unidades_didacticas_propuestas

8/13/2019 Unidades_Didacticas_Propuestas

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2011

Jos Antonio Caballero Barba

[Escribir el nombre de la compaa]

24/10/2011

Unidad didctica con placa

arduino


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UNIDAD DIDCTICA: CONTROL DE CRUCE SEMAFRICO

OBJETIVOS

Arduinoes una plataforma de hardware de cdigo abierto, basada en una sencilla placacon entradas y salidas, analgicas y digitales, en un entorno de desarrollo que est basado en el

lenguaje de programacin Processing. Es un dispositivo que conecta el mundo fsico con el

mundo virtual, o el mundo analgico con el digital.

Vamos hacer un proyecto muy fcil que nos servir de introduccin A la placa Arduino

y a su programacin, en concreto ser el control de un cruce de semforos, con diodos LEDs.

Para hacerlo dentro del tema de la programacin de 4 de la E.S.O. dedicado a

SISTEMAS DE CONTROL.

Conocer el funcionamiento y utilizar una tarjeta controladora.

Aprender a utilizar los diagramas de flujo al realizar tareas de programacin.

Introducir el concepto de controladora.

Mostrar cules son las principales controladoras disponibles en el aula de

Tecnologa y en el mbito educativo.

Mostrar las conexiones bsicas.

Conocer las interfaces de alguna de las controladoras empleadas en el taller de

tecnologa.

Conocer los fundamentos bsicos del lenguaje para tarjetas controladoras.

Presentar el diagrama de bloques de un sistema de control por ordenador.

Revisar el concepto de seal digital.

Mostrar las acciones bsicas que pueden realizarse con un control de ordenador:

accionamiento de diodos luminiscentes LEDs.

Presentar un sistema sencillo de control por ordenador.

CONCEPTOS

Control por ordenador.

Controladoras e interfaces de control. Dispositivos de entrada-salida de control.

Tipos de controladoras centrndonos en concreto en una Arduino.

Codificacin de programas para tarjetas controladoras.

Interfaces de control y programacin.

Diagramas de flujo.

PROCEDIMIENTOS

Utilizar la tarjeta controladora.


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LED1ROJO

LED1AMBAR

LED1VERDE

LED2ROJO

LED2AMBAR

LED2VERDE

PROGRAMA

LED1ROJO= 1

LED1AMBAR= 0

LED1VERDE= 0

LED2ROJO= 0

LED2AMBAR= 0

LED2VERDE= 1

TIEMPO 30 SEGUNDOS

ESTADO 3

ESTADO 4

LED1ROJO= 0

LED1AMBAR= 1

LED1VERDE= 1

LED2ROJO= 1

LED2AMBAR= 0

LED2VERDE= 0

TIEMPO 5 SEGUNDOS


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//Crear variables a las salidas

Int led1Rojo=3; //semforo1Int led1Ambar=4;

Int led1Verde=5;

Int led2Rojo=6; //Semforo2Int led2Ambar=7;

Int led2Verde=8;

Void setup () {pinMode (led1Rojo , OUTPUT); //Habilitar las salidas digitalespinMode (led1Ambar , OUTPUT);

pinMode (led1Verde , OUTPUT);

pinMode (led2Rojo , OUTPUT);

pinMode (led2Ambar , OUTPUT);

pinMode (led2Verde , OUTPUT);

}

Void loop () {digitalWrite (ledRojo1 , HIGH); //Estado1digitalWrite (ledAmbar1 , LOW);digitalWrite (ledVerde1 , LOW) ;digitalWrite (ledRojo2 , LOW);digitalWrite (ledAmbar2 , LOW);digitalWrite (ledVerde2 , HIGH) ;delay (30000); // 30 segundos

digitalWrite (ledRojo1 , HIGH); //Estado2digitalWrite (ledAmbar1 , LOW);


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digitalWrite (ledVerde1 , LOW) ;digitalWrite (ledRojo2 , LOW);digitalWrite (ledAmbar2 , HIGH);digitalWrite (ledVerde2 , HIGH) ;delay (5000); // 5 segundos

digitalWrite (ledRojo1 , LOW); //Estado3digitalWrite (ledAmbar1 , LOW);digitalWrite (ledVerde1 , HIGH) ;digitalWrite (ledRojo2 , HIGH);digitalWrite (ledAmbar2 , LOW);digitalWrite (ledVerde2 , LOW) ;delay (30000); // 30 segundos

digitalWrite (ledRojo1 , HIGH); //Estado4digitalWrite (ledAmbar1 , LOW);digitalWrite (ledVerde1 , LOW) ;digitalWrite (ledRojo2 , LOW);digitalWrite (ledAmbar2 , LOW);digitalWrite (ledVerde2 , HIGH) ;delay (5000); // 5 segundos}

MONTAJE CONEXIONES


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FOTO TRABAJO

EDUCACIN EN VALORES


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Educacin medioambiental

El control automtico de un nudo semafrico, puede tener consecuencias

interesantes desde el punto de vista ambiental. En este sentido pueden aprovecharse

mecanismos como los propuestos en el proyecto de esta unidad para no malgastar

energa.

COMPETENCIAS QUE SE TRABAJAN

Autonoma e iniciativa personal

Muchos alumnos se enfrentan a una tarea nueva: utilizar una controladora y

programarla para controlar las acciones que lleva a cabo un circuito elctrico. Los

diferentes procedimientos propuestos a lo largo de la unidad pretenden que el alumno

aborde estas nuevas tareas sin miedo a equivocarse (siempre, lgicamente, con el apoyo

del profesor).

Competencia social y ciudadana

El trabajo en grupo es esencial en la sociedad moderna, sobre todo a la hora de

disear y montar nuevos proyectos, muchos de ellos relacionados con las tareas que

aparecen en esta unidad. Con el trabajo en equipo se fomenta el compromiso por

realizar una tarea (no puedo fallar a mis colegas) o el respeto hacia las opiniones y

gustos de los otros.

Adems, dado que siempre habr alumnos ms aventajados, este trabajo en

equipo debe tener tambin una funcin de apoyo hacia aquellos alumnos que presentan

ms dificultades a la hora de llevar a cabo las tareas propuestas.

Tratamiento de la informacin y competencia digital

Los alumnos constatarn la importancia de la programacin en el control

automtico. Vern que con no demasiado esfuerzo y pocos medios es posible controlar

de manera automtica el encendido y apagado de diversos sistemas electrnicos.

