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14 may 20 Más allá de LoRa: LoRaWan

Llevo ya un par de artículos sobre las pruebas que he estado efectuando con enlaces soportados con tecnología LoRa, y no podía postergar más el hablar sobre una tecnología que va un paso más alla: LoRaWan. LoRaWan, en líneas generales, es un protocolo de comunicaciones que, haciendo uso de tecnología LoRa, permite proporcionar conectividad a múltiples dispositivos que se basan en LoRa. La idea básica es que LoRa proporciona los enlaces punto a punto, mientras que LoRaWan proporciona una red de comunicaciones. Para ello se apoya en la definición de dos tipos de dispositivos, los nodos y los gateways. Los primeros son los dispositivos individuales -por lo general IoT- que actúan como clientes, enviado y recibiendo información de la red. Los segundos, por su lado, conforman la infraestructura que enlaza los clientes individuales con el resto del sistema, actuando como pasarela con redes convencionales como puede ser Internet.

Estructura de una red LoRaWan

Estructura de una red LoRaWan

En toda esta introducción la palabra importante es red. Mientras que en mis pruebas anteriores hacía uso de un par de dispositivos enlazados, aquí se trata de dar un paso más allá. ¿Y cómo haces uso de una red? Bueno, hay dos maneras: o la construyes, o usas una ya existente. La primera opción es viable en el caso de querer construir una red privada, para algún cliente o un proyecto concreto, pero en la mayoría de los casos no es un escenario realista. Pero en cuanto a la segunda, es esta la parte realmente interesante de los sistemas LoRaWan. Existen redes, tanto públicas como privadas, a las que es posible conectarse y hacer uso de las mismas. Y una de las redes abiertas más conocidas a nivel mundial es The Things Network, también conocida como TTN.

Cuando, de nuevo hace ya un par de años largos, adquirí mis dispositivos LoRa, cometí un error de novato. Pedí un dispositivo de 868 MHz y otro de 433. Algo que hacía perfectamente inútiles los intentos de comunicación entre ellos. Esa fue la razón para adquirir un segundo dispositivo de 433 MHz para mis pruebas de enlace punto a punto. ¿Pero qué hacer con el kit de 868 MHz? Podía comprar un segundo y hacer lo mismo, pero fue entonces cuando tuve noticias de TTN. Una red LoRaWan que permite el acceso gratuito a la misma para la transmisión y recepción de mensajes (aunque con límites de capacidad -fair use-), pero que para una transmisión de pruebas de un sistema IoT era más que sobrado. La pregunta es: ¿existía un despliegue de esa red en Sevilla? Y la respuesta es que sí.

TTN - Cobertura en Sevilla

TTN – Cobertura en Sevilla

Como se puede ver en el mapa de gateways, hay un buen nivel de cobertura de la red TTN en Sevilla capital y el Aljarafe… salvo en Santiponce. En efecto, hice algunas pruebas en casa, con resultados completamente infructuosos. Pero en la Isla de La Cartuja, donde está mi oficina, había cobertura teórica, y dos gateways en las inmediaciones, a unos 1500 y 1700 metros de distancia. Cerca del límite teórico del alcance de los Heltec, y más dentro de un edificio. Pero era cuestión de hacer la prueba. Así que aprovechando un día, al comienzo del confinamiento, en que tuve que desplazarme a la oficina por razones de continuidad de negocio, aproveché para hacer algunas pruebas de conexión.

Dispositivo LoRa Heltec ESP32 a 868 MHz

Dispositivo LoRa Heltec ESP32 a 868 MHz

Para ello hice uso de una librería específica que Heltec ha desarrollado para las conexiones LoraWan, además de registrar -paso obligado- mi dispositivo para obtener una licencia de uso de Heltec. Además de esto, es necesario registrarse en TTN y configurar una aplicación para poder hacer uso de la red, además de registrar tu dispositivo a fin de obtener una serie de identificadores únicos para los dispositivos que se habrán de conectar a la red. Se pueden seguir los pasos en el siguiente artículo: Heltec ESP32 Board + The Things Network. Y tras algunas pruebas, ajustes y apretar -metafórico- de tuercas…

