Mesa Auxiliar Zen Garden con Control CNC: Construye tu Propio Mueble Inteligente

Componentes y Suministros

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Componente	Cantidad
Arduino UNO	1
Fuente de alimentación OpenBuilds 12V/29A	1
Motor paso a paso NEMA 17 OpenBuilds	2
Controlador de motor paso a paso A4988 (SparkFun)	2
Regulador lineal con salida ajustable (LM317)	1
Joystick analógico (genérico)	1
Tira LED blanca	1
Control remoto RF	1
Condensador 220 µF 16V	2
Protoboard (genérica)	1
Placa de prototipado SparkFun Snappable

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• Arduino IDE

Sobre el Proyecto

Soy un maker. Paso las noches frente al televisor con mi familia, cuaderno en mano, esbozando ideas. Muchas conversaciones giran en torno a "¿no sería genial si...?". La mayoría de mis ideas nunca salen del papel. Esta sí lo hizo. Creo que es increíble. Es un jardín zen cerrado integrado en una mesa auxiliar. El movimiento se inspiró en una CNC o impresora 3D y comenzó usando una placa RAMPS 1.4 (shield de Arduino para impresora 3D) hasta que encontré una forma mucho más sencilla de construirlo.

Quería que el resultado final transmitiera paz. Quería llevar un poco de zen a mi salón. Creo que lo conseguí.

Muchas de mis construcciones no son estéticas, es lo que hay. En este proyecto nunca expliqué exactamente qué estaba construyendo a mi esposa. Solo prometí que sería un mueble lo bastante bonito para querer tenerlo en casa. Para contextualizar: lo comparto todo con mi esposa, es mi mejor amiga. Pero en este proyecto simplemente le prometí que el resultado final sería algo de lo que se sentiría orgullosa en su salón. Sabía que era una mesa auxiliar, pero nada más. Así que me esforcé al máximo para que esta mesa quedara realmente bonita para ella.

He construido impresoras 3D y muebles sencillos (estanterías, bancos), pero nunca había combinado tecnología y mobiliario. Pensé que sería un proyecto divertido.

La idea inicial surgió hace unos seis meses. El concurso "Mesas y Escritorios" (y esos hermosos premios en negro y amarillo) me inspiraron a empezarlo.

Paso 1: Diseño e Idea

Quería construir una mesa auxiliar, algo que pudiera estar sola o junto a un sofá, quizás con una lámpara encima. Buscaba que fuera más "arte" que otra cosa, una infusión de tecnología en la madera. Siempre veo jardines de rocas con rastrillos de madera, siempre me han parecido muy pacíficos. Eso era lo que buscaba: arte tecnológico pacífico.

Para lograrlo, pensé en usar un pórtico similar a una impresora 3D sin el eje Z. Así podría mover una bola de acero mediante imanes a través de un medio, probablemente arena. También pensé en programarlo para "imprimir" dibujos o diseños por sí solo.

Decidí usar Arduino con 2 controladores de motor paso a paso y código sencillo. En lugar de programar un espacio fijo, instalé finales de carrera en mínimos y máximos de ambos ejes: 0,0 detiene el motor, al igual que XXX,XXX en el máximo. Esto simplifica mucho la programación.

Paso 2: Piezas y Materiales Necesarios

Esta es la lista de piezas que utilicé. No significa que debas usar exactamente las mismas, solo quiero darte una idea general.

• Madera: Usé madera 4x4 recuperada de una casa del árbol y pino selecto que mi esposa compró para molduras de ventanas (le prometí comprar más). También usé contrachapado de abedul de 1/4" que tenía de otro proyecto.
• MDF de 1/8": Lo usé entre la tapa y la base para dar superficie de pegado. En retrospectiva, podría haberse omitido.
• Perfil de aluminio 2020: Para el marco del pórtico.
• 2 Motores paso a paso ($12.99): Para los dos ejes de movimiento.
• Arduino UNO: Control del pórtico.
• Módulo Joystick para Arduino UNO: Control de movimiento.
• Varilla lisa de movimiento lineal 8mm x 4
• Soporte guía para eje liso 8mm x 8
• Piezas de impresora 3D: Correas, varillas lisas, rodamientos y otras piezas varias.
• Plantilla Kreg para agujeros de bolsillo: No es imprescindible pero facilita mucho la carpintería. La usé en la tapa y su unión a la base.
• Vidrio plano 1/4": Tienda local de vidrio y pintura. No es vidrio de seguridad y puede crear fragmentos peligrosos si se rompe, pero para este proyecto buscaba resistencia y grosor.
• Tira LED blanca y control remoto RF
• Convertidor de voltaje LM317
• Controlador de motor paso a paso A4988 x 2
• Condensador 220µF 16V x 2
• Fuente de alimentación 12V 5A
• Bola de acero 3/4"
• Arena de juego blanca 25 lbs
• 2 Bolsas de piedras de río lisas
• Imán de neodimio con base redonda
• Protoboard
• Placa de prototipado para soldar (PermaBoard)
• Varias abrazaderas de plástico para conduit de 2 agujeros u otra forma de fijar el pórtico a la trampa.