CRITERIOS DE EVALUACIN Distinguir los principales elementos de entrada y salida de un sistema de control.

Describir las caractersticas de una controladora, prestando especial atencin a

sus salidas y entradas, tanto analgicas como digitales.

Utilizar la controladora para examinar el funcionamiento de un sistema a travs

del ordenador.

Elaborar procedimientos sencillos de control en lenguaje para Arduino.

Elaborar diagramas de flujo.

Elaborar programas que controlen las entradas y salidas de una controladora.

Manejar sencillos circuitos electrnicos a partir de un ordenador y una

controladora.


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- PROGRAMA (I)// Declaracin de constantesconst int boton_uno = 2;const int boton_dos = 3;const int boton_tres = 4;

const int boton_cuatro = 5;const int boton_cinco = 6;const int led_uno = 9;const int led_dos = 10;const int led_tres = 11;const int led_cuatro = 12;const int led_cinco = 13;

// Declaracin de variablesint b_uno = 0;int b_dos = 0;int b_tres = 0;int b_cuatro = 0;int b_cinco = 0;

int marca = 0;int tiempo = 100;

// Iniciacinvoid setup() {pinMode(boton_uno, INPUT);pinMode(boton_dos, INPUT);pinMode(boton_tres, INPUT);pinMode(boton_cuatro, INPUT);pinMode(boton_cinco, INPUT);pinMode(led_uno, OUTPUT);pinMode(led_dos, OUTPUT);pinMode(led_tres, OUTPUT);pinMode(led_cuatro, OUTPUT);

pinMode(led_cinco, OUTPUT);

}

void loop(){

b_uno = digitalRead(boton_uno);b_dos = digitalRead(boton_dos);b_tres = digitalRead(boton_tres);b_cuatro = digitalRead(boton_cuatro);b_cinco = digitalRead(boton_cinco);

if (b_uno == HIGH) { marca = 1; }if (b_dos == HIGH) { marca = 2; }

if (b_tres == HIGH) { marca = 3; }if (b_cuatro == HIGH) { marca = 4; }if (b_cinco == HIGH) { marca = 5; }

if (marca == 1){digitalWrite(led_uno, HIGH);delay(tiempo);;digitalWrite(led_uno, LOW);digitalWrite(led_dos, HIGH);delay(tiempo);digitalWrite(led_dos, LOW);digitalWrite(led_tres, HIGH);delay(tiempo);digitalWrite(led_tres, LOW);

digitalWrite(led_cuatro, HIGH);delay(tiempo);digitalWrite(led_cuatro, LOW);digitalWrite(led_cinco, HIGH);


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delay(tiempo);digitalWrite(led_cinco, LOW);delay(tiempo);}if (marca == 2){digitalWrite(led_uno, HIGH);digitalWrite(led_cinco, HIGH);

delay(tiempo);digitalWrite(led_uno, LOW);digitalWrite(led_cinco, LOW);digitalWrite(led_dos, HIGH);digitalWrite(led_cuatro, HIGH);delay(tiempo);digitalWrite(led_dos, LOW);digitalWrite(led_cuatro, LOW);digitalWrite(led_tres, HIGH);delay(tiempo);digitalWrite(led_tres, LOW);digitalWrite(led_dos, HIGH);digitalWrite(led_cuatro, HIGH);delay(tiempo);digitalWrite(led_dos, LOW);

digitalWrite(led_cuatro, LOW);delay(tiempo);}if (marca == 3){digitalWrite(led_uno, HIGH);digitalWrite(led_dos, HIGH);digitalWrite(led_cuatro, LOW);digitalWrite(led_cinco, LOW);delay(tiempo);digitalWrite(led_uno, LOW);digitalWrite(led_dos, LOW);digitalWrite(led_cuatro, HIGH);digitalWrite(led_cinco, HIGH);

delay(tiempo);digitalWrite(led_uno, LOW);digitalWrite(led_dos, LOW);digitalWrite(led_cuatro, LOW);digitalWrite(led_cinco, LOW);delay(tiempo);digitalWrite(led_uno, HIGH);digitalWrite(led_dos, HIGH);digitalWrite(led_tres, HIGH);digitalWrite(led_cuatro, HIGH);digitalWrite(led_cinco, HIGH);delay(tiempo);digitalWrite(led_uno, LOW);digitalWrite(led_dos, LOW);

digitalWrite(led_tres, LOW);digitalWrite(led_cuatro, LOW);digitalWrite(led_cinco, LOW);delay(tiempo);}if (marca == 4){digitalWrite(led_uno, HIGH);digitalWrite(led_dos, HIGH);digitalWrite(led_tres, HIGH);digitalWrite(led_cuatro, HIGH);digitalWrite(led_cinco, HIGH);delay(tiempo);digitalWrite(led_uno, LOW);digitalWrite(led_dos, LOW);

digitalWrite(led_tres, LOW);digitalWrite(led_cuatro, LOW);digitalWrite(led_cinco, LOW);delay(tiempo);


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{digitalWrite(led_uno, HIGH);delay(tiempo);;digitalWrite(led_uno, LOW);digitalWrite(led_dos, HIGH);delay(tiempo);digitalWrite(led_dos, LOW);digitalWrite(led_tres, HIGH);

delay(tiempo);digitalWrite(led_tres, LOW);digitalWrite(led_cuatro, HIGH);delay(tiempo);digitalWrite(led_cuatro, LOW);digitalWrite(led_cinco, HIGH);delay(tiempo);digitalWrite(led_cinco, LOW);delay(tiempo);}void dos(){digitalWrite(led_uno, HIGH);digitalWrite(led_cinco, HIGH);delay(tiempo);

digitalWrite(led_uno, LOW);digitalWrite(led_cinco, LOW);digitalWrite(led_dos, HIGH);digitalWrite(led_cuatro, HIGH);delay(tiempo);digitalWrite(led_dos, LOW);digitalWrite(led_cuatro, LOW);digitalWrite(led_tres, HIGH);delay(tiempo);digitalWrite(led_tres, LOW);digitalWrite(led_dos, HIGH);digitalWrite(led_cuatro, HIGH);delay(tiempo);digitalWrite(led_dos, LOW);

