Esquema per temes

  • General


  • Com funciona un sistema de control programat?

    Un sistema de control programat funciona de manera similar a la d'un ésser humà. Quan el nostre cervell rep informació dels sentits; oïda, olfacte, gust, vista i tacte; analitza aquesta informació, la processa i dóna ordres als nostres músculs per realitzar moviments o estímuls a les cordes vocals per emetre sons; els 5 sentits equivalen a entrades d'informació i la veu dels músculs serien les sortides sonores i motrius.


    En el cas d'un sistema de control programat, un xip fa la funció de cervell. Aquest xip es diu microcontrolador i té unes entrades d'informació on es connecten els sensors de llum (LDR), temperatura (NTC), so ... i també té sortides, on es connecten els motors, LEDs, buzzers ...      

    La diferència principal és que, així com el nostre cervell ha anat aprenent el que ha de fer al llarg de la nostra vida, gràcies els estímuls positius i negatius, el sistema programat té la seva memòria buida, és a dir, no sap el que ha de fer. Llavors nosaltres hem de dir-li com ha d'actuar en funció dels senyals que rep dels sensors. A aquesta acció se l'anomena programar!



    • Descripció de la Shield Imagina TDR STEAM

      La Shield Imagina TDR STEAM és una placa didàctica desenvolupada per l'equip ROBOLOT que presenta el gran avantatge de tenir una gran quantitat de sensors, actuadors i connexions d'expansió incorporats directament en ella. Únicament cal connectar la shield a una placa Arduino UNO i ja està tot a punt per començar a programar.


      La Shield Imagina TDR STEAM disposa dels següents mòduls:

      Componentes shield

       

      Sensor/ Actuador/ Mòdul

      PIN(s) de contacte

      1

      Dos polsadors (SW1, SW2)

      D2 y D7

      2

      Dos LEDs (Blau Led3 y Vermell Led4)

      D13 y D12

      3

      LED RGB

      D6-D9-D10

      4

      Mòdul DHT11 Sensor de Temperatura y Humitat

      D4

      5

      Buzzer o Piezoelèctric

      D8

      6

      Dos ports (Entrades/Sortides) Digitals 

      D3 y D5

      7

      Mòdul receptor d'infraroigs (IR)

      D11

      8

      Mòdul potenciòmetre giratori

      A0

      9

      Sensor de lluminositat   (LDR)

      A1

      10

      Sensor de temperatura (LM35)

      A2

      11

      Interfície I2C compatible amb sensors i mòduls Keyestudio

      SDA-A4, SCL-A5

      12

      Port Entrada Analògic 

      A3

      13

      Connexió de comunicacions Bluetooth i Wifi  (swich On/Off)

      Rx,Tx

      14

      Botó de reinici.



      • Arduinoblocks i la shield Imagina TDR STEAM

        ARDUINOBLOCKS és un llenguatge de programació gràfic per "Blocs" creat pel professor Juanjo López. Està pensat perquè nens i nenes aprenguin a programar amb plaques Arduino a partir dels 8 anys.
        Els diferents blocs serveixen per llegir i escriure les diferents entrades i sortides de la placa, així com programar funcions lògiques, de control, etc.
        En aquest curs farem servir ArduinoBlocks dedicat a l'ús de la Shield Imagina TDR STEAM, amb aquests blocs podrem programar les entrades i sortides de la nostra placa perquè realitzi les tasques que vulguem.

        logo arduinoblocks

        Abans de començar necessitarem instal·lar uns drivers i programes al nostre ordinador. Mira el PDF adjunt.



      • A01.- El LED

        Comencem el nostre primer programa que serà encendre i apagar el LED Vermell corresponent al Pin D12.

        led 


        Un LED (Díode emissor de llum, també "díode lluminós") és un díode semiconductor que emet llum. S'usen com a indicadors en molts dispositius, i cada vegada amb molta més freqüència en il·luminació. Els LEDs presenten molts avantatges sobre les fonts de llum incandescent com un consum d'energia molt menor, major temps de vida, més petits, gran durabilitat i fiabilitat.


        led2

        El LED té una polaritat, un ordre de connexió, i en connectar-lo a l'inrevés es pot cremar.


