¿qué es la informatica física?
Post on 11-Apr-2017
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¿Computación Física?
Es la que la que estudia la conexión entre el mundo físico y los ordenadores.
Esta conexión es bi-direccional, es decir, puede
consistir en sensar información del entorno y
enviarla a ordenadores para su procesado o
bien, el uso de información para controlar
motores, solenoides, sistemas de calor y otros
dispositivos capaces de actuar sobre el
entorno.
La computación física se centra mayormente en la
relación entre humanos y en como las máquinas
pueden intervenir para mejorarla. De ese modo, este
campo se diferencia de otros como la robótica o
sencillamente la informática. Si bien las herramientas
son las mismas, el campo de aplicación no es
necesariamente igual.
Aparece por primera vez en el libro Physical
Computing by Dan O’Sullivan and Tom Igoe -
2004-Un poco de historia
Al diseño de objetos y espacios que reaccionan a cambios en el entorno y
actúan en este, Se basa en la construcción de dispositivos que incluyen
microcontroladores, sensores y actuadores que pueden tener capacidades de comunicación con la red u otros
dispositivos.
Se descarga de aquí:
Evolución de la computación
ubicua Mark Weiser autor del
concepto en 1988
cuando trabajaba para
Xerox en el laboratorio
de Palo Alto.
Todos para uno
y uno para todos.
Un dispositivo por
persona
Una persona
con numerosos
dispositivos
Mark Weiser ha propuesto tres
modelos básicos que puedan ser
considerados para desarrollar
sistemas ubícuos:
Tabs: dispositivos de escasos centímetros,
que pueden ser llevados por un usuario,
Pads: dispositivos del tamano de una
mano,
Boards: dispositivos que pueden llegar a
medir metros,
Como todas la cosas no se pueden
controlar con pantalla, mouse y teclado
Sensores, los que miden el entorno
Actuadores: los que pueden actuar sobre
los sensores.
Comandadas por microcontroladores comerciales de bajo coste. Ej. de placas son: Arduino, PicAxe,
Basic Stamp, Condor, etc. Hay diferentes tipos: humedad,
presencia, temperatura, acelerómetros,
de campo magnético, botones,
potenciómetros, etc.
Actuadores: motores paso a paso,
motores de corriente continua,
servos, ledes, pantallas, peltzier, etc.
Del mismo modo que las placas
de control pueden capturar
datos de sensores, podrán usar
información venida del
ordenador para controlar algún
aspecto del mundo real.
Ejemplos de software de control
podrían ser: LabView, Simulink
y S4A entre otros.
.
Sensores de
diferentes tipos
Placas de control
ActuadoresSoftware de desarrollo
Software de control
Software de representación
de datos
Del mismo modo que las placas de control pueden capturar datos de sensores, podrán usar información venida del ordenador para controlar algún aspecto del mundo real. Ejemplos de software de control podrían ser: LabView, Simulink y S4A entre otros.
Los datos se pueden capturar a
partir de puertos de
comunicación como el puerto
USB dentro de una Pc para
poder representar sus valores
mediante gráficas, tablas excel
o similar. De este modo se
puede hacer uso de la
tecnología digital dentro de
otros campos eje la física o la
química.
Control automáticoComputación vestible
DomóticaRobótica
Usan las mismas
herramientas, la
diferencia está en los
objetivos
Dispositivos electrónicos (transductores) que pueden medir una
cualidad de nuestro entorno para usarla dentro de un sistema
computacional, desde la temperatura o la humedad hasta la presencia
de personas o el tipo de objeto que alguien sujeta con su mano.
Los sensores responden a los cambios
del entorno con cambios en alguna
propiedad eléctrica como la resistencia,
la corriente o el voltaje
Los microcontroladores pueden leer
cambios de voltaje. Emplean un dispositivo
llamado Conversor Analógico Digital
(ADC) ,y lo transformará en un número
que podremos usar en un programa
•La barrera se controla mediante un controlador que se programa previamente desde una computadora.
•El autito se controla mediante un control remoto manual, a pilas.
Actividad 1:
Actividad:
1. ¿Cómo “sabe” el sistema que tiene que levantar la barrera?
