RETOS CON TDR-STEAM Y ARDUINOBLOCKS
Esquema per temes
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Categorías:
- 5º y 6º primaria
- ESO
- Bachillerato
- Ciclos formativos
- Extraescolares
Antes que empiece el proyecto recibirás una placa TDR-STEAM y Arduino Uno.
> Del 8 al 12 de junio: Formación con retos guiados
> Del 15 al 19 de junio: Preparación de los retos que se presentarán en el concurso
> 27 de junio: Finalización de Robolot, entrega de premios
¿Cómo entregar los retos? Para realizar las practicas tenéis que entrar en el espacio de cada reto:
Se guardará la programación para que el Equipo Robolot pueda ver los retos realizados. Es importante que cuando os registréis en ArduinoBlocks lo hagáis con vuestro nombre real.
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Un sistema de control programado funciona de manera similar a la de un ser humano. Cuando nuestro cerebro recibe información de los sentidos; oído, olfato, gusto, vista y tacto; analiza esta información, la procesa y da órdenes a nuestros músculo para realizar movimientos o estímulos a las cuerdas vocales para emitir sonidos; los 5 sentidos equivalen a entradas de información y la voz los músculos serían las salidas sonoras y motrices.
En el caso de un sistema de control programado, un chip hace la función de cerebro. Este chip se llama microcontrolador y tiene unas entradas de información donde se conectan los sensores de luz (LDR), temperatura (NTC), sonido… y también tiene salidas, donde se conectan los motores, LEDs, buzzers…
La diferencia principal es que, así como nuestro cerebro ha ido aprendido lo que tiene que hacer a lo largo de nuestra vida a base de estímulos positivos y negativos, el sistema programado tiene su memoria vacía, es decir, no sabe lo que debe hacer. Entonces nosotros tenemos que decirle como tiene que actuar en función de las señales que recibe de los sensores. ¡A esta acción se le llama programar! -
La Shield Imagina TDR STEAM es una placa didáctica desarrollada por el equipo ROBOLOT que presenta la gran ventaja de tener una gran cantidad de sensores, actuadores y conexiones de expansión incorporados directamente en ella. Únicamente hay que conectar la shield a una placa Arduino UNO y ya está todo listo para empezar a programar.
La Shield Imagina TDR STEAM dispone de los siguientes módulos:
Sensor/ Actuador/ Módulo
PIN(es) de contacto.
1
Dos pulsadores (SW1, SW2)
D2 y D7
2
Dos LEDs (Azul Led3 y Rojo Led4)
D13 y D12
3
LED RGB
D6-D9-D10
4
Módulo DHT11 Sensor de Temperatura y Humedad
D4
5
Buzzer o Piezoeléctrico
D8
6
Dos puertos (Entradas/Salidas) digitales
D3 y D5
7
Módulo receptor de infrarrojos (IR)
D11
8
Módulo potenciómetro giratorio
A0
9
Sensor de luminosidad (LDR)
A1
10
Sensor de temperatura (LM35)
A2
11
Interface I2C compatible con sensores y módulos Keyestudio
SDA-A4, SCL-A5
12
Puerto Entrada Analógico
A3
13
Conexión de comunicaciones Bluetooth y Wifi (swich On/Off)
Rx,Tx
14
Botón de reinicio.
En esta imagen interactiva puedes cliclar sobre cada elemento y te indicará de que componente se trata:
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ARDUINOBLOCKS es un lenguaje de programación gráfico por “Bloques” creado por el profesor Juanjo López. Está pensado para que niños y niñas aprendan a programar con placas Arduino a partir de los 8 años.Los distintos bloques sirven para leer y escribir las distintas entradas y salidas de la placa, así como programar funciones lógicas, de control, etc.
En este curso usaremos ArduinoBlocks dedicado al uso de la Shield Imagina TDR STEAM, con estos bloques podremos programar las entradas y salidas de nuestra placa para que realice las tareas que queramos.
Antes de comenzar necesitaremos instalar unos drivers y programas en nuestro ordenador. Mira el PDF adjunto.
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En el PDF de explicación de cada apartado hay varios programas:
Debes ir probando cada uno de ellos dentro del mismo proyecto.