        La Shield Imagina TDR STEAM disposa de dos LEDs (un de blau i un altre vermell), connectats en els pins D13 (blau) i D12 (vermell).

        LEDShield

        En el PDF adjunt tens 3 pràctiques per programar els leds de la shield Imagina TDR STEAM

      • A02.- El LED RGB

        Un LED RGB és un LED que incorpora en el seu mateix encapsulat 3 LEDs. És RGB perquè R (xarxa, vermell), G (green, verd) i B (blue, blau) així es poden formar milers de colors ajustant de manera individual cada color. Els tres LEDs estan units pel negatiu o càtode.

        A02.1

        En Arduino cada un d'aquests LEDs podria prendre 256 colors diferents, és a dir, el Roig podria anar des de 0 fins a 255, el verd de 0 a 255 i el blau de 0 a 255, en total un LED RGB podria donar més de 16, 5 milions de colors diferents.

        A02.2

        La Shield Imagina TDR STEAM disposa d'un LED RGB connectat als Pines (D6, D9 i D10).

        A02.3

        En el PDF adjunt tens 5 pràctiques per programar el LED RGB amb ArduinoBlocks

      • A03.- El Buzzer o Brunzidor

        Brunzidor, buzzer en anglès, és un transductor electroacústic que produeix un so o brunzit continu o intermitent. En funció de si es tracta d'un buzzer actiu o passiu, aquest brunzit serà del mateix to o li podrem variar. Serveix com a mecanisme de senyalització o avís i s'utilitza en múltiples sistemes, com a automòbils o en electrodomèstics, inclosos els despertadors.


        A03.1


        La Shield Imagina TDR STEAM té un Buzzer o Brunzidor passiu. Aquest buzzer està connectat al Pin D8.

        A03.2


        ArduinoBlocks té 4 blocs específics per programar el buzzer estan al menú de ACTUADORS.

        A03.3


        En el PDF adjunt tens 4 divertidíssimes pràctiques per programar el Buzzer de la Imagina TDR STEAM amb Arduinoblocks.

      • A04.- Sensor Polsador

        En la següent activitat utilitzarem el polsador. Prèviament hem de recordar la diferència entre un polsador i un interruptor. Un interruptor és un dispositiu que obre o tanca en pas del corrent elèctric, per exemple els interruptors de la llum de les nostres cases, cada vegada que els premem canvien d'estat i romanen en ell fins a ser premuts de nou. No obstant això un polsador només s'activa mentre duri la pulsació tornant al seu estat inicial en el moment en què es deixi de tocar-lo. Us imagineu que el timbre de casa vostra fos un interruptor i no un polsador?

        A04.1

        Hi ha dos tipus de polsadors; els No (normalment obert) o els NT (normalment tancat), de manera que en prémer s'activarà la funció inversa de la qual en aquest moment estigui realitzant.

        La Shield Imagina TDR STEAM té dos polsadors de nominats SW1 i SW2 que van associats als pins D2 i D7 respectivament.

        A04.2

        Al menú de SENSORS d'ArduinoBlocks trobem els dos blocs corresponents al polsador i al polsador filtrat.

        En el PDF disposes de 3 pràctiques amb ArduinoBlocks per utilitzar els dos polsadors de la teva Imagina TDR STEAM


      • A05.- El Potenciòmetre

        La Shield Imagina TDR STEAM té un potenciòmetre denominat "Rotation" que va associat al pin A0.

        A05.2

        Comencem amb l'ús de les entrades en els pins Analògics.

        La diferència entre un sensor analògic i digital és que mentre aquest últim, el digital, només permet dos tipus d'entrades, 0 o 1, alt o baix, high o low, on o off, ... un sensor analògic pot tenir infinitat de valors. En Arduino les entrades analògiques poden tenir 210 valors, és a dir, valors compresos entre 0 i 1023.

        En  el menú de sensors de ArduinoBlocks disposem d'un bloc específic per a realitzar programes utilitzant el potenciòmetre de la nostra placa.

        En el desplegable de el bloc de l'sensor podem triar la seva lectura en percentatge (%) o en valor (de 0 a 1023).