2. ¿Por qué ocurre que la barrera cae sobre el auto?
3. Proponga resolver el problema, sin agregar elementos al sistema
Controlador
Barrera
Sensor
óptico
AutoControl remoto
manual
Complete los flujos de información del siguiente diagrama de bloques
Actividad 2:
SISTEMAS DE CONTROL CON SENSORES
Ejemplo : riego automático con sensores
¿Cómo es posible lograr un sistema de riego que sea capaz de
reaccionar a los cambios?
El sistema deberá modificar de manera automática la duración del
riego, en función de la humedad existente en el suelo.
A tal fin, el controlador, deberá recibir la información de la variable a
controlar (humedad del suelo) a través de un sensor y tomar
decisiones (actuador)
Programación de la duración del riego : la pantalla indica qué fases del programa
tienen que llevarse a cabo y en qué secuencia.
Diariamente pueden seleccionarse hasta tres intervalos de riego con una duración
entre un minuto y 7 horas 59 minutos cada uno.
Flexibilidad adicional: también puede seleccionarse libremente los días de riego
deseados.
Para ahorrar agua durante el funcionamiento, puede conectarse un sensor de lluvia o
sensor de humedad. Pero también es posible efectuar el riego contando únicamente
con el control del sensor de humedad del suelo.
Dispositivos electrónicos (transductores) que
pueden afectar el entorno transformando un valor
digital en un movimiento mecánico, la producción
de sonido, un cambio de temperatura, o de
intensidad de luz.
Bit-banging: es un término en inglés que quiere decir algo así como
“empujando bits” consiste en usar una serie de pines digitales en un
microcontrolador y mediante una serie de combinaciones de encendido y
apagado se puedan controlar las características del actuador.
Permite la transferencia de grandes cantidades de datos a través de unas
secciones de cables
PWM, del inglés Pulse Width Modulation o modulación por ancho de
pulso: es un método que consiste en poner una señal cuadrada de un
periodo determinado para cambiar la velocidad de motores o la
intensidad de la luz mediante el control de algunos parámetros de la
señal.
El caso de los sistemas de luces de las calles constituye otro ejemplo
de sistemas automáticos con sensores pero sin realimentación.
El caso de los sistemas contra incendios constituye otro ejemplo de
sistemas automáticos con sensores pero sin realimentación.
A los sistemas que poseen esta estructura se los conoce como sistemas con estructuras de control a lazo abierto
Sensor
CONTROL DE LAZO ABIERTO
CONTROL DE LAZO CERRADOA los sistemas que poseen esta estructura se los conoce como sistemas con estructuras de
control a lazo cerrado
Controlador Actuador
Sistema o
proceso a
controlar
Controlador Actuador
Sensor
Sistema o
proceso a
controlar
Sistemas de control a LAZO CERRADO
Controlador Actuador
Sensor
Sistema o
proceso a
controlar
Existen sistemas con sensores en los que no hay lazos de realimentación. Enestos casos, la información que detectan los sensores no proviene de lapropia variable que se desea controlar (el sonido de la sirena- salida).
El sensado está tomado sobre el paso de la persona
Podría ser de lazo cerrado si hubiera un segundo sensor que detectara el paso de la persona y le informara al controlador que apague la sirena
Un circuito de lazo cerrado que controla la propia variable (el sonido de la sirena), seríaaquel que controlase automáticamente el nivel sonoro de la sirena
: 3
Driver Físico
Cada uno de estos Actuadores necesita
un driver físico específico para funcionar
correctamente
Muchos actuadores requieren un sistema
de comunicación digital como un puerto
serie, SPI, o I2C
Ej: Controlar un motor de corriente continua para poder
cambiar su velocidad y dirección simultáneamente desde
un circuito Arduino.
Arduino es una plataforma de Prototipado que incluye circuitos
electrónicos, software y documentación abiertos. Arduino tiene usos
industriales y dentro del hogar, pero se aplica mayormente dentro del
campo educativo por su sencillez de uso y su bajo costo.
Fuente : Robótica. Conectando con el mundo físico Guía
didáctica del módulo 1
http://estatico.buenosaires.gov.ar/areas/educacion/cepa/aavv_e
d_tecnologica.pdf
@marisacon
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