Cuaderno de Formación Continua:
Introducción a nociones de robótica aplicada al aprendizaje educativo Documento de trabajo
MINISTERIO DE EDUCACIÓN
Cuaderno de Formación Continua PROGRAMACIÓN Y ELECTRÓNICA BÁSICA ORIENTADA A LA ROBÓTICA” (Documento de Trabajo)
“
Coordinación Viceministerio de Educación Superior de Formación Profesional / Dirección General de Formación de Maestros / Equipo de Formación Docente Continua
Equipo de Redacción y Dirección Unidad Especializada de Formación Continua – UNEFCO SANTA CRUZ y UNEFCO ORURO
Cómo citar este documento: Ministerio de Educación (2017). (2017). “INTRODUCCIÓN A NOCIONES DE ROBÓTICA APLICADA AL APRENDIZAJE EDUCATIVO” Cuaderno de Formación Continua. UNEFCO, Tarija. La venta de este documento está prohibida. Denuncie al vendedor a la Dirección General de Formación de Maestros, Tel. 2440815 o a la Unidad Especializada de Formación Continua, Continua,
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Bolivia, JUNIO de 2018
Contenido PRESENTACIÓN ................................................................................................................... 1 DATOS GENERALES DEL CUADERNO ............. ..................... ..................... ...................... ...................... ...................... ...................... .................. ....... 2 Objetivo Holístico del Ciclo .................................................................................................. Ciclo .................................................................................................. 2 Objetivo Holístico de Curso Curso .......................................... .................... ......................................... ......................................... .................................... ................ 2 TEMA 1
INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓ N A LA ELECTRÓNICA ..................................................................
3
ACTIVIDADES DE INICIO ....................................................................................................... INICIO ....................................................................................................... 3 TEMA 2.
Nociones de robótica educativa ........... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... .............. ... 4
2.1
¿Qué es un robot? ................................................................................................... 4
2.2
Robotica educativa .................................................................................................. 4
TEMA 3.
Electrónica básica para robótica educativa ..................... ................................ ...................... .................... ......... 7
3.1
¿Qué es electrónica? ............................................................................................... 7
3.2
¿Qué es corriente eléctrica? .................................................................................... 7
3.3
TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA ........................................................................... 10
3.4
¿Qué es la ley de OHM? ..................... ......................................... ......................................... ......................................... ........................... ....... 12
3.5
Componentes electronicos .................................................................................... 12
TEMA 4.
Recursos........................................................................................................ 26
TEMA 5.
instalación de software arduino. .......... ..................... ...................... ...................... ...................... ...................... ............. .. 31
5.1
¿Qué es arduino? ................................................................................................... 31
5.2
¿Cómo funciona? ................................................................................................... 31
5.3
¿Qué es S4A? (Scratch for arduino) ....................................................................... 42
TEMA 6. 6.1
Prácticas básicas ........... ..................... ...................... ...................... ..................... ...................... ...................... ...................... ............... ....51 Proyecto 1 Parpadeo ............................................................................................. 51
6.2
Proyecto 2 Atenuación ................... ....................................... ......................................... ......................................... ............................. ......... 53
6.3
PROYECTO DE SOCIALIZACION SEMAFORO ................... ....................................... ....................................... ................... 57
ACTIVIDAD SUGERIDA ........................................................................................................ SUGERIDA ........................................................................................................ 57 CONSIGNAS DE APLICACIÓN .............................................................................................. 58 ESTRATEGIAS PARA LA ETAPA DE INTERCAMBIO DE EXPERIENCIAS ........... ...................... ...................... ............. .. 58 Bibliografía 58
PRESENTACIÓN Uno de los factores más importantes para la calidad educativa es el trabajo de los maestros: de su compromiso, de su profesionalidad y su profesionalismo, dependen, en gran medida, el ambiente y los resultados educativos. Avanzando en la Revolución Educativa, el Ministerio de Educación -de acuerdo a lo establecido en la Constitución Política del Estado (Arts. 78, I, II y III; 96, II) y en el marco del Sistema Plurinacional de Formación de Maestros (D.S. Nº 156/2009) viene implementando i mplementando una estrategia sistemática y sostenible de Formación Continua para garantizar que maestras y maestros de todo el país tengan posibilidades de fortalecer sus cualidades y actualizarse en forma permanente. Los Itinerarios Formativos para Maestros son una modalidad formativa desarrollada por el Ministerio de Educación, a través de la UNEFCO (Ex-ISER y Ex- INFOPER), enfocada en la práctica educativa, y la mejora de los procesos, con el objeto de fortalecer la implementación de la Ley de Educación N° 070 “Avelino Siñani – – Elizardo Pérez” y el Modelo Educativo, Educativo , según los niveles especialidades, y pertinencia cultural y lingüística. Los Cuadernos de Formación Continua son materiales de apoyo para el desarrollo del proceso formativo. En ellos se desarrollan aspectos teórico – – prácticos para la mejora de la práctica educativa desde los lineamientos establecidos en el Modelo Educativo. Las temáticas presentadas incluyen propuestas de actividades, preguntas y/o ejercicios que ayudarán en el proceso de formación e implementación, aportando a la mejora de la calidad educativa, a través de la cualificación docente y la transformación de la educación. Cada Cuaderno de Formación Continua está estructurado en unidades de trabajo que tienen relación con las sesiones de la etapa presencial ; asimismo, contienen opciones para las consignas de la etapa de implementación y orientaciones para la etapa de intercambio de experiencias o socialización.
Sobre la base de estos Documentos de Trabajo, facilitadoras, facilitadores, y participantes en general, podrán añadir y/o adecuar contenidos, o estrategias formativas de acuerdo a cada contexto. Invitamos a maestras y maestros participantes de todo el país a contribuir con observaciones y sugerencias para mejorar y enriquecer posteriores ediciones (
[email protected] [email protected])). Lic. María Eugenia Hurtado Rodríguez COORDINADORA NACIONAL a.i. UNEFCO “Revolución Educativa con Revolución Docente para Vivir Bien”
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DATOS GENERALES DEL CUADERNO
CICLO
CURSO Introducción a nociones de robótica aplicada al aprendizaje educativo
Robótica educativa
Programación aplicada a la robótica Diseño y construcción de sistemas robóticos programados
OBJETIVO HOLÍSTICO DEL CICLO Contribuimos al desarrollo ciencia y la tecnología, asumiendo actitudes dey responsabilidad, analizando de y la apropiándonos de los elementos, metodologías aplicaciones en robótica fortaleciendo las capacidades creativas.
OBJETIVO HOLÍSTICO DE CURSO Promovemos actitudes de trabajo comunitario y respeto mutuo mediante el fortalecimiento de nuestros conocimientos, capacidades y análisis de los componentes electrónicos en robótica a través de la creación de circuitos básicos para desarrollar los procesos educativos activos y pertinentes.
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TEMA 1
INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA
ACTIVIDADES DE INICIO En grupo comunitario dialogamos sobre las siguientes preguntas. 1. ¿Qué experiencia tenemos con el uso de la electrónica en nuestro diario vivir? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________
2. ¿Qué conocimiento tenemos a cerca de electrónica básica? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________
3. ¿Qué expectativa tenemos respecto al curso de electrónica aplicada a la
educación en el campo de la ciencia tecnología y producción? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________
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TEMA 2.