        A05.3

        A continuació, disposeu de 3 pràctiques en PDF de l'ús d'aquest sensor amb ArduinoBlocks.


      • A06.- La Fotocèl·lula (LDR)

        Ara que ja sabem fer servir el Port Sèrie per llegir els valors dels sensors, utilitzem-lo per veure el valor d'una fotocèl·lula (LDR). Què és una LDR? Una LDR és una resistència que varia el seu valor  depenent de la quantitat de llum que incideix sobre ell. El valor de la resistència disminueix amb l'augment d'intensitat de llum incident. Les seves sigles, LDR, s'originen del seu nom en anglès Light Dependent Resistor.

        A06.1

        A la Shield Imagina TDR STEAM la fotoresistència està denominada com "light" i ve connectada al Pin analògic A1.

        A6.2

        En el menú "Sensors" de ArduinoBlocks hi ha un bloc específic per a l'ús d'aquest sensor. En aquest bloc també es pot seleccionar el tipus de lectura de la valor del sensor en % o en unitats de 0 a 1023.

        A6.3

        En el PDF tens una senzilla pràctica de l'ús d'aquest sensor. 

      • A07.- Temperatura amb LM35D

        En la següent activitat mesurarem la temperatura d'una habitació utilitzant el sensor de temperatura LM35D.

        El sensor de temperatura LM35D té un rang de temperatura de  a 100º ℃ i una sensibilitat de 10 mV per grau ºC.
        La Shield Imagina TDR STEAM disposa d'aquest sensor LM35D i està connectat al Pin analògic A2.


        A7.1

        En el menú “Sensors” d'ArduinoBlocks hi ha un bloc específic per l'ús d'aquest sensor. 

        Recorda que per programar els sensors cal escollir el Pin A2.

        A7.2

        En el PDF  trobareu dues activitats per realitzar amb Arduinoblocks i la teva imagina TDR STEAM.

      • A08.- Sensor DHT-11

        En aquesta activitat llegirem els valors de temperatura i humitat utilitzant el sensor DHT11. Aquest sensor mesura temperatures en un rang d'acció de 0 a +50 º C amb un error de + - 2ºC i la humitat relativa entre 20 i 90% amb un error de + -5%. No és un sensor amb una gran sensibilitat però compleix els nostres objectius.

        El sensor de temperatura és un termistor tipus NTC. Un termistor és un tipus de resistència (component electrònic) el valor varia en funció de la temperatura d'una manera més acusada que una resistència comuna. El seu funcionament es basa en la variació de la resistivitat que presenta un semiconductor amb la temperatura.
        En el menú de sensors tenim el bloc específic per programar aquest sensor: 
        A8.1

        El terme prové de l'anglès "thermistor", el qual és un acrònim de les paraules Thermally Sensitive Resistor (resistència sensible a la temperatura). Hi ha dos tipus fonamentals de termistors:

        - Els que tenen un coeficient de temperatura negatiu (en anglès Negative Temperature Coefficient o NTC), els quals incrementen la seva resistència a mesura que augmenta la temperatura. 


        - Els que tenen un coeficient de temperatura positiu (en anglès Positive Temperature Coefficient o PTC), els quals incrementen la seva resistència a mesura que augmenta la temperatura.


        - La Shield Imagina TDR STEAM disposa d'un sensor DHT11 connectat a l'Pin D4.

        A8.2
        En un principi podríem pensar que es tractaria d'un sensor analògic o que tingués dues entrades, una per a la temperatura i una altra per la humitat, però les mateixes característiques de disseny del  sensor fa que es puguin realitzar totes les lectures per un sol port digital.
        A8.3
        En el PDF adjunt tens una  activitat de com definir la zona de confort tèrmic utilitzant el sensor DHT-11.

      • A09.- Receptor IR

        Una gran part dels electrodomèstics utilitzen comandaments a distància d'infrarojos, com els televisors o equips musicals.
        El sensor infraroig és un dispositiu optoelectrònic capaç de mesurar la radiació electromagnètica infraroja dels cossos en el seu camp de visió. Tots els cossos emeten una certa quantitat de radiació, aquesta resulta invisible per als nostres ulls però no per a aquests aparells electrònics, ja que es troben en el rang de l'espectre just per sota de la llum visible.