digitalWrite(led_cuatro, LOW);delay(tiempo);}void tres(){digitalWrite(led_uno, HIGH);digitalWrite(led_dos, HIGH);digitalWrite(led_cuatro, LOW);digitalWrite(led_cinco, LOW);delay(tiempo);digitalWrite(led_uno, LOW);digitalWrite(led_dos, LOW);digitalWrite(led_cuatro, HIGH);digitalWrite(led_cinco, HIGH);

delay(tiempo);digitalWrite(led_uno, LOW);digitalWrite(led_dos, LOW);digitalWrite(led_cuatro, LOW);digitalWrite(led_cinco, LOW);delay(tiempo);digitalWrite(led_uno, HIGH);digitalWrite(led_dos, HIGH);digitalWrite(led_tres, HIGH);digitalWrite(led_cuatro, HIGH);digitalWrite(led_cinco, HIGH);delay(tiempo);digitalWrite(led_uno, LOW);digitalWrite(led_dos, LOW);digitalWrite(led_tres, LOW);

digitalWrite(led_cuatro, LOW);digitalWrite(led_cinco, LOW);delay(tiempo);}


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void cuatro(){digitalWrite(led_uno, HIGH);digitalWrite(led_dos, HIGH);digitalWrite(led_tres, HIGH);digitalWrite(led_cuatro, HIGH);digitalWrite(led_cinco, HIGH);delay(tiempo);

digitalWrite(led_uno, LOW);digitalWrite(led_dos, LOW);digitalWrite(led_tres, LOW);digitalWrite(led_cuatro, LOW);digitalWrite(led_cinco, LOW);delay(tiempo);}void parar(){digitalWrite(led_uno, LOW);digitalWrite(led_dos, LOW);digitalWrite(led_tres, LOW);digitalWrite(led_cuatro, LOW);digitalWrite(led_cinco, LOW);}

void loop(){

b_uno = digitalRead(boton_uno);b_dos = digitalRead(boton_dos);b_tres = digitalRead(boton_tres);b_cuatro = digitalRead(boton_cuatro);b_cinco = digitalRead(boton_cinco);

if (b_uno == HIGH) { marca = 1; }if (b_dos == HIGH) { marca = 2; }if (b_tres == HIGH) { marca = 3; }if (b_cuatro == HIGH) { marca = 4; }if (b_cinco == HIGH) { marca = 5; }

if (marca == 1){uno();}if (marca == 2){dos();}if (marca == 3){tres();}if (marca == 4)

{cuatro();}if (marca == 5){parar();}

}


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PROPUESTA DE EJERCICIO

Se desea automatizar un repartidor de bolas, tal como aparece en la figura (ver

esquema de situacin), de tal forma que el repartidor ser un cilindro neumtico de doble

efecto, controlado por una electrovlvula 5/2, que funciona con una alimentacin de 24V.

Para provocar el cambio de sentido del cilindro neumtico, utilizaremos unos

detectores finales de carrera, que fabricaremos mediante dos clulas LDR. Usaremos

Arduino para provocar que esta secuencia sea ininterrumpida conforme el cilindro est

prximo a las clulas LDR, que detectarn la posicin y actuarn como finales de carrera.

Una vez detectada la posicin del vstago del cilindro, el final de carrera actuar sobre la

electrovlvula, cambiando el sentido de avance retroceso del mismo, lo cualconseguiremos mediante el uso de rels.

Es importante en nuestro programa establecer las indicaciones oportunas, que

eviten que una vez detectado la posicin del vstago y provocado el cambio en la

electrovlvula, ste permanezca en tanto no se detecte el final de carrera siguiente, que

volver a invertir el ciclo.

Igualmente, y puesto que utilizaremos la microcontroladora Arduino, podemos

incluir otros elementos tales como seales luminosas (diodos led), acsticas cuantas

variantes sean necesarias.

JUSTIFICACIN

Con este ejercicio, se pretende mostrar las diferentes posibilidades de arduino,

implementado su uso con el de otras tecnologas (como puede ser la Neumtica en este

caso), de posible aplicacin en el mbito Industrial; con lo que conseguimos conectar alalumno con el mundo laboral, a travs de nuestra asignatura, a la vez que relaccionamos

el uso de las tecnologas principales de las que actualmente se hace uso no slo en la

Industria, sino en gran parte del mbito laboral.

En lo que a nuestro problema se refiere utilizaremos Arduino, como ya se ha

mencionado como medio de control de un proceso electroneumtico, por lo que es

necesario tener conocimientos bsicos tando de neumtica, electricidad, electrnica y

programacin; con lo que el alumno pondr en prctica los conocimientos que ha ido

adquiriendo en la asignatura.


30/128

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040#!+!+% 1#%1"0$-%& !%,-#%( .0 .+$-#+/"+.%# 0(0!-#%,0"*5-+!%

Con este ejercicio en concreto, podr apreciar aspectos de control sobre un

proceso tan rpido como este que describimos, por lo que podr evaluar otros aspectos

como optimizacin, rendimiento, productividad...ect.

ESQUEMA DE SITUACIN

ESQUEMA ELECTRONEUMTICO


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CONEXIONADO ELCTRICO

FOTOGRAFA DE MONTAJE EN PLACA DE PRUEBAS.


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PROGRAMA C PARA ARDUINO

int ldr1=2;int ldr2=4;int led1=9;

int led2=11;int rele1=12;int rele2=13;

int avance;int retroceso;

int cerca1;int cerca2;

void setup(){

pinMode(ldr1,INPUT);pinMode (ldr2, INPUT);pinMode(led1, OUTPUT);pinMode (led2, OUTPUT);pinMode (rele1, OUTPUT);pinMode (rele2, OUTPUT);

Serial.begin(9600);}void loop(){avance = analogRead(ldr1);retroceso = analogRead (ldr2);cerca1=map(avance,130,500,1,4);cerca2=map (retroceso,5, 11,1,4);

Serial.println(avance);Serial.println(retroceso);

if (cerca1==1){

digitalWrite (rele2, HIGH);

digitalWrite (led2, HIGH);digitalWrite (rele1, LOW);digitalWrite (led1, LOW);}else{ }

if (cerca2==1){digitalWrite (rele2, LOW);digitalWrite (led2, LOW);digitalWrite (rele1, HIGH);digitalWrite (led1, HIGH);

}else{}}


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PROYECTO TCNICO: NORIA CON LUZ Y MOTOR

JUSTIFICACINLa siguiente unidad didctica se enmarca en el contexto de la Educacin Secundaria Obligatoria

como actividad final al curso La microcontroladora Arduino en Secundaria. Nos proponemos

realizar un proyecto tcnico Noria con luz y motor. Aplicaremos los conceptos de

electricidad, dibujo, estructuras, mecanismos y materiales, e introduciremos al alumnado en el

mundo de la programacin y la electrnica a travs de la microcontroladora Arduino.