Finalmente deja el más completo, el que más te guste o... ¡crea tu propia versión mejorada del programa!
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Vamos a empezar con nuestro primer programa que será encender y apagar el LED Rojo correspondiente al Pin D12.
Un LED (Diodo emisor de luz, también "diodo
luminoso") es un diodo semiconductor que emite luz. Se usan como
indicadores en muchos dispositivos, y cada vez con mucha más frecuencia en
iluminación. Los LEDs presentan muchas ventajas sobre las fuentes de luz
incandescente como un consumo de energía mucho menor, mayor tiempo de vida, menor
tamaño, gran durabilidad y fiabilidad.
El LED tiene una polaridad, un orden de conexión, y al conectarlo al revés se puede quemar.
La Shield Imagina TDR STEAM dispone de dos LEDs (uno azul y otro rojo), conectados en los pines D13 (azul) y D12 (rojo).
En el PDF adjunto tienes 3 prácticas para programar los leds de la shield Imagina TDR STEAM.
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Un LED RGB es un LED que incorpora en su mismo encapsulado tres LEDs. Es RGB porque R (red, rojo), G (green, verde) y B (blue, azul) así se pueden formar miles de colores ajustando de manera individual cada color. Los tres LEDs están unidos por el negativo o cátodo.
En Arduino cada uno de esos LEDs podría tomar 256 colores diferentes, es decir, el Rojo podría ir desde 0 hasta 255, el verde de 0 a 255 y el azul de 0 a 255, en total un LED RGB podría dar más de 16,5 millones de colores diferentes.
La Shield Imagina TDR STEAM dispone de un LED RGB conectado a los Pines (D6, D9 y D10).
En el PDF adjunto tienes 5 prácticas para programar el LED RGB con ArduinoBlocks.
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Zumbador, buzzer en inglés, es un transductor electroacústico que produce un sonido o zumbido continuo o intermitente. En función de si se trata de un buzzer Activo o Pasivo, este zumbido será del mismo tono o le podremos variar. Sirve como mecanismo de señalización o aviso y se utiliza en múltiples sistemas, como en automóviles o en electrodomésticos, incluidos los despertadores.
La Shield Imagina TDR STEAM tiene un Buzzer o Zumbador pasivo. Este buzzer está conectado en el Pin D8.
ArduinoBlocks tiene 4 bloques específicos para programar el buzzer están en el menú de ACTUADORES.
En el PDF adjunto tienes 4 divertidísimas prácticas para programar el Buzzer de la Imagina TDR STEAM con Arduinoblocks.
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En la siguiente actividad vamos a utilizar el pulsador. Previamente debemos recordar la diferencia entre un pulsador y un interruptor. Un interruptor es un dispositivo que abre o cierra en paso de la corriente eléctrica, por ejemplo los interruptores de la luz de nuestras casas, cada vez que los pulsamos cambian de estado y permanecen en él hasta ser pulsados de nuevo. Sin embargo un pulsador sólo se activa mientras dure la pulsación volviendo a su estado inicial en el momento en el que se deje de tocarlo. ¿Os imagináis que el timbre de vuestra casa fuera un interruptor y no un pulsador?
Hay dos tipos de pulsadores; los NA (normalmente abierto) o los NC (normalmente cerrado), con lo que al pulsarlo se activará la función inversa de la que en ese momento este realizando.
La Shield Imagina TDR STEAM tiene dos pulsadores de nominados SW1 y SW2 que van asociados a los pines D2 y D7 respectivamente.
En el menú de SENSORES de ArduinoBlocks encontramos los dos bloques correspondientes al pulsador y el pulsador filtrado.
En el PDF dispones de 3 prácticas con ArduinoBlocks para utilizar los dos pulsadores de tu Imagina TDR STEAM.
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Un potenciómetro es una resistencia cuyo valor es variable ya que son un tipo de resistencias especiales que tienen la capacidad de variar su valor cambiando de forma mecánica su posición. Con ellos indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o controlar el voltaje al conectarlo en serie. Son adecuados para su uso como elemento de control en los aparatos electrónicos como el control de volumen o brillo.
La Shield Imagina TDR STEAM tiene un potenciómetro denominado “Rotation” que van asociado al pin A0.