        A9.1

        En el cas del receptor d'infrarojos (IR) de la shield IMAGINA TDR STEAM permet codificar els protocols de senyals de polsos infrarojos utilitzats pels comandaments a distància. Els protocols detectats són els següents: RC5RC6NEC, SONY, PANASONIC, JVC, SAMSUNG, WHYNTERAIWA, LG, SANYO, MITSUBISHI i DENON. És a dir, detectaria qualsevol senyal emès per un d'aquests comandaments.

        El comandament a distància conté un circuit intern, un processador i un o dos LED (Light Emitting Diode) que emeten la

        senyal infraroja.A9.2

        El senyal infraroig transmet el codi corresponent al botó de comandament a distància premut i el transmet al dispositiu en forma d'una sèrie d'impulsos de llum infraroja. Pensem en el codi Morse, que ja vam veure en una de les pràctiques anteriors, i els seus tons curts i llargs. De forma anàloga, els polsos de llum infraroja transmesos són de dos tipus, els anomenats 0 i 1. Els 0 podrien veure com els tons curts i els 1 com els tons llargs. El receptor IR rep la sèrie d'impulsos d'infrarojos i els passa a un processador que descodifica la sèrie de 0 i 1 en els bits digitals per després realitzar la funció que programem a la nostra Arduino.

        A la Shield IMAGINA TDR STEAM el sensor receptor IR es troba connectat a l'Pin Digital  D11.

        A9.3

        En el menú de "Sensors" de Arduinoblocks tenim dos blocs per programar el nostre receptor IR, un de propi del sensor i un altre per al comandament.

        A9.4

        En la pràctica del PDF hi ha un exemple d'utilització del receptor IR de la Shield IMAGINA TDR STEAM. 

      • A10.- Ports d'expansió

        La shield Imagina TDR STEAM disposa de dos ports d'expansió digitals (6), un analògic (12), un port de comunicacions per I2C (11) i connexions per comunicacions per Bluetooth o Wi-Fi (13).

        A10.1

        En els analògics i digitals (tres en total) es poden connectar infinitat de sensors i d'actuadors, com servomotors, motors cc amb driver, relés, micròfons, sensors d'ultrasons, mesuradors d'humitat, sensors de gas, sensors de flama, de col·lisió , de detecció de moviments PIR, d'efecte hall, ....

        A10.2

        Pel port de comunicacions I2C podem connectar pantalles LDC, matriu de Leds 8x8, pantalles OLED, sensors acceleròmetres, sensors d'infrarojos, mòdul rellotge, ...

        A10.3

        Finalment, en les connexions per comunicacions podem connectar un mòdul bluetooth o un mòdul wifi ESP01 al costat del seu sòcol


        A10.4

        T'imagines la quantitat de projectes que podràs crear amb Arduinoblocks i la Imagina TDR STEAM? 



        • PROJECTE LLIURE FINAL

          Per finalitzar el curs i participar en el concurs s'ha de realitzar un Projecte Final de temàtica totalment lliure utilitzant únicament la shield IMAGINA TDR STEAM i el comandament IR i programat amb ARDUINOBLOCKS.

          Aquest projecte anirà acompanyat per un suport documental necessari per a la seva presentació (Vídeo explicatiu, Power Point o similar, ...)

          TERMINIS:

          L'últim dia per enviar els projectes serà el 19 de juny.

          El 27 de juny serà el lliurament de premis.

          CRITERIS DE VALORACIÓ DEL JURAT:

          .- 25% Originalitat i utilitat real del projecte.

          .
          - 25% Utilització del major nombre de recurs de la shield IMAGINA TDR STEAM (únicament sensors i actuadors de la shield, inclòs el comandament IR).

          .
          - 25% Funcionament, complexitat i execució del programa (d'acord amb els nivells d'etapa / edat dels participants).

          .
          - 25% Documentació i presentació del projecte. Preferentment en presentació tipus Power Point i / o vídeos.