Paso 3: Montaje del Pórtico

Comencé con bocetos y construí el pórtico. Puede no ser el método más eficiente, pero es como lo hice, aprovechando piezas de otras construcciones. Tenía perfiles de aluminio 20/20 sobrantes y los usé para el marco. Diseñé e imprimí en 3D los soportes de esquina e incluí los archivos. También incluí las piezas cortadas por láser para los ejes X e Y. Estudia las fotos para ver exactamente cómo ensamblé el carro y los ejes por separado. Mi método de montaje del carro quizás no sea el mejor, pero lo he usado en otras construcciones con buena fiabilidad.

Archivos de diseño: FTY8AKAIVO3T4X1.dxf, FZUAWWRIVO3T4WZ.cdr, FVXPPAIIVO3T86T.stl

Paso 4: Montaje del Circuito

Primero monté el circuito en una protoboard y, tras verificar que todo funcionaba, lo traspasé a la placa de soldar. Incluí el diagrama Fritzing para ayudar en el montaje.

Paso 5: El Código

El código es muy simple. Puse finales de carrera en mínimos y máximos de ambos ejes, así que no hay nada en el código que determine el tamaño del pórtico. Da igual si tu diseño es más grande o pequeño que el mío; no hay que ajustar nada en el código. El código está disponible en formato .TXT y .INO para descargar.

Archivos de código: F5577MZIW6PMIF4.cpp, FKOB89KIW6PMIF6.h, FO9WJRBIW6PMIFY.ino, F1K7N72IW6PMIGQ.zip, FVI0A1ZIW6PMIGS.txt, F9BIZS5IW6PMIGV.txt, FGBWKEAIW6PMIGW.txt

Paso 6: Prueba de Movimiento

Tras cargar el código, lo probé a fondo. Quería que el movimiento diagonal fuera horizontal, luego vertical, luego horizontal, tipo Etch-a-Sketch. Funciona bien. Ahora voy a soldar todas las conexiones al Arduino para hacerlo permanente e instalarlo en la mesa.

Paso 7: La Parte Real de la Mesa

Me puse a pensar cómo construir lo que tenía en mente: una caja de dos niveles con la mecánica oculta en la parte inferior. Se controlaría con un joystick escondido bajo un voladizo. Más allá de eso, no tenía claro cómo hacerlo.

Tras buscar en la pila de madera, encontré un 4x4 recuperado de otro proyecto y pino selecto bastante bueno. Tras prometer a la jefa que repondría lo que iba a usar, llevé la madera al taller y empecé a construir.

Paso 8: Construcción de una Caja de Dos Niveles

Tras medir y cortar el contrachapado de 1/4", probé una nueva forma de mantenerlo unido mientras secaba el pegamento: pegué cartón en las esquinas con pistola de silicona. Funcionó bien para mantener la caja unida el tiempo suficiente para colocar otros refuerzos. Tras construir la división entre la parte superior e inferior y asegurar que estaba nivelada, fijé una bisagra de piano para que el fondo de la mesa (que sostiene el pórtico) pueda bajar para mantenimiento.

Paso 9: Fabricación de las Patas

Para las patas quise reutilizar un 4x4 de pino de una casita de juegos que estaba en la sala de juguetes de mis hijos. Primero me aseguré de que no tuviera tornillos, clavos ni grapas. Medí y corté el 4x4 en 4 secciones de 25 pulgadas. Luego pasé las 4 patas por la cepilladora muchas veces para quitar la pintura y limpiarlas.

Tras varios pases, usé una regla y sargentos para hacer un ingenio casero y usar una sierra circular como sierra de mesa. Funcionó bien y me dejó 4 patas en L limpias y lisas que servían perfectamente.

