Electrónica

Furgalladas electrónicas varias

Nuestro propio condensador de fluzo parte 3: Electrónica

Resultado final

Nuestro condensador de fluzo

En este apartado vamos a describir la parte de ingeniería del proyecto. Tal vez la que de más quebraderos de cabeza, y de la que más conocimientos requiere. Por supuesto, esto es una interpretación libre, pero se puede diseñar de otra forma, con otra funcionalidad. Lo bueno que tiene Arduino y la electrónica es que cada vez la frontera de la imaginación está más cerca de la realidad.

Importante!! Tened en cuenta que esta parte es bastante técnica y requiere unos conocimientos un tanto avanzados en electrónica digital. No puedo enseñar paso a paso todo lo que hay detrás del condensador, esto es sólo una guía de cómo lo hice. Detrás hay muchas asignaturas de electrónica en la carrera, y experiencia propia. Si al leerlo, te queda más o menos claro, y puedes sacarle mejoras, enhorabuena! Doc Brown estará orgulloso de ti. Si por el contrario no entiendes casi nada de lo que explico, me temo que el condensador te queda un poco grande. Yo no podré ayudarte más. Este proyecto no es sólo cargar un sketch en un arduino, es diseñar circuitos digitales, programar microcontroladores, diseñar placas, soldar, depurar los circuitos, frustrarse cuando has metido la pata y no sabes donde… Si nunca has hecho nada de eso, mejor empezar por algo más básico.

Importante2!! Todos los derechos de esta obra pertenecen a sus respectivos autores. No poseo los derechos sobre Regreso al Futuro. No obstante, esta obra está bajo licencia Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.
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Nuestro propio condensador de fluzo (flux capacitor) parte 1

Después de meses de investigación y desarrollo, ya estamos listos para el 21 de Octubre de 2015, el gran día de la primera venida de nuestro líder científico Doc Brown!! Si no sabes a qué viene la fecha deberías verte la trilogía de Regreso al Futuro, necesitarás tenerla fresca para seguir leyendo. Si por el contrario eres uno de los frikis que está pendiente del calendario como nosotros, esperamos que la entrada te guste por lo menos tanto como a nosotros hacerla.  Como os podéis imaginar nos hemos propuesto construir nuestro propio Condensador de Fluzo! Siguiendo nuestra filosofía de bajo coste y construcción artesana, hemos utilizado materiales reciclados, tubos de bolígrafo, cartón, y recortes de metacrilato para hacer la parte que se ve, y como es habitual, también hemos diseñado la circuitería para emular el funcionamiento electrónico.

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Regalo de boda de R2D2

Hace más de un año que no publicamos nada, y casi un año que nos deshicimos de este proyecto… El trabajo nos tiene atados muy cortos. Pero, por fin, aquí va una pequeña reseña de un regalo que hicimos para mis friki-compis de facultad… Y que parece que ha triunfado.

Se trata de un muñeco de R2D2 que emite sonidos, y, para darle un toque personal, hemos hecho unos muñecos caracterizados como Han Solo y Leia, pero con algún rasgo físico de los novios.

La gracia de este proyecto es que hemos programado a R2D2 de tal forma que reconoce a los novios. Cuando el novio se acerca a R2D2, éste silba la banda sonora de la Guerra de las Galaxias. Si se acerca la novia a R2D2, éste le da un silbido, y si se acercan los dos a la vez, silba la marcha nupcial.

Para muestra, un vídeo:

 

Cool, eh?

Aquí unas fotos del montaje:

 

 

 

 

 

 

Caja del tetris para la nevera

Hacía tiempo que tenía esta entrada preparada, pero llevo una temporada liado y no hubo mucho tiempo para publicarla, pero hoy por fin es el día. Un día de estos editaré la entrada para explicarla un poco más, pero de momento, pongo una breve descripción.

La idea surgió porque en la oficina tenemos una nevera para meter la comida. Somos muchos, con lo que, si llegas un poco justo de tiempo, el hueco para meter el tupper no es fácil de encontrar. Un colega dijo: estaría guai que cuando se abra la nevera, empezase a sonar la música del tetris… Así que me puse a ello… Lo único complicado es hacer funcionar al wtv020.. Es un módulo un tanto especialito que cuando no quiere funcionar, no hay manera…

Componentes

  • Módulo de sonido wtv020 con tarjeta microsd.
  • Altavoz de 0.25w
  • Sensor de distancias ultrasónico.
  • Arduino UNO o similar.