Podramos proponer el proyecto para un alumnado de 4 de la E.S.O. como colofn final a la

Tecnologa en Secundaria.

COMPETENCIAS QUE SE TRABAJAN Comunicacin lingstica (1) Matemtica (2) Conocimiento y la interaccin con el

mundo fsico (3)

Digital (4)

Social y ciudadana (5) Cultural y artstica (6) Aprender a aprender (7) Autonoma e iniciativa personal (8)

OBJETIVOS Realizar bocetos y croquis de piezas y circuitos que compondrn el proyecto. Identificar las herramientas y los tiles que se emplean en las operaciones de medida,

trazado, aserrado, limado y taladrado.

Realizar trabajos de construccin con la madera. Construir una transmisin para la noria. Realizar el cableado para la iluminacin, motor y fuente de alimentacin. Conocer y respetar las normas de seguridad en el empleo de herramientas. Reconocer los distintos tipos de unin y acabado de piezas de madera y las herramientas y

los tiles que se emplean en cada uno de ellos.

Conocer el funcionamiento de la microcontroladora Arduino.

Programar y quemar instrucciones en la microocontroladora Arduino a travs de unordenador para gobernar distintos elementos de un circuito.

Realizar el cableado para la iluminacin, motor y fuente de alimentacin de lamicrocontroladora.

Realizar un informe del trabajo realizado en el taller.CONTENIDOSConceptos Herramientas y tiles de trabajo con madera y material metlico. Informes de trabajo: documentos que lo componen. Normas de seguridad en el aula taller. Transmisin de movimiento. Conceptos fundamentales de electrnica. Lenguajes de programacin. La microcontroladora Arduino.Procedimientos, destrezas y habilidades Construccin de un proyecto tcnico con madera que sea capaz de moverse con energa

elctrica y tenga iluminacin controlada por Arduino.

Programacin de la unidad Arduino para gobernar un motor y un sistema de iluminacincon interruptor.

Elaboracin de planos del proyecto haciendo uso del QCad (planos y vistas de las piezas delproyecto) y de Fritzing (planos y esquemas de circuitos).

Distribucin de las tareas dentro de un grupo de trabajo.


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METODOLOGA Y SECUENCIACIN DE CONTENIDOS PROYECTO TCNICO: NORIA CON LUZ Y MOTOR

SESIN ACTIVIDAD TIPO TIEMPO AGRUP. RECURSOS AT. DIVERSIDAD COMP.RECURSOS AT.DIVERISDAD INST. EVAL.

1 y 2

Presentacin del proyecto y de

sus requerimientos tcnicos.

Conceptos bsicos sobre

electrnica

Presentacin de la

microcontroladora Arduino

Transmisiva 2h. GG

Material

electrnico

(resistencias,

LEDS, etc.).

Placa Arduino.

Instrucciones

del proyecto.

Cuaderno deproyecto.

Ordenadores

porttiles.

- 1, 2, 3, 4 y 7

3 y 4

Conceptos bsicos sobre el

lenguaje de programacin que se

va a utilizar y el soft ware de

programacin.

Realizacin de prcticas de

programacin con Arduino.

Montajes sencillos de control de

dispositivos electrnicos (Fade,

Parpadeo, Coche Fantstico,

etc).

Transmisiva

Recapitulacin2h. PG

Instrucciones

de

programacin

(guas y

trpticos),

cuaderno de

proyecto,

ordenadores

porttiles y

material

electrnico.

Se puede profundizar en la

dificultad del ejercicio a

voluntad (refuerzo o

ampliacin)

1, 2, 3, 4, 7 y

8

5 a 7

Realizacin de bocetos y planos

de las piezas que compondrn el

proyecto y de los circuitos en el

cuaderno del alumnado y

posteriormente por medio deaplicaciones de diseo asistido

por ordenador (QCad y Fritzing).

Recapitulacin 1h. I

Tutoriales de

las

aplicaciones

de diseo

asistido,

cuaderno deproyecto y

ordenadores

porttiles.

Se puede profundizar en la

dificultad del ejercicio

(exigencia del boceto ms o

menos sencillas) a voluntad(refuerzo o ampliacin)

1, 2, 4, 6, 7 y

8

Si se detectase la necesidad de

atencin a la diversidad,

adems de lo planteado en el

apartado anterior, se podr:

1. Optar por la distribucindel alumnado de forma tal

que los alumnos con menos

dificultades ayuden a los

que tienen ms (refuerzo).

2. La dificultad del diseo dela noria y de los circuitos

tambin se puede variar

(refuerzo y ampliacin).

Cuaderno de

proyecto atravs de las

actividades

planteadas.

Archivos

informticos

de las

actividades

planteadas.

Actitud y

trabajo en el

taller.

Proyecto

acabado.

AGRUP: Gran Grupo (GG), Pequeo Grupo (PG), Individual (I)


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METODOLOGA Y SECUENCIACIN DE CONTENIDOS PROYECTO TCNICO: NORIA CON LUZ Y MOTOR

SESIN ACTIVIDAD TIPO TIEMPO AGRUP. RECURSOS AT. DIVERSIDAD COMP. RECURSOS AT.DIVERISDAD

INST. EVAL.

19 a 21 Redaccin del informe Recapitulacin 1h. PGOrdenadores y

cuaderno del

alumnado

Los alumnos ms

aventajados en el uso de las

NTIC ayudarn a

compaeros que presenten

dificultades.

1, 3, 7 y 8

22Evaluacin de proyectos y

recogida de informes.Evaluacin 1h. GG - - -

Cuaderno de

proyecto a

travs de las

actividades

planteadas.

Archivosinformticos

de las

actividades

planteadas.

Actitud y

trabajo en el

taller.

Proyecto

acabado.