Paso 10: Instalación de los Laterales

Tras colocar las patas, pasé a los laterales. Mucho medir con cuidado. Quieres estar lo más ajustado posible para minimizar huecos. Pegué las piezas en su sitio y metí unos tornillos desde la parte inferior de la caja de dos niveles.

Paso 11: Lijar, Lijar y Volver a Lijar

Al construir algo con forma, recomiendo lijar generosamente: empezar con grano medio (80-120) e ir hacia grano fino (<200). El tiempo invertido en lijar imperfecciones se ve recompensado al finalizar el proyecto.

Paso 12: Instalación de Luces LED

Una vez supe dónde iría la tapa, preparé una pieza de MDF de 1/8" para colocarla entre la tapa y la base. Marqué su posición, la di la vuelta y fijé la tira LED en la cara inferior con bridas y silicona. Por experiencia, no es prudente confiar solo en silicona para sujetar algo que genera calor (como una tira LED). Taladré un agujero y pasé el cable de alimentación a la parte inferior de la caja. Iba a alimentar los LEDs con los mismos 12V de los motores, pero había interferencias (los motores zumban), así que di a los LEDs su propia fuente de 12V.

Paso 13: Instalación de la Tapa

No tengo mucha experiencia cortando ingletes; no soy carpintero nato. Pero tras mucho ensayo y error logré una tapa decente. Usé la plantilla Kreg mencionada para unir los cuatro lados de la tapa y funcionó notablemente bien.

Al medir las piezas de la tapa, asegúrate de medir bien. Mejor quedarse grande y recortar o lijar que quedarse corto. Tras cortar y comprobar que encajan, fresa las piezas individuales para que el cristal quede a ras. Asegúrate de que la profundidad del fresado coincida con tu cristal. En mi caso, 1/4".

Una vez la tapa pegada y atornillada, la atornillé a la base usando la plantilla Kreg en la parte trasera de las patas, donde no se ve.

Llamé a un taller de reparación de lunas de coche y pedí cristal plano de 1/4", 1/16" más pequeño que el hueco. También pedí que lijaran los bordes para que no cortaran. No usaré acrílico para fijar el cristal, ya que quiero poder quitarlo para recolocar las piedras.

Paso 14: Acondicionar, Teñir, Barnizar, Lijar y Barnizar de Nuevo

Como el pino es muy poroso, no quería que quedara manchado, así que usé acondicionador previo al tinte para uniformarlo. Luego apliqué poliuretano teñido Minwax "Natural Cherry" y dejé secar. Al día siguiente lijé ligeramente con grano 320 y apliqué otra capa. Si lo volviera a hacer, teñiría y barnizaría por separado; fue una pesadilla evitar marcas de goteo. Además, si quieres más oscuro, no puedes volver a teñir encima. Terminé lijando y repintando varias veces hasta quedar contento. No creo que vuelva a usar poliuretano teñido.

Paso 15: Instalación de la Electrónica

Construí la trampa en el fondo para que todo el pórtico se monte en ella y pueda bajar para trabajar, mantener o actualizar. Monté el pórtico a la trampa usando abrazaderas de plástico para conduit de 2 agujeros alrededor de la extrusión 2020. Funciona bien.

Probé varias ubicaciones para el Arduino y la placa. Al final corté un agujero en el centro de la trampa, pasé todos los cables por ahí y monté la electrónica debajo de la mesa.

Para el joystick, estuve mucho tiempo pensando cómo montarlo. Honestamente no se me ocurrió nada ingenioso, así que lo pegué bajo el labio de la mesa. Metí el cable lo más en la esquina que pude y lo pegué también. No es la solución más elegante, pero no se ve a menos que te arrastres junto a la mesa, así que estoy contento.

En la parte inferior monté las placas con tornillos pequeños e intenté ordenar todo lo mejor posible. También moví los enchufes de alimentación a la parte trasera de la pata trasera y los pegué en su sitio.

Paso 16: La Herramienta - "Cabeza Magnética"

No sabía cómo fijar el imán al tornillo que quería usar. Pensé que el tornillo iría bien porque podía ajustar fácilmente el eje Z. Al final corté un trozo corto (1-1.5") de dowel de 3/4" y taladré un agujero para el tornillo. Luego atornillé el imán en la parte superior. Ahora puedo ajustarlo arriba y abajo aflojando la tuerca inferior.

