10.- ZOWI

9.- PRACTICAS DE ROBOTICA

LAS PRÁCTICAS DE ROBÓTICA CON ARDUINO Y S4A.

7.- ARDUINO

Arduino es un proyecto de software y hardware libre que se gestiona mediante una plataforma:

ARDUINO

Cuando hemos hablado del equipo de BQ, hemos comentado que la placa controladora es una ARDUINO modificada. Justamente a eso nos estamos refiriendo. Una placa ARDUINO uno es esencialmente un microcontrolador con una serie de conexiones analógicas y/o digitales. La alimentación se puede realizar a través del propio puerto USB o utilizando una fuente de alimentación externa.

Para que funcione y poder programar dichas entradas y salidas es preciso descargar 

S4A

Lo que aparece en S4A. Es decir arduino

El fimware (se copia, se pega, se configura (placa y puerto) y se carga)

Cuando ya hemos cargado el firmware en la placa. Abrimos S4A y comprobamos que la placa está conectada. 

Ya tenemos preparada nuestra tarjeta para programar y ejecutar programas.

6.- APLICANDO LO APRENDIDO A NUESTRO PROYECTO

                 Cree un programa para el proyecto de la noria que cumpla las siguientes especificaciones


1.- Hacer girar la noria con un motor durante 1 minuto.
2.- Parar el motor durante 1 minuto y hacer sonar el zumbador con la nota DO
3.- Parar el zumbador y hacer girar el motor en sentido contrario durante 1 minuto
4.- Para el motor y hacer sonar el zumbador durante 1 minuto con la nota RE


               Al mismo tiempo. Si hay poca luz crear una matriz con 6 diodos

1.- Se encenderán uno a uno
2.- Se encenderán todos a la vez
3.- Se apagarán todos a la vez

             Cuando tenga el programa instale el motor y los diodos en la noria, colocando la tarjeta en el eje de la misma. Compruebe su correcto funcionamiento. Haga fotos y vídeos que deberá adjuntar a la evaluación del proyecto.

5.- SENSORES Y ACTUADORES

          Nuestra placa nos permite controlar los sistemas. Pero en cualquier sistema existen entradas y salidas. Las entradas transformar los estímulos físicos en señales eléctricas, para ello se utilizan sensores o transductores. A su vez pueden ser de dos tipos analógicos y digitales. Los primeros sólo pueden tomar dos valores 0/1. Dentro de nuestro equipo sólo tenemos el botón. Los sensores analógicos por el contrario admiten todos los valores. En nuestra caja tenemos sensores de luz LDR y de posición potenciometros. Los dos son resistencias variables. En el caso de la LDR el valor de la resistencia disminuye al aumentar la luz porque está hecha de CdS cuya resistividad tiene esa propiedad. En el caso del potenciometro varía porque la resistencia aumenta con la longitud del cable, el dial hace que ocurra eso.

             En cuanto a los actuadores hacen lo contrario a los transductores. Es decir, transforman la señal eléctrica en movimiento (motores), luz (LED) o sonido (zumbadores). En este caso los 3 son digitales. Aunque pudiera parecer que el motor es analógico no lo es, porque tiene un servo que controla su movimiento mediante señales PWM .
           

Por lo que, en teoría, sólo pueden girar entre 0 y 180º. Esto es justo lo que hacen los motores miniservos. Para conseguir la vuelta completa se rompe el punto de posición como no se puede detectar se sigue girando hasta completar los 360º.

ACTIVIDADES

1.- Se enciende un Led u otro dependiendo del estado del botón.

/***   Included libraries  ***/


/***   Global variables and function definition  ***/
int led_A = 10;
int led_B = 5;
int boton = 3;

/***   Setup  ***/
void setup() {
    pinMode(led_A, OUTPUT);
    pinMode(led_B, OUTPUT);
    pinMode(boton, INPUT);
}

/***   Loop  ***/
void loop() {
    if (digitalRead(boton) == 0) {
        digitalWrite(led_A, HIGH);
        digitalWrite(led_B, LOW);
        delay(2000);
    }
    if (digitalRead(boton) == 1) {
        digitalWrite(led_B, HIGH);
        digitalWrite(led_A, LOW);
        delay(2000);
    }
}

2.- Hacer que un led se encienda cuando la luz sea escasa (Recuerde que los valores para LDR varían entre 0 y 1023).

3.- Hacer que suene una melodía con el  zumbador al pulsar un botón

4.- Programar un servomotor para que funcione como un inversor de motor

5.- Repetir el ejercicio 1 cambiando el botón por un potenciometro. (El calibrado del potenciometro va de 0 a 1023).

        

4.- MIS PRIMEROS PROGRAMANDO ELECTRÓNICA CON BQ

                      Para trabajar este bloque de contenidos vamos a utilizar el Kit de Robótica de BQ. En esencia es una tarjeta ARDUINO que tiene incorporado unos pines extra que simplifican el cableado de las conexiones. En este vídeo teneís la descripción del equipo.