Construcción

La idea no puede ser más sencilla: Arduino UNO mide la distancia del sensor ultrasónico de sonido. Cuando la distancia es mayor que 5 cm (lo podeis ajustar por código), arduino manda la orden de cargar el audio al wtv020. Cuando la distancia vuelve ser menor o igual a 5cm, arduino da la orden de parar la música.

Aquí va una foto del montaje en la protoboard:

Circuitería de la caja del tetris

Y aquí el vídeo:

 

 

 

Cortadora de foam versión 1.0

Esta semana hubo un temporal de viento bastante grande, tanto que volaron algunas planchas de poliestireno extruido de algunas obras cercanas, andaba toda la calle sembrada de planchas de poliestireno. Aunque estaban muy machacadas, algunas daban para hacer algún pequeño avión, o los timones de otros… Ya hacía tiempo que me regalaron (Gracias al susodicho! ;)) unos metros de hilo de nicrom de medio milímetro. Había hecho pruebas con una fuente de los chinos, pero lo aparqué, porque la fuente no daba más de medio amperio… Acabaría quemándola.

Casualmente, me traje de casa hace poco la vieja fuente del portátil, que dejó de funcionar repentinamente. Mi idea era abrirla, para ver si podía ver qué le pasaba, y, si fuese capaz de arreglarla, pues ponérsela de nuevo al portátil y dejar la genérica que ahora alimenta al portátil como sustituta. Así que la abrí (ardua tarea, porque ahora las fuentes vienen selladas), y descubrí que sólo tenía un corto en el cable de salida, con lo que, arreglando ese puente, la fuente vuelve a estar operativa de nuevo. Ya no es una fuente de los chinos, esta es capaz de dar 19 voltios, dos amperios y pico y 65 w de potencia lista para lo que sea.

Visto que conseguí todo lo que me impedía hacerme con un sistema bueno para cortar el foam, corcho blanco, o poliestireno, dedicamos la tarde del domingo a hacer un sistema casero en pruebas, para ver cómo funcionaba el hilo de nicrom y si era capaz de hacer patrones de corte definidos. Lo primero, y necesario, fue conectar unos buenos cables a la salida de la fuente. Después, a partir de los datos de potencia y tensión que da la fuente, saqué la resitencia mínima teórica que tiene que tener el hilo de nicrom para no quemar la fuente (alrededor de unos seis ohmios). Esa resistencia mínima fija una longitud mínima del hilo de nicrom. Fijamos en una mesa un par de listones, de madera provisional, con cinta americana, y a esos listones un par de alambres que sirviesen de guías para el hilo. Para mantener tenso el hilo en el proceso de calentado, utilizamos un muelle de una vieja impresora. El resultado es el del vídeo de abajo. Pese a que lo hicimos de manera superchapucera, conseguimos hacer una lámina de poliestireno de 6 milímetros de grosor, suficientemente rígida para hacer los timones de aviones de aeromodelismo. Nuestra meta es perfeccionar el sistema para que sea capaz de hacer el perfil de un ala de un metro de largo, y hacernos nuestro propio avión de radiocontrol. Con esto comprobamos que es posible, sólo hay que pensar un poco mejor el sistema, y se consigue. En eso estamos.

Aquí, el vídeo del proceso…

Por fin, disfraces de cazafantasmas terminados!!!

Casi estamos listos para el estreno… La ghostrap está actualizándose a la versión 2.0 para aumentar la capacidad de almacenamiento fantasmil, pero en esta entrada os mostramos todo el equipo que tenemos listo para el estreno. A ver si cuadra todo bien y vamos al estreno bien vestidos…

echadle un ojo:

 

En detalle:

  • protonpacks, una de ellas con luz y sonido de disparo. La otra ha quedado muda porque el módulo de sonido ha fallado a última hora… Y lo increíble, el de repuesto también…
  • Ghostrap: funcinal, luces y sonido al atrapar al fantasma. He cambiado el lm386 por el lm380, así que ahora saca unos 2w de potencia… Suficiente para ser oído en ambientes no demasiado ruidosos. Estoy integrando toda la electrónica en una sola placa.
  • PKE: para rastrear fantasmas. Este no lleva microcontrolador, se controla las alas y la frecuencia de parpadeo mediante un potenciómetro lineal. En breve pondremos una entrada sobre él.
  • Ectogoogles: las gafas, sin nada de electrónica pero indispensables para detectar apariciones vaporosas 😉
  • Trajes; los trajes son comprados (fundas de trabajo). Eso si, los logos están bordados a mano.

