ES2316217A1 - Mezclador de pinturas para modelismo, maquetismo y miniaturismo. - Google Patents

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Abstract

Mezclador de pinturas para modelismo, maquetismo y miniaturismo que consta de un mecanismo accionado por un ordenador con un control electrónico. El mecanismo dispone de cinco depósitos verticales, situados circularmente en una base fija y otra parte rotativa que lleva un émbolo accionado electrónicamente para dosificar la cantidad de pintura a extraer en cada depósito. La base rotativa se aproxima a la base fija por presión normal. La conexión del ordenador acciona automáticamente el mecanismo.

Description

Mezclador de pinturas para modelismo, maquetismo y miniaturismo.
La presente invención se refiere a un mezclador de pinturas para modelismo, maquetismo y miniaturismo que se compone de cinco depósitos, o jeringuillas, dispuestos de manera circular, y en vertical, en torno a una base fija; y una parte rotativa que lleva un émbolo. El aparato se sujeta con una mano en la base fija y la otra mano queda libre para accionar una plataforma incorporada en la parte rotativa.
Los cinco depósitos se corresponden con los colores blanco, negro y los tres colores primarios: magenta, cian y amarillo.
El émbolo es accionado por un dispositivo electrónico y permite dosificar la cantidad de pintura que se va a extraer de la jeringuilla situada en la vertical de éste. Se puede situar el émbolo sobre el depósito del que se quiere extraer la pintura, mediante sucesivas acciones manuales de giro de la plataforma.
La parte rotativa a su vez se puede aproximar a la parte fija, mediante una acción de presión hacia la base. Mediante esta acción mecánica el émbolo del aparato desplaza al de la jeringuilla, extrayendo la cantidad de pintura que previamente haya quedado regulada electrónicamente mediante su desplazamiento. El desplazamiento del émbolo para cada acción de giro es automático, una vez que se haya completado el giro, gracias a que es capaz de mantener memorizada electrónicamente la cantidad de cada color.
Depositando la pintura de cada depósito en un mismo recipiente, se obtiene una mezcla heterogénea de color. Después de proceder a la homogenización de la mezcla obtenemos un color similar al seleccionado en la pantalla de un ordenador mediante una aplicación informática. La composición de éste color se transmite al dispositivo mediante una comunicación de datos con el ordenador, previa a cualquier operativa con el primero.
Este mezclador es totalmente nuevo y su inventor desconoce antecedentes al mismo.
Las ventajas que aporta la presente invención son esencialmente y a título meramente enunciativo y no limitativo las siguientes:
-
El aparato es de muy simple ejecución
-
Se puede accionar mediante conexión a un ordenador
-
El mezclador no requiere batería, ni ningún otro tipo diferente de alimentación. Le basta la corriente que obtiene del ordenador a través del cable de comunicación. Por tanto no hay que preocuparse de recargarlo.
-
Permite mezclar de manera precisa pequeñas cantidades de color, lo que posibilita obtener botecitos de color con poca pintura, que son del tipo de los que normalmente utilizan estos aficionados.
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Es de dimensiones reducidas lo que permite un fácil manejo y la posibilidad de utilizarlo sobre la misma mesa sobre la que el aficionado esté trabajando.
-
No requiere la limpieza que normalmente es necesaria para evitar que los depósitos se sequen. Con cerrar cada jeringuilla, aunque contenga pintura, con la propia boquilla de la aguja es suficiente. A la boquilla se le corta la aguja y se obstruye para que no entre aire.
-
No es necesario vaciar las jeringuillas una vez usado el mezclador.
-
Utiliza materiales baratos, por lo que el precio final del producto se puede ajustar de forma que sea asequible a aficionados, que no le dan un uso profesional.
-
El sistema de expulsión de la pintura permite utilizar densidades altas, lo que revierte en poder generar pequeñas cantidades de mezcla para luego diluirlas con disolvente hasta obtener la cantidad y densidad deseadas. Esto conlleva un coste más bajo para un mismo volumen de pintura si se utiliza otro sistema, como por ejemplo uno basado en pulverización.