Empezamos con el uso de las entradas en los pines Analógicos.
La diferencia entre un sensor analógico y digital es que mientras este último, el digital, sólo permite dos tipos de entradas, 0 o 1, alto o bajo, high o low, on u off,… un sensor analógico puede tener infinidad de valores. En Arduino las entradas analógicas pueden tener 210 valores, es decir, valores comprendidos entre 0 y 1023.
En el menú de sensores de ArduinoBlocks disponemos de un bloque específico para realizar programas utilizando el potenciómetro de nuestra placa.
En el desplegable del bloque del sensor podemos elegir su lectura en porcentaje (%) o en valor (de 0 a 1023).
A continuación están disponibles en el PDF 3 prácticas en Arduinoblocks del uso se este sensor.
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Ahora que ya sabemos usar el Puerto Serie para leer los valores de los sensores, vamos a utilizarlo para ver el valor de una fotocélula (LDR). ¿Qué es una LDR? Una LDR es un resistor que varía su valor de resistencia eléctrica dependiendo de la cantidad de luz que incide sobre él. El valor de la resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Sus siglas, LDR, se originan de su nombre en inglés Light Dependent Resistor.
En la Shield Imagina TDR STEAM la fotorresistencia está denominada como “light” y viene conectada en el Pin analógico A1.
En el menú “Sensores” de ArduinoBlocks hay un bloque específico para el uso de este sensor. En este bloque también se puede seleccionar el tipo de lectura del valor del sensor en % o en unidades de 0 a 1023.
En el PDF tienes una sencilla práctica del uso de este sensor.
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En la siguiente actividad vamos a medir la temperatura de una habitación utilizando el sensor de temperatura LM35D.
El sensor de temperatura LM35D tiene un rango de temperatura de 0º a 100º ℃ y una sensibilidad de 10 mV por grado ºC.La Shield Imagina TDR STEAM dispone de este sensor LM35D y está conectado en el Pin analógico A2.
En el menú “Sensores” de ArduinoBlocks hay un bloque específico para el uso de este sensor.
Recuerda que para programar ele sensor hay que elegir el Pin A2.
En el PDF están dos actividades para que las puedas realizar con Arduinoblocks y tu Imagina TDR STEAM.
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En esta actividad vamos a leer los valores de temperatura y humedad utilizando el sensor DHT11. Este sensor mide temperaturas en un rango de acción de 0 a +50 ºC con un error de +- 2ºC y la humedad relativa entre 20 y 90% con un error de +-5%. No es un sensor con una gran sensibilidad pero cumple nuestros objetivos sobradamente.
El sensor de temperatura es un termistor tipo NTC. Un termistor es un tipo de resistencia (componente electrónico) cuyo valor varía en función de la temperatura de una forma más acusada que una resistencia común. Su funcionamiento se basa en la variación de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura.
El término proviene del inglés “thermistor", el cual es un acrónimo de las palabras Thermally Sensitive Resistor (resistencia sensible a la temperatura). Existen dos tipos fundamentales de termistores:
.- Los que tienen un coeficiente de temperatura negativo (en inglés Negative Temperature Coefficient o NTC), los cuales decrementan su resistencia a medida que aumenta la temperatura.
.- Los que tienen un coeficiente de temperatura positivo (en inglés Positive Temperature Coefficient o PTC), los cuales incrementan su resistencia a medida que aumenta la temperatura.La Shield Imagina TDR STEAM dispone de un sensor DHT11 conectado al Pin D4.
En un principio podríamos pensar que se trataría de un sensor analógico o que tuviera dos entradas, una para la temperatura y otra para la humedad, pero las propias características de diseño del sensor hace que se puedan realizar todas las lecturas por un solo puerto digital.
En ArduinoBlocks en el menú de sensores tenemos el bloque específico para programar este sensor:
En el PDF adjunto tienes una interesante actividad de como definir la zona de confort térmico utilizando el sensor DHT-11.
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Una gran parte de los electrodomésticos utilizan mandos a distancia de infrarrojos, como los televisores o equipos musicales.