En general, la electrónica está diseñada por nosotros con materiales reciclados en lo posible (he destripado unas cuantas fuentes de alimentación en busca de condensadores, resistencias… Y hemos hecho la autopsia a viejos televisores tirados en la calle, en busca de los altavoces preciados…).

El resto de componentes son reciclados: tubos de cartón, mucho corcho blanco, cables de cpus, tubos de papel higiénico, cartón,periódiocos , cola…

Los trajes si que los hemos tenido que comprar.

Una retrospectiva…

 

Un vídeo del funcionamiento de todo el equipo:

Ensamblado de la proton gun

Llegados a este punto, por fin está casi todo listo. La electrónica está probada por módulos independientes y funciona a la perfección. El audio también funciona, así que queda una última tarea bastante tediosa: el ensamblado de todos los componentes. Esta es una tarea muy laboriosa y que requiere de planificación, porque ciertos componentes necesitan estar fijos antes de instalar los otros, por ejemplo, los leds de la proton gun tienen que estar pegados antes de ensamblarles los tubos, porque después no se puede acceder a ellos. Pero vayamos por partes, primero haremos una breve descripción de la proton gun y sus materiales:

Materiales:

La carcasa de la proton gun está hecha de cartón pluma (se puede comprar en librerías), pegado con cola blanca y con una capa de papel y cola blanca para eliminar grietas y pequeños desperfectos del cortado. Hemos utilizado planos detallados para obtener las medidas, no resulta complicado encontrarlos.

Carcasas de la proton gun todavía sin pintar

Para los tubos, hemos utilizado tubos de pvc típico de cañerías. Se puede encontrar en tiendas de materiales de construcción. Nos costó menos de dos euros y aún nos sobra para otra proton gun. La punta de la pistola es un tubo transparente que teníamos por ahí… Ahí si que no os puedo decir dónde conseguirlo, tendréis que buscar un sucedáneo. Desde la placa de la proton gun a la punta va una manguera de cuatro cables que se usa para telefonía. Dentro de la manguera hay cuatro cables multifilares. Podéis comprarlas en tiendas de electrónica. De la proton gun a la proton pack va una manguera de seis cables telefónicos. Esto va a limitar el número de señales que se pueden pasar a la proton pack. El tubo que une la proton pack con la proton gun es un corrugado que se usa en construcción para enfundar los cables eléctricos. Nosotros lo encontramos en la calle en los cascotes de una obra, pero en tiendas de construcción lo tienen.

Decisiones de diseño:

Antes de montar la proton pack, he tenido que sentarme y planificar sobre el papel cómo iba a ser el montaje, el funcionamiento, el comportamiento, y qué componentes voy a tener que comprar o buscar en aparatos viejos. Como he descrito en la entrada anterior, la proton gun al final va a tener tres interruptores, uno que hará de maestro para toda la proton pack, otro que activará el intensify, o el vent, y otro, el de disparo. Eso implica que voy a necesitar desde la proton gun hasta la proton pack una manguera de seis cables: uno para la alimentación de la batería, +7.4 voltios, otro para el retorno de los 7.4 voltios a la proton pack (necesario al poner el interruptor maestro en la proton gun, y no en la proton pack), otro para la masa, otro para traer el reloj de la proton pack a la proton gun, y dos más para las señales intensify y fire. ¿Por qué no meter una manguera más grande, para meter más interruptores? Cuestión del diseño que tenía pensado. Se podría hacer, sin problemas, hay mangueras de ocho cables, pero consideré que mi proton gun iba a tener esa funcionalidad, y con ella, una manguera de seis cables es suficiente. Una vez planificado el diseño, modificarlo no es una buena idea, porque suele repercutir en comprar nuevas piezas, rediseñar partes… Por ejemplo, ahora podría pensar en meter un interruptor más en la proton gun para cambiar de canción, o parar las canciones… No lo hago porque eso implica comprar cable nuevo, desoldar el viejo, soldar el nuevo en las dos placas, instalar los interruptores… Demasiado cambio, por eso, si alguien quiere hacerse una proton pack, tiene que pensar muy bien sobre la mesa cuales van a ser las especificaciones del diseño, porque, una vez pasado esa fase, modificarlas es muy complicado.