                      También se puede hacer el programa utilizando código en comandos en lugar de bloques.

/***   Included libraries  ***/


/***   Global variables and function definition  ***/
int LED_1 = 10;

/***   Setup  ***/
void setup() {
    pinMode(LED_1, OUTPUT);
}

/***   Loop  ***/
void loop() {
    digitalWrite(LED_1, HIGH);
    delay(2000);
    digitalWrite(LED_1, LOW);
    delay(2000);
}

                      BQ proporciana una plataforma de contenidos en la cual podreis encontrar información de muchas cosas. Os puede resultar muy útil si quereis ampliar vuestros conocimientos sobre el tema

PLATAFORMA DIWO

                     Para programar nuestros circuitos electrónicos, utilizaremos el navegador CHROME y una plataforma creada por BQ que es ONLINE, denominada BITBLOQ. 
       

ACTIVIDADES

CONECTE DOS DIODOS A LA PLACA DE ARDUINO. 
REALICE UN PROGRAMA PARA QUE MIENTRAS QUE UNO ESTÉ APAGADO EL OTRO ESTÉ ENCENDIDO. SUBA EL PROGRAMA A BITBLOQ AÑADIENDO UNA IMAGEN Y UN VIDEO. 

PROYECTO

Código Arduino

/***   Included libraries  ***/


/***   Global variables and function definition  ***/
int LED_A = 10;
int LED_B = 5;

/***   Setup  ***/
void setup() {
    pinMode(LED_A, OUTPUT);
    pinMode(LED_B, OUTPUT);
}

/***   Loop  ***/
void loop() {
    digitalWrite(LED_B, LOW);
    digitalWrite(LED_A, HIGH);
    delay(2000);
    digitalWrite(LED_B, HIGH);
    digitalWrite(LED_A, LOW);
    delay(2000);
}

3.- CONTROL Y ROBÓTICA

              Para controlar los sistemas eléctricos y electrónicos se precisa una serie de elementos que a su vez dan lugar a dos formas típicas de control

1.- Control en lazo abierto: Existe una señal de entrada que se convierte en una se salida después de realizarse un proceso.

Existen muchos sistemas de control en lazo abierto, como las lavadoras.

2.- Control en lazo cerrado: La señal de salida retroalimenta la entrada comparándose con una consigna. El proceso se basa en el resultado de dicha comparación y da lugar a lo que se denomina señal de error.

Existen muchos sistemas de control en lazo cerrado como el termostato.

                En los procesos de control, la relación entre la señal de salida y la de entrada se denomina ganancia (G(s)/E(s)). En la práctica el estudio se realiza mediante funciones matemáticas de tipo polinómico dentro del campo de la Transformada de Laplace. El concepto resulta complicado, pero la práctica no lo es tanto. Con la finalidad de estudiar la estabilidad de un sistema de control se realizan los denominados diagramas de Nysquit. El número de vueltas está relacionado con la estabilidad del sistema.

O los denominados gráficos de BODE en función de las frecuencias:

          El control puede ser analógico o digital. Para los sistemas de control digitales no se utiliza la Transformada de Laplace, sino la Transformada Z.

         Los robots son máquinas multifuncionales y reprogramables. Atendiendo a su estructura existen 2 tipos de robots: Industriales y móviles. Dependiendo de los tipo de movimiento los robots industriales pueden ser cartesianos, cilíndricos y esféricos. Los Robots son máquinas complejas. Para su control es muy común utilizar un microprocesador. Gracias a él podremos realizar el control utilizando un ordenador y programar los robots con lenguajes de programación de alto nivel, lo que permitirá la ejecución de tareas más complejas.

Los robots se incluyen hoy en los sistemas productivos para sustituir al hombre en tareas monotonas, repetitivas o que supongan un peligro para su salud. Son uno de los mayores representantes de la denominada tercera revolución industrial. Aunque existe una creencia de que en un futuro serán mejores que los humanos, eso nunca ocurrirá.

ACTIVIDADES

1.- HAGA UN GLOSARIO DE TÉRMINOS RELATIVOS AL CONTROL Y LA ROBÓTICA.

2.- BUSQUE EN INTERNET INFORMACIÓN SOBRE SISTEMAS DE CONTROL EN LAZO ABIERTO, LAZO CERRADO Y ROBOTS. 

3.- CON LA INFORMACIÓN ANTERIOR REALICE UN INFORME DE UNA HOJA, AÑADIENDO EL GLOSARIO DE LA ACTIVIDAD 1

2.- SEÑALES DIGITALES

               Todos hemos oído hablar que vivimos en la era digital. Las herramientas electrónicas son capaces de almacenar y procesar multitud de archivos digitales. En ellos, la información se codifica mediante códigos digitales. De alguna forma codificamos la información utilizando ceros y unos. Estas nuevas tecnologías han definido nuevas unidades de almacenamiento (bit, byte, KB, MB, etc..) y de transmisión (el baudio). Pero quizá lo más sorprendente es cómo se realiza el proceso de transformación de una señal analógica en otra digital.