AGRUP: Gran Grupo (GG), Pequeo Grupo (PG), Individual (I)


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b) Esquema de placa de prototipos:

MOTOR Y EFECTO FADE

a) Esquema de programacin:

USAMOS LAS ENTRADAS

13 (INTERRUPTORMOTOR) Y 12(INTERRUPTOR LUCES).COMO SALIDAS USAMOS10 (PARA EL MOTOR) Y 9(PARA LAS LUCES)

CONTROL

DEL MOTOR

CONTROLLUCES


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b) Esquema de placa de prototipos:

GUA DE RECURSOS PARA EL ALUMNADO:

Pginas Web:- Arduino:

http://www.arduino.cc/http://www.arduino.cc/es/

- Fritzing:

http://fritzing.org/

- QCad:

http://www.qcad.org/qcad/manual_reference/es/(manual de uso)

- OpenOffice:

http://es.openoffice.org/

Documentos pdf:

-Acorden Arduino. Referencia de Lenguaje de Programacin de Arduino.

- Arduino Programming Notebook espaol.

- Gua del usuario de Arduino en espaol.


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MICROCONTROLADORA ARDUINO.

SECUENCIA DE LEDS.

4 ESO

BRAVO AVS, JUAN ANDRS


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UNIDAD DIDCTICA: SECUENCIA DE LEDS.

INDICE:

1. INTRODUCCIN.

2. OBJETIVOS.

3. CONTENIDOS.

4. COMPETENCIAS BSICAS.

5. METODOLOGA.

6. CRITERIOS, PROCEDIMIENTOS Y ESTRATEGIAS DE EVALUACIN.

7. TEMAS TRANSVERSALES.

8. MEDIDAS DE ATENCIN A LA DIVERSIDAD.

9. MATERIALES Y RECURSOS.

10. ANEXO.


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1. INTRODUCCIN. La presente unidad se encuentra ubicada en cuarto curso de lasecundaria y pretende abordar integrando los contenidos relacionados con electrnica,tecnologas de la informacin y comunicacin y robtica.

En dicha unidad se pretenden interrelacionar la electrnica y sus componentesprincipales, y el uso del ordenador para controlar una placa protoboard, mediante un

lenguaje de programacin, lo que constituir el eslabn para aplicar los contenidos,referente a robtica.

Es necesario por tanto que dicha unidad se desarrolle en segunda evaluacin, con laidea de tener todos los espacios y recursos necesarios preparados para abordarlos.

2. OBJETIVOS.Los objetivos definidos y concretados a partir de los generales,marcados en RD 1631/2004 para este cuarto curso son los siguientes:

1. Planificar proyectos tecnolgicos sencillos, en grupo e individualmente,

trabajando de forma ordenada y metdica, anticipando los recursos necesarios

y elaborando la documentacin pertinente

2. Utilizar las tcnicas bsicas de dibujo y comunicacin grfica asistida por

ordenador necesarias para la actividad tecnolgica valorando la importancia de

las mismas en diferentes mbitos de la sociedad.

3. Utilizar las tecnologas de la informacin y la comunicacin para localizar y

seleccionar informacin contenida en diversas fuentes y soportes, organizarla y

presentarla y tambin como elemento de acercamiento a la Comunidad

Autnoma de Andaluca y al resto del mundo.

4. Relacionar la evolucin de los objetos tcnicos y los avances tecnolgicos con

el desarrollo de los conocimientos cientficos y tecnolgicos, las estructuras

socio-econmicas y la disponibilidad de distintas energas en Andaluca.

5. Reconocer en un plano y en el contexto real los distintos elementos que forman

las instalaciones de una vivienda entendiendo su funcionamiento y potenciando

el buen uso para conseguir ahorro energtico.

6. Analizar sistemas electrnicos, neumticos, hidrulicos y relacionados con la

robtica para comprender su funcionamiento y finalidad, relacionando esto con

la mejor forma de usarlos y controlarlos.

7. Valorar crticamente el uso de las tecnologas y su influencia sobre el medio

ambiente y la sociedad, especialmente en Andaluca.

8. Utilizar la terminologa, la simbologa y los recursos grficos adecuados para

comunicar ideas y soluciones tcnicas organizando la informacin recogida enlas diversas bsquedas y elaborando documentos para presentarla

correctamente.

9. Analizar las necesidades individuales y sociales ms prximas y las soluciones

tecnolgicas que se dan desde la Comunidad Autnoma de Andaluca.

10. Participar en debates y coloquios relacionados con las repercusiones de

determinados problemas tcnicos en el entorno de Andaluca manifestando

preparacin respecto a los contenidos tratados y respeto por las opiniones

fundamentadas

Principalmente se desarrollarn los objetivos 1, 2, 3, 7 y 8.


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3. CONTENIDOS.

Bloque 2. Electrnica.

Estructura y funcionamiento de los equipos electrnicos.

Anlisis de los componentes de un equipo electrnico: componentes discretos,integrados y elementos auxiliares.

Anlisis de los mecanismos de control y regulacin: la conmutacin electrnica.

Simulacin de circuitos por ordenador.

Uso y mantenimiento de equipos electrnicos.

Reconocimiento de la importancia de los sistemas electrnicos en nuestra

sociedad y en Andaluca.

La electrnica digital.

Las seales elctricas como portadoras de informacin.

Diferenciacin entre seal analgica y digital.

Reconocimiento de los tipos de seales que se utilizan para transmitir informacin.

Descripcin de situaciones de la vida cotidiana en las que estn presentes seales

analgicas y seales digitales.

Representacin simblica de cantidades mediante los sistemas de numeracin.

Anlisis de problemas tecnolgicos mediante el uso de la lgica binaria.

Respeto por la normas de seguridad en el manejo de herramientas y tiles para la

electrnica.

Uso de los elementos de proteccin personal al trabajar con tiles y herramientas

para la electrnica.

Inters por descubrir algunas aplicaciones de la electrnica.

La electrnica y sus repercusiones en la economa de Andaluca.

Bloque 3. Tecnologas de la comunicacin.

Los sistemas de telecomunicacin.

La informacin y las seales.

La transmisin de la informacin

Las comunicaciones por cable.


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Las comunicaciones inalmbricas.

Los protocolos de transmisin.

Tipos de conexin a Internet.

Redes informticas de gran alcance.

Control proteccin de datos.

Comunicaciones mviles.

Utilizacin de las tecnologas de la comunicacin.

Bsqueda y seleccin de informacin en la Red.

Descarga de archivos desde pginas web.

Utilizacin del correo electrnico.