NOCIONES DE ROBÓTICA EDUCATIVA
Para poder entrar al mundo de la robótica educativa tenemos que tener claro algunos no nociones ciones que se irán mencionando en el transcurso del presente libro. 2.1
¿QUÉ ES UN ROBOT?
La palabra robot fue introducida en la literatura en 1920, en la obra R.U.R. (Rossum's Universal Robots), de Karel Čapek, Por la parte etimológica, viene de la palabra checa rrobota, Robots), obota, que viene a significar "labor forzada", servicio, esclavo (xtaka, 2017). Un robot es una maquina automatica programable que es capaz de realizar tareas de manera autonoma, el uso de los robots sustituye la presencia humna en trabajos pesados o peligrosos. Los robots estan dotados de sensores que les permite trabajar y adaptarce a su medioy permite al humano tener control sobre el mismo. Los robots que conocemos hoy en día fueron desarrollados después de la Segunda Guerra Mundial, debido a la creciente demanda de automatización a utomatización en la industria del automóvil. Cabe señalar, que antes los robots no eran más que herramientas para la automatización. Estaban Estab an teóricamente programados a realizar una tarea específica: transportar, cargar, descargar, soldar, pintar, etc. Actualmente, existen los llamados lla mados robots inteligentes, que efectúan funciones tales como la detección de cualquier modificación de su medio ambiente. Estos actúan en consecuencia considerando las nuevas modificaciones ya sea cambiando de operaciones o descubriendo una nueva. A medida que han ido avanzando la robótica (ciencia que se ocupa de los robots) y la tecnología informática, los robots han sido capaces de efectuar tareas cada vez más complicadas, peligrosas y desagradables para los humanos. 2.2
ROBOTICA EDUCATIVA
La robótica educativa es educativa es un medio de aprendizaje en el cual participan las personas que tienen motivación por el diseño y construcción de creaciones propias. Estas creaciones se dan, en primera instancia, de forma mental y, posteriormente, en forma física y son construidas con diferentes tipos de materiales, y controladas por un sistema computacional, los que son llamados prototipos o simulaciones. simulaciones.
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Este sistema de enseñanza es interdisciplinario porque abarca áreas de diferentes asignaturas del programa escolar. Así, en los l os cursos de Robótica Educativa bien estructurados, se trabajan trabaj an áreas de Ciencias, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas, así como áreas de Lingüística y también de Creatividad. (edukative, 2017) Los modelos que se construyen suelen ir acompañados de un programa informático que hace que el robot ejecute órdenes (ya sea desplazarse, identificar colores, medir distancias a un objeto, etc). No se pretende que los participantes acaben siendo todos genios en programación. p rogramación. Los sistemas de programación que se usaran casi siempre estarán basados en iconos y no en instrucciones escritas. Lo que se pretende es que los participantes de este curso se familiaricen con los dispositivos programables, cada vez más presentes en nuestra sociedad (ordenadores, teléfonos móviles). Con esta capacidad para entender cómo se programan los robots, adquieren esta habilidad que les será muy útil en el futuro. 2.2.1 ¿EN QUÉ CONSISTE LA ROBÓTICA EDUCATIVA? Es un entorno de aprendizaje multidisciplinario basado en la construcción de modelos robóticos que permite desarrollar competencias en las diversas áreas de aprendizaje, fortaleciendo el pensamiento creativo y la resolución de problemas. 2.2.2 ¿POR QUÉ DEBEMOS UTILIZAR LA ROBÓTICA EN N UESTRA TAREA PEDAGÓGICA? La Robótica Educativa es un recurso eficaz, para el trabajo interdisciplinario que mejora el aprendizaje de los estudiantes, desarrollando sus competencias y capacidades de sociabilización, creatividad, liderazgo y trabajo colaborativo; que una vez aprendidas les permitirá plantear alternativas de solución a los problemas que se presenten en su contexto inmediato. 2.2.3 APRENDER JUGANDO La actividad implica un componente lúdico, intrínseco a la construcción de modelos, a la discusión de las mejores soluciones con otros estudiantes. Este componente lúdico es el que remata el éxito de la actividad, ya que, si por todo lo explicado anteriormente es una actividad ideal desde el punto de vista pedagógico, este último punto es el que convierte la actividad en ideal desde el punto de vista de los niños. Así pues, es la actividad lúdico-educativa ideal. 5
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TEMA 3. 3.1
ELECTRÓNICA BÁSICA PARA ROBÓTICA EDUCATIVA
¿QUÉ ES ELECTRÓNICA?
La electrónica es una disciplina que se fundamenta en la investigación de formas eficientes de trasmisión de electricidad. Su finalidad práctica es la elaboración de circuitos que sirvan para la confección de artefactos de utilidad para la sociedad. En la actualidad existe una importante relación entre la informática y la electrónica, circunstancia que se explica por la posibilidad de representar a la información mediante un sistema binario, sistema que emplea la electrónica mediante la presencia o ausencia de impulsos eléctricos. Dada esta estrecha relación entre la transmisión de electricidad y la electrónica, la misma también se orienta al estudio de medios de conducción de energía, identificando aislantes, conductores, semiconductores, etc. Por extensión, suele referirse a la electrónica como el universo de dispositivos que utilizan sus principios. 3.2
¿QUÉ ES CORRIENTE ELÉCTRICA?