En la hoja de diseños adjuntos se acompaña un esquema de la invención para permitir su mejor comprensión, siendo este esquema un ejemplo realizativo no limitativo de la invención.
La figura nº 1 es una vista vertical del mezclador.
La figura nº 2 representa la operación de carga de las jeringuillas con la pintura.
La figura nº 3 es un detalle de la colocación del depósito o jeringuilla
La figura nº 4 es una vista de las cinco jeringuillas sujetas en el mezclador.
La figura nº 5 es una aplicación del control
La figura nº 6 es un detalle del giro manual de la parte rotativa.
La figura nº 7 es un detalle del avance del émbolo regulado eléctricamente.
La figura nº 8 es un detalle de la presión en la plataforma (parte rotativa) con el muelle de recuperación y los cilindros tope. A la derecha aparece una pequeña ilustración en la que se observa el llenado del recipiente de recogida de la mezcla heterogénea.
La figura nº 9 es el envase para realizar la homogenización de la mezcla.
La figura nº 10 es la parte fija y la parte rotativa separadas.
La figura nº 11 es un detalle de los tres mástiles.
La figura nº 12 representa el disco y las escobillas verticales.
La figura nº 13 es un detalle de escobilla, muelle y sector de disco.
La figura nº 14 es la estructura de doble tubo de cada mástil.
La figura nº 15 son las escobillas secundarias.
La figura nº 16 es el diagrama de bloque de la electrónica.
La figura nº 17 es el diagrama de flujo del programa embebido.
De conformidad con los diseños adjuntos el mezclador se compone de una base fija (1) donde se sitúan las jeringuillas (2') (llenas) y la electrónica; y una parte rotativa con un émbolo (3) accionado por un servomecanismo regulable (a partir de ahora servo).
El servomecanismo se controla mediante tres señales (alimentación, masa y pulso) que es necesario llevar de la base fija al servo situado en la parte rotativa. Para este fin la parte rotativa se une a la fija mediante tres mástiles metálicos (4) por los que viajan cada una de estas señales.
Ahora bien, los tres mástiles no se pueden soldar directamente a los circuitos de la electrónica de control (en la parte fija), es necesario un subsistema compuesto por un disco de transmisión (5) y tres escobillas (6).
El cometido de este subsistema es permitir que las tres señales viajen de la base fija, donde está la electrónica, a la parte giratoria, donde está el servo.
Para ello las escobillas se sitúan en la plataforma inferior de la base fija y en vertical, y el disco está unido al conjunto de mástiles y parte giratoria, ubicándose entre la plataforma inferior y la superior de la base fija.
Cada escobilla hace contacto con una sección anular diferente del disco. Internamente utiliza un pequeño muelle (M) para asegurar que en ningún momento se pierda el contacto mecánico con su anillo de disco. El muelle (M) se apoya en su parte superior en el disco (2).
Es necesario que cada uno de los mástiles no sea un tubo único sino este constituido de dos tubos, uno interior (7) y otro exterior (8).
La misión de este mecanismo es permitir el desplazamiento de la parte giratoria hacia la base a la hora de realizar la dispensación manual de la cantidad que esté preparada para la dosificación.
Este se realiza mediante un desplazamiento lineal de la parte giratoria, sujetándola por su plataforma (2), venciendo la ligera fuerza de recuperación del muelle, hasta llegar al tope, tal como se explica en la documentación de funcionamiento.
Para implementar esta función se han integrado dos escobillas secundarias (9) en el disco que se encargan de transmitir las señales al tubo interior, qué es por donde realmente viajan. El tubo interior debe ser, por tanto, de un material conductor eléctrico mientras que el tubo exterior puede ser aislante.
Mediante las escobillas secundarias se asegura el contacto mecánico que permita la conducción eléctrica con el tubo interior, aunque éste se desplace.
Las escobillas secundarias están en contacto con los 2 mástiles exteriores. El interior va conectado al disco por medio de un simple hilo conductor de un material resistente, protegido con una funda aislante. Se puede ver también en la figura 15.