Ensamblado:

Lo primero que hay que hacer es pintar la carcasa. Nosotros usamos un pulverizador del lidl, de los baratos, pero va muy bien.

Pintando la proton gun

Pintando la proton gun

Una vez pintadas todas las piezas, empieza el baile de soldar, pegar y atornillar. No voy a poner detalladamente cómo lo hicimos, porque seguro que hay una forma mejor, simplemente comentaré por encima el proceso. Lo primero, fijar todos los leds a la carcasa. Nosotros usamos cola termofusible, de la de los chinos. Es rápida y pega bastante bien. Luego, el botón y los interruptores. Una vez la electrónica está asegurada, toca montar la manguera de 6 cables de la proton pack a la proton gun, con su corrugado, hacerle un agujero al tubo de pvc que va en el mango, y meter por ahí los cables.

Proton gun a medias

Proton gun a medias

Tb queda hacer lo mismo con la punta: calcular el trozo de manguera que necesitéis y tirar el cable desde los leds de la punta hasta la carcasa de la proton gun. Atornillamos los tubos a la carcasa de la proton gun con tornillos…

Atornillando los tubos a la carcasa de la proton gun

Atornillando los tubos a la carcasa de la proton gun

Luego, soldamos todos los componentes independientes, todos los leds, interruptores, placas… a la placa base, y a los cables que llevan las señales al ciclotrón:

Soldando los componentes de la proton gun

Soldando los componentes de la proton gun

y listo… Proton gun finalizada. En la proton pack, queda atornillar y fijar las placas, conectar arduino, fijar el altavoz y los conectores, y probar a ver qué tal…

Amplificador + arduino + placa del ciclotrón y reloj

Amplificador + arduino + placa del ciclotrón y reloj

Problemas finales…

Una vez ensamblado todo, verificado que todo esté bien soldado y montado el amplificador, arduino, y todos sus componentes, toca encenderla. Pero, para sorpresa mía, el audio funcionaba, pero un tanto erráticamente: Al disparar, se iniciaba el sonido de disparo, pero se detenía automáticamente, pese a que yo seguía pulsando. Este fue un momento un tanto frustrante, porque la estrella de la proton pack, el audio, se vio seriamente comprometido. Comprobando los niveles de tensión, observé que la tensión del 1 lógico (5 voltios), oscilaba mucho, de  3.5 voltios a 4.2 todo el rato… Después de darle vueltas, me di cuenta de un detalle que pasé por alto… Para evitar oscilaciones en el regulador, se suele poner un condensador entre la salida de 5 voltios y masa! Así que cogí un condensador de 47 uF viejo, y voila! Funciona! Tensión a la salida estable a 5 voltios, y a arduino le llega un 5 clavado. Este es un típico detalle que solo pasa cuando está todo ensamblado y que te puede dar muchos dolores de cabeza.

Al final, aún sin los detalles finales, embellecedores, válvulas, pegatinas… incluso la pieza para sujetar la proton gun, etc, la proton pack está así:

Electrónica de la proton gun en la perfboard y con amplificación de audio

Estas Navidades, pese a los sobrinos, que son muy pequeños y no dejan hacer nada más mientras se está con ellos, he podido montar por fin el circuito de la proton gun en la perfboard y probarlo. El diagrama está en el anterior post (http://furgalladas.com/blog/?p=26), lo que hice fue simplemente pensar en cómo voy a poner los componentes para que no quede demasiado embarullado, soldar y probar. Como el ciclotrón quedó en casa, para simularlo he mantenido el reloj del mismo en la protoboard. Este reloj me genera todos los pulsos de reloj que necesitan los componentes para sincronizarse. Aquí os pongo un par de imágenes del circuito terminado.