Lo que conocemos como corriente eléctrica no es otra cosa que la circulación de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del polo negati negativo vo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM). Quizás hayamos oído hablar o leído en algún texto que el sentido convencional de circulación de la corriente eléctrica por un circuito es a la inversa, o sea, del polo positivo al negativo de la fuente de FEM. Ese planteamiento tiene su origen en razones históricas y no a cuestiones de la física y se debió a que en la época en que se formuló la teoría que trataba de explicar cómo fluía la corriente eléctrica por los metales, los físicos desconocían la existencia de los electrones o cargas negativas. Al descubrirse los electrones como parte integrante de los átomos y principal componente de las cargas eléctricas, se descubrió también que las cargas eléctricas que proporciona una fuente de FEM (Fuerza Electromotriz), se mueven del signo negativo ( – ( –)) hacia el positivo (+), de acuerdo con la ley física de que "cargas distintas se atraen y cargas iguales se rechazan". Debido al desconocimiento en aquellos momentos de la existencia e xistencia de los electrones, la comunidad científica acordó que, convencionalmente, la corriente eléctrica se movía del polo positivo al negativo, de la misma forma que hubieran podido acordar lo contrario, como realmente ocurre. No obstante en la práctica, ese “error histórico” no influye para nada en lo que al estudio de la corriente eléctrica se refiere. 7
3.2.1 REQUISITOS PARA QUE CIRCULE LA CORRIENTE ELÉCTRICA Para que una corriente eléctrica circule por un circuito es necesario que se disponga de tres t res factores fundamentales:
1. Una fuente de fuerza electromotriz (FEM) como, por ejemplo, una batería, un generador o cualquier otro dispositivo capaz de bombear o poner en movimiento las cargas eléctricas negativas cuando se cierre el circuito eléctrico. 2. Un camino que permita a los electrones fluir, ininterrumpidamente, desde el polo nega negativo tivo de la fuente de suministro de energía eléctrica hasta el polo positivo de la propia fuente. En la práctica ese camino lo constituye el conductor o cable metálico, generalmente de cobre. 3. Una carga o consumidor conectado conectado al circuito que ofrezca resistenc resistencia ia al paso de la corriente eléctrica. Se entiende como carga cualquier dispositivo que para funcionar consuma energía eléctrica como, por ejemplo, una bombilla o lámpara para alumbrado, el motor de cualquier equipo, una resistencia que produzca calor (calefacción, cocina, secador de pelo, etc.), un televisor o cualquier otro equipo electrodoméstico o industrial que funcione con corriente eléctrica
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Cuando las cargas eléctricas circulan normalmente por un circuito, ci rcuito, sin encontrar en su camino nada que interrumpa el libre flujo de los electrones, decimos que estamos ante un “circu “circuito ito eléctrico cerrado”. Si, por el contrario, la circulación de la corriente de electrones se interrumpe por cualquier motivo y la carga conectada deja de recibir corriente, estaremos ante un “circuito eléctrico abierto”. Por norma general todos los circui circuitos tos eléctricos se pueden abrir o cerrar a voluntad utilizando un interruptor que se instala en el camino de la corriente eléctrica en el propio circuito con la finalidad de impedir su paso cuando se acciona manual, eléctrica el éctrica o electrónicamente. 3.2.2 INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA La intensidad del flujo de los electrones de una corriente eléctrica que circula por un circuito cerrado depende fundamentalmente de la tensión o voltaje (V) que se aplique y de la resistencia (R) en ohm que ofrezca al paso de esa corriente la carga o consumidor conectado al circuito. Si una carga ofrece poca resistencia al paso de la corriente, la cantidad de electrones que circulen por el circuito será mayor en comparación con otra carga que ofrezca mayor resistencia y obstaculice más el paso de los electrones.
Mediante la representación de una analogía hidráulica se puede entender mejor este concepto. Si tenemos dos depósitos de líquido de igual capacidad, situados a una misma altura, el caudal de salida de líquido del depósito que tiene el tubo de salida de menos diámetro será menor que el caudal que proporciona otro depósito con un tubo t ubo de salida de más ancho o diámetro, pues este último ofrece menos resistencia a la salida del líquido. De la misma forma, una carga o consumidor que posea una resistencia de un valor alto en ohm, provocará que la circulación de los electrones se dificulte igual que lo hace el tubo de menor diámetro en la analogía hidráulica, mientras que otro consumidor con menor resistencia (caso del tubo de mayor diámetro) dejará pasar mayor cantidad de electrones. La diferencia en la 9
cantidad de líquido que sale por los tubos de los dos tanques del ejemplo, se asemeja a la mayor o menor cantidad de electrones que pueden circular por un circuito eléctrico cuando se encuentra con la resistencia que ofrece la carga o consumidor. La intensidad de la corriente eléctrica se designa con la letra ( I ) y su unidad de medida en el Sistema Internacional ( SI ) es el ampere (llamado también “amperio”), que se identifica se identifica con la letra ( A ). 3.2.3 EL AMPERE De acuerdo con la Ley de Ohm, la corriente eléctrica en ampere (A) que circula por un circuito está estrechamente relacionada con el voltaje o tensión ( V ) y la resistencia en ohm (Ω ( Ω ) de la carga o consumidor conectado al circuito.
3.2.3.1 DEFINICIÓN DE AMPERE Un ampere (1 A) se define como la corriente que produce una tensión de un volt ( 1 V ), cuando se aplica a una resistencia de un ohm ( 1 Ω ). Un ampere equivale una carga eléctrica de un coulomb por segundo (1C/seg) circulando por un circuito eléctrico, o lo que es igual, 6 300 000 000 000 000 000 = ( 6,3 • 108 ) (seis mil trescientos billones) de electrones por segundo fluyendo por el conductor de dicho circuito. Por tanto, la intensidad (I) de una corriente eléctrica equivale a la cantidad de carga eléctrica ( Q ) en coulomb que fluye por un circuito cerrado en una unidad de tiempo. Los submúltiplos más utilizados del ampere son los siguientes: miliampere ( mA ) = 10-3 A = 0,001 ampere microampere ( mA ) = 10-6 A = 0, 000 000 1 ampere
3 . 3 TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA En la práctica, los dos tipos de corrientes eléctricas más comunes son: corriente directa ((CD) CD) o continua y corriente alterna (CA). La corriente directa circula siempre en un solo sentido, es decir, del polo negativo al positivo de la fuente de fuerza electromotriz (FEM) que la suministra. Esa corriente mantiene siempre fija su polaridad, como es el caso de las pilas, baterías y dinamos. 10
La corriente alterna se diferencia de la directa en que cambia su sentido de circulación periódicamente y, por tanto, su polaridad. Esto ocurre tantas veces como frecuencia en hertz (Hz) tenga esa corriente La corriente alterna es el tipo de corriente más empleado en la industria y es también la que consumimos en nuestros hogares. La corriente alterna de uso u so doméstico e industrial cambia su polaridad o sentido de circulación 50 ó 60 veces por segundo, según el país de que se trate. Esto se conoce como frecuencia de la corriente alterna. En los países de Europa la corriente alterna posee 50 ciclos o hertz (Hz) por segundo de frecuencia, mientras que los en los países de América la frecuencia es de 60 ciclos o hertz. OTROS DATOS Aunque desde hace años el Sistema Internacional de Medidas (SI) estableció oficialmente como “ampere” el nombre para designar la unidad de medida del amperaje o intensidad de la corriente eléctrica, en algunos países de habla hispana se le continúa llamando “amperio”. “ amperio”. El ampere recibe ese nombre en honor al físico y matemático francés André-Marie Ampère (1775 – (1775 – 1836), 1836), quién demostró que la corriente eléctrica, al circular a través de un conductor, producía un campo magnético a su alrededor. Este físico formuló también la denominada “Ley de Ampere”. Ampere”.
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3.4
¿QUÉ ES LA LEY DE OHM?
alemán Georg Simon Ohm, La Ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como son:
1. Tensión o voltaje "E", en volt (V). 2. Intensidad de la corriente " I ", en ", en ampere (A). 3. Resistencia "R" "R" en en ohm ohm (
) de la car carga ga o co cons nsum umid idor or co cone nect ctado ado al cir circu cuito ito..
La ley de ohm está representada matemáticamente por: V = I * R R Esto significa que, si aumentamos el voltaje, la corriente que fluye por el circuito se incrementará y que, si aumentamos la resistencia, la corriente disminuirá. Esto se expresa por medio de una fórmula que de hecho nos sirve para calcular la cantidad de corriente "I" en amperes que pasara por un circuito, si conocemos el voltaje aplicado "V" en volts, y la resistencia "R". Esta es la fórmula:
3.5
COMPONENTES ELECTRONICOS 12
A nivel general puede decirse que un sistema electrónico está formado por sensores (que también se denominan como inputs o transductores) t ransductores) que reciben las señales físicas y las transforman en señales de corriente (voltaje). Los circuitos del sistema interpretan y convierten, a su vez, las señales de los sensores que llegan a los actuadores (u outputs), que convierten una vez más el voltaje en señales físicas, ahora útiles. (Merino, 2017) Todos los aparatos electrónicos están compuestos por secciones, que a su vez están construidas con componentes de diverso tipo, cada uno de estos cumple una función específica dentro de cada circuito.