1.- Muestreo: A la señal analógica se le hace coincidir con una señal de reloj, que permite trocear la señal para siguiente etapa. Las frecuencias de muestreo más utilizadas son

• 24 000 muestras por segundo (24 kHz)
• 30 000 muestras por segundo (30 kHz)
• 44 100 muestras por segundo (44,1 kHz) (Calidad de CD)
• 48 000 muestras por segundo (48 kHz)

Para que un muestro sea efectivo se debe cumplir la condición de Nysquist:

“La frecuencia de muestreo mínima requerida para realizar una grabación digital de calidad, debe ser igual al doble de la frecuencia de audio de la señal analógica que se pretenda digitalizar y grabar”.

2.- Cuantificación: Los valores obtenidos de la etapa de muestreo se convierten en valores decimales discretos, pero diferentes en el tiempo.

3.- Codificación: Transforma los valores decimales anteriores en valores digitales.

         Los archivos digitales, suelen tener 4 magnitudes fundamentales

1.- NUMERO DE CANALES, También conocido como número de pistas que componen un archivo.

2.- FRECUENCIA DE MUESTREO. Número de muestras que se toman en la unidad de tiempo

3.- NÚMERO DE BITS POR MUESTRA. Que es número de bits utilizados para representar cada muestra, generalmente son 16.

4.- TAMAÑO. Es la cantidad de memoria que se precisa para su almacenamiento. Se calcula:

Tamaño = Canales*Frecuencia (Hz)* número de bits* t(s)

Siendo t la duración del archivo en segundos.

          Como la mayoría de los archivos multimedia son muy pesados, se suelen comprimir, aunque en el proceso se pueda perder algo de información. Para dicha compresión se utiliza el compresor-decompresor o también conocido como CODEC. Los CODEC reducen el peso, pero dicha reducción suele suponer una pérdida de información.

ACTIVIDADES

1.- Calcule el tamaño de un archivo de audio estereo, que dura una hora con una frenciencia de muestreo de 44,1 KHz y 16 bits/s.

2.- Haga un glosario con todos los términos técnicos que han aparecido en este post.

3.- Busque información en Internet sobre codificadores, descodificadores analógicos-digitales.

1.- SEÑALES ANALÓGICAS

                    Las señales eléctricas y electrónicas pueden ser de dos tipos fundamentalmente


1.- ANALÓGICAS: SI LOS VALORES SON CONTINUOS
2.- DIGITALES: CUANDO SÓLO PUEDEN VALER 0 ó 1.

                    Comencemos explicando las señales analógicas. Las más utilizadas son de dos tipos

1.- Señales de corriente continua: Los valores son constantes en el tiempo. Cumplen la ley de OHM
V=I*R

2.- Señales de corriente no continua: Con valores que cambian en el tiempo. Este tipo de señales pueden tener muchos parámetros. Pero lo más común es que sean periódicas. Es decir que sus valores se repitan en el tiempo. Existen muchos ejemplos de este tipo de señales:

    Pero de todas ellas, la más importante son las señales sinoidales, ya  corresponden a las señales de corriente alterna. La electricidad se genera en forma de corriente alterna, generalmente de forma trifásica. Es transportada a nuestros hogares y nosotros la consuminimos.

  Las características de la corriente que consumimos son la amplitud de su voltaje (220 V), su frecuencia (inversa del periodo) 50 Hz y su desfase que debe ser lo más cercano a cero. 

   Una diferencia entre la corriente continua y la corriente alterna es que aunque intensidad y voltaje están representadas por una función sinosoidal, no tienen porqué estar en fase. Cuando el voltaje está en su valor máximo, la amplitud puede que no lo esté. Esto hace  que la ley de OHM tenga un nuevo componente, la fase. Por ello, para explicar la corriente alterna se utiliza lo que se denomina diagrama de fasores. En los que Intensidad y voltaje se representan mediante vectores en polares, con un módulo y un ángulo.

   La resistencia ahora se denomina impedancia y también debe ser representada mediante un módulo y un ángulo.
  Teniendo en cuenta estas consideraciones, lo explicado para circuitos serie, paralelo y mixto en continua, se puede aplicar también a corriente alterna.
  Otra diferencia entre corriente continua y corriente alterna es la potencia de la señal. Hay una parte de la potencia que se comporta igual que en en corriente continua y se denomina potencia activa. Pero existe otra potencia asociada a las pérdidas por la existencia de campos magnéticos y se denomina potencia reactiva. Ambas se pueden representar también mediante fasores y dependen del desfase entre voltaje e intensidad.

ACTIVIDADES

1.- Construya el diagrama fasorial para un circuito con una resistencia

2.- Construya el diagrama fasorial para un circuito con un condensador 

3.- Construya el diagrama fasorial para un circuito con una bobina.

4.- Diseñe con cocodrile clip una fuente de alimentación para un ordenador (5V)  capaz de transformar la corriente alterna  (220 V, 50 Hz) en corriente continua.