Pistas del circuito de la proton gun

Placa de la proton gun terminada (parte de componentes)

A mayores, la amplificación de audio. Hace tiempo, para la ghostrap, había montado un amplificador con un lm386 y un pequeño altavoz de medio wattio que saqué de un ordenador que había tirado en la calle (literalmente). La decepción fue que, al estar la ghostrap cerrada, el audio se oía poco, de tal forma que si hay algo de ruido ambiente, prácticamente no se escucha nada. Lo achaqué a que uso una lipo 2S (7.4 voltios) para alimentar todo el circuito. Para la proton pack quería algo que realmente zumbase, porque en principio, se va a usar en exteriores, con mucho ruido ambiente, así que indagando por internet, encontré el esquemático del TDA2002. Ya hacía tiempo que tenía los componentes comprados, pero de aquellas, cuando lo iba a montar, al consultar las hojas de características, me llevé un chasco al ver que la tensión de entrada según el fabricante tiene que ser mayor que 8 voltios. Para la ghostrap meter una 3s no es posible por problemas de espacio (las baterías 3S que tengo son muy grandes), pero para la proton pack el espacio si que no es un impedimento… Hoy, por fin, me decidí a montarlo y probarlo con una 2S, a ver qué pasaba…, y… voila!!!! Funciona de maravilla!!! Seguramente que si lo alimento con una 3S, de mucha más caña, pero con una 2S va perfecta, cumple de sobras mis expectativas, así que va a ser la combinación ganadora: arduino para escuchar las señales que genera la placa de la proton gun y generar las señales adecuadas para el wtv020, que se encargará de leer de una tarjeta microsd el audio adecuado y reproducirlo, y un TDA2002 alimentado con la misma lipo y un altavoz de cuatro wattios para que se oigan las bajas frecuencias del «hum», del zumbido de la proton pack. Aquí va un vídeo:

El diagrama del TDA2002 lo podéis buscar por internet, no os costará nada encontrar un esquemático que funcione. Yo para esta prueba he alimentado, por un lado, el TDA2002 con una lipo 2S, y por otro lado, arduino desde el usb del portátil. Si hacéis eso, acordaros de cortocircuitar las masas, si no, el circuito no os va a funcionar!

tda2002+arduino

 

Proton Gun Electronics

Bueno, voy a empezar la casa por el tejado… O mejor dicho, el blog por el final, porque es lo que justo acabo de terminar. Primero, una pequeña introducción:

Hace ya unos meses, cuando me quedé en el paro, se me ocurrió la idea de hacer algo con Arduino que pudiese servir a la gente, y también darme a conocer entre las empresas… Lo primero en que pensé fue en hacer un dispensador de comida para peces… Pero, ops! Ya está inventado, malditos chinos… Lo siguiente que se me ocurrió es una trampa para pequeños animales, pero cuando estaba en proceso, mi hamster trípode adoptado, Nurb, murió, así que, ya sin nada que cazar, lo único que podía atrapar son entes vaporosos… Fantasmas… Cazafantasmas… Y a ello me puse. Probablemente haya sido un error, debería haberme dedicado a programar en Java-Java EE, o lo que las empresas demanden, pero esto se acercaba más a lo que aprendí en la carrera, y en cierto modo, le veía futuro. Así que lo primero que hice fue la trampa de los cazafantasmas. Sólo con un arduino UNO, reciclando todo lo que pude, conseguí que funcionase y, aunque no cace entes vaporosos, hace reír a la gente. Además, los principios de funcionamiento son los mismos que la trampa de ratones, y aprendí mucho más que en muchas asignaturas de la carrera de electrónica, programación, planificación de proyectos…

Después de terminarla, me puse con la proton pack, a la par que hacía algún curso de programación. Ahora que tengo la electrónica de la proton pack terminada, queda la otra parte: la proton gun, y de eso va este post. Primeramente, voy a describir cómo se comporta la proton gun, porque será lo que trate de imitar:

  • Tiene varios leds fijos (muy fáciles de implementar).
  • Hay tres interruptores y un pulsador:
    • Un interruptor controla el encendido de la proton pack («activate»).
    • Un interruptor controla las luces de la proton gun (interruptor «vent»).
    • Un interruptor «intensify» que, de momento, queda libre, aún no sé para qué usarlo.
    • Un pulsador de disparo que cambia el patrón de una hilera de leds, y hace que se ilumine la punta.
  • Hay una hilera de leds amarillos que genera un patrón cuando está en standby y otro cuando dispara.
  • Al accionar el pulsador de disparo, unos leds ubicados en la punta de la pistola parpadean para dar el efecto de disparo.