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Diodos, resistores, capacitores, transistores, inductores y muchos otros componentes se venden ven den en las tiendas de electrónica. Con ellos se pueden construir infinidad de aparatos electrónicos. Su función depende del tipo de componente y sus características como tamaño, voltaje de operación, capacidad de corriente, etc. dependen de la aplicación para la que se va a usar cada uno de ellos. Cada uno de de servicio los componentes se1 representa con un símbolo en los diagramas y manuales de aparatoselectrónicos electrónicos. 3.5.1 PROTOBOARD Una placa de pruebas, también conocida como protoboard, es una placa de uso genérico reutilizable o semi permanente, usado para construir prototipos de circuitos electrónicos.
3.5.1.1 CARACTERÍSTICAS: Está hecha para poder comunicar dos elementos conductores (alambres, patas de dispositivos, fuentes de voltaje) sin necesidad de soldarlos, sino simplemente al introducirlos en dos o más agujeros que por debajo están interconectados. No todos los agujeros de la protoboard están comunicados entre sí.
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Se recomienda visitar el sitio web para poder observar las distintas simbologías de los componentes electrónicos
http://www.simbologia-elect ronica.com/simbologia-electrica-e a-electrica-electronica/simbolos-elec lectronica/simbolos-electricos-electroni tricos-electronicos-basicos.htm cos-basicos.htm http://www.simbologia-electronica.com/simbologi 14
3.5.1.2 SECCIONES DE UN PROTOBOARD: El protoboard se puede dividir en tres partes: Lateral superior
Cuerpo
Lateral inferior
3.5.1.3 FUNCIONAMIENTO Tanto el lateral superior como el lateral inferior son usados, en su mayoría, como conectores para fuentes (VCC = Alimentación = Alimentación positiva del circuito. circuito.)) y tierra (GND = Alimentación negativa del circuito ). circuito ). En la mayoría de los protoboards tanto el lateral superior como el lateral inferior vienen con una línea de color rojo y de color azul en los contornos, donde la línea de color azul hace referencia a GND y la línea de color rojo hace referencia a VCC. Tener en cuenta que esta relación solo es de referencia. La conexión en el lateral superior e inferior son de forma horizontal. Esto se explica en el siguiente gráfico.
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Como se dijo anteriormente, en esta parte del protoboard los agujeros horizontales están conectados por defecto. Por ejemplo, si se conecta VCC (5 Voltios) a la linea horizontal de color rojo, entonces todos los agujeros de esta línea tendrán 5 voltios. Así mismo si se conecta GND a la otra linea entonces todos los agujeros horizontales tendrán 0 voltios como salida. Sin embargo, en algunas marcas la mitad del lado izquierdo (los 5 primeros bloques de agujeros) no se encuentra conectada con la mitad del lado derecho (los 5 bloques de agujeros del lado derecho), esto sucede tanto en el lateral superior como inferior. En el cuerpo del protoboard los agujeros están conectados verticalmente, pero tal y como se ve en el gráfico del cuerpo del protoboard existe un espacio en el medio, este espacio no genera conexión alguna con ambos lados. Es así, que si se quiere conectar una deter determinada minada columna de la parte superior se deberá conectar desde cualquier agujero agu jero hacia el agujero de la columna de la parte inferior que se desea conectar.
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3.5.2
MICROCONTROLADORES.
3.5.2.1 ¿QUÉ ES UN MICROCONTROLADOR? Un microcontrolador es un chip al que puedes grabarle un programa que puede leer entradas (switches, botones, sensores, órdenes de otros sistemas, etc.) y controlar salidas (luces, motores, ordenar a otros sistemas, etc.). Sin embargo no lo podemos conectar directamente a todo porque se puede quemar, es por esto que debemos utilizar casi siempre un circuito de interfaz que nos permita controlar o leer lo que queremos sin dañar el chip.
3.5.2.2 ¿QUÉ HAY DENTRO DE UN MICROCONTROLADOR? Dentro de un microcontrolador hay un procesador (CPU), memorias (permiten almacenar datos),conversores periféricosanalógico-digital, (contadores, temporizadores, circuitos de comunicación, etc.), elementos de entrada salida (I/O), entre otros. Existen de diversas características para cumplir diferentes especificaciones ya que dependiendo de la aplicación muchas funcionalidades pueden estar de más.
3.5.2.3 ¿QUÉ COSAS SE PUEDEN HACER CON MICROCONTROLADORES? Para tener una idea más clara hay que tener en cuenta que los microcontroladores están en todos lados, en tu microondas, en tu t u televisor, en las computadoras, en tu celular, en tu tablet, incluso en sensores, y se encargan de cumplir
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desde tareas relativamente sencillas hasta cierta dentro de un sistema más complejo. 2 Con un microcontrolador puedes encender focos, controlar motores, mover un brazo mecánico, comunicarte con una computadora, etc. 3.5.3 MOTORREDUCTORES Los reductores y motorreductores mecánicos de velocidad, se pueden contar entre los inventos más antiguos de la humanidad y aún en estos tiempos del siglo XXI se siguen utilizando prácticamente en cada máquina que tengamos a la vista, desde el más pequeño reductor o motorreductor capaz de cambiar y combinar velocidades de giro en un reloj de pulsera, cambiar velocidades en un automóvil, hasta enormes motorreductores capaces de dar tracción en buques de carga, molinos de cemento, grandes máquinas cavadoras de túneles o bien en molinos de caña para la fabricación de azúcar. Un motorreductor tiene un motor acoplado directamente un tren de engranes que realiza la función de reducir o aumentar las revoluciones del motor en su salida. 3 3.5.4 TRANSISTORES Es el componente electrónico estrella, pues inició una auténtica revolución en la electrónica que ha superado cualquier previsión inicial. Con el transistor vino la miniaturización de los componentes y se llegó al descubrimiento de los circuitos c ircuitos integrados, en los que se colocan, en pocos milímetros cuadrados, miles de transistores. Estos circuitos
2 Para
saber más m ás sobre microcontroladores investigue sobre sistema embebido https://es.wikipedia.org/wiki /Sistema_embebido https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_embebido 3
Para poder ver los diversos modelos de motorreductores diríjase a
http://ignismotor.com/DESKTOP/AR/motoreductor.html http://ignismotor.com/DESKTOP/AR/mot oreductor.html 18
constituyen el origen de los microproc microprocesadores. esadores. La simbología eléctrica de este componente y su imagen se muestra en la figura. Un transistor es un componente que tiene, básicamente, dos do s funciones:
Como interruptor habilita o deshabilita el flujo de señales eléctricas a partir de una
pequeña señal de mando.
Funciona como un elemento amplificador de señales.
3.5.5 SENSOR Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en un RTD4), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc. 3.5.6 LEDS Un led es un componente optoelectrónico 5 activo y, más concretamente, un diodo que emite luz. Cabe resaltar que cada led tiene diferente voltaje. Para tener una idea clara se presenta la siguiente imagen.