Datos enviados a TTN

Datos enviados a TTN

…conseguí establecer de manera exitosa sendos enlaces con dos de los gateways cercanos a la Isla de La Cartuja. En concreto, a los ubicados en la Alameda de Hércules y la Plaza de la Encarnación, con una distancia máxima de algo más de 1700 metros desde mi ubicación, como se puede apreciar en la siguiente imagen:

Alcance de enlaces LoRaWan realizados

Alcance de enlaces LoRaWan realizados

La prueba no dio para mucho más, ya que tenía otros menesteres de los que ocuparme en la oficina, pero sirvió para demostrar que era posible trabajar con TTN y dispositivos Heltec, incluso haciendo uso de la antena de fábrica en condiciones adversas. En fechas posteriores, visto el éxito de la prueba en la oficina, realicé algunas nuevas pruebas de larga distancia desde Santiponce, tanto con antenas de fabricación propia (hasta la base está sacada con la impresora 3D)…

Antena de fabricación propia de 868 MHz

Antena de fabricación propia de 868 MHz

…como con antenas fabricadas por terceros:

Antena de 868 MHz

Antena de 868 MHz

En ninguno de los casos logré un enlace con ninguna de las redes de TTN en Sevilla o el Aljarafe. No es sorprendente, ya que la más cercana se encuentra a 7 km. de distancia de mi domicilio, y obstaculizadas por la orografía del terreno, y edificios que se interponen en la línea de visión directa. Además, en todos los casos he usado antenas omnidireccionales. Queda por realizar una prueba con antenas direccionales (estoy pensando en una tipo yagi), pero antes de eso, aún tengo que hacer pruebas con línea directa de visión y las antenas de las que actualmente dispongo. El lugar perfecto es el cerro de Santa Brígida, en Camas. Estoy deseando que podamos realizar más deplazamientos para acercarme con la bici y hacer estas pruebas. :mrgreen:

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03 feb 20 Dash button doméstico con ESP-01

Uno de los proyectos de mejora que tenía para la domótica de la casa era el añadirle un dash button para controlar alguno de los sistemas. ¿Y qué es un dash button? En pocas palabras, es un pequeño pulsador que permite comprar de manera completamente automatizada un producto en concreto a Amazon, con la idea de facilitar la compra sencilla de bienes consumibles.

Ejemplo de dash button

Ejemplo de dash button

El caso es que aunque el producto fue exitoso, tuvo que enfrentarse a una serie de problemas legales, y Amazon acabó retirándolos de la venta. Pero el concepto detrás de ellos seguía siendo interesante. No tardé en encontrar un proyecto en Thingiverse sobre cómo implementar un dash button software libre, y no tardé demasiado tiempo en preparar mi propia versión, con algunas modificaciones sobre el diseño original.

Dash button doméstico

Dash button doméstico

En mi caso, en vez de hacer uso de un ESP8266, opté por usar un ESP-01, más compacto, y un botón rojo externo en vez de un pulsador interno. Por lo demás, el diseño es el mismo. En lo referente a la lógica del sistema, se basa en el modo deep sleep de los ESP. En este caso, el sistema queda durmiendo de manera permanente hasta que el botón es pulsado, lo que despierta al sistema, ya que el botón puentea el puerto RST del ESP-01 con el GND. Combinado con el uso de la batería CR2 de 3V, en teoría hay alimentación para varios años. ¿Y en cuanto a la acción en sí? Sencillo: el sistema despierta, conecta a mi WiFi doméstica, y actualiza un topic MQTT. Después de eso, vuelve a dormir hasta una nueva pulsación.

Parece poca cosa, pero con esa actualización del topic MQTT se puede programar cualquier acción que deseemos en el sistema de domótica. Eso ya queda para una segunda fase. :mrgreen:

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06 oct 19 Impresora 3D controlada de manera remota

Y seguimos a vueltas con la impresora 3D. En este caso, en el ámbito de la usabilidad. Mi impresora es una Creality Ender 3 Pro, que en su configuración de fábrica se utiliza mediante una tarjeta micro SD y un control en base a una botonera. Sin embargo, la impresora viene con una interfaz mini USB que permite el control remoto de la impresora. Tras un rato de investigar, he encontrado una aplicación llamada OctoPrint que facilita enormemente el control remoto de la impresora. En líneas generales, habilita una interfaz web que permite subir los ficheros .gcode y cargarlos en línea, sin tener que grabarlos previamente en la micro SD de la impresora.