He interpretado libremente algunas características de la proton gun, así que es posible que no sea exactamente lo que sale en la película (por ejemplo, el patrón de iluminación de la hilera de leds). En general, se puede decir que la proton gun tiene dos bloques principales, uno que controla la hilera de leds y su patrón de encendido, y otro que controla los leds de la punta, que simulan el disparo de la pistola.

Con respecto a la hilera de leds, para hacer el patrón que aparece en la película lo único que se me ocurre es utilizar un microcontrolador, pero lo vi demasiado laborioso, así que me decanté por un secuenciador de cuatro efectos y ocho canales. La base la saqué de esta genial web:

http://r-luis.xbot.es/project/cq8_4ef.html

Si os fijáis, la idea es supersencilla, a la par que original. La base es un contador binario 4029 que genera cuatro señales a diferentes frecuencias, una por cada bit. esas señales con su frecuencia pasan a un registro de desplazamiento 4015, y eso es lo que genera el patrón de luces, dependiendo de qué entrada pongamos en el pin DATA IN. A partir de esa idea, sólo quedaba personalizarlo, y adaptarlo a mis necesidades. Esa web usa un conmutador manual, yo tenía que hacerlo digital para poder accionarlo al pulsar el botón de disparo. Y gracias a que una emisora de un colega se escaralló, conocí la existencia del 4066, un interruptor digital que me permitía controlar digitalmente el secuenciador. Hay un problema, y es que el 4066 es un SP-ST (Single point-Single Through), es decir, es un interruptor que pone a la salida la entrada, o nada, es decir, salida al aire (que no un cero, ojo!). No interesa eso, nos interesa poner a la salida una entrada u otra. Por tanto, hay que convertir ese SP-ST a SP-DT (Single Point-Double Through). Dicho en cristiano, necesito en vez de un interruptor que abre o cierra una llave, un conmutador que eliges entre dos canales de entrada cual pones a la salida. Para ello se usan dos de los switches del 4066, con las salidas cortocircuitadas y para controlarlos, una señal debe ser la negada de la otra. Lo bueno es que un negador es un circuito sencillo que con un simple transistor de propósito general lo podéis fabricar.

Todos estos circuitos necesitan de un reloj a una frecuencia apropiada. Dado que en la proton pack utilizo un 555 para generar una señal que me sincronice la power cell y el ciclotrón, lo que voy a hacer es emplear esa misma señal para sincronizar también la proton gun. Así que, cableando oportunamente ese secuenciador, y utilizando un 4017 para generar un pseudopatrón aleatorio de luces para el disparo, con todo eso tengo la proton gun terminada.

Faltaba una cosa: el audio. La proton pack, al encender hace un sonido de encendido muy peculiar, otro sonido al activar el switch vent, y al disparar. Si pudiese reproducir sonidos sería muchísimo más real. Y eso lo conseguí con  un módulo WTV020, que se puede encontrar tirado de precio en ebay (menos de seis euros), y que sin duda, os simplificará infinito el trabajo (la ghostrap no llevó ningún módulo, reproduce el audio leyendo de una tarjeta SD y sacando el audio por PWM… El trabajo extra que supuso fue… de órdago). Utilicé la librería hecha por the-rebel-agent, y que podéis encontrar en el foro de Arduino, además de su diagrama de conexión:

http://arduino.cc/forum/index.php?topic=117009.0

He tenido que indagar en el código y adaptarlo, pues a pelo no funcionaba, sobre todo porque es muy importante que los audios carguen rápidamente para dar un efecto real de disparo. Por tanto, Arduino será el encargado de detectar cuando se ha pulsado un botón y de reproducir el audio adecuado (uno al arrancar, otro al disparar, y otro al accionar el switch vent).

Por fin, el resultado del proyecto final lo podéis ver en este vídeo:

Aquí está el esbozo del esquema eléctrico que uso para cablear. A ver si lo paso a formato digital, para que no se vea tan cutre, pero mientras…

Proton Gun Electronics

 

Con eso, ya teneis vuestro acelerador nuclear portátil listo para poner en la carcasa. En breve, a cazar fantasmas!