El sensor infrarrojo es un dispositivo optoelectrónico capaz de medir la radiación electromagnética infrarroja de los cuerpos en su campo de visión. Todos los cuerpos emiten una cierta cantidad de radiación, esta resulta invisible para nuestros ojos pero no para estos aparatos electrónicos, ya que se encuentran en el rango del espectro justo por debajo de la luz visible.
En el caso del receptor de infrarrojos (IR) de la shield IMAGINA TDR STEAM permite codificar los protocolos de señales de pulsos infrarrojos utilizados por los mandos a distancia. Los protocolos detectados son los siguientes: RC5, RC6, NEC, SONY, PANASONIC, JVC, SAMSUNG, WHYNTER, AIWA, LG, SANYO, MITSUBISHI y DENON. Es decir, detectaría cualquier señal emitida por uno de esos mandos.
El mando a distancia contiene un circuito interno, un procesador y uno o dos LED (Light Emitting Diode) que emiten la señal infrarroja.
La señal infrarroja transmite el código correspondiente al botón del mando a distancia pulsado y lo transmite al dispositivo en forma de una serie de impulsos de luz infrarroja. Pensemos en el código Morse, que ya vimos en una de las prácticas anteriores, y sus tonos cortos y largos. De forma análoga, los pulsos de luz infrarroja transmitidos son de dos tipos, los llamados 0 y 1. Los 0 podrían verse como los tonos cortos y los 1 como los tonos largos. El receptor IR recibe la serie de impulsos de infrarrojos y los pasa a un procesador que descodifica la serie de 0 y 1 en los bits digitales para después realizar la función que programemos en nuestra Arduino.
En la Shield IMAGINA TDR STEAM el sensor receptor IR se encuentra conectado al Pin Digital D11.
En el menú de “Sensores” de Arduinoblocks tenemos dos bloques para programar nuestro receptor IR, uno propio del sensor y otro para el mando.
En la práctica del PDF hay un ejemplo de utilización del receptor IR de la Shield IMAGINA TDR STEAM.
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La shield Imagina TDR STEAM dispone de dos puertos de expansión digitales (6), uno analógico (12), un puerto de comunicaciones por I2C (11) y conexiones para comunicaciones por Bluetooth o wifi (13).
En los analógicos y digitales (tres en total) se pueden conectar infinidad de sensores y de actuadores, como servomotores, motores cc con driver, relés, micrófonos, sensores de ultrasonidos, medidores de humedad, sensores de gas, sensores de llama, de colisión, de detección de movimientos PIR, de efecto hall, ….
Por el puerto de comunicaciones I2C podemos conectar pantallas LDC, matriz de Leds 8x8, pantallas OLED, sensores acelerómetros, sensores de infrarrojos, módulo reloj, …
Por último, en las conexiones para comunicaciones podemos conectar un módulo bluetooth o un módulo wifi ESP01 junto a su zócalo.
¿Te IMAGINAS la cantidad de proyectos que podrás crear con Arduinoblocks y la Imagina TDR STEAM?
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Para finalizar el curso y participar en el concurso se debe realizar un Proyecto Final de temática totalmente libre utilizando únicamente la shield IMAGINA TDR STEAM y el mando IR y programado con ARDUINOBLOCKS.
Dicho proyecto irá acompañado por un soporte documental necesario para su presentación (Vídeo explicativo, Power Point o similar, ...)
PLAZOS:
El último día para enviar los proyectos será el 19 de Junio.
El 27 de Junio será la entrega de premios.
CRITERIOS DE VALORACIÓN DEL JURADO:
.- 25 % Originalidad y utilidad real del proyecto.
.- 25% Utilización del mayor número de recurso de la shield IMAGINA TDR STEAM (únicamente sensores y actuadores de la shield, incluido el mando IR).
.- 25% Funcionamiento, complejidad y ejecución del programa (acorde a los niveles de etapa/edad de los participantes).
.- 25% Documentación y presentación del proyecto. Preferentemente en presentación tipo Power Point y/o vídeos.
Proyecto ArduinoBlocks: 
Proyecto ArduinoBlocks: A02 - El LED RGB
Proyecto ArduinoBlocks: A03 - El Buzzer o zumbador
Proyecto ArduinoBlocks: A04 - Sensor pulsador
Proyecto ArduinoBlocks: A05 - El potenciómetro