Además van soldadas a los sectores circulares por la parte superior del disco. Los sectores circulares en la parte inferior deben estar libres de obstáculos para facilitar la rotación del disco contra las escobillas principales. Cada sector circular en la parte superior va unido a su análogo en la inferior mediante un pequeño alambre (A) que atraviese el disco y dos puntos de soldadura.
Lo primero que hay que hacer a la hora de obtener un color es llenar cada depósito (jeringuilla) con la pintura del color primario correspondiente.
La carga o llenado de los depósitos es una operación manual y en caso de ser jeringuillas (2') es simple e intuitiva: introducir la boquilla de cada jeringuilla en el contenedor de pintura correspondiente y tirar del émbolo hasta que la pintura extraída alcance un cierto nivel, que siempre es fijo.
Es importante hacer notar que todas las jeringuillas se deben cargar al mismo nivel inicial. En el prototipo este nivel es de 1,8 ml.
Las jeringuillas (2') se colocarán cada una en su hueco preparado de la base con cuidado de no cambiarlas de orden. Como se ve en la figura 3 la base se compone de una plataforma inferior (11) y una superior (12). En cada una de las dos plataformas existe un entrante con la forma de la sección circular del depósito (13) para que éste se ubique entre las dos bases.
En la plataforma superior de la base hay una pequeña etiqueta de cada color primario para indicar la situación correcta del depósito que contiene ese color primario.
Al colocar cada depósito en su hueco este quedará sujeto gracias a la atracción magnética que ejercen dos pequeños alambres (14) adosados al cuerpo del depósito contra un imán situado en la base (15), tal como se observa en la figura 3. Es obvio que los alambres deben ser de un material con una alta permeabilidad magnética (en el prototipo acero).
Cuando la colocación se lleve a cabo el mezclador presentará el aspecto que ilustra la figura 4. Como se puede ver quedan situadas en una disposición de tipo carrusel en ángulos iguales de 72º alrededor del eje vertical.
Una vez llenos los depósitos y situados en sus huecos el paso siguiente es conectar el dispositivo al ordenador. Esto se realizará mediante un cable de comunicación de datos entre ordenadores y periféricos.
Cuando se haya conectado se puede comprobar que el ordenador lo ha detectado y mediante la opción de "Administración de dispositivos" del sistema operativo del ordenador PC.
El mezclador no requiere baterías ni ningún tipo de fuente de alimentación extra. Para que funcione, el suministro de corriente lo obtiene del ordenador a través del propio cable de comunicación.
Además el encendido es automático al conectarse con el ordenador, pasando a quedar listo para funcionar.
Tras comprobar que el ordenador ha reconocido el dispositivo arrancaremos la aplicación de control del dispositivo.
En la figura 5, se puede observar una amplia gama de colores predefinidos representados mediante cuadrados de colores. Si se "pincha" con el ratón en el cuadrado del color que interese y, tras ajustar la cantidad de color a generar mediante un control deslizante en la parte inferior de la ventana, se podrá pulsar el botón situado en la parte inferior derecha de la ventana.
Este botón transmite al mezclador, a través del cable de comunicación, las proporciones exactas de los colores primarios necesarias para obtener el color que se seleccionó.
Para extraer la cantidad exacta de pintura de la mezcla para cada color primario se procede ha efectuar un giro de la parte rotativa, que sitúe al émbolo del mezclador sobre el émbolo del depósito que contiene el color primario del que se quiere obtener la pintura.
El émbolo avanzará de forma automática con un desplazamiento acorde a la cantidad de color a extraer, cada vez que lo situemos (al girar) en la vertical de algún depósito.
El émbolo del mezclador al avanzar, movido por el giro de un servomecanismo, no llegará a contactar con el émbolo de la jeringuilla, precisándose de otra intervención del usuario de cara a dispensar el color.
Esta operación consiste en presionar la plataforma de la parte rotativa hacia la base, comprimiendo el muelle de recuperación, hasta que los dos cilindros transparentes (16) ubicados en el interior del muelle se toquen (figura 8), momento en que se llega al tope del avance.