4
resistivo. RTD: del inglés: resistance temperature detector) es un detector de temperatura resistivo.
5
La optoelectrónica optoelectrónica es es el nexo de unión entre los sistemas ópticos y los sistemas electrónicos 19
en
3.5.7
LED INFRARROJO
Utilizados en su mayoría en dispositivos de control remoto el led infrarrojo como el que se muestra en la imagen, es como cualquier otro led emisor de luz, con la diferencia de que su luz esta fuera del intervalo de luz visible para humanos como lo dice su nombre, emitiendo así luz infrarroja6. 3.5.8 FOTOTRANSISTOR Este dispositivo tiene la capacidad de regular el flujo de corriente que transita por él dependiendo de la cantidad de luz infrarroja que detecte. Es mayormente usado en sensores de profundidad y presencia. 7
3.5.9 DIODOS 6
El diámetro del diodo es de 5 mm, la longitud de onda es de 940 nm, su tensión de trabajo es de entre 1,3 V y 1,7 V de CD, tiene ti ene un
consumo de 20 mW y un ángulo de 12° para transmisión a mayor distancia 7
El fototransistor genérico genérico tiene 5 mm de diámetro, con filtro de luz de día, 5 microsegundos de tiemp tiempo o de recuperación y maneja 7V de colector a emisor. Su uso más frecuente es como sensor de presencia en sistemas de contadores. 20
Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más Común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos.
3.5.10 RESISTORES Una resistencia también llamado resistor es un elemento que causa oposición al paso de la corriente, causando que en sus terminales aparezca una diferencia de tensión (un voltaje).
Midiendo los Valores de la Resistencia Mediante los Códigos de Colores
Como dijimos anteriormente la resistencia es un elemento electrónico que limita el traspaso de corriente en un circuito. La unidad de medición de la resistencia es el Ohm (Ω). (Ω). ¿Cómo se leen los valores de una resistencia? Los valores de una resistencia se leen de la siguiente manera, empezando de izquierda a derecha:
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Las 3 primeras bandas de colores nos dicen su valor, la cuarta banda nos indica la tolerancia, es decir el valor + - que puede tener por encima o por debajo del valor que marcan las 3 primeras bandas.
Por ejemplo: Realizamos el cálculo del valor de la resistencia. Datos:
1ra banda: color banda: color rojo valor 2
2da banda: color banda: color violeta valor 7
22
banda: color verde valor del multiplicador x100.000 3ra banda: color
4ta banda: color banda: color plata 10% de tolerancia
Realizando los cálculos tenemos lo siguiente: Los dos primeros datos, la banda roja y banda violeta solo se concatena es decir lo siguiente: 1ra banda 2da banda = 1er valor 2do valor
En nuestro caso se tiene: 1ra banda 2da banda= 27 por lo tanto el valor es 27
Entonces se tiene el valor de la resistencia: 27x100.000 Ω = 2.700.000 Ω Ω El valor de la resistencia es 2.700.000Ω
Ahora se realiza el cálculo de la tolerancia: =
Ω ∗ %
%
Reemplazando valores tenemos: =
. . . Ω ∗ % %
= . . Ω
Entonces tenemos una Resistencia de 2.700.000 ohmios (Ω) y su tolerancia es de un 10%. 10%. Quiere decir que esa resistencia es de 2.700.000 Ω pero puede tener un valor en la realidad de +el 10% de esos 2.700.000Ω, es decir haciendo los cálculos se tiene que el 10% de 2.700.000Ω es 23
igual a 270.000Ω. En conclusión, el valor de la resistencia será de 2.700.000Ω, pero en realidad puede tener valores entre 2.430.000Ω y 2.970.000Ω debido a la tolerancia.8 3.5.11 CAPACITADORES / CONDENSADORES Un capacitor o condensador eléctrico, es un dispositivo que se utiliza para almacenar energía y liberarla rápidamente. Funciona con un campo eléctrico, que almacena energía lentamente en sus placas, alimentado por su batería durante algunos segundos, para descargarlo rápidamente, en solo algunos milisegundos, como un golpe de látigo (impulso eléctrico). Los capacitores o condensador de energía eléctrica, se emplean para proveer intensas pulsaciones eléctricas, de láser, como también para producir campos eléctricos como es el caso del dispositivo de placas paralelas que desvía los haces de partículas cargadas. En los circuitos electrónicos, los capacitores se usan para manipular voltajes y corrientes variables con el tiempo.
8
iguiente página web Para realizar los cálculos de manera rápida se aconseja apoyarse en la ssiguiente
https://www.digikey.com/es/resou gikey.com/es/resources/conversio rces/conversion-calculators/conversion-calc n-calculators/conversion-calculator-resistor-color-co ulator-resistor-color-code-5-band de-5-band https://www.di 24
3.5.12 INDUCTORES Un inductor, bobina o reactor es un un componente componente pasivo de un un circuito circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la autoinducción, la autoinducción, almacena almacena energía energía en forma de de campo campo magnético. magnético.
25
3.5.13 TRANSISTOR TRANSISTOR Es un un dispositivo electrónico electrónico semiconductor semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término es la contracción en“transistor” inglés de transfer resistor (resistor de transferencia) Actualmente, se encuentra prácticamente en todos los aparatos electrónicos de uso diario tales como radios, televisores, reproductores de audio y video, relojes de cuarzo, computadoras, lámparas fluorescentes, tomógrafos, teléfonos celulares, aunque casi siempre dentro de los llamados circuitos integrados.
TEMA 4.
RECURSOS
Para que el ciclo formativo sea práctico se aconseja a los participantes del mismo poder obtener el siguiente material como mínimo para la realización de un proyecto robótico. 9 MATERIALES REQUERIDOS
9
Se aconseja para que los costes sean mínimos realizar el proyecto en grupos de 4 o 5 participantes participantes 26
PRECIO ESTIMADO
OBSERVACIONES
Servomotores, ruedas y base
110 bs
Se recomienda comprarlos
Arduino el aconsejable para empecar ARDUINO UNO
60 bs
Se aconseja comprarlo
Modulo L298N (PUENTE H)
35 bs
Se aconseja comprarlo
Cables hembra y macho
25 bs
Se brinda 40 unidades
MATERIAL
IMAGEN
27
Protoboard
25 bs
resistores
3bs
Se recomienda comprarlo
3 resistencias de 150 ohm
Conectores a bateria
5 bs
Se recomienda comprarlos
Viene con el paquete de ruedas, servomotores y su base
Botón on off
Bateria
9 bs
Leds
3 bs
28
Se aconseja comprarlo
Procurar comprar de varios colores(rojo, amarillo y verde)
SENSOR LED INFRAROJO CNY70D
15 Bs.
MODULO BLUETOOTH hc06
Se aconseja comprarlo
Se recomienda comprarlos 40 Bs.
SENSOR ULTRASONICO HC-SR04
BATERIAS AAA
TOTAL ESTIMADO
20 Bs.
Se recomienda comprarlos
5 Bs
Se aconseja comprarlo
355 Bs
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MATERIALES VARIOS MATERIAL
OBSERVACIONES
Tijeras u otro aparato con filo) Cinta aislante Ligas Desarmador plano y estrella Alicate de punta Computadora (lenovo u otra marca)
Debe tener el sistema operativo Windows
Software S4A y ARDUINO ( Windows),
Se encuentra en el cd brindado.