Interfaz gráfica de OctoPrint

Interfaz gráfica de OctoPrint

No sólo eso, sino que permite controlar todos los aspectos de la impresora, desde la ubicación del cabezal de impresión hasta la temperatura de la cama caliente y extrusor, además del progreso de la impresión. Incluso permite configurar una webcam (bien conectada localmente al servidor donde se encuentre OctoPrint o una cámara IP) para visualizar de manera remota cómo progresa la impresión.

Interfaz gráfica de OctoPrint

Interfaz gráfica de OctoPrint

En mi caso, he utilizado para albergar OctoPrint un miniservidor Orange Pi Zero+ que había comprado hace algún tiempo (y cuya carcasa había creado con la impresora) con una Armbian recién descargada. Si bien por el momento la alimentación de ambos dispositivos es independiente (existe una manera de obtener la alimentación para la Orange Pi desde la impresora), en mi caso he optado -para optimizar el consumo energético del sistema- por utilizar por delante de la impresora un interruptor general Sonoff Basic con el firmware Tasmota instalado, a fin de poder controlar el sistema desde mi plataforma de domótica de casa, pudiendo encender todo el conjunto cuando vaya a imprimir, y tenerlo apagado cuando no se encuentre en uso. Y así cerramos el círculo: impresora 3D controlada por mi sistema de domótica. :mrgreen:

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28 sep 19 Tapa de biela estilo Half-Life 2

Y seguimos con la secuencia de artículos sobre bicis e impresiones en 3D. En este caso le vuelve a tocar a la Fuji urbana. En realidad, se trata de un pequeño fleco que quedaba pendiente de los arreglos que le estuve haciendo a la bici en relación a las bielas para las que tuve que hacer la primera de las impresiones en 3D. Como comentaba en ese artículo, había tenido una serie de problemas en el viaje de alforjas del Camino del Cid (otra pista más), que tuvo dos resultados: uno a corto plazo y otro a largo. El corto: acabé en Alboraya con la biela en el suelo, que tuve que atornillar como buenamente pude, y que me trajo por la calle de la amargura hasta que conseguimos llegar a Valencia. Y el largo: que perdí la tapa de la biela que cierra la transmisión.

Transmisión de bicicleta. En rojo, la pieza perdida

Transmisión de bicicleta. En rojo, la pieza perdida

No es que fuera un gran problema, es básicamente una pieza decorativa, pero no me acababa de gustar el dejar la pieza tal cual. El problema es que la transmisión es una pieza bastante particular que compré por Aliexpress, y que no tiene unas dimensiones estandarizadas, por lo que las tapas de Shimano o XRAM no eran compatibles. Pedí unas tapas de sustitución al fabricante, pero las que me envió (gratuitamente, eso sí) no eran del mismo modelo. Así que lo dejé pasar durante un tiempo. En realidad, lo dejé pasar hasta que vi que los arreglos explicados en el artículo anterior eran satisfactorios. Y de hecho, lo son: con la nueva ubicación de las bielas gracias a los espaciadores, y unos tornillos de ajuste nuevos (ya que los antiguos tenían las cabezas pasadas de tanto forzarlos) no he vuelto a tener problemas con las bielas, y tras más de un mes de uso se mantienen correctamente en su sitio. Por tanto, había llegado el momento de solucionar la carencia de la tapa de la biela.

En este caso, la cosa iba a ser un poco más complicada: la tapa de la biela va atornillada al eje pasante, por lo que en principio tendría que imprimir la pieza con el diámetro y el paso de rosca adecuado, lo que podía traer bastantes dolores de cabeza. Así que opté por un planteamiento distinto: al ser una pieza meramente decorativa, en vez de hacer una pieza atornillada iba a hacer una pieza insertada a presión. Básicamente, como las tapas de los puños del manillar. Así que busqué un modelo 3D de una de esas tapas, y realicé los ajustes para adaptarlo a las dimensiones de mis bielas.

…además de un pequeño toque para incluir un logotipo de mi videojuego favorito desde hace ya la tira de años: Half-Life 2. Así que tras diseñar, imprimir y pintar en negro la tapa, ésta ha quedado como sigue:

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¡Ahora, a rodar mucho con ella! :D

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27 sep 19 Una nueva restauración: Orbea Luarca

Hace algunos meses me hice con dos de las bicicletas que marcaron mi infancia y juventud: las dos bicicletas de mi tío Manolo. Se trataba de una bici de carreras, la excelente Super BH L6000 que ya tuve ocasión de restaurar a principio de verano, y una bici de paseo muy especial, una Orbea Luarca de 10 velocidades. Y digo que es muy especial porque es la bicicleta con la que mi padre salía conmigo y mis amigos cuando empezamos a aficionarnos en serio al mundillo de las bicis de montaña en Córdobaa.

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La verdad, no puedo casi ni imaginarme cómo mi padre era capaz de mover semejante hierro para subir con nosotros por la Sierra. Y no se trata solamente del peso (que de por sí ya es bastante), sino por el desarrollo tan desemesurado que mueve esa bici, con dos platos cercanos a los 50 dientes y apenas 5 piñones bastante pequeños. Muy apropiados para rodar cómodamente por ciudad, pero no tanto para ir con tres o cuatro fieras con bicis de montaña por la Sierra.

En fin. El caso es que también me hice con ella, ya que mis tíos iban de deshacerse de ambas bicis, y me daba pena que una bici con ese trasfondo emocional para mí se perdiera. Y además, es que -pese a que con mis ojos de chavalillo no lo apreciera en su momento- es una bici con mucho estilo. Así que hace poco me decidí a restaurarla, y a aplicarle algunas pequeñas mejoras para hacer su manejo más agradable, sobre todo teniendo en cuenta que tenía previsto ponerla de nuevo en servicio para ir a rodar con Ana.

La puesta en servicio de la misma ha sido bastante simple, aunque un pelín laboriosa: desmontar pieza a pieza, quitar fundas, cables, patillas de freno, cubiertas y neumáticos viejos, limpiar y desoxidar cuadro y llantas, ajustar radios, poner nuevos fondos de llanta y cubiertas nuevas, además de cableado en general.

En cuanto a las mejoras, no he podido resistirme a hacer algunas:reemplazar el viejo piñon de 5 velocidades por uno nuevo de 7, más cómodo para rodar, y cambiar las manetas de cambio en el cuadro por unas con pulsadores en el manillar. Para ello ha sido necesario conocar unos terminadores de funda en el cuadro, en la ubicación antigua de las manetas. Una lección ya aprendida de la restauración de la Super BH. El cambio de corona implicaba, como ya esperaba, el cambio del desviador trasero, que reemplacé por un Shimano Tourney. Y es aquí donde vino el punto más llamativo de la puesta en servicio:el cuadro Orbea no llevaba el sistema convencional de anclaje enroscado del desviador, sino un agujero pasante de ánima lisa, en el que se introducía un pasante del desviador, que se fijaba con una tuerca. Y que además era más estrecho que la rosca convencional. Eso provocaba que no pudiera colocar el desviador con su configuración original. Por suerte, tenía una solución para ello: la impresora 3D. Así que no me quedó otra que crear un diseño para el adaptador, y colocárselo al desviador. La suerte es que el modelo Tourney, de gama baja, permite eliminar el tornillo roscado, y pude reemplazarlo de manera sencilla por el impreso en 3D. El resultado no fue malo:

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Una vez solventado este problema, pude montar de nuevo la bici. El resultado ha sido sumamente bueno, en mi opinión. Los cromados han recuperado todo su esplendor tras haberlos pulido, y he podido quitar la mayoría de los puntos de óxido:

IMG_20190914_135820.jpg

Y aquí algo en más detalle la transmisión con la pieza 3D:

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Ha habido algunos componentes que tenía previsto desechar, pero que al final he conservado: los puños de goma del manillar, y el sillín con muelles. Éste último porque es mucho más cómodo de lo previsto, y los puños porque se amoldan mejor al poco espacio que ha quedado en el manillar al subir los cambios desde el cuadro. Y porque, la verdad, tanto uno como otros le dan a la bici un sabor clásico que sería una pena perder. Ahora sólo queda sacarle un poco de partido: :mrgreen:

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