Reconocimiento del papel de Internet en la sociedad actual.

Uso de Internet para la bsqueda de informacin.

Uso de las tecnologas de la comunicacin en Andaluca.

Valoracin de las ventajas que la comunicacin globalizada aporta a Andaluca y a

el Estado

Respeto por las diferentes creencias y opiniones que puedan encontrarse en laspginas web de Internet.

Respeto de las normas de uso y manejo de los equipos informticos.

Bloque 4. Control y robtica.Los sistemas automticos.

La percepcin del entorno y los sensores.

Sensor de contacto. Interruptor de final de carrera.

Sensor magntico. Interruptor reed.

Sensor de humedad.

Sensor de temperatura. NTC y PTC.

Sensor de luz. LDR.

Sensores de infrarrojos. Optoaclopadores.

Aplicaciones de los sensores en la industria y la medicina.


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Diseo y construccin de un circuito impreso.

Las mquinas automticas y los robots en la historia.

Los robots industriales.

Los robots mviles.

Identificacin de los componentes necesarios para la construccin de un robot.

Anlisis del presente y futuro de la robtica.

Inters por conocer las aplicaciones de los robots en la industria.

Ejemplificacin de los beneficios que para nuestra sociedad aporta el desarrollo de

la robtica

Uso del ordenador como elemento de programacin y control.

El lenguaje de programacin C. Las primitivas.

Interpretacin de programas sencillos escritos en C.

Ventanas y botones. Procedimiento, variable y recursividad.

La simulacin de luces. La simulacin de movimiento.

Valoracin y reconocimiento de la importancia de la robtica en la sociedad actual

y en Andaluca.

Funcionamiento y elementos del ordenador.

Seales analgicas y digitales.

Transmisin de la informacin por medio de seal elctrica.

Tratamiento de la informacin numrica adquirida. Programas de control.

Valoracin de la trascendencia de las nuevas tecnologas en la vida diaria.

Actitud ordenada a la hora de manipular los componentes de un ordenador.

Respeto de las normas de uso y manejo de los equipos informticos.

Destreza en la manipulacin de los sistemas operativos.

4. COMPETENCIAS BSICAS. Los nuevos currculos de la ESO han identificadoocho competencias bsicas para el conjunto de la escolaridad obligatoria. Son lassiguientes:

Comunicacin lingstica.

Matemtica.


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Conocimiento y en la interaccin con el mundo fsico.

Tratamiento de la informacin y competencia digital.

Social y ciudadana.

Cultural y artstica.

Aprender a aprender.

Autonoma e iniciativa personal.

La contribucin a la competencia en comunicacin lingstica se realiza atravs de la adquisicin de vocabulario especfico, necesario para abordar la unidad, yespecialmente para justificar mediante un informe los resultados de la prctica.

La competencia matemtica, se trabaja mediante el manejo de unidadeselctricas y sus derivados y analizando los resultados de las salidas en la placaprotoboard. Tambin el uso de un lenguaje especfico de programacin requiere un

esfuerzo para convertir los objetivos e intereses en un cdigo comprensible para elordenador.

La Competencia en el conocimiento e interaccin con el medio fsico y naturalest relacionada con el conocimiento y comprensin de objetos, procesos, sistemas yentornos tecnolgicos y a travs del desarrollo de destrezas tcnicas y habilidadespara manipular objetos con precisin y seguridad. El estudio de las seales analgicasy digitales, y su aplicacin al entorno del alumno en diferentes sistemas, constituye uneje importante de la unidad.

La competencia en el tratamiento de la informacin y la competencia digital, secentra en el conocimiento de los ordenadores y adquisicin de destrezas bsicas

asociadas a un uso suficientemente autnomo de estas tecnologas. En esta unidadadquiere vital importancia al utilizar un ordenador como mecanismo de control de unatarjeta Arduino.

A la adquisicin de la competencia de aprender a aprender se contribuye por eldesarrollo de estrategias de resolucin de problemas tecnolgicos, en particularmediante la obtencin, anlisis y seleccin de informacin til para abordar unproyecto. Por otra parte, el estudio metdico de objetos, sistemas o entornosproporciona habilidades y estrategias cognitivas y promueve actitudes y valoresnecesarios para el aprendizaje.

La competencia en Autonoma e iniciativa personal pierde valor, dado que el

proyecto ser guidado y apenas se plantearn alternativas. No obstante se permitiren el informe final, realizar una aplicacin tecnolgica de dicho montaje.

5.- METODOLOGA. La metodologa de trabajo se puede desglosar en los siguientesapartados:

Primero se realizar una exposicin de los componentes electrnicos a utilizar,caractersticas y compresin de su funcionamiento aislado e integrado en distintoscircuitos. Esta etapa durar 6 horas lectivas, y requerir tanto el aula terica como eltaller para realizar montajes sencillos.

Segundo. Descripcin de los elementos de un ordenador (hardware y software),centrndose posteriormente en el programa Arduino, que debern instalar en el


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ordenador. Para abordar esta parte se acceder al aula de informtica donde sedescribir y preparar el programa de control a utilizar. Tiempo estimado 3 horas.

Tercero. El siguiente paso se desarrollar en el taller donde se montar elcircuito, que posteriormente se conectar al ordenador para controlar elfuncionamiento del mismo, y se comprobar la interaccin entre mquina y ordenador.

En caso de alumnado muy motivado, o avanzado se plantearn posiblesmodificaciones sobre el programa base. Tiempo estimado 3 horas.

Cuarto. Por ltimo un informe que se ir esbozando conforme se avanza en laprctica, constituir el culmen del proceso, aparte de una prueba escrita de loscontenidos abordados. Tiempo estimado 2 horas en clase y 2 horas en casa.

Quinto. Como medida de refuerzo a la lectura y desarrollo de la competenciaen comunicacin lingstica y del tratamiento de la informacin y competencia digitalse har una lectura comprensiva de un texto relacionado con la robtica en Andalucay el Mundo, y sus repercusiones sociales y econmicas. A partir de l se obtendrn lasideas fundamentales, se redactarn resmenes en el cuaderno y se abrir un debate

en clase. Tiempo estimado, una hora de clase.

6.- CRITERIOS, ESTRATEGIAS Y PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIN.

Los criterios de evaluacin sern los siguientes.