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TEMA 5.
INSTALACIÓN DE SOFTWARE ARDUINO.
Para poder dar órdenes a nuestro robot y que nuestra computadora se conecte con la placa de arduino, necesitamos una vía donde nosotros demos órdenes al arduino y que el mismo nos obedezca. Para eso se necesitara de programas especiales que nos permitirán conectarnos con nuestro arduino, los programas que utilizaremos en esta ocasión son arduino y S4A. 5.1
¿QUÉ ES ARDUINO?
Se trata de un microcontrolador, una placa, un pequeño sistema de procesamiento. Sin embargo, su condición de sistema libre ha propiciado tantas variaciones del mismo, que Arduino no es una pieza de hardware única, y de hecho podemos encontrar tantas configuraciones como desarrolladores dispuestos a hacer cambios en los lo s esquemas puedan existir. Pero claro, debemos cuando menos darle una razón de ser a Arduino. Para ello tenemos qué saber qué hace exactamente un microcontrolador. La respuesta, de nuevo, es e s que depende de la configuración. Así, encontraremos placas de Arduino capaces de dar vida a un teléfono t eléfono móvil, un mando a distancia, consolas portátiles, y hasta cámaras fotográficas. (Hipertextual, (Hi pertextual, 2017) Para simplificar las cosas, Arduino es el hardware libre y hardware. 10 5.2
¿CÓMO FUNCIONA?
Las funciones de Arduino pueden resumirse en tres. En primera instancia, tenemos una interfaz de periféricos icos, o conectarse a ellos por puertos. El entrada, que puede estar directamente unida a los perifér
objetivo de esa interfaz de entrada es llevar la información al microcontrolador, la pieza encargada de procesar esos datos. El mentado microcontrolador varía dependiendo de las necesidades del proyecto en el que se desea usar la placa, y hay una buena variedad de fabricantes y versiones disponibles.
10
web http://arduino.cl/que-es Para tener una visión más completa del concepto de arduino visite la siguiente página web
arduino/ arduino/ 31
Por último, tenemos una interfaz de salida, que lleva la información procesada a los periféricos encargadas de hacer el uso final de esos datos, que en algunos casos puede bien tratarse de otra placa en la que se centralizará y procesara nuevamente la información, o sencillamente, por ejemplo, una pantalla o un altavoz encargada de mostrar la la versión final de los datos. De nuevo, Arduino es un sistema, y no una placa única. Por esto, el funcionamiento concreto dependerá del proyecto. Así, en un móvil hecho con Arduino tendremos varios microcontroladores, encargados de las conexiones de red, los datos necesarios para la entrada de números y mostrar información en pantalla, entre otras cosas. Así mismo, un reloj hecho con Arduino solamente haría falta un chip que cuantifique la hora y la muestre en una pantalla. Como ya mencionamos, Arduino es casi sinónimo de hardware libre, y con eso, estamos hablando de una de las plataformas más complejas y variables que podrían existir. (Hipertextual, 2017)
5 . 3 PROCESO DE INSTALACION DE ARDUINO Buscamos instalador de arduino tal como se muestra en la imagen.
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Al iniciar la instalación aceptamos el acuerdo de licencia.
Marcamos todas las opciones.
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Elegimos el directorio de instalación.
Empezara con la instalación del software.
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Ahora procedemos a instalar los controladores de dispositivos.
35
Muestra el detalle de la instalación de los controladores de los dispositivos.
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Finaliza la instalación del software.
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5 . 4 TEMA 2: INTERFAZ IDE DE ARDUINO
38
5 . 5 CONFIGURACIÓN DEL IDE DE ARDUINO Lo primero que se debe realizar es seleccionar el tipo de tarjeta que se está trabajando:
39
Configuramos el puerto en el que está conectado el arduino:
5 . 6 UTILIZANDO IDE ARDUINO
40
En la parte de menú tenemos una zona para acceder a funciones como carga de archivos, edición del texto del código, carga de librerías y ejemplos, configuración, herramientas…etc. herramientas…etc. En los botones de acceso rápido tenemos los siguientes iconos:
Verifica si tu programa está bien escrito y puede funcionar.
Carga el programa a la placa de Arduino tras compilarlo.
Crea un programa nuevo.
Abre un programa.
Guarda el programa en el disco duro del ordenador.
41
(En la parte derecha de la barra de herramientas se encuentra el Monitor Serial) abre una ventana de comunicación con la placa Arduino en la que podemos ver las respuestas que nuestro Arduino nos está dando, siempre que tengamos el USB conectado.
En el cuadro del editor de texto escribiremos el código del programa que queramos que Arduino ejecute. Finalmente, en el área de mensajes y la consola Arduino nos irá dando información sobre si la consola está compilando, cargando, y sobre los fallos o errores que se produzcan tanto en el código como en el propio IDE.
5.7
¿QUÉ ES VISUALINO-0.7.1?
Visualino es un entorno gráfico para programar Arduino. Podéis descargarlo, obtener documentación y mucho más aquí: http://www.visualino.net/index.es.html
Es sencillo de usar, está basado en Blockly y puede usarse en español (muy similar a Scratch) Muestra dos ventanas, en una se van colocando los bloques y en la otra se va generando código Arduino, de forma que nos vamos habituando al código y nos resultará más sencillo editarlo cuando sea necesario. Según versiones y placas, al intentar cargar el programa a la placa (desde Visualino) puede que se haga directamente y empiece a funcionar o que se nos abra el IDE de Arduino y, en ese 42
caso, procederemos a hacerlo desde allí. A veces tenemos que editar el código (en texto), p.ej. para incluir la librería del SHIELD y añadir las instrucciones que llevarán sus funciones, podría hacerse en Visualino Hay muchos otros entornos, bitblock por ejemplo (ideal si se usa BQ), Ardublock, etc. Ventajas - Pueden verse los valores de las entradas, salidas y variables de forma muy sencilla sin tener que codificar la salida por el Monitor Serie u otro sistema. - Puede programarse por eventos y tener código ejecutándose de forma simultánea (pseudoparalelismo), de forma que podemos tener un hilo que nos “vigile” un sensor, sensor, a la vez que otro hilo mueve unos motores, sin necesidad de integrar en una sola secuencia ambos conceptos. - Puede hacerse programación orientada a objetos también de manera sencilla y clara. - Muchos estudiantes lo conocen, así que el aprendizaje es más rápido. También tiene desventajas - Debe estar siempre conectado al PC (Es interpretado. A través de un programa que se carga en Arduino se interpretan las órdenes que llegan del PC). - Tiene asignados los pines a tareas concretas obligatoriamente, salidas, entradas, analógicas y digitales. Por eso tampoco es compatible con esta Shield. - No genera código Arduino. Para ingresar a visualino 0,7,1 Paso N° 1
43
paso N° 2
Paso N° 3
44
Configurar idioma Solo seguir los pasos (1,2,3,4).
