia o que van en contra de la tendencia que marcan los tótems.

Aún así, algunos (entre los que me cuento), persistimos en compartir lo que sabemos y aprendemos.

Entre publicaciones tecnológicas iré haciendo comentarios sobre estos temas. Obviamente yo no estoy en contra de que alguien gane dinero utilizando la red; el problema es que no hagan nada si no es por dinero... Hay una gran diferencia. El próximo: La Red Oscura.

¿Digital o analógico?

Parte I

Todavía se discute en foros y conferencias de todo tipo y a todo nivel, sobre la superioridad (o no) de lo uno sobre lo otro.

La realidad es que la discusión es inconducente y estéril.

Tecnológicamente hay una realidad incontrastable: el mundo digital no puede interactuar con el mundo real sin la asistencia analógica y por contrapartida, el mundo analógico podría perfectamente actuar sin lo digital pero, indudablemente, la combinación de ambas tecnologías hace que todo fluya, se facilite y se acelere.

¿Qué es "lo digital"?

El universo digital se reduce a una sucesión infinitamente combinable de unos y ceros que, adecuadamente utilizados, pueden leerse como un conjunto de instrucciones escritas numéricamente para que un dispositivo (cualquiera) realice una acción determinada. Ese dispositivo, seguramente, será analógico: mecánico, eléctrico, electromecánico, neumático, hidráulico, electrónico, acústico, etc.

Sin el intermediario analógico, el mundo digital será siempre una compilación de unos y ceros sin sentido alguno. Se podría hacer una analogía con un libro sin un lector que le dé una razón de ser. Obviamente ese libro sólo será una entelequia. Un objeto más. El libro será cultura, ciencia, novela, poesía o tecnología en la medida en que alguien lo lea, lo estudie, lo disfrute, lo critique, lo ame o lo aborrezca. Sin el lector, el libro sólo tendría sentido para quien lo escribió.... para el resto del mundo sería un objeto más.

El código binario es perfectamente comparable con el ejemplo metafórico del libro. Tendrá sentido si algo o alguien puede decodificarlo y utilizarlo.

Mi caso, es el caso típico de quienes nos servimos del mundo tecnológico para casi todas las actividades diarias sin entrar en la discusión "digital o analógico" porque es una discusión absurda e inconducente. Todos usamos ambas tecnologías sin saberlo o sin percibirlo conscientemente en casi todas las actividades de nuestra vida. Lo digital llegó para quedarse y evolucionar. Llegó para ayudarnos en la medida en que seamos conscientes de que es una herramienta más para alcanzar objetivos y no un fin en sí mismo... Lo que nos lleva a hablar sobre la tan vapuleada "inteligencia artificial".

¿Qué es la inteligencia?

Menudo embrollo implica hablar y opinar sobre ese término. Inevitablemente debo recurrir a la definición científica (no es la única) que tenemos para explicar tal cosa. "La inteligencia es un concepto difícil de definir. Una definición sencilla y primitiva la describe como la capacidad de generar información nueva combinando la que recibimos del exterior con aquella de la que disponemos en nuestra memoria" según los manuales básicos de psicología. También súper resumida en " La capacidad de resolver situaciones nuevas". También se supone que es "medible". Desde esa conservadora y antigua definición de la palabra deberíamos aceptar que la inteligencia artificial (IA) ya existe o existirá.

Pero...

Claro, todo tiene recovecos, interpretaciones y hasta fisuras. Tomando como base la definición científica... la IA ya existe. Obviamente un ordenador común (según esa definición) es inteligente: es capaz de recibir información nueva, tiene memoria y es capaz de combinar ambas cosas para generar nueva información y, eventualmente, tomar decisiones.

Todos sabemos que al hablar de inteligencia no podemos reducirnos a definiciones "científicas" sólo porque en el mundo de la ciencia esa espartana definición esté ampliamente aceptada. De ninguna manera. Si así fuera, deberíamos aceptar que una vieja calculadora "Casio" es, al fin y al cabo, inteligente.

Pero, claro, nada es tan simple. Descontextualizar el concepto, sacarlo del cerebro humano es descalificante. Sólo si aceptáramos que el cerebro humano es una serie compleja de circuitos de memoria y "procesadores" biológicos de información... sólo en ese caso podríamos hacer una analogía entre máquinas y humanos. De otro modo entramos en el campo de lo absurdo. El cerebro humano es el típico caso en que la totalidad es siempre mayor que la suma de sus partes.
Aceptando esa premisa sí, las máquinas serán cada vez más inteligentes y no sólo eso... ya son más inteligentes que los humanos.

Fuera de esa premisa, jamás una máquina (ni tan siquiera las computadoras cuánticas) será más que un muy sofisticado procesador de unos y ceros con capacidades asombrosas de producción a velocidades increíbles.

Pero, como humanista que soy, interpreto la inteligencia como concepto privativo de la mente humana. Y recalco "mente humana". No puedo hablar sólo de cerebro humano. La mente, que pareciera una entelequia, es aquéllo que nos distingue del resto de los animales y máquinas. Por tanto, la inteligencia humana radica en la combinación fascinante de cerebro y mente, considerada esta combinación como un concepto intangible y no medible, contenida en ese increíble envase no renovable e irrepetible, hecho de carne y poesía.