1. Explicar el funcionamiento de un circuito electrnico, conociendo la simbologa,

diferenciando la funcin de cada componente.

2. Planificar un proyecto tecnolgico sencillo, en grupo e individualmente, mediante

la elaboracin de un plan, reparto de tareas y distribucin temporal de las

mismas.

3. Respetar las normas de seguridad en el manejo de herramientas y tiles para

el montaje de un circuito electrnico.

4. Buscar informacin utilizando Internet de forma crtica.

5. Configurar un ordenador para su acceso a Internet.

6. Explicar el funcionamiento de sensores, actuadores y la aplicacin de la

realimentacin en dispositivos de control.

7. Identificar los componentes necesarios para la construccin de un robot

analizando la funcin que desempean.

8. Interpretar programas sencillos escritos en C.

9. Analizar los beneficios y problemas derivados de la actividad tecnolgica en

Andaluca.

10. Reconocer la importancia de la tecnologa en la sociedad actual y sus

repercusiones positivas en la calidad de vida.

Las estrategias y procedimientos sern los siguientes:

- Prueba escrita sobre el funcionamiento de los componentes electrnicos y sufuncionamiento. Individual.


50/128

- Informe final de la prctica. Al final del trabajo se entregar un documento en folio,justificando los resultados, documentando los pasos seguidos en clase como un diario.Individual.

- Cuaderno de clase. Se revisar el cuaderno para comprobar el seguimiento diario delas actividades de taller e informtica. Individual.

- Montaje de la placa protoboard e interconexin con el ordenador. Como culmen delproceso, la efectiva comunicacin entre la placa protoboard y el ordenador constituirotra pieza clave de evaluacin. Trabajo en grupo.

7.- TEMAS TRANSVERSALES. Los temas transversales que se tratarn en estaunidad son:

Educacin para la paz. Las actividades grupales son el perfecto sistema para fomentarla tolerancia, el respeto y fomentar la convivencia. El trabajo en equipo permite obtener

ptimos resultados siempre que establezcamos un orden y respetemos con equidadlas opciones planteadas por los miembros del grupo.

Educacin del consumidor. En esta unidad, se permite al alumno actuar comodiseador de sistemas de control, comprendiendo el valor de los materiales y

Educacin para la igualdad de oportunidades entre sexos. Las enseanzas tcnicas ylos ciclos formativos han sido convencionalmente asignados al hombre, y es un trabajocontinuo y diario, el fomentar el estudio de dichas enseanzas al mundo femenino. Dehecho se potenciar la creacin de grupos de trabajo mixtos.

Educacin cvica y moral. El mundo de la robtica y la informtica constituirn pilaresfundamentales en la sociedad del futuro y saber integrarlas en el desarrollo de la

humanidad debe ser un objetivo importante de la unidad. Se debe razonar y analizarlas ventajas e inconvenientes estas dos ramas de la tecnologa.

Educacin para el conocimiento de la Comunidad Autnoma. El estudio y anlisis deldocumento final sobre la situacin de Andaluca y el Mundo en referencia a la robticaconstituye el eje de desarrollo de este tema transversal. Permitir abrir un debatesobre las ventajas e inconvenientes del desarrollo tecnolgico en este campo.

8.- MEDIAS DE ATENCIN A LA DIVERSIDAD Y PROGRAMAS DE REFUERZO.

En caso de un grupo con ciertas dificultades de aprendizaje como los Programas dediversificacin se limitar el nmero de componentes electrnicos, elaborando unalista de actividades sencillas y detalladas para llevar a cabo el montaje de la placa, yconexin al ordenador. Incluso se puede dar la secuencia de actividades en elprograma ya redactadas, y en la elaboracin del informe ser menos exigente.

Alumnos con materias del departamento suspensas. En caso de alumnos conmaterias suspensas, no debe existir complicacin, pues son contenidos no abordadosen tercer curso.

9.- MATERIALES Y RECURSOS DIDCTICOS.


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Para el desarrollo de los contenidos tericos de la materia se requiere el librode texto (facilitado por la consejera con el programa de gratuidad) y cuaderno. 4 ESO.Tecnologa. Editorial SM. Gonzlez, ngel y otros. ISBN 978-84-675-3035-3

Para la aplicacin prctica de esos contenidos son necesarios los espacios detaller e informtica del centro y sus recursos. Por tanto habr que prever la asignacin

de los grupos los das especificados para abordarlos.

10. ANEXO.

A continuacin se detalla el programa a desarrollar en clase y el montaje en laprotoboard y el esquema elctrico. La secuencia de comandos en arduino es lasiguiente:

int tiempo;

int i;

int potPin=2;

int val;

Void setup()[

pinMode (3,OUTPUT);

pinMode(4, OUTPUT);

pinMode(5, OUTPUT);]

Void loop()[

Val= analogRead(potPin);

tiempo=map(val, 0, 1024, 50, 500);

for (i=3; i=3;i--)[

digitalWrite (i, LOW);

delay (tiempo);]

]


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Diseo de placa protoboard.

Esquema elctrico


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UNIDAD DIDCTICA

GENERACIN ACSTICO LUMINOSA DEL

CDIGO MORSE USANDO LA

MICROCONTROLADORA ARDUINO

Moiss Garca Martnez


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GENERACIN ACSTICO LUMINOSA DEL CDIGO MORSE USANDO LA

MICROCONTROLADORA ARDUINO

PG. 2

NDICE:

INTRODUCCIN CARACTERSTICAS DE LA MICROCONTROLADORA ARDUINO

UNO

PROGRAMA FOTOS DEL MONTAJE COMPETENCIAS BSICAS TRABAJADAS EN ESTA UNIDAD


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GENERACIN ACSTICO LUMINOSA DEL CDIGO MORSE USANDO LAMICROCONTROLADORA ARDUINO

PG. 3

INTRODUCCIN:

La presente unidad didctica est realizada como actividad de fase no presencialdel curso La microcontroladora Arduino en Secundaria, y consiste en la generacin de

una seal tanto acstica como luminosa del cdigo Morse, para lo cual aparte de la

controladora, usaremos un pequeo zumbador y un LED con su resistencia limitadora.

El cdigo Morse es un cdigo o sistema de comunicacin que permite lacomunicacin telegrfica a travs de la transmisin de impulsos elctricos de longitudesdiversas o por medios visuales, como luz, sonoros o mecnicos. Este cdigo consta deuna serie de puntos, rayas y espacios, que al ser combinados entre si pueden formar

palabras, nmeros y otros smbolos.

Este sistema de comunicacin fue creado en el ao 1830 por Samuel F.B. Morse,un inventor, pintor y fsico proveniente de los Estados Unidos, quien pretenda

encontrar un medio de comunicacin telegrfica. La creacin de ste cdigo tiene suorigen en la creacin del seor Morse de un telgrafo, invento que le trajo bastantedificultades, ya que, en un principio, el registro de este fabuloso invento le fue negadotanto en Europa como en los Estados Unidos. Finalmente, logr conseguir elfinanciamiento del gobierno americano, el que le permiti construir una lnea telegrficaentre Baltimore y Washington. Un ao despus se realizaron las primeras transmisiones,resultando stas bastante exitosas, lo que dio pie a la formacin de una enormecompaa que cubrira a todos los Estados Unidos de lneas telegrficas.

Como se dijo anteriormente, las letras, nmeros y dems signos, se representanen el cdigo Morse a travs de puntos y lneas que se transmiten como impulsos

elctricos que producen una seal de luz o de sonido de una duracin determinada:

CDIGO MORSE (Alfanumrico)

Letra Cdigo Letra/Nmero CdigoA . S . . .B . . . T C .. U . .D . . V . . .E . W .F . .. X . .

G . Y .H . . . . Z . .I . .J . 1 .K . 2 . .L .. . 3 . . .M 4 . . . .

N . 5 . . . . . . 6 . . . .O 7 . . .P .. 8 . .Q . 9 .R .. 0


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El punto es considerado, en el cdigo Morse, como una unidad, que en tiempoequivale, aproximadamente a 1/25 de segundo. La lnea, en tiempo, equivale a tres

puntos. Cada letra se separa por un silencio de tres puntos de duracin, mientras quecada palabra se separa por cinco puntos.

CARACTERSTICAS DE LA MICROCONTROLADORA ARDUINO UNO

Arduino puede ser utilizado para desarrollar objetos autnomos e interactivos,como prototipos o interactuar con software instalado en el ordenador. Dada su rpidacurva de aprendizaje y su precio econmico es ideal para educadores, diseadores ycualquiera interesado en la electrnica y robtica.

El compilador necesario para programarlo est disponible de forma gratuita enwww.arduino.cc y est disponible para Mac OS X, Windows y Linux.

Arduino UNO es la versin mejorada de su predecesor Duemilanove. Incluyefuncin de autoreset, proteccin de sobrecargas, conector USB para programarlo,totalmente montado con componentes miniatura SMD (salvo el microcontrolador, para

poder cambiarlo facilmente) y nuevo bootloader OptiBoot a 155kbps.

La placa se entrega completamente ensamblada y probada con unmicrocontrolador AVR ATmega328 con un cristal de cuazo de 32 Mhz.

Se entrega con el nueo chip Atmega328 de AVR con 32 KB de memoria de

programa en lugar de 16 KB de la anterior versin, RAM de 2KB (antes 1KB) yEEPROM de 1 KB (antes 512 bytes).

La carga de los programas tambin es ms rpida ya que el bootloader fuactualizado a una velocidad de 115000 baudios.

La Arduino Uno posee:

14 entrada/salida digitales, de los cuales 6 pueden ser usados como salidas PWM

Posee 6 entradas analgicas

Los pin 0 y 1 pueden funcionar como RX y TX serial.

Un oscilador de cristal de 32 MHz

Conector USB

Una entrada de alimentacin

Un conector ICSPBotn de Reset


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La Arduino UNO posee todo lo que se necesita para manejar el controlador,simplemente se conecta a un ordenador por medio del cable USB o se puede alimentarutilizando una batera o un adaptador AC-DC. Si se conecta por USB, la alimentacinexterna no es necesaria.

Para programar slo necesita el IDE de Arduino, que se encuentra en la seccinde descargas en el sitio web de www.arduino.cc

Algunas caractersticas son:

Microcontroladora: ATmega328P-PU Voltaje operativo: 5 V Voltaje de entrada (recomendado): 712 V Lmite voltaje de entrada: 20 V Digital I/O Pins: 14 (6 de los cuales proporcionan salidas analgicas) Pins de entradas analgicas: 6 Intensidad de corriente continua por I/O Pin: 40 mA Intensidad de corriente continua por 3.3V Pin: 50 mA Memoria: 32 KB SRAM: 2 KB EEPROM: 1 KB Frecuencia del oscilador: 32 MHzLas Entradas analgicas son de 10 bits, por lo que entregan valores entre 0 y 1023.

El rango de voltaje est dado entre 0 y 5 volts, pero utilizando el pin AREF disponible,este rango se puede variar a algn otro deseado.

PROGRAMA

El programa que va a generar las seales acstico-luminosas es muy sencillo.Para reproducir cada cdigo se ha usado la instruccin swicht que nos permite

distinguir entre cada letra o nmero. Adems se ha tenido en cuenta que nos puedapermitir usar tanto las maysculas como las minsculas, para ello se ha aadido laopcin case anidada que hace que se realice la misma funcin en los dos casos.

El programa, cada vez que se introduce una letra o nmero en el monitor delprograma de Arduino, ejecuta las subrutinas punto y raya segn el cdigo y las

muestra en la pantalla del monitor. El programa slamente ejecuta una letra o nmerocada vez.


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Para ello se ha usado la instruccin !"#$%&!'()'*'!('+(%#,, que nosintroduce en el bucle siempre que recibamos un dato por la entrada de datos serie. Unavez recibido este dato se asigna a la variable v'( con la instruccinSerial.read() y se va realizando la comparacin con todos los cdigos mediante la

instruccinswitch.

Para simplificar el programa se ha usado el concepto de subrutina. Esta opcinnos permite realizar un trozo de programa repetidas veces, sin tener que escribirlo cadavez. La forma de uso de una subrutina es la siguiente: antes de comenzar el programa

principal (loop), se realiza una declaracin de cada subrutina, en este caso punto yraya. Para estas subrutinas no hay que pasarle ninguna informacin externa, por eso

va seguida de unos parntesis vacos ( ). Cada vez que se llama a una subrutina desde elprograma principal, el proceso sale de ste y contina su ejecucin en la subrutinallamada. Una vez concluida } vuelve al programa principal en el punto donde lo

abandon.

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