La forma de los bloques es importante y Visualino no te dejará ponerlos donde “no debes”. debes”. Estos bloques son ACCIONES y puedes ponerse directamente directamente en REPETIR (LOOP) o unos a continuación de otros:
Estos otros bloques son VALORES y deben ponerse allí donde haya un “hueco” para su “punta” “punta” 45
PRACTICAS Programación Actuadores LEDs 1. Encender un LED ¡Nuestro primer programa! Como se puede ver hay dos lugares donde podemos poner bloques. Si queremos configurar algo o ejecutar una instrucción sólo una vez lo ponemos en INICIO Si queremos que se repita una y otra vez la ejecución lo ponemos en REPETIR Encendamos uno de los LEDs (pines 10 al 13).
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En el menú FUNCIONES PIN encontraremos los bloques necesarios ESCRIBIR EN PIN DIGITAL PIN DIGITAL
MUY IMPORTANTE: OBSERVA CÓMO VA APARECIENDO EL CÓDIGO EN LA PARTE DERECHA AL PONER LOS BLOQUES Y VERÁS SU SIGNIFICADO Por ejemplo, se ha configurado el pin 10 como OUTPUT, ya que lo usamos como salida, si lo usásemos como entrada hubiera puesto INPUT. Pulsa VERIFICAR para comprobar si tu código está correctamente escrito y SUBIR para cargarlo a la placa. Siempre que lo subas se hará una verificación previa.
RECUERDA: Correctamente escrito significa solamente que usas el lenguaje correctamente, no que el programa vaya a hacer lo que tú quieres. Por ejemplo, si dices “Dame el azúcar” estará estará escrito en perfecto español, pero si lo que querías era la sal, no funcionará como esperas.
Aunque Visualino puede configurarse para que suba directamente a la placa el programa, 47
también es posible que se abra el IDE de Arduino y debas cargarlo desde allí. PUEDE QUE EL LED NO SE ENCIENDA… ENCIENDA… ¿Es nuestra configuración de lógica directa o inversa? ¿Se encenderá cuando demos una salida ALTA o BAJA? Prueba con ambos programas y lo verás. Ya dijimos que en SHIELD, para los LEDs, es INVERSA 2. Encender un LED y apagarlo Ya vimos en la práctica anterior cómo se encendía o se apagaba un LED Ahora sólo necesitamos que esté un tiempo en cada estado. Para esto usamos un bloque que tienes en el menú CONTROL. Es el bloque ESPERAR (ms)
Deja que el LED esté medio segundo (500 ms) en cada estado. FÍJATE EN QUE: - Si no lo cambias tú, el estado del LED no cambiará (no se apaga solo). - Las instrucciones en el bucle se repiten indefinidamente. Busca una manera de hacerlo. Los valores numéricos están en el menú MATEMÁTICAS SOLUCIÓN 2
48
/*** Global variables ***/ /*** Function declaration ***/ void setup() { pinMode(10,OUTPUT); // Configura el pin 10 como salida } void loop() { digitalWrite(10,LOW); // Enciende el LED (lógica inversa) delay(500); // Espera durante medio segundo digitalWrite(10,HIGH); // Apaga el LED (lógica inversa) delay(500); } /*** Function definition ***/ 3. Encender dos LED alternativamente El tiempo que tarda en ejecutar una orden la placa es muy pequeño, así que instrucciones consecutivas nos parecerán simultáneas, por ejemplo, esto encenderá los dos LEDs “a la vez”. vez”. digitalWrite(10,LOW); digitalWrite(11,LOW); SOLUCIÓN 3
49
/*** Global variables ***/ /*** Function declaration ***/ void setup() { pinMode(11,OUTPUT); pinMode(10,OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(11,LOW); digitalWrite(10,HIGH); delay(500); digitalWrite(11,HIGH); digitalWrite(10,LOW); delay(500); } /*** Function definition ***/
50
TEMA 6.
PRÁCTICAS BÁSICAS
Ya con el material a mano, empezaremos a realizar nuestras primeras prácticas construyendo un circuito con leds, el proyecto final que armaremos en esta etapa será crear un semáforo, utilizando el arduino.
6 . 1 PROYECTO 1 PARPADEO
Todas las tarjetas de Arduino tiene terminales o pines de entrada y de salida, este ejemplo muestra el proyecto más simple que se puede hacer con un Arduino para visualizar físicamente el funcionamiento de un pin de salida. Esto es el parpadeo de un LED. Hardware Requerido: Requerido:
Arduino UNO LED Resistencia de 220Ω 220Ω Protoboard
Circuito: Circuito:
Para construir el circuito, conectamos una resistencia de 220Ω al pin 13. Después conectamos la pata larga de un LED (la pata positiva, llamada ánodo) a la resistencia. r esistencia. Mientras que la pata corta (la pata negativa, llamada cátodo) a tierra (ó GND por las siglas en ingles de "GROUND"). 51
Conectamos la tarjeta Arduino a la computadora, iniciamos el programa Arduino y corremos el código. Esquemático: Esquemático: Un Esquemático es un diagrama electrónico que representa gráficamente todas las partes de tu circuito mediante símbolos, cada componente electrónico esta representado por un símbolo, estos ya están definidos por convención.
En el programa, el primer paso a realizar es inicializar el pin 13 como un pin de salida, para esto: 1. pinMode pinMode(13, (13, OUTPUT OUTPUT); ); En el loop principal se enciende un LED de la siguiente manera: 2. digitalWrite digitalWrite(13, (13, HIGH HIGH); ); Esto entrega 5 voltios al pin 13. Lo que genera una diferencia de voltaje a lo largo de los pines del LED encendiéndolo. Después se apaga el LED, de la siguiente manera: 3. digitalWrite digitalWrite(13, (13, LOW LOW); ); Esto hace que el pin 13 vuelva a 0 voltios, y el LED se apague. Entre el encendido y apagado, se necesita suficiente tiempo para que una persona distinga el cambio de luz. Así que el comando delay delay() () le le dice al Arduino no hacer nada por una cantidad de milisegundos, en éste caso son 1000 milisegundos (1 segundo): 52
4.