Paso 17: Creación del Jardín de Piedras

Una vez instalada la electrónica, creé el jardín de piedras. No sabía cuánta arena necesitaría, así que compré una caja de 25 lbs. A posteriori, creo que con 5-10 libras habría bastado. La mayor parte de la arena sigue en la caja. Tras extender la arena, hice rodar la bola un poco para comprobar que no se veía el fondo de la caja. Añadí arena y probé hasta encontrar la profundidad que me gustaba.

Luego puse las 2 bolsas de piedras de río lisas alrededor de los bordes. Intenté repartirlas uniformemente. Pensé en pegarlas, pero preferí poder recolocarlas en el futuro.

Paso 18: La Mesa en Acción

¡La mesa se mueve! Una vez la puse en marcha, me quedé ahí moviendo la bola durante demasiado tiempo - jaja. Hay algo extremadamente gratificante viendo esa bola de metal empujar la arena. Fue un largo camino llegar aquí y es genial ver la mesa moverse como la imaginé.

Paso 19: Terminada

Fue un proyecto largo y duro. Pero muy divertido.

Código

/* * Demo simple, debería funcionar con cualquier placa de control * * Conectar STEP, DIR como se indica * * Copyright (C)2015 Laurentiu Badea * * Este archivo puede redistribuirse bajo los términos de la licencia MIT. */ 
/* * Editado desde la librería StepperDriver por Ernest E Garner * Fecha: 20-Nov-2016 * * Descripción: * Controla un pórtico x/y básico para la mesa zen creada por Ernest James Garner para Instructables.com */ 
#include <Arduino.h> 
#include "BasicStepperDriver.h" 
//#define DEBUG 
// Pasos por revolución del motor. La mayoría son 200 pasos o 1.8 grados/paso 
#define X_MOTOR_STEPS 200 
#define Y_MOTOR_STEPS 200 
// Dirección del motor hacia home 
// opciones 1 (forward) // -1(reverse) 
#define STEP_FORWARD 1 
#define STEP_REVERSE -1 
#define X_DIR_HOME STEP_FORWARD 
#define Y_DIR_HOME STEP_FORWARD 
// Pines necesarios 
#define X_MAX_PIN 6 
#define X_HOME_PIN 7 
#define X_DIR_PIN 8 
#define X_STEP_PIN 9 
#define X_ANALOG_PIN A0 
#define Y_MAX_PIN 5 
#define Y_HOME_PIN 10 
#define Y_DIR_PIN 11 
#define Y_STEP_PIN 12 
#define Y_ANALOG_PIN A2 
// Microstepping configurado externamente 
#define MICROSTEPS 1 
// Configuración básica de 2 hilos 
BasicStepperDriver x_stepper(X_MOTOR_STEPS, X_DIR_PIN, X_STEP_PIN, X_HOME_PIN, X_MAX_PIN); 
BasicStepperDriver y_stepper(Y_MOTOR_STEPS, Y_DIR_PIN, Y_STEP_PIN, Y_HOME_PIN, Y_MAX_PIN); 
int x_position = 0; 
int x_analog; 
int y_position = 0; 
int y_analog; 
void setup() { 
#ifdef DEBUG 
Serial.begin(9600); 
#endif 
x_stepper.setRPM(100); 
y_stepper.setRPM(100); 
x_stepper.setMicrostep(MICROSTEPS); 
y_stepper.setMicrostep(MICROSTEPS); 
} 
void loop() { 
x_analog = analogRead(X_ANALOG_PIN); 
if ((x_analog < 472)) { 
x_stepper.move(-40); 
} else if ((x_analog > 552)) { 
x_stepper.move(40); 
} 
#ifdef DEBUG 
Serial.print("X: "); 
Serial.print(x_analog); 
#endif 
y_analog = analogRead(Y_ANALOG_PIN); 
if ((y_analog < 472)) { 
y_stepper.move(-40); 
} else if ((y_analog > 552)) { 
y_stepper.move(40); 
} 
#ifdef DEBUG 
Serial.print(" Y: "); 
Serial.println(y_analog); 
#endif 
}

Piezas Personalizadas y Recintos

• fty8akaivo3t4x1_u1xz65PyoT.dxf
• fzuawwrivo3t4wz_PdKRLpvu3f.cdr

Esquemáticos