Un aspecto importante de esta operación es que es imprescindible, cada vez que se lleve a cabo en un color, llegar a este tope indicado, pues sino no se obtendrán las cantidades correctas de los colores primarios de la mezcla.
La cantidad de cada pintura se irá depositando en un recipiente o envase (E) hasta obtener una mezcla heterogénea, de a lo máximo cinco colores, con proporciones que raramente serán iguales.
Para obtener un color homogéneo introduciremos una bolita de acero o rodamiento en el recipiente en el que tenemos las 5 pinturas, cada una en su proporción.
Con la bolita dentro, y debidamente tapado el envase (ver figura no 9) agitaremos enérgicamente el recipiente hasta obtener una mezcla homogénea que coincidirá con el color que seleccionamos al inicio de toda la operativa, por medio de la aplicación.
El cometido de la electrónica del mezclador es recibir por medio de una conexión con el ordenador, las cantidades adecuadas para obtener un color y almacenarlas en su memoria interna, de manera que cuando se haga girar la parte rotativa y se sitúe el émbolo sobre un depósito, este avance hasta una posición que permita dispensar ese color.
La electrónica se sitúa en la tapa inferior de la base fija y está compuesta de:
\bullet
un microcontrolador (17). Es la parte más importante. Almacena un programa, que a partir de ahora llamaremos "programa embebido del mezclador", capaz de enviar al servo (18) la orden de posicionamiento cada vez que hagamos girar la parte rotativa. Al microcontrolador se conecta un cristal de cuarzo (CR) que determina su frecuencia de trabajo.
La medida de avance del servo (18) en cada color se obtiene del ordenador host (PC) a través de la conexión de datos. Debe tener, por tanto, hardware interno que posibilite la implementación de un canal de comunicación con el ordenador.
\bullet
Un codificador rotativo (19). La base del codificador va unido a la parte fija del mezclador, y el eje va unido al mástil central (20) del mezclador, de manera que cuando se gire la parte rotativa girará el eje del codificador, determinando, a través de sus contactos, una nueva posición. Así sabremos que cantidad de giro se ha realizado en la parte rotativa y, como consecuencia, cual es el depósito en cuya vertical se encuentra el émbolo.
\bullet
Circuitos adicionales del codificador (21). Pueden ser condensadores, resistencias y/o puertas lógicas que, al girar a una nueva posición el codificador, eviten lo que se conoce en electrónica como rebotes (falsos contactos). Para el prototipo se han utilizado 4 resistencias, 4 condensadores y un circuito integrado que contiene 4 puertas NAND.
\bullet
Circuito integrado de interfase para alimentación (22). Permite alimentar con corriente al dispositivo y aislarlo eléctricamente del ordenador host, evitando que cualquier problema eléctrico en el dispositivo pueda ocasionar un daño en el ordenador.
\bullet
Indicadores luminosos (23). Indican el estado en que se encuentra el mezclador: alimentado, ha generado correctamente el color, error de transmisión o error general. En el prototipo se ha utilizado sólo un LED.
\bullet
Un conector (24). Va soldado a las patillas del hardware interno de comunicación del microcontrolador y es dónde se conecta el cable de transmisión de datos. Posibilita la comunicación entre el micro y el ordenador.
Además dentro de la electrónica podemos incluir las tres escobillas (6) verticales, que van soldadas a alimentación, masa y a una patilla del microcontrolador, de forma que pueda controlar la señal que llega al servo y, por tanto, la posición del émbolo.
El programa embebido es el que reside en el microcontrolador del mezclador y regula la posición del servo a partir de las cantidades que le transmite la aplicación de control ejecutándose en el ordenador host.
Básicamente es un bucle infinito que realiza 3 tareas independientes:
\bullet
Recepción de cantidades a través del canal. De manera continua está "escuchando" el pin de entrada procedente del conector, a la espera de un nuevo comando con cantidades distintas para obtener otro color.
\bullet
Detección de nuevo giro. También, y al mismo tiempo, realiza repetidas lecturas de los pines conectados al codificador rotativo por si, como consecuencia de un nuevo giro, se produce una variación en sus contactos.
\bullet
Posicionamiento del servo. En base a la posición actual del codificador, el micro está continuamente enviando la orden de posicionamiento al servo. Esto permite que el émbolo avance a una posición proporcional a la cantidad de pintura a extraer del color asociado al depósito situado en la vertical del émbolo.
Además como tarea secundaria se encuentra la indicación luminosa de los errores que se puedan surgir durante el funcionamiento del dispositivo; o la indicación luminosa del correcto funcionamiento de éste.
El programa de control presenta una amplia carta de colores repartidos en pestañas, entre los que el usuario puede seleccionar uno para enviar al mezclador.
La selección es intuitiva. Basta con mover el cursor del ratón al cuadrado que representa ese color y hacer un "click" sobre él (botón izquierdo del ratón).
Una vez seleccionado el color se procederá a regular la cantidad total de pintura que vamos a generar, mediante el control deslizante uno de la figura 5. Cuando ya se haya seleccionado el color y regulado la cantidad sólo hay que pulsar el botón dos (figura 5), y el programa enviará las cantidades al mezclador.
En "predefinidas" aparecen representados todos los colores definidos previamente. La aplicación tiene informadas las proporciones de los colores primarios necesarias para obtener los colores predefinidos.
"Propias" es un grupo abierto a nuevos colores que el usuario quiera generar mediante pruebas para luego obtenerlos mediante el dispositivo. Será el usuario el que, una sola vez, informe a la aplicación de las proporciones de los colores primarios necesarias para obtener sus colores "propios". Así en sucesivas generaciones de colores propios no tendrá que volverse a preocupar por las proporciones de pintura, pues una vez informadas se guardan en una base de datos de la aplicación.
Para esta incorporación de datos por parte del usuario se marca un cuadro vacío y se pulsa el botón derecho del ratón. Surge entonces un diálogo emergente solicitando las proporciones de los colores básicos cuya mezcla produce el color deseado.
Tras este paso aparece otro diálogo emergente, que sustituye al anterior, y que permite seleccionar la representación del color para ese cuadrado de la pantalla.
Al pulsar el botón de aceptar tendremos ese cuadrado con el color seleccionado e internamente se han almacenado en la base de datos las proporciones de colores primarios informadas.
El dispositivo de cara al ordenador es un puerto virtual COM con un número asociado (ejemplo: COM3).
La aplicación de control no dispone de una opción para seleccionar el número de puerto COM, sino que lo detecta mediante una búsqueda encargada de examinar todos los COM para localizar aquel que coincide con una descripción fija.
La aplicación reconoce también, en el momento de arrancar y en el de enviar las cantidades, si el mezclador está conectado. Si no es así da un mensaje de advertencia en el primer caso y finaliza dando un mensaje de error en el segundo.
El protocolo de comunicación entre la aplicación y el programa embebido es simple:
El desplazamiento total del émbolo viene determinado por un número entero en el rango de 1 a 181. Como un byte abarca un rango de 0 a 255 podemos utilizar este tipo de datos para representar el desplazamiento del émbolo.
El protocolo de comunicación indica que se deben transmitir 5 bytes más uno redundante, ya que para obtener un color se requieren las cantidades de los 5 colores primarios. El orden de transmisión de los 5 primeros bytes es el siguiente: en primer lugar el blanco, le siguen el amarillo, el magenta, el cian y el negro; aunque se puede adoptar cualquier orden con tal de que en la recepción se siga el mismo criterio.
El sexto byte redundante se utiliza para control de errores de comunicación. Se trata de un dato que es el resultado de realizar una operación XOR lógica, desde la aplicación, de los 5 bytes de cantidades. Luego se transmite al final de la trama de datos. En la recepción, por parte del programa embebido, se vuelve a realizar la operación con los 5 primeros bytes recibidos. Si el nuevo cálculo fuese distinto del sexto byte recibido se habría producido un error de comunicación y habría que señalizarlo por medio de los indicadores luminosos.

Claims (4)

1. Mezclador de pinturas para modelismo, maquetismo y miniaturismo, compuesto de un mecanismo accionado a través de un ordenador y caracterizado por constar de una base fija donde se sitúan las jeringuillas (llenas) y la parte electrónica; y una parte rotativa con un émbolo accionado por un servomecanismo regulable. La parte rotativa se une a la fija mediante tres mástiles metálicos.
Los tres mástiles se sueldan a los circuitos electrónicos mediante un disco de transmisión y tres escobillas que se sitúan en la plataforma inferior de la base fija en posición vertical, y el disco está unido al conjunto de mástiles y parte giratoria, ubicándose entre la plataforma inferior y la superior de la base fija.
Cada escobilla hace contacto con una sección anular diferente del disco. Internamente utiliza un pequeño muelle de fijación.
Cada mástil está constituido por dos tubos, uno interior y otro exterior. El tubo interior se realizará en un material conductor y el exterior puede ser aislante.
Las escobillas secundarias están en contacto con los mástiles exteriores.
Las jeringuillas se colocarán cada una en su hueco preparado de la base con cuidado de no cambiarlas de orden. La base se compone de una plataforma inferior y una superior. En cada una de las dos plataformas existe un entrante con la forma de la sección circular del depósito para que éste se ubique entre las dos bases.
Las jeringuillas se deben cargar al nivel normal y se fija sobre la plataforma con la atracción magnética que ejercen dos pequeños alambres adosados al cuerpo del depósito contra un imán situado en la base.
2. Mezclador de pinturas para modelismo, maquetismo y miniaturismo, conforme a reivindicación primera caracterizado porque una vez fijados los depósitos en el mezclador, éste se conecta al ordenador mediante un cable de comunicación de datos. El ordenador dispone de una aplicación para control del dispositivo.
Esta aplicación dispone de una amplia gama de colores predefinidos, cada uno de los cuales se obtiene mezclando proporciones exactas de los colores primarios necesarias para obtener el color que se seleccionó.
Para ello se gira la parte rotativa del mezclador hasta que el émbolo del mezclador esté sobre el émbolo del depósito que contienen el color que deseamos obtener en cuyo caso el émbolo del mezclador se desplaza y manualmente se presiona la plataforma de la parte rotativa hacia la base, comprimiendo el muelle de recuperación, hasta que los dos cilindros transparentes ubicados en el interior del muelle se toquen, momento en que se llega al tope del avance.
La cantidad de cada pintura se irá depositando en un recipiente o envase (E) hasta obtener una mezcla heterogénea, de a lo máximo cinco colores, con proporciones que raramente serán iguales.
Para obtener un color homogéneo introduciremos una bolita de acero o rodamiento en el recipiente en el que tenemos los cinco colores, cada una en su proporción.
Con la bolita dentro, y debidamente tapado el envase (ver figura nº 9) agitaremos enérgicamente el recipiente hasta obtener una mezcla homogénea que coincidirá con el color que seleccionamos al inicio de toda la operativa, por medio de la aplicación.
3. Mezclador de pinturas para modelismo, maquetismo y miniaturismo, conforme a reivindicación primera y segunda caracterizado porque el mezclador dispone de un control electrónico compuesto por:
\bullet
Un microcontrolador conectado a un cristal de cuarzo determinante de su frecuencia de trabajo.
\bullet
Un codificador rotativo. La base del codificador va unido a la parte fija del mezclador, y el eje va unido al mástil central del mezclador.
\bullet
Circuitos adicionales del codificador. Pueden ser condensadores, resistencias y/o puertas lógicas que, al girar a una nueva posición el codificador, eviten lo que se conoce en electrónica como rebotes (falsos contactos).
\bullet
Circuito integrado de interfase para alimentación.
\bullet
Indicadores luminosos, indicadores del estado en que se encuentra el mezclador.
\bullet
Un conector. Va soldado a las patillas del hardware interno de comunicación del microcontrolador y es dónde se conecta el cable de transmisión de datos.
4. Mezclador de pinturas para modelismo, maquetismo y miniaturismo, conforme a reivindicaciones anteriores caracterizado porque a los colores predefinidos, el usuario puede añadir sus colores propios, fijando las proporciones de los colores primarios que deben mezclarse en cada color propio.
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