delay(1000); delay (1000); Hay que tener en cuenta que cuando se usa el comando delay delay() () el el arduino no hace nada más que esperar. Por eso una vez entendido éste tutorial, revisar el de parpadeo sin el uso del comando delay delay() () para aprender como hacer un retraso(delay) mientras se realiza otras tareas. Código: /* Parpadeo Enciende un LED por un segundo y después apaga el mismo, así repetidamente. */ // Pin 13 tiene un LED conectado. // asigna a la variable led el e l valor 13
int led int led = 13; 13; // la setup rutina() de un a vez o cuando se presiona reset void void setup() { setup corre una // inicializa el pin 13 como pin de salida
pinMode(led, pinMode( led, OUTPUT OUTPUT); ); } // la rutina loop corre constantemente const antemente
void loop void loop() () { digitalWrite((led digitalWrite led,, HIGH HIGH); ); // enciende el LED (HIGH es el nivel de voltaje) vo ltaje) // espera un segundo delay(1000); delay (1000); pon iendo el voltaje a LOW digitalWrite((led digitalWrite led,, LOW LOW); ); // apaga el LED poniendo // espera por un segundo segund o delay(1000); delay (1000); } Fuentes: (Arduino, 2017)
6 . 2 PROYECTO 2 ATENUACIÓN
53
Muestra el uso de la función analogWrite analogWrite() () en en la atenuacion del brillo de un LED. La función analogWrite analogWrite() () usa usa una modulación de ancho de pulso (Conocida como PWM, por sus siglas en ingles pulse width modulation), para crear un efecto de atenuación. Hardware requerido
Arduino UNO LED Resistencia de 220Ω 220Ω Protoboard
Para armar el circuito hay que conectar el ánodo (la pata mas larga, la pata positiva) del LED a la resistencia y del otro extremo de la resistencia hacia el pin 9 de la tarjeta Arduino. Luego conectar el cátodo (la pata mas corta, la pata pat a negativa) directamente a tierra. Esquemático
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El primer paso es declarar al pin 9 como pin de salida, esto se realiza dentro de la función setup setup() ().. La función analogWrite analogWrite() () que que se usara en el loop principal del código requiere dos argumentos: El primer argumento indica el pin para la escritura, y el otro indica el valor de PWM que se escribe. Los valores de PWM aceptados por la función son de 0 a 255. Con el fin de desaparecer el brillo del LED de vez en cuando. Gradualmente se incrementa el valor del PWM desde 0(totalmente apagado) a 255(totalmente encendido), y luego se decrementa también gradualmente a 0 para repetir el ciclo. En el programa, el valor de PWM se ajusta mediante una variable llamada llam ada brillo. Cada vez que se repite el ciclo, brillo se incrementa mediante el valor de otra variable llamada variacion_brillo. Si el valor de brillo llega a alguno de los extremos (0 ó 255), se cambia entonces variacion_brillo a su negativa. En otras se palabras, si brillo está aumentando y llega al máximo (255), entonces variacion_brillo vuelve negativo para que brillo empiece a disminuir. Éste cambio hace que el brillo aumente o disminuya alternando el sentido de la variación cada vez que llega a un extremo. La función analogWrite analogWrite() () puede puede cambiar el valor de PWM muy rápido. Entonces el retardo al final del esquema controla la velocidad de atenuación. Pruebe cambiar el valor del retardo (mediante la función delay delay() () ) ) y ver cómo cambia el programa. Código: /* Atenuación 55
Este tutorial muestra como atenuar el brillo de un LED usando la función analogWrite(). */
int led = 9; int led 9; int brillo int brillo = 0; 0; int variacion_brillo int variacion_brillo = 5; 5; // la rutina de setup corre una vez o cuando c uando se presiona reset
void setup void setup() () { // declara el pin9 como pin de salida
pinMode(led, pinMode( led, OUTPUT OUTPUT); ); } // la rutina loop corre constantemente consta ntemente
void loop void loop() () { // configura el brillo del pin 9
analogWrite((led analogWrite led,, brillo); brillo); // cambia el brillo para el siguiente siguien te ciclo
brillo = brillo + variacion_brillo; variacion_brillo; if (brillo == == 0 || || brillo brillo == == 255) 255) { variacion_brillo = -variacion_brillo variacion_brillo;; } // espera por 30 milisegundos para pa ra ver el efecto de la atenuación
delay(30); delay(30); }
Fuentes: (Arduino, 2017)11
11
Para profundizar en la manipulación de arduino en sus diferentes modelos se les recomienda visitar el siguiente sitio
web. http://arduino.cc/en/Tutorial/Fade web.
56
6 . 3 PROYECTO DE SOCIALIZACION SEMAFORO Material requerido Tarjeta arduino uno
➱
3 leds rojo, amarillo y verde
➱
4 cables ( de diferentes colores)
➱
3 resistencias de 150 ohm
➱
4 palos de helado
➱
Estaño
➱
Cautin
➱
4mm 13 x 13 cm
➱
6 trozos de cartón delgado
➱
3 trozos de cartulina
➱
silicona o pegamento
➱ ➱
Código y esquema Circuito
Material de apoyo Dentro del cd brindado se encuentra el código listo para ejecutar en el arduino. Visite la siguiente página web. https://www.youtube.com/watch?v=ceMkvShbViw https://www.youtube.com/watch?v=ceMkvShbViw
ACTIVIDAD SUGERIDA Se aconseja tomar equipos de trabajo de 4 a 5 integrantes para poder conseguir el material. Realizar el proyecto final en equipos de trabajo y compartir experiencias de lo realizado en el espacio de socialización.
57
CONSIGNAS DE APLICACIÓN Desarrollamos contenidos pedagógicos basados en los fundamentos básicos de robótica, aplicando los componentes electrónicos y simulador de computación arduino respectivamente
ESTRATEGIAS PARA LA ETAPA DE INTERCAMBIO DE EXPERIENCIAS Realizamos una presentación del proyecto final (semáforo) de los resultados de aplicabilidad de los circuitos a soluciones correspondientes a distintos problemas socio comunitarios. Exponiendo la utilidad alcanzada en los procesos pedagógicos. pedagógicos.
BIBLIOGRAFÍA Arduino. (5 de junio de 2017). Arduino Education. Obtenido de Arduino Education: http://arduino.cc edukative. (29 de mayo de 2017). edukative . Obtenido de edukative: http://www.edukative.es/que-es-la-robotica-educativa/ Edutech. (5 de junio de 2017). s4a. Obtenido de s4a: http://s4a.cat/index_es.html Hipertextual. (05 de mayo de 2017). Hipertextual. Obtenido de Hipertextual: https://hipertextual.com/archivo/2014/03/hardware-novatos-arduino/ Merino, J. P. (30 de mayo de 2017). electronica. Obtenido de electronica: http://definicion.de/electronica/ Ministerio de Educación - PROFOCOM. (2015). Cuaderno de Concreción Unidad de Formación N°11: Educación Inicial. La Paz: Ministerio de Educación. Ministerio de Educación. (2013). Reglamento de Evaluación E valuación del Desarrollo Curricular. Reglamento de Evaluación del Desarrollo Curricular - Resolución Ministerial N° 143/2013. La Paz, Bolivia.
Ministerio de Educación. (2013). REGLAMENTO DE GESTIÓN CURRICULAR DEL SUBSISTEMA DE EDUCACIÓN REGULAR. La Paz, Bolivia: Ministerio de Educación. 58
Ministerio de Educación. (2014). Educación Inicial en Familia Comunitaria: Lineamientos y Orientaciones Metodológicas y Programas de Estudio. La Paz: Ministerio de Educacion. Ministerio de Educación. (2014). Educación Primaria Comunitaria Vocacional: Programa de estudio Primero a Sexto año de escolaridad. La Paz: Ministerio de Educación. Ministerio de Educación. (2014). Medios de Enseñanza en el aprendizaje Comunitario: Planificación Curricular . La Paz: Ministerio de Educación.
Ministerio de Educacion. (2015). Gestión Curricular del Proceso Educativo. La Paz: Ministerio de Educacion. Ministerio de Educación. (2015). Guia de Concreción curricular: Educación Primaria Comunitaria Vocacional. La Paz: Ministerio de Educación. Ministerio de Educación. (Enero de 2016). Normas Generales para GEstión Educativa y Escolar 2016: Resolución Ministerial N°001/2016. La Paz, Bolivia: Ministerio de Educación. xtaka. (29 de mayo de 2017). xtaka ciencia . Obtenido de xtaka ciencia: https://www.xatakaciencia.com/robotica/el-origen-de-la-palabra-robot
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