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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR ORIENTE
CARRERA DE ELECTROMECÁNICA
PROYECTO INTEGRADOR CORRESPONDIENTE AL SEGUNDO
NIVEL DE LA TECNOLOGÍA DE ELECTROMECÁNICA
TEMA:
ELABORACIÓN DE UN FLEXÓMETRO ELECTRÓNICO UTILIZANDO MICRO
CONTROLADORES Y PANTALLAS LCD PARA EL LABORATORIO DE
MECATRÓNICA DE LA UNIDAD EDUCATIVA 12 DE FEBRERO
AUTORES:
Marco Vinicio Gudiño Cevallos
Héctor Brayan Lara Soplin
TUTORES:
Ing. Paul Espinoza
Ing. Julio Mena
LA JOYA DE LOS SACHAS,JULIO 2019
INDICE GENERAL
....................................................................................................................................... 1
indice general......................................................................................................................... 2
RESUMEN............................................................................................................................ 5
ABSTRACT .......................................................................................................................... 5
ÍNDICE.................................................................................................................................. 6
ÍNDICE DE TABLAS........................................................................................................... 7
ÍNDICE DE GRÁFICOS....................................................................................................... 8
ÍNDICE DE FIGURAS ......................................................................................................... 9
ÍNDICE DE ANEXOS ........................................................................................................10
ÍNDICE DE ECUACIONES............................................................................................... 11
MARCO CONTEXTUAL............................................................................................... 12
DEFINICIÓN DEL PROBLEMA...................................................................................12
JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO.............................................................................12
OBJETO DE ESTUDIO..................................................................................................13
CAMPO DE ACCIÓN ....................................................................................................13
OBJETIVO GENERAL ..................................................................................................13
MARCO METODOLÓGICO ......................................................................................... 13
RESULTADOS ESPERADOS. ......................................................................................14
CAPÍTULO I...................................................................................................................16
DIAGNOSTICO DEL PROBLEMA ..............................................................................16
1.1.-ENCUESTA.........................................................................................................16
1.2.-POBLACIÓN Y MUESTRA...................................................................................16
1.2.1.-MUESTRA........................................................................................................16
1.3.-PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS. .............................. 16
1. 4. CONCLUSIONES DEL MÉTODO DE ENCUESTA............................................21
1.5. MÉTODO DE OBSERVACIÓN .............................................................................22
1.5.1. CONCLUSIONES DEL MÉTODO DE OBSERVACIÓN .............................. 23
1.6. CONCLUSIÓN DEL DIAGNOSTICO DEL PROBLEMA....................................23
2.1.- FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.........................................................................24
2.1.1.- MODELOS EDUCATIVOS............................................................................24
2.2.2 MÉTODO ERCA: .............................................................................................. 26
2.2.2.1 Experiencia:.....................................................................................................26
2.2.2.2 Reflexión: ........................................................................................................26
2.2.2.3 Conceptualización: .......................................................................................... 26
2.2.2.4 Aplicación:.......................................................................................................27
2.2.3 STEM..................................................................................................................27
2.2.4 STEAM...............................................................................................................28
2.3 MODELOS DE FLEXOMETROS .......................................................................29
2.3.1 Tipos de flexómetro............................................................................................ 29
2.4 PIC (PIC 16F628A)............................................................................................... 31
2.4.1 Conceptos de un microcontrolador.....................................................................31
2.4.2 ¿COMO CARGAREMOS UN PROGRAMA AL MICROCONTROLADOR?
.....................................................................................................................................34
2.5 TECNOLOGÍA ACTUAL ....................................................................................34
2.5.1 HARDWARE .....................................................................................................36
2.5.2 SOFTWARE.......................................................................................................37
2.6 QUÉ ES UN SENSOR DE ULTRASONIDOS ....................................................38
2.6.1 CÓMO FUNCIONA UN SENSOR DE ULTRASONIDOS ............................. 39
2.7 ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN............................................43
2.7.1. Alternativa uno: sistemas de medición de distancia mediante la tarjeta arduino
Uno .............................................................................................................................. 43
2.7.1.1 Esquema...........................................................................................................43
2.7.1.2 Funcionamiento ............................................................................................... 43
2.7.1.3 Ventajas ...........................................................................................................44
2.7.1.4 Desventajas......................................................................................................44
2.7.2 Alternativa dos: sistemas de medición de distancia mediante la tarjeta arduino
nano. ............................................................................................................................ 44
2.7.2.1 Esquema...........................................................................................................45
2.7.2.2 Funcionamiento ............................................................................................... 45
2.7.2.3 Ventajas ...........................................................................................................45
2.7.2.4 Desventajas......................................................................................................45
2.8 PARÁMETROS DE SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS .................................45
2.8.1.-ANÁLISIS CUANTITATIVO DE ALTERNATIVAS........................................46
2.9 CONCLUSIÓN DE LA EVALUACIÓN............................................................. 46
RESUMEN
ABSTRACT
ÍNDICE
ÍNDICE DE TABLAS
ÍNDICE DE GRÁFICOS
ÍNDICE DE FIGURAS
ÍNDICE DE ANEXOS
ÍNDICE DE ECUACIONES
INTRODUCCIÓN
MARCO CONTEXTUAL
La deficiencia en el proceso de enseñanza y aprendizaje en la Unidad Educativa 12 de
Febrero ubicada en el Cantón Joya de los Sachas, que limitan el conocimiento de los
estudiantes porque no se preparan académicamente bien, no coordinan la teoría con la
práctica como base fundamental del aprendizaje, esto puede causar que las clases tienden
a ser aburridas y el estudiante no tiene mucho interés por la asignatura, y lo ve como una
costumbre de no aprender y desarrollar algo nuevo que sea científico para su interés.
Las prácticas en los talleres deben diseñarse con un nivel pedagógico adecuado a través de
la fase práctica para evitar el aburrimiento en las clases y estas sean más diestras, de esta
forma en el proceso de enseñanza y aprendizaje sea más dinámico en el cual se logrará
incrementar las ganas y las capacidades de los estudiantes para resolver problemas
prácticos, donde demuestren sus habilidades para planificar y realizar experimentos
necesarios para dar solución de un problema y mejorar la interpretación de los objetivos
propuestos con resultados que avalen o contradigan las teorías en cuestión.
Hoy en día la tecnología va ganando terreno rápidamente con el pasar del tiempo y los
años, diariamente se ve y se usa dispositivos que poco a poco van remplazando el trabajo a
las personas.
Se vive en una era en la que la automatización, la domótica ha crecido rápidamente, las
comunicaciones entre otras en el mercado se han automatizado.
Las personas ya no necesitan movilizarse a mucha distancia para obtener lo que desean,
ahora simplemente haciendo uso de la tecnología está al alcance de todos con solamente
hacer un clic, las cosas llegan a las personas.
DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
Deficiencia en el proceso de las prácticas de laboratorio en el primer nivel de bachillerato
de la carrera de mecatrónica en la Unidad Educativa 12 de febrero.
JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO
El presente proyecto se lo realiza con la finalidad de elevar la calidad del proceso de
enseñanza y aprendizaje en la asignatura de mecatrónica; lo cual va a beneficiar a los
estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero, porque brinda todos las aptitudes para
que los estudiantes actúen dinámicamente en clases, aprovechándose de la tecnología que
nos brindan, con un bajo impacto ambiental y económico que motivara al estudiante de
incrementar las prácticas en el laboratorio de mecatrónica.
Debido a la gran diversidad de instrumentos de medición de distancia en el mercado, es
necesario diseñar un dispositivo de fácil implementación y de bajo costo para su
construcción.
Este prototipo está diseñado para detectar y medir objetos sólidos a distancia mediante el
sensor ultrasónico utilizando micro controladores, con la finalidad de adaptarlo a diversas
áreas, como la industria o la vida cotidiana, con la posibilidad de adicionar nuevas
herramientas futuras.
OBJETO DE ESTUDIO
Proceso de enseñanza y aprendizaje de circuitos electrónicos y su programación.
CAMPO DE ACCIÓN
Prototipo de medidor de distancia flexómetro electrónico.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Construir un prototipo de dispositivo electrónico que permita la medición en centímetros
mediante sensor ultrasónico utilizando micro controladores y pantalla LCD.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
 Determinar el problema existente en el proceso de aprendizaje de laboratorio de los
estudiantes de Mecatrónica.
 Fundamentar teóricamente un estudio de la construcción de un prototipo de
medidor de distancia electrónico.
 Realizar el esquema de prototipo de flexómetro electrónico mediante programas de
diseño.
 Construir el prototipo con su correcto funcionamiento como medio didáctico e
instrumental sobre electrónica.
MARCO METODOLÓGICO
Tabla 1. Marco Metodológico.
ETAPAS DEL
PROYECTO
MÉTODOS TÉCNICAS RESULTADOS
Diagnóstico del
Problema Investigación de
campo
Observación
Directa
Conocimientos de la
s i t u a c i ó n del taller
de electricidad para
mediciones
Encuestas
Conocer la necesidad de
implementar un
flexómetro electrónico.
Fundamentación
Teórica
Deductivo Investigación
bibliográfica.
Obtener las bases
científicas que
justifiquen la alternativa
más viable para diseñar
un flexómetro de
medición a distancia con
ultrasonido.
Alternativas de
solución
Modelación Teórico analógico
Analizar el mecanismo
para cumpla los
requisitos propuestos.
Propuesta de solución Descriptivo
Modelación
Estudio de
desarrollo.
Ya terminado el
mecanismo deberá
funcionar correctamente
Pruebas de
Funcionamiento
Experimentación
Inspección visual
Observación
estructurada
El mecanismo deberá
funcionar correctamente
en el día y la noche.
Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño.
RESULTADOS ESPERADOS.
Los resultados que se esperan obtener a lo largo de este proyecto son:
 Conocer la capacidad de conocimientos que tienen los estudiantes acerca de electrónica
y programación.
 Obtener la información adecuada y detallarla, para la elaboración de este proyecto.
 Adquirir los conocimientos adecuados para la aplicación de circuitos y programación en
arduino como también utilizando micro controlador.
 Mejorar el conocimiento del estudiante a través de este proyecto, para que conozcan aún
más sobre electrónica.
CAPÍTULO I
DIAGNOSTICO DEL PROBLEMA
1.1.-ENCUESTA
Una vez seleccionado el tema se procedió a realizar encuestas a los estudiantes de la
unidad educativa 12 de febrero ubicada, en el cantón La Joya de los Sachas, con el fin de
obtener información verdadera para lograr el mejor desempeño de los resultados. También
se procedió a realizar una observación directa de los laboratorios para lograr óptimos
resultados de las investigaciones.
1.2.-POBLACIÓN Y MUESTRA
1.2.1.-MUESTRA
Se realizó una encuesta a 40 estudiantes, siendo el número total del área de mecatrónica.
Los estudiantes van a ser encuestados para diagnosticar si es viable el proyecto del
estudio para la elaboración de un flexómetro electrónico por ultrasonido.
Tabla 2. Ficha técnica de la encuesta
FICHA TÉCNICA
FECHA: 3 de mayo del 2019
POBLACIÓN: 40 encuestados, estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero del área de
Mecatrónica
METODOLOGÍA: Encuesta con datos sobre el arduino, en general
Fuente: Encuesta a estudiantes.
Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño.
1.3.-PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS.
Se aplicó instrumentos de encuestas semis estructuradas, además se aplicó el asistente para
gráfico de Microsoft EXCEL, que facilita las opciones de la determinación de rangos y
series generados por el origen de los datos, ayudó este utilitario computacional a escoger la
opción gráfica más adecuada de acuerdo a nuestra percepción consideramos sea la manera
más clara de presentar los resultados en modelo gráfico; además para la interpretación de
los resultados se aplicó el método inductivo – deductivo. Los resultados a mostrarse se
extraen de la información obtenida con los cuestionarios aplicados. A continuación se
presentan los resultados tabulados de la encuesta realizada a una muestra de los sectores de
referencia: Producto resultante de nuestro estudio podemos observar lo siguiente:
PREGUNTA1
1. ¿Sabe usted que es el flexómetro?
Tabla 3. Resultados de la pregunta uno
Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad
Educativa 12 de Febrero.
Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño.
Gráfico 1. Resultados de la pregunta uno
Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero
Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño.
INTERPRETACIÓN: El 88 % de los encuestados no sabe que es arduino con eso nos
damos cuenta el déficit que hay en electrónica actual ya que dicha tarjeta es una de las más
conocidas actualmente en la electrónica básica, mientras que el 12% de los encuestados
conocen del tema siendo una pequeña parte sobre los todos los estudiantes.
PREGUNTA 2
¿Cree usted que implementar prototipos o maquetas de electrónica como arduino ayude a
mejorar el ámbito intelectual de los estudiantes?
PREGUNTA 1 %
SÍ 35 87
NO 5 13
TOTAL 40 100
87%
13%
PREGUNTA UNO
SÍ NO
Tabla 4. Resultados de la pregunta dos
Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero
Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño.
Gráfico 2. Resultados de la pregunta dos
Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero
Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño.
INTERPRETACIÓN: El 100% de los encuestados están de acuerdo que se instale
maquetas o instrumentos de medición, prototipos electrónicos.
PREGUNTA 3
¿Considera que la Institución al contar con un taller de mecatrónica en esta especialidad
sea necesario contar con instrumentos de medición digital y prácticas?
Tabla 5. Resultados de la pregunta tres:
PREGUNTA 2 %
SÍ 40 100
NO 0 0
TOTAL 40 100
PREGUNTA 3 %
SÍ 36 90
NO 4 10
100%
0%
PREGUNTA 2
SÍ NO
Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero
Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño.
Gráfico 3. Resultados de la pregunta tres
Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de febrero
Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño.
INTERPRETACIÓN: El 90 por ciento de los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de
febrero, creen que es necesario contar con instrumentos de medición y prácticas de
programación, será de mucha utilidad en su especialidad mientras que el 10 por cientos
piensa lo contrario.
PREGUNTA 4
¿Sabe usted Que es un medidor de distancia electrónico (flexómetro electrónico)?
Tabla 6. Resultados de la pregunta cuatro
TOTAL 40 100
90%
10%
PREGUNTA 3
SI NO
Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero
Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño.
Gráfico 4. Resultados de la pregunta cuatro
Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero
Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño.
INTERPRETACIÓN: El 53 por ciento de los estudiantes del colegio amazonas de la
especialidad de electricidad no tienen conocimiento del tema de medición de distancia
mediante programación adquisición de datos con la tarjeta arduino lo cual se ve existe ante
el déficit de conocimientos ya que en la actualidad es algo muy común en la electrónica.
PREGUNTA 5
¿Cree usted que haya la posibilidad de medir en centímetros cierta distancia con arduino?
Tabla 7. Resultados de la pregunta cinco
PREGUNTA 4 %
SÍ 19 47
NO 21 53
TOTAL 40 100
47%
53%
PREGUNTA 4
SI NO
Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero
Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño.
Gráfico 5. Resultados de la pregunta cinco
Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero
Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño.
INTERPRETACIÓN: El 75 por ciento de los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de
febrero no tienen conocimiento y opinan que no se puede medir distancias con tarjetas
electrónicas como es arduino lo cual es erróneo ya que con dicha tarjeta aparte de realizar
dichas mediciones tiene un alcance muy extenso en el ámbito electrónico.
1. 4. CONCLUSIONES DEL MÉTODO DE ENCUESTA
Luego de haber utilizado la técnica de encuesta a los alumnos de la especialidad de
mecatrónica, se puede llegar a concluir que la unidad educativa 12 de febrero no cuenta
con material didáctico e instrumental ya que con estos se hace mucho más fácil llegar a
comprender de una manera práctica.
PREGUNTA 5 %
SÍ 10 25
NO 30 75
TOTAL 40 100
25%
75%
PREGUNTA 5
SÍ NO
1.5. MÉTODO DE OBSERVACIÓN
La aplicación de esta técnica tiene como objetivo verificar visualmente el tipo de
materiales e instrumentación con los que cuentan. Para ello se realizó una visita a los
talleres de la institución.
Se pudo constatar que la Unidad Educativa 12 de febrero cuenta con un espacio dedicado a
los talleres de mecatrónica los cuales ocupan un área aproximada de 12 m2 en conjunto.
No existen materiales didácticos en el área de laboratorio de Mecatrónica, por ser una
nueva especialidad y que poco a poco se implementaran recursos para este taller, solo
cuentan con una mesa y un interruptor de 220 Vatios.
Memoria fotográfica.
1.5.1. CONCLUSIONES DEL MÉTODO DE OBSERVACIÓN
Mediante la observación directa realizada en el laboratorio de mecatrónica se determina la
inexistencia de medios didácticos e instrumental, Al no contar el taller con un recurso
didáctico; sería una herramienta importante para el desarrollo de prácticas y mediciones
para los estudiantes de Mecatrónica.
1.6. CONCLUSIÓN DEL DIAGNOSTICO DEL PROBLEMA
El actual sistema educativo considera que es de suma importancia los materiales y recursos
didácticos y su utilización como método de enseñanza.
Los recursos didácticos en el contexto educativo representan, una forma duradera de
aprender al alumno, contribuyendo a maximizar la motivación de los estudiantes de forma
que se enriquezca el proceso de enseñanza y aprendizaje.
La mayoría de los alumnos tienen muchas dificultades para interpretar y analizar circuitos
eléctricos y electrónicos por falta de material didáctico que no hay en el Laboratorio de
mecatrónica.
Por este motivo, el implementar maquetas o prototipos como material didáctico para la
enseñanza y aprendizaje permite hacer comprensibles y fácilmente interpretables las
características constructivas de los diferentes elementos del circuito y para sus respectivos
cálculos.
CAPITULO II
2.1.- FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
El actual sistema educativo considera que es de suma importancia los materiales y recursos
didácticos y su utilización como método de enseñanza.
Los recursos didácticos en el contexto educativo representan, una forma duradera de
aprender al alumno, contribuyendo a maximizar la motivación de los estudiantes de forma
que se enriquezca el proceso de enseñanza-aprendizaje.
La mayoría de los alumnos tienen dificultades para interpretar y analizar circuitos
eléctricos y electrónicos. Por este motivo, el implementar maquetas o prototipos como
material didáctico para la enseñanza y aprendizaje permite hacer más comprensibles y
fácilmente interpretables las características constructivas de los diferentes elementos del
circuito y sus respectivos cálculos.
2.1.1.- MODELOS EDUCATIVOS
El socio constructivismo en la educación y aprendizaje se sitúa la mirada en el estudiante,
como ser social, inmerso y responsable en su correcto aprendizaje. Se tiene un punto de
vista en gran medida eficaz en las dinámicas cotidianas del aula.
El socio constructivismo es una teoría psico-pedagógica que entiende el proceso del
desarrollo humano como un proceso de aprendizaje gradual en el que la persona cumple un
rol activo operante, y que se da a través del intercambio socio-histórico-cultural.
En general, un enfoque socio constructivista destaca dos contextos sociales del aprendizaje
y que el conocimiento se crea y construye. La primera es el conocimiento construido por el
alumno; por lo tanto la educación tiene que instruir en torno a ello.
La segunda, que destaca en gran medida el contexto social, ya que los alumnos viven y
aprenden a través de una cultura, por ello la educación no se puede aislar de la sociedad y
debe estar contextualizada.
Ahora bien, el socio constructivismo en la educación plantea diversas innovaciones dentro
del aprendizaje y la instrucción en el aula. Los pilares que sustentan esta perspectiva son el
andamiaje, el aprendizaje situado, la tutoría y el aprendizaje cooperativo. Veamos en qué
consisten
El andamiaje es el concepto utilizado en educación para denominar al conjunto de
orientaciones, ayuda e información que reciben los niños en su proceso de enseñanza por
parte de los profesores.
Por ejemplo, si un estudiante está aprendiendo una tarea nueva el profesor suele dar una
instrucción directa. Mientras que si el alumno tiene nociones sobre tema, se proporciona un
apoyo leve. De ese modo, el alumno siempre asume un papel activo en su propio
conocimiento.
A la hora de guiar el aprendizaje de un estudiante es necesario conocer su contexto social y
la cultura que le rodea.
Por ejemplo, la instrucción no puede ser igual para un alumno que viva en un contexto
donde hay gran hábito de lectura, que para otro que no tenga acceso o hábito de lectura.
Desde esta perspectiva se llega a la conclusión de que una enseñanza general para todos los
alumnos tienen provoca una gran cantidad de déficits y desigualdad entre los estudiantes.
Así, el aprendizaje situado es un aspecto esencial en el socio constructivismo en la
educación. Además, los estudios sobre esta técnica han demostrado que los estudiantes se
benefician cuando los profesores la aplican. Una relación de aprendizaje contextualizada
entre el alumno y el profesor ayuda a fomentar la empatía y los recursos disponibles a la
hora de instruir.
La tutoría es, básicamente, una relación de aprendizaje entre un experto y un aprendiz. Esta
puede tener lugar entre un profesor y un estudiante o entre un estudiante avanzado y otro
menos avanzado.
Otra estrategia interesante es la tutoría entre iguales. En este caso, un alumno apoya el
aprendizaje de otro alumno. Esta modalidad involucra a los estudiantes en un aprendizaje
activo y permite al profesor guiar y supervisar lo que aprende cada uno.
Además, en esta relación los dos alumnos se ven ampliamente beneficiados. Por un lado, el
tutor afianza sus conocimientos a través de la enseñanza y por el otro, el aprendiz recibe un
apoyo escolar individualizado que mejora su aprendizaje.
La tutoría es una estrategia eficaz que beneficia a quienes la ponen en práctica, ya que
cuanto más individualizada sea la instrucción más beneficios y avances aportará al alumno.
Otro de los pilares importantes del socio constructivismo en la educación es el aprendizaje
cooperativo. Este tiene lugar cuando los estudiantes colaboran para aprender a través de la
ayuda mutua. Al tener cada uno de ellos una representación independiente de la realidad
construyen juntos un aprendizaje más rico y fructífero.
Además, los estudios sobre la cooperación en el aula nos han mostrado multitud de
técnicas eficaces que mejoran el aprendizaje de los alumnos. Estas estrategias destacan por
aumentar la motivación de los estudiantes.
Además, favorece una interdependencia y una relación de enseñanza entre iguales. Y en
última estancia, crear una comunidad cooperativa entre alumnos, profesores y familias.
Como vemos, el socio constructivismo en la educación aporta un paradigma innovador e
interesante. Las premisas de este enfoque nos permiten entender las diferentes formas de
construir la realidad de los alumnos y actuar en consecuencia, haciendo hincapié en la
enseñanza individualizada y focalizada en el aprendizaje activo.
2.2.2 MÉTODO ERCA:
Para quienes trabajan en aprendizaje con enfoque participativo, el ciclo de cuatro
momentos: Experiencia – Reflexión – Conceptualización – y Aplicación (ERCA) es muy
útil. Este ciclo también es utilizado efectivamente como una técnica en la educación con un
enfoque de solución de problemas. Vamos a precisar cada una de las etapas sucesivas de
este ciclo de aprendizaje que permitir organizar todo el proceso de capacitación:
2.2.2.1 EXPERIENCIA:
Iniciar un proceso de aprendizaje recurriendo a las experiencias de los participantes
respecto a la problemática que provocó la capacitación, permitir que los participantes se
involucren activamente con el evento, sientan la importancia de los temas de estudio y se
identifiquen con ellos.
2.2.2.2 REFLEXIÓN:
Es un puente entre la experiencia y la conceptualización cuyo propósito es que los
participantes reflexionen sobre la experiencia, la analicen y relacionen con sus valores y
vivencias propias, para que luego la vinculen con otras ideas que correspondan a la
conceptualización, buscando extraer aprendizajes.
2.2.2.3 CONCEPTUALIZACIÓN:
En esta fase del ciclo, en primer lugar, se sistematizan las ideas que los participantes
construyeron durante la reflexión. Luego, se formulan preguntas como ¿Qué datos y
hechos tenemos?
¿Qué es importante saber acerca del tema?
¿Qué dicen los expertos respecto el tema?
Las respuestas son conceptos iniciales que posteriormente serán profundizados. Para la
profundización de los conceptos, los facilitadores o especialistas temáticos comparten con
los participantes información, conceptos o teorías, que constituyen los conocimientos que
se esperaba que los participantes adquieran para lograr una nueva capacidad de
desempeño.
En esta parte, pueden utilizarse tanto métodos y técnicas de simple transferencia como
participativos.
2.2.2.4 APLICACIÓN:
Es el cierre del ciclo, donde los participantes interactúan y realizan ejercicios que facilitan
la utilización de los nuevos conocimientos.
Es una fase que desarrolla de acciones concretas o aplicaciones prácticas de los
conocimientos adquiridos a situaciones reales.
2.2.3 STEM
STEM es un acrónimo que se refiere a las áreas de conocimiento en las que suelen trabajar
los científicos y los ingenieros, science, technology, engineering and mathematics (ciencia,
tecnología, ingeniería y matemáticas) Se trata de un término que gana cada vez más
relevancia en el mundo de los recursos humanos puesto que probablemente este sea el
sector de profesionales más demandado en el futuro. La demanda es alta y el número de
profesionales, por el momento, bajo.
Los empleos STEM según algunos medios de comunicación y expertos tendrán una
demanda muy alta en el mercado laboral. La empresa de recursos humanos Randstad,
recogió, a finales de 2016, en su informe anual Fexibility, que la digitalización va a generar
más de 1.000.000 de empleos en los próximos 5 años, en los cuales los profesionales
STEM van a ocupar un gran porcentaje. La tecnología y la digitalización han cambiado el
mercado laboral y los profesionales encargados de gestionar e introducir estos avances en
la empresa ganarán relevancia en los siguientes años.
La importancia de este tipo de empleos también es relevante por otro motivo. Su presencia
dinamiza la economía y el mercado de trabajo. Su presencia lleva asociada también la
existencia de trabajos de cualificación media que les dan soporte, muy relacionados con la
formación profesional.
La educación STEM, un enfoque innovador en la enseñanza.
Más allá de ser un simple acrónimo de un sector profesional en alza. Estas siglas también
implican un enfoque en la enseñanza de las generaciones más jóvenes.
En esta metodología la enseñanza se vuelve eminentemente práctica y se aleja del
aprendizaje pasivo, teórico y repetitivo. La experiencia del niño o aprendizaje significativo
desplaza de esta manera a la mera asimilación de conocimientos en compartimentos
estanco. El “núcleo” de este modelo educativo se centra en la capacidad de innovar,
inventar y resolver los problemas de forma creativa que las profesiones del futuro van a
exigir a la población en edad escolar.
2.2.4 STEAM
El término STEAM ha cogido fuerza durante los últimos años en el ámbito de la educación
y cada vez es más frecuente encontrar programas educativos que trabajan desde este
enfoque.
La palabra STEAM está formada por las iniciales de una serie disciplinas consideradas
imprescindibles para formarse en la sociedad actual. Concretamente: las ciencias, la
tecnología, la ingeniería, el arte y las matemáticas (del inglés: science, technology,
engineering, arts y mathematics).
En educación, este enfoque garantiza el desarrollo de un conocimiento transversal, en el
que los contenidos de cada una de estas ramas no se trabaja de manera aislada, sino de
forma interdisciplinar para garantizar un aprendizaje contextualizado y significativo.
Por ejemplo, resulta más atractivo descubrir los principios básicos del movimiento a través
de mecanismos simples, que a su vez sean parte de un producto de ingeniería como es un
robot; que aprenderlos leyendo la teoría en un libro de texto con algún ejemplo
descontextualizado para el niño.
El enfoque STEAM no sólo abarca la enseñanza de los contenidos en sí, sino que también
implica el desarrollo de determinadas competencias y tipos de pensamientos relacionados
con el desarrollo de estas disciplinas. El pensamiento científico, el pensamiento
cuantitativo o el visoespacial son algunos tipos de pensamiento necesarios para enfrentarse
a situaciones cotidianas y que están presentes en las disciplinas STEAM.
Otro aspecto fundamental a desarrollar que se trabaja desde este enfoque es el pensamiento
computacional, un pensamiento que ha surgido recientemente en nuestras vidas y que
permite resolver problemas complejos ayudándonos de las ciencias de la computación.
Originalmente, este enfoque sólo contemplaba las disciplinas STEM, dejando fuera el arte.
Sin embargo, al poco tiempo de empezar a trabajar bajo este planteamiento, los expertos
comprobaron que la ingeniería requiere también del diseño para concebir productos que no
sólo sean útiles, sino también atractivos. Así decidieron incluir la letra “a” al concepto, y
con ella, una visión artística necesaria para completar el resto de disciplinas técnicas.
La inclusión de las artes en este enfoque permite un desarrollo integral de los niños en
cuanto a sus perfiles formativos. Tradicionalmente ha existido una separación muy
marcada entre las disciplinas científico-tecnológicas, las sociolingüísticas y las artísticas.
El enfoque STEAM ha logrado romper esta separación para lograr inculcar en la educación
esa visión transversal de disciplinas tan necesaria en la sociedad actual.
Este enfoque educativo viene acompañado además del crecimiento del movimiento maker,
que parte de la cultura DIY (Do It Yourself o Hazlo tú mismo). Esta visión consiste en
dotar a las personas de la capacidad de crear sus propios objetos, con frecuencia usando la
tecnología.
Aprovechando este movimiento, el enfoque STEAM incluye en su planteamiento la idea
de aprender haciendo. Como han demostrado numerosas investigaciones: lo que se lee se
recuerda, lo que se hace se aprende. Esta afirmación parte de la premisa de que para
aprender es necesario comprender el contenido, mientras que recordar sólo implica un
proceso de memorización que no requiere la comprensión. Y la manipulación de los
objetos implícita en el movimiento maker es la mejor forma de facilitar esta comprensión
activa de su funcionamiento.
Resumiendo, STEAM es un nuevo enfoque educativo que pretende garantizar la
transversalidad de la enseñanza para lograr un mayor contextualización y conseguir un
aprendizaje significativo.
2.3 MODELOS DE FLEXOMETROS
2.3.1 TIPOS DE FLEXÓMETRO
• Cinta Métrica Adhesiva o Autoadhesiva.-Las cintas de medición con adhesivo son
indispensables en cualquier taller. Además de las aplicaciones normales en las máquinas,
puede ser conveniente aplicar una a la parte superior del banco de trabajo porque siempre
se sabe dónde están.
Para uso ocasional, las cintas plásticas son adecuadas. Pero en las tiendas que tienen
mucho uso, las cintas de acero valen la pena el dinero extra.
• Flexómetro o cinta métrica.- La cinta métrica consiste en una cinta de acero o cinta
con marcas de medición de distancia lineal.
La cinta se mantiene rígida cuando se extiende con fines de medición pero lo
suficientemente flexible como para retraerla en la carcasa cuando no esté en uso. La
carcasa de la cinta es generalmente de forma cuadrada y está hecha de metal o plástico.
Pocos carpinteros, albañiles, fontaneros u otros comerciantes podrían prescindir de una
cinta métrica.
• Flexómetro Plegable.- Un Flexómetro Plegable consiste en múltiples secciones
pivotantes que se despliegan y se aseguran en su lugar para formar una regla rígida para
tomar medidas de longitud. Una regla de plegado típica es de 6 a 8 pies de largo cuando se
extiende. Cuando no están en uso, las secciones se pliegan juntas en un paquete compacto
que normalmente mide aproximadamente 6 “de largo. Una regla de plegado también se
conoce como regla de doblado de un carpintero, regla de albañil o regla de zig-zag. Las
reglas están disponibles con métrica o Marcas inglesas, a veces con ambos.
• Flexómetro con Imán o Punta Imantada.-
En el caso del flexómetro con imán o Punta Imantada .El extremo del gancho magnético se
adhiere a cualquier superficie de metal, lo que permite la extensión de la cinta.
El extremo magnético del gancho se adhiere a cualquier superficie metálica. Adhiérelo a
un marco de puerta de metal y puede caminar para extender el flexómetro. Ideal para
trabajos en techos bajos, estructuras de acero, y trabajos en tiendas.
• Cinta Métrica con Nivel Laser.-Esta herramienta combina una cinta métrica, un
nivel de burbuja de tres posiciones y un nivel láser en una herramienta.
La cinta métrica viene en varias presentaciones en pies que incluyen medidas lineales
imperiales y métricas, con graduaciones de hasta 1/32 “y 1 mm. Utilice este nivel de láser
multipropósito para colgar imágenes, instalar estanterías, colocar el piso, colgar el papel
tapiz y más. Imagen de nivel láser colgante, autonivelante, construcción.
• Flexómetro Laser.-El Flexómetro láser es la solución perfecta para profesionales y
entusiastas. Ya que es compacto, liviano y económico Tiene un solo botón fácil de usar,
utilizado para tomar medidas únicas o continuas: el rango es de 15 cm a 15 m, con una
precisión de ± 3 mm.
Toma medidas en milímetros y pulgadas, y la carcasa asegura la máxima protección de la
herramienta y un agarre seguro y cómodo. y además lo podemos adquirir con baterías
incluidas.
• Flexómetro Digital.-Creemos en hacer que la medición sea más simple, confiable y
precisa. La cinta de medir original ha estado en producción continua desde 1868, pero se
ha mantenido esencialmente sin cambios hasta la reciente introducción al mercado El
Flexómetro Digital.
La cinta métrica ha sido un producto sostenible porque es una necesidad absoluta para
prácticamente cualquier persona sin importar su profesión. ¡Todos lo miden!.
2.4 PIC (PIC 16F628A)
En la materia de microcontroladores abordamos temas con la programación de
microcontroladores, en la cual nos enfocamos principalmente en el micro controlador.
La electrónica ha evolucionado mucho. Casi todo lo que hasta hace unos años se realizaba
mediante un grupo (a veces muy numeroso) de circuitos integrados conectados entre sí,
hoy se puede realizar utilizando un microcontrolador y unos pocos componentes
adicionales.
Los microcontroladores más utilizados hoy en día, son los del fabricante MICROCHIP, por
la amplia variedad de microcontroladores que nos ofrece, y la información de cada uno de
los microcontroladores que nos proporciona sin ningún costo alguno.
El lenguaje nativo de estos microcontroladores es el ASM, y en el caso de la familia “16F”
solo posee 35 instrucciones. Pero el ASM es un lenguaje que está mucho más cerca del
hardware que del programador, y gracias a la miniaturización que permite incorporar cada
vez más memoria dentro de un microcontrolador sin aumentar prácticamente su costo, han
surgido compiladores de lenguajes de alto nivel. Entre ellos se encuentran varios dialectos
BASIC y C.
2.4.1 CONCEPTOS DE UN MICROCONTROLADOR
Un microcontrolador es como un ordenador en pequeño: dispone de una memoria donde se
guardan los programas, una memoria para almacenar datos, dispone de puertos de entrada
y salida, etc. A menudo se incluyen puertos seriales (RS-232), conversores
analógico/digital, generadores de pulsos PWM para el control de motores, bus I2C, y
muchas cosas más. Por supuesto, no tienen ni teclado ni monitor, aunque podemos ver el
estado de teclas individuales o utilizar pantallas LCD o LED para mostrar información.
El pic16f628a es un microcontrolador de 8 bit, posee una arquitectura RISC avanzada así
como un juego reducido de 35 instrucciones. Este microcontrolador es el remplazo del
obsoleto pic16f84a, los pines del pic16f628a son compatibles con el pic16f84a, así se
podrían actualizar proyectos que hemos utilizado con el pic16f84a. (1)
Figura1: Características del pic 16f628a1
.
Figura2: Diagrama de pines2
.
Como podemos ver, los pines 1, 2, 3, 4, 15, 16, 17 y 18 tienen el nombre de RAx. Esos
pines conforman el puerto A, “PORTA” de ahora en más. Los pines 6 al 13 forman parte
del puerto B (“PORTB”). El pin 5 es el que se conectara al negativo de la fuente de
alimentación. El 14 irá conectado a 5V.
Como habrán notado, muchos de los pines tienen más de una descripción. Esto se debe a
que pueden utilizarse de varias maneras diferentes, seleccionables por programa. Por
ejemplo, el pin 4 sirve como parte del PORTA, como RESET (MCLR = Máster Clear) y
como tensión de programación (Vpp)
Figura3: Diagrama de pines del PIC16F628A3
Figura4: Mapa de memoria del pic16f628a4
Como vemos en la figura anterior el mapa de memoria se encuentra dividida en 4 bancos
en estos bancos se encuentra los registros de control así como también la memoria RAM.
Figura5: Diagrama de bloques del PIC16F628A5
En la figura anterior se muestra el diagrama de bloques del pic16f628a como vemos los
puertos a y b son direccionales, o sea se les puede configurar como entrada o salida digital.
2.4.2 ¿COMO CARGAREMOS UN PROGRAMA AL MICROCONTROLADOR?
Utilizaremos la aplicación llamada MPLAB, en el cual cargaremos las instrucciones que
deseemos, que nuestro Pic realice, esto se llevara a cabo con un lenguaje C.
2.5 TECNOLOGÍA ACTUAL
Se destaca la importancia de conocer la tecnología que integra directamente este proyecto,
uno de ellos, el micro controlador, el cual será necesario para la implementación de este
proyecto y programado para realizar la medición de los sensores, su procesamiento y
posterior envío de información al módulo Ethernet el cual comunica con la página web.
En el año 2005, en el instituto de IVREA (Italia) nace el proyecto Arduino, una plataforma
de hardware libre, basada en una placa con un micro controlador y un entorno de
desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares.
Figura 6: Plataforma de hardware libre Arduino6
1
Fuente: https://www.arduino.cc/
El Arduino es una placa basada en un microcontrolador Atmel AVR, que dispone de
puertos de entrada y salida, además de un oscilador para trabajar a una frecuencia de reloj
predeterminada de hasta 16 MHz Para programar el Arduino se requiere utilizar el Arduino
IDE (Integrated Development Environment) basado en lenguaje C. Tanto el hardware y
software del Arduino son libres, es decir que códigos, esquemático y diseño pueden ser
utilizados libremente por cualquier persona. Al Arduino se pueden acoplar bases para
ciertos tipos de sensores como son receptores de GPS, módulos Ethernet, LCD display,
etc., con la finalidad de añadir otras funcionalidades al Arduino. Existen diferentes
modelos de Arduino, entre ellos el Arduino mega que se puede observar en la figura 5,
utilizado en este proyecto.
Figura7: Apariencia física del Arduino Nano7
.
2.5.1 HARDWARE
Al ser Arduino una plataforma de hardware libre tanto su diseño como su distribución
puede utilizarse libremente para el desarrollo de cualquier tipo de proyecto sin haber
adquirido ninguna licencia. Por eso existen varios tipos de placa oficiales, las creadas por
la comunidad Arduino o las no oficiales creadas por terceros pero con características
similares. En la placa Arduino es donde se puede conectar sensores, actuadores y otros
elementos necesarios para comunicarnos con el sistema de cualquier proyecto.
En este proyecto se ha utilizado placa Arduino Mega que describiremos a continuación.
Figura8: Vista Frontal de la placa Arduino8.
Es el modelo diseñado y distribuido por la comunidad Arduino. La placa tiene un tamaño
de 101.52x53.3mm. Su unidad de procesamiento consiste en un microcontrolador
ATmega2560. Puede ser alimentada mediante USB o alimentación externa y contiene
pines tanto analógicos como digitales. La figura siguiente resume sus componentes:
Figura9:.Datos de la tarjeta arduino Nano9.
A continuación, se muestra en la figura donde están ubicados los elementos más
importantes
que componen la placa Arduino Mega que son descritos de arriba abajo y de izquierda a
derecha:
Figura10: Elementos de la placa Arduino Nano10.
2.5.2 SOFTWARE
La plataforma Arduino tiene un lenguaje propio que está basado en C/C++ y por ello
soporta las funciones del estándar C y algunas de C++. Sin embargo, es posible utilizar
otros lenguajes de programación y aplicaciones populares en Arduino como Java,
Processing, Python, Matemática, Matlab, Perl, Visual Basic, etc. Esto es posible debido a
que Arduino se comunica mediante la transmisión de datos en formato serie que es algo
que la mayoría de los lenguajes anteriormente citados soportan. Para los que no soportan el
formato serie de forma nativa, es posible utilizar software intermediario que traduzca los
mensajes enviados por ambas partes para permitir una comunicación fluida. Es bastante
interesante tener la posibilidad de interactuar con Arduino mediante esta gran variedad de
sistemas y lenguajes puestos que dependiendo de cuales sean las necesidades del problema
que vamos a resolver podremos aprovecharnos de la gran compatibilidad de comunicación
que ofrece.
Figura11:Software Arduino11
.
2.6 QUÉ ES UN SENSOR DE ULTRASONIDOS
Un sensor de ultra sonidos es un dispositivo para medir distancias. Su funcionamiento se
base en el envío de un pulso de alta frecuencia, no audible por el ser humano. Este pulso
rebota en los objetos cercanos y es reflejado hacia el sensor, que dispone de un micrófono
adecuado para esa frecuencia.
Midiendo el tiempo entre pulsos, conociendo la velocidad del sonido, podemos estimar la
distancia del objeto contra cuya superficie impacto el impulso de ultrasonidos
Los sensores de ultrasonidos son sensores baratos, y sencillos de usar. El rango de
medición teórico del sensor HC-SR04 es de 2cm a 400 cm, con una resolución de 0.3cm.
En la práctica, sin embargo, el rango de medición real es mucho más limitado, en torno a
20cm a 2 metros.
Los sensores de ultrasonidos son sensores de baja precisión. La orientación de la superficie
a medir puede provocar que la onda se refleje, falseando la medición. Además, no resultan
adecuados en entornos con gran número de objetos, dado que el sonido rebota en las
superficies generando ecos y falsas mediciones. Tampoco son apropiados para el
funcionamiento en el exterior y al aire libre.
Pese a esta baja precisión, que impide conocer con precisión la distancia a un objeto, los
sensores de ultrasonidos son ampliamente empleados. En robótica es habitual montar uno o
varios de estos sensores, por ejemplo, para detección de obstáculos, determinar la posición
del robot, crear mapas de entorno, o resolver laberintos.
En aplicaciones en que se requiera una precisión superior en la medición de la distancia,
suelen acompañarse de medidores de distancia por infrarrojos y sensores ópticos.
Existen otros sensores para detectar distancias. En distancias medias y largas tenemos el
sensor óptico Sharp GP2Y0A02YK0 y en muy cortas distancias el detector de obstáculos
infrarrojos.
Figura12:Sensor ultrasónico12.
2.6.1 CÓMO FUNCIONA UN SENSOR DE ULTRASONIDOS
El sensor se basa simplemente en medir el tiempo entre el envío y la recepción de un pulso
sonoro. Sabemos que la velocidad del sonido es 343 m/s en condiciones de temperatura 20
ºC, 50% de humedad, presión atmosférica a nivel del mar. Transformando unidades resulta
Ecuación 1
Es decir, el sonido tarda 29,2 microsegundos en recorrer un centímetro. Por tanto, podemos
obtener la distancia a partir del tiempo entre la emisión y recepción del pulso mediante la
siguiente ecuación.
Ecuación 2
El motivo de dividir por dos el tiempo (además de la velocidad del sonido en las unidades
apropiadas, que hemos calculado antes) es porque hemos medido el tiempo que tarda el
pulso en ir y volver, por lo que la distancia recorrida por el pulso es el doble de la que
queremos medir.
Figura13: Esquema eléctrico13
.
El esquema eléctrico que necesitamos es el siguiente.
Figura14:Esquema montaje14
.
Mientras que el montaje en una protoboard sería el siguiente.
Figura15: Conexión Arduino15
.
2.6.2-CÓMO MEDIR DISTANCIAS CON EL SENSOR DE ULTRASONIDOS HC-
SR04 CON ARDUINO
Descubre cómo medir distancias con el sensor de ultrasonidos HC-SR04 con Arduino.
Ejemplos de conexión y programación (gráfica y textual).
A continuación, se describen los pasos necesarios para medir distancias con el sensor de
ultrasonidos HC-SR04 con Arduino. Se explicarán varios ejemplos de programación,
incluyendo ejemplos de programación gráfica.
2. 6.3-PANTALLA LCD CON PROTOCOLO I2C
La palabra I2c significa Inter Integrated Circuit, es decir cuando se habla del Bus I2c, se
refiere a un Bus cuyo objetivo es la comunicación entre circuitos integrados.
Figura16: Pantalla LCD con protocolo de conexión I2C16
.
A medida que la capacidad integración en un único chip aumentaba, el número de
componentes comerciales disponibles, aumenta exponencialmente. Cada vez es más
sencillo fabricar bloques de construcción electrónicos integrados en un único chip, y
pronto el grosor de los catálogos de los fabricantes, engordó peligrosamente.
Era relativamente fácil encontrar esos bloques de construcción pero cuando el diseño
requería usar una docena de esos bloques, ponerlos de acuerdo y conseguir que se
comunicaran eficazmente, se convirtió en un problema.
Por eso, en los primeros meses de 1980, uno de los grandes fabricantes de electrónica
(Phillips), propuso una norma de comunicación digital, entre los diferentes componentes
de un sistema electrónico.
Una norma que especificaba la velocidad, niveles de tensión, y el protocolo a seguir para
conseguir esa comunicación y la hizo abierta.
Esa norma se llamó Inter Integrated Circuits bus, o IIC, y pronto se convirtió en un
estándar de facto en la industria. Las especificaciones han ido mejorando con los años,
pero la idea básica sigue siendo la misma:
A este bus se le llama I2C, IIC o I
2
C, y también, como TWI (Two Wire Interface, o
interface de 2 hilos), pero siempre es lo mismo.
Figura17: Conexionado del protocolo I2C17
.
La idea es que todos los componentes se conecten en paralelo a las dos líneas del Bus,
SDA y SCL. En cada momento solo puede haber un máster, en este caso, nuestro Arduino
y los demás se configuran como esclavos.
Figura18: Distribución del módulo I2C18
.
La librería I2C, en Arduino se llama Wire y gestiona el protocolo de comunicaciones
completo, lo que es un detalle, pues ahorra gran parte de escribir programas para ello.
2.7 ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN
2.7.1. ALTERNATIVA UNO: SISTEMAS DE MEDICIÓN DE DISTANCIA
MEDIANTE LA TARJETA ARDUINO UNO
Arduino UNO es una placa basada en el microcontrolador ATmega328. Dispone de 14
pines de I/O, (de los cuales 6 se pueden usar como salidas PWM), 6 entradas
analógicas, un cristal de cuarzo de 16 MHz, una conexión USB, un conector de
alimentación, un encabezado ICSP y un pulsador de RESET.
Es la combinación en una sola placa de un Arduino UNO y una Ethernet Shield para los
proyectos que necesiten de menor espacio físico.
2.7.1.1 ESQUEMA
Figura19: Tarjeta arduino uno19
.
2.7.1.2 FUNCIONAMIENTO
Contiene todo lo necesario para soportar el microcontrolador; simplemente conectando a
una computadora con un cable USB o encendiéndolo con un adaptador de CA a CC o una
batería para comenzar.
Puede jugar con su UNO sin preocuparse demasiado por hacer algo mal, en el peor de los
casos, puede reemplazar el Chip por unos pocos dólares y empezar de nuevo. "Uno"
significa uno en italiano y se eligió para marcar el lanzamiento de Arduino Software (IDE)
1.0. La placa Uno y la versión 1.0 de Arduino Software (IDE) fueron las versiones de
referencia de Arduino, ahora evolucionadas a nuevas versiones. La tarjeta Uno es la
primera de una serie de tarjetas Arduino USB y el modelo de referencia para la plataforma
Arduino.
Dispone también de con una interfaz de salida, que es la que se encarga de llevar la
información que se ha procesado en el Arduino a otros periféricos. Estos periféricos
pueden ser pantallas o altavoces en los que reproducir los datos procesados, pero también
pueden ser otras placas o controladores.
2.7.1.3 VENTAJAS
 Ideales para varias aplicaciones.
 Más funcionabilidad y escalabilidad mejorada.
 Rendimiento aceptable.
2.7.1.4 DESVENTAJAS
 Alto costo.
 Posee menos entradas analógicas.
 Difícil de adquirir.
2.7.2 ALTERNATIVA DOS: SISTEMAS DE MEDICIÓN DE DISTANCIA
MEDIANTE LA TARJETA ARDUINO NANO.
Con un tamaño de tan solo 18mm x 43mm y pines ya soldados para pincharla directamente
sobre una placa de prototipo o sobre un PCB.
La Arduino Nano ha sido reducida hasta un tamaño poco mayor que un sello de correos
conservando todos los elementos que la hacen plenamente funcional, así la Arduino Nano
dispone de conector mini USB y de un chip FTDI que actúa como convertidor USB a
Serie.
La Arduino mini incorpora un ATmega328 en versión SMD. Tiene 14 Entradas/Salidas
digitales (6 de las cuales pueden utilizarse como salidas PWM),
8 entradas analógicas (la versión SMD del ATmega328 tiene dos entradas analógicas más
que la versión DIP). Funciona a 16MHz con un cristal externo al microcontrolador
montado en el PCB.
Contiene todo lo necesario para el funcionamiento del microcontrolador, solo hay que
conectarla al ordenador con un cable USB o a una batería para que funcione.
2.7.2.1 ESQUEMA
Figura20: Tarjeta Arduino Nano20
.
2.7.2.2 FUNCIONAMIENTO
Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos autónomos o puede ser
conectado a software tal como Adobe Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data, etc. Una
tendencia tecnológica es utilizar Arduino como tarjeta de adquisición de datos
desarrollando interfaces en software como JAVA, VisualBasic y LabVIEW. Las placas se
pueden montar a mano o adquirirse. El entorno de desarrollo integrado libre se puede
descargar gratuitamente.
2.7.2.3 VENTAJAS
 Fácil de comunicar.
 Fácil de usar.
 Rendimiento aceptable.
2.7.2.4 DESVENTAJAS
 Difícil ubicación de productos para acoplamiento o expansión.
 Difícil comunicación con componentes.
 Menor espacio en la memoria.
2.8 PARÁMETROS DE SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS
• Costo. - De acuerdo al costo de cada placa de arduino.
• Capacidad de memoria.- Su capacidad máxima es de 32 GB
• Rendimiento.- El rendimiento de cada placa según su microcontrolador.
• Estética.- Bueno presentación
2.8.1.-ANÁLISIS CUANTITATIVO DE ALTERNATIVAS
• En el análisis de las alternativas citadas; se escoge la mejor alternativa de acuerdo a
la valoración establecida.
Tabla1: Parámetros de selección de alternativas
PARAMETROS CALIFICACIÓN
1 Malo
2 Regular
3 Bueno
4 Excelente
Elaborado: Lara Héctor, Gudiño Marco
Tabla2: Ponderaciones de Alternativas de solución.
ALTERNATIVA
PARÁMETROS
PONDERACIÓN
(%)
ALTERNATIVA
1 (%)
ALTERNATIVA
2 (%)
COSTO 20% 2 10 4 20
C 10% 2 5 2 5
CONFIABILIDAD 30% 2 15 3 22.5
ALCANCE 30% 3 22.5 3 22.5
EFICIENCIA 10% 3 7.5 3 7.5
TOTAL 100% 12 60 15 77.5
Elaborado: Lara Héctor, Gudiño Marco
2.9 CONCLUSIÓN DE LA EVALUACIÓN
Después de evaluar todos los parámetros los valores indica que el sistema a diseñar y
construir y que le conviene al proyecto integrador es la alternativa “2” que este caso es el
procedimiento controlado por una tarjeta arduino Nano porque debido a los costos y el
rendimiento y sobre todo la seguridad lo hace ideal para este proyecto ya que cuenta
con extensas entradas y salidas analógicas digitales son correctos para el usos de
sensores de corriente AC también por su fácil interfaz de comunicación con el usuario.
1 Bibliografía
1. Ortega, Beatriz. DIWO . DIWO ¿Qué es STEAM? [En línea] © 2019 DIWO
Mundo Reader, S.L., 05 de 04 de 2016. [Citado el: 27 de 06 de 2019.]
http://diwo.bq.com/que-es-steam-educacion/.
2. Sanfeliciano, Alejandro. LA MENTE ES MARAVILLOSA. LA MENTE ES
MARAVILLOSA El socioconstructivismo en la educación. [En línea] 25 de 01 de 2019.
[Citado el: 24 de 06 de 2019.] https://lamenteesmaravillosa.com/el-socioconstructivismo-en-
la-educacion/.
3. gregory. Copyright © 2019 Scribd Inc. Copyright © 2019 Scribd Inc. Ciclo de
Aprendizaje ERCA . Doc. [En línea] [Citado el: 24 de 06 de 2019.]
https://es.scribd.com/document/264269455/Ciclode-Aprendizaje-ERCA-Doc.
4. F.Iniciativas. F.Iniciativas. F.Iniciativas El concepto STEM, ¿Qué significa? [En
línea] 10 de 12 de 2017. https://www.f-iniciativas.es/el-concepto-stem-que-significa.
5. —. F.Iniciativas. F.Iniciativas El concepto STEM, ¿Qué significa? [En línea]
Atoom Studio, 10 de 12 de 2017. [Citado el: 27 de 06 de 2019.] https://www.f-
iniciativas.es/el-concepto-stem-quesignifica.
1. ALGARREYROCHTORR. Tema Fantástico, S.A.. Con la tecnología de Blogger.
Tema Fantástico, S.A.. Con la tecnología de Blogger. FUNCIONAMIENTO DEL PIC
16F628A. [En línea] Tema Fantástico, S.A.., 25 de 04 de 2011. [Citado el: 03 de 07 de
2019.] http://proyectoaula-pic16f628a.blogspot.com/.

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Elaboracion de un flexometro con micro controladores y pantalla lcd

  • 1. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR ORIENTE CARRERA DE ELECTROMECÁNICA PROYECTO INTEGRADOR CORRESPONDIENTE AL SEGUNDO NIVEL DE LA TECNOLOGÍA DE ELECTROMECÁNICA TEMA: ELABORACIÓN DE UN FLEXÓMETRO ELECTRÓNICO UTILIZANDO MICRO CONTROLADORES Y PANTALLAS LCD PARA EL LABORATORIO DE MECATRÓNICA DE LA UNIDAD EDUCATIVA 12 DE FEBRERO AUTORES: Marco Vinicio Gudiño Cevallos Héctor Brayan Lara Soplin TUTORES: Ing. Paul Espinoza Ing. Julio Mena LA JOYA DE LOS SACHAS,JULIO 2019
  • 2. INDICE GENERAL ....................................................................................................................................... 1 indice general......................................................................................................................... 2 RESUMEN............................................................................................................................ 5 ABSTRACT .......................................................................................................................... 5 ÍNDICE.................................................................................................................................. 6 ÍNDICE DE TABLAS........................................................................................................... 7 ÍNDICE DE GRÁFICOS....................................................................................................... 8 ÍNDICE DE FIGURAS ......................................................................................................... 9 ÍNDICE DE ANEXOS ........................................................................................................10 ÍNDICE DE ECUACIONES............................................................................................... 11 MARCO CONTEXTUAL............................................................................................... 12 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA...................................................................................12 JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO.............................................................................12 OBJETO DE ESTUDIO..................................................................................................13 CAMPO DE ACCIÓN ....................................................................................................13 OBJETIVO GENERAL ..................................................................................................13 MARCO METODOLÓGICO ......................................................................................... 13 RESULTADOS ESPERADOS. ......................................................................................14 CAPÍTULO I...................................................................................................................16 DIAGNOSTICO DEL PROBLEMA ..............................................................................16 1.1.-ENCUESTA.........................................................................................................16 1.2.-POBLACIÓN Y MUESTRA...................................................................................16 1.2.1.-MUESTRA........................................................................................................16 1.3.-PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS. .............................. 16 1. 4. CONCLUSIONES DEL MÉTODO DE ENCUESTA............................................21 1.5. MÉTODO DE OBSERVACIÓN .............................................................................22 1.5.1. CONCLUSIONES DEL MÉTODO DE OBSERVACIÓN .............................. 23 1.6. CONCLUSIÓN DEL DIAGNOSTICO DEL PROBLEMA....................................23 2.1.- FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.........................................................................24 2.1.1.- MODELOS EDUCATIVOS............................................................................24 2.2.2 MÉTODO ERCA: .............................................................................................. 26 2.2.2.1 Experiencia:.....................................................................................................26 2.2.2.2 Reflexión: ........................................................................................................26 2.2.2.3 Conceptualización: .......................................................................................... 26
  • 3. 2.2.2.4 Aplicación:.......................................................................................................27 2.2.3 STEM..................................................................................................................27 2.2.4 STEAM...............................................................................................................28 2.3 MODELOS DE FLEXOMETROS .......................................................................29 2.3.1 Tipos de flexómetro............................................................................................ 29 2.4 PIC (PIC 16F628A)............................................................................................... 31 2.4.1 Conceptos de un microcontrolador.....................................................................31 2.4.2 ¿COMO CARGAREMOS UN PROGRAMA AL MICROCONTROLADOR? .....................................................................................................................................34 2.5 TECNOLOGÍA ACTUAL ....................................................................................34 2.5.1 HARDWARE .....................................................................................................36 2.5.2 SOFTWARE.......................................................................................................37 2.6 QUÉ ES UN SENSOR DE ULTRASONIDOS ....................................................38 2.6.1 CÓMO FUNCIONA UN SENSOR DE ULTRASONIDOS ............................. 39 2.7 ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN............................................43 2.7.1. Alternativa uno: sistemas de medición de distancia mediante la tarjeta arduino Uno .............................................................................................................................. 43 2.7.1.1 Esquema...........................................................................................................43 2.7.1.2 Funcionamiento ............................................................................................... 43 2.7.1.3 Ventajas ...........................................................................................................44 2.7.1.4 Desventajas......................................................................................................44 2.7.2 Alternativa dos: sistemas de medición de distancia mediante la tarjeta arduino nano. ............................................................................................................................ 44 2.7.2.1 Esquema...........................................................................................................45 2.7.2.2 Funcionamiento ............................................................................................... 45 2.7.2.3 Ventajas ...........................................................................................................45 2.7.2.4 Desventajas......................................................................................................45 2.8 PARÁMETROS DE SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS .................................45 2.8.1.-ANÁLISIS CUANTITATIVO DE ALTERNATIVAS........................................46 2.9 CONCLUSIÓN DE LA EVALUACIÓN............................................................. 46
  • 4.
  • 12. INTRODUCCIÓN MARCO CONTEXTUAL La deficiencia en el proceso de enseñanza y aprendizaje en la Unidad Educativa 12 de Febrero ubicada en el Cantón Joya de los Sachas, que limitan el conocimiento de los estudiantes porque no se preparan académicamente bien, no coordinan la teoría con la práctica como base fundamental del aprendizaje, esto puede causar que las clases tienden a ser aburridas y el estudiante no tiene mucho interés por la asignatura, y lo ve como una costumbre de no aprender y desarrollar algo nuevo que sea científico para su interés. Las prácticas en los talleres deben diseñarse con un nivel pedagógico adecuado a través de la fase práctica para evitar el aburrimiento en las clases y estas sean más diestras, de esta forma en el proceso de enseñanza y aprendizaje sea más dinámico en el cual se logrará incrementar las ganas y las capacidades de los estudiantes para resolver problemas prácticos, donde demuestren sus habilidades para planificar y realizar experimentos necesarios para dar solución de un problema y mejorar la interpretación de los objetivos propuestos con resultados que avalen o contradigan las teorías en cuestión. Hoy en día la tecnología va ganando terreno rápidamente con el pasar del tiempo y los años, diariamente se ve y se usa dispositivos que poco a poco van remplazando el trabajo a las personas. Se vive en una era en la que la automatización, la domótica ha crecido rápidamente, las comunicaciones entre otras en el mercado se han automatizado. Las personas ya no necesitan movilizarse a mucha distancia para obtener lo que desean, ahora simplemente haciendo uso de la tecnología está al alcance de todos con solamente hacer un clic, las cosas llegan a las personas. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA Deficiencia en el proceso de las prácticas de laboratorio en el primer nivel de bachillerato de la carrera de mecatrónica en la Unidad Educativa 12 de febrero. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO El presente proyecto se lo realiza con la finalidad de elevar la calidad del proceso de enseñanza y aprendizaje en la asignatura de mecatrónica; lo cual va a beneficiar a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero, porque brinda todos las aptitudes para que los estudiantes actúen dinámicamente en clases, aprovechándose de la tecnología que nos brindan, con un bajo impacto ambiental y económico que motivara al estudiante de incrementar las prácticas en el laboratorio de mecatrónica.
  • 13. Debido a la gran diversidad de instrumentos de medición de distancia en el mercado, es necesario diseñar un dispositivo de fácil implementación y de bajo costo para su construcción. Este prototipo está diseñado para detectar y medir objetos sólidos a distancia mediante el sensor ultrasónico utilizando micro controladores, con la finalidad de adaptarlo a diversas áreas, como la industria o la vida cotidiana, con la posibilidad de adicionar nuevas herramientas futuras. OBJETO DE ESTUDIO Proceso de enseñanza y aprendizaje de circuitos electrónicos y su programación. CAMPO DE ACCIÓN Prototipo de medidor de distancia flexómetro electrónico. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Construir un prototipo de dispositivo electrónico que permita la medición en centímetros mediante sensor ultrasónico utilizando micro controladores y pantalla LCD. OBJETIVOS ESPECIFICOS  Determinar el problema existente en el proceso de aprendizaje de laboratorio de los estudiantes de Mecatrónica.  Fundamentar teóricamente un estudio de la construcción de un prototipo de medidor de distancia electrónico.  Realizar el esquema de prototipo de flexómetro electrónico mediante programas de diseño.  Construir el prototipo con su correcto funcionamiento como medio didáctico e instrumental sobre electrónica. MARCO METODOLÓGICO Tabla 1. Marco Metodológico. ETAPAS DEL PROYECTO MÉTODOS TÉCNICAS RESULTADOS
  • 14. Diagnóstico del Problema Investigación de campo Observación Directa Conocimientos de la s i t u a c i ó n del taller de electricidad para mediciones Encuestas Conocer la necesidad de implementar un flexómetro electrónico. Fundamentación Teórica Deductivo Investigación bibliográfica. Obtener las bases científicas que justifiquen la alternativa más viable para diseñar un flexómetro de medición a distancia con ultrasonido. Alternativas de solución Modelación Teórico analógico Analizar el mecanismo para cumpla los requisitos propuestos. Propuesta de solución Descriptivo Modelación Estudio de desarrollo. Ya terminado el mecanismo deberá funcionar correctamente Pruebas de Funcionamiento Experimentación Inspección visual Observación estructurada El mecanismo deberá funcionar correctamente en el día y la noche. Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño. RESULTADOS ESPERADOS. Los resultados que se esperan obtener a lo largo de este proyecto son:  Conocer la capacidad de conocimientos que tienen los estudiantes acerca de electrónica y programación.  Obtener la información adecuada y detallarla, para la elaboración de este proyecto.
  • 15.  Adquirir los conocimientos adecuados para la aplicación de circuitos y programación en arduino como también utilizando micro controlador.  Mejorar el conocimiento del estudiante a través de este proyecto, para que conozcan aún más sobre electrónica.
  • 16. CAPÍTULO I DIAGNOSTICO DEL PROBLEMA 1.1.-ENCUESTA Una vez seleccionado el tema se procedió a realizar encuestas a los estudiantes de la unidad educativa 12 de febrero ubicada, en el cantón La Joya de los Sachas, con el fin de obtener información verdadera para lograr el mejor desempeño de los resultados. También se procedió a realizar una observación directa de los laboratorios para lograr óptimos resultados de las investigaciones. 1.2.-POBLACIÓN Y MUESTRA 1.2.1.-MUESTRA Se realizó una encuesta a 40 estudiantes, siendo el número total del área de mecatrónica. Los estudiantes van a ser encuestados para diagnosticar si es viable el proyecto del estudio para la elaboración de un flexómetro electrónico por ultrasonido. Tabla 2. Ficha técnica de la encuesta FICHA TÉCNICA FECHA: 3 de mayo del 2019 POBLACIÓN: 40 encuestados, estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero del área de Mecatrónica METODOLOGÍA: Encuesta con datos sobre el arduino, en general Fuente: Encuesta a estudiantes. Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño. 1.3.-PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS. Se aplicó instrumentos de encuestas semis estructuradas, además se aplicó el asistente para gráfico de Microsoft EXCEL, que facilita las opciones de la determinación de rangos y series generados por el origen de los datos, ayudó este utilitario computacional a escoger la opción gráfica más adecuada de acuerdo a nuestra percepción consideramos sea la manera más clara de presentar los resultados en modelo gráfico; además para la interpretación de los resultados se aplicó el método inductivo – deductivo. Los resultados a mostrarse se extraen de la información obtenida con los cuestionarios aplicados. A continuación se presentan los resultados tabulados de la encuesta realizada a una muestra de los sectores de referencia: Producto resultante de nuestro estudio podemos observar lo siguiente:
  • 17. PREGUNTA1 1. ¿Sabe usted que es el flexómetro? Tabla 3. Resultados de la pregunta uno Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero. Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño. Gráfico 1. Resultados de la pregunta uno Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño. INTERPRETACIÓN: El 88 % de los encuestados no sabe que es arduino con eso nos damos cuenta el déficit que hay en electrónica actual ya que dicha tarjeta es una de las más conocidas actualmente en la electrónica básica, mientras que el 12% de los encuestados conocen del tema siendo una pequeña parte sobre los todos los estudiantes. PREGUNTA 2 ¿Cree usted que implementar prototipos o maquetas de electrónica como arduino ayude a mejorar el ámbito intelectual de los estudiantes? PREGUNTA 1 % SÍ 35 87 NO 5 13 TOTAL 40 100 87% 13% PREGUNTA UNO SÍ NO
  • 18. Tabla 4. Resultados de la pregunta dos Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño. Gráfico 2. Resultados de la pregunta dos Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño. INTERPRETACIÓN: El 100% de los encuestados están de acuerdo que se instale maquetas o instrumentos de medición, prototipos electrónicos. PREGUNTA 3 ¿Considera que la Institución al contar con un taller de mecatrónica en esta especialidad sea necesario contar con instrumentos de medición digital y prácticas? Tabla 5. Resultados de la pregunta tres: PREGUNTA 2 % SÍ 40 100 NO 0 0 TOTAL 40 100 PREGUNTA 3 % SÍ 36 90 NO 4 10 100% 0% PREGUNTA 2 SÍ NO
  • 19. Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño. Gráfico 3. Resultados de la pregunta tres Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de febrero Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño. INTERPRETACIÓN: El 90 por ciento de los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de febrero, creen que es necesario contar con instrumentos de medición y prácticas de programación, será de mucha utilidad en su especialidad mientras que el 10 por cientos piensa lo contrario. PREGUNTA 4 ¿Sabe usted Que es un medidor de distancia electrónico (flexómetro electrónico)? Tabla 6. Resultados de la pregunta cuatro TOTAL 40 100 90% 10% PREGUNTA 3 SI NO
  • 20. Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño. Gráfico 4. Resultados de la pregunta cuatro Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño. INTERPRETACIÓN: El 53 por ciento de los estudiantes del colegio amazonas de la especialidad de electricidad no tienen conocimiento del tema de medición de distancia mediante programación adquisición de datos con la tarjeta arduino lo cual se ve existe ante el déficit de conocimientos ya que en la actualidad es algo muy común en la electrónica. PREGUNTA 5 ¿Cree usted que haya la posibilidad de medir en centímetros cierta distancia con arduino? Tabla 7. Resultados de la pregunta cinco PREGUNTA 4 % SÍ 19 47 NO 21 53 TOTAL 40 100 47% 53% PREGUNTA 4 SI NO
  • 21. Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño. Gráfico 5. Resultados de la pregunta cinco Fuente: Encuestas a los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de Febrero Elaborado por: Héctor Lara, Marco Gudiño. INTERPRETACIÓN: El 75 por ciento de los estudiantes de la Unidad Educativa 12 de febrero no tienen conocimiento y opinan que no se puede medir distancias con tarjetas electrónicas como es arduino lo cual es erróneo ya que con dicha tarjeta aparte de realizar dichas mediciones tiene un alcance muy extenso en el ámbito electrónico. 1. 4. CONCLUSIONES DEL MÉTODO DE ENCUESTA Luego de haber utilizado la técnica de encuesta a los alumnos de la especialidad de mecatrónica, se puede llegar a concluir que la unidad educativa 12 de febrero no cuenta con material didáctico e instrumental ya que con estos se hace mucho más fácil llegar a comprender de una manera práctica. PREGUNTA 5 % SÍ 10 25 NO 30 75 TOTAL 40 100 25% 75% PREGUNTA 5 SÍ NO
  • 22. 1.5. MÉTODO DE OBSERVACIÓN La aplicación de esta técnica tiene como objetivo verificar visualmente el tipo de materiales e instrumentación con los que cuentan. Para ello se realizó una visita a los talleres de la institución. Se pudo constatar que la Unidad Educativa 12 de febrero cuenta con un espacio dedicado a los talleres de mecatrónica los cuales ocupan un área aproximada de 12 m2 en conjunto. No existen materiales didácticos en el área de laboratorio de Mecatrónica, por ser una nueva especialidad y que poco a poco se implementaran recursos para este taller, solo cuentan con una mesa y un interruptor de 220 Vatios. Memoria fotográfica.
  • 23. 1.5.1. CONCLUSIONES DEL MÉTODO DE OBSERVACIÓN Mediante la observación directa realizada en el laboratorio de mecatrónica se determina la inexistencia de medios didácticos e instrumental, Al no contar el taller con un recurso didáctico; sería una herramienta importante para el desarrollo de prácticas y mediciones para los estudiantes de Mecatrónica. 1.6. CONCLUSIÓN DEL DIAGNOSTICO DEL PROBLEMA El actual sistema educativo considera que es de suma importancia los materiales y recursos didácticos y su utilización como método de enseñanza. Los recursos didácticos en el contexto educativo representan, una forma duradera de aprender al alumno, contribuyendo a maximizar la motivación de los estudiantes de forma que se enriquezca el proceso de enseñanza y aprendizaje. La mayoría de los alumnos tienen muchas dificultades para interpretar y analizar circuitos eléctricos y electrónicos por falta de material didáctico que no hay en el Laboratorio de mecatrónica. Por este motivo, el implementar maquetas o prototipos como material didáctico para la enseñanza y aprendizaje permite hacer comprensibles y fácilmente interpretables las características constructivas de los diferentes elementos del circuito y para sus respectivos cálculos.
  • 24. CAPITULO II 2.1.- FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA El actual sistema educativo considera que es de suma importancia los materiales y recursos didácticos y su utilización como método de enseñanza. Los recursos didácticos en el contexto educativo representan, una forma duradera de aprender al alumno, contribuyendo a maximizar la motivación de los estudiantes de forma que se enriquezca el proceso de enseñanza-aprendizaje. La mayoría de los alumnos tienen dificultades para interpretar y analizar circuitos eléctricos y electrónicos. Por este motivo, el implementar maquetas o prototipos como material didáctico para la enseñanza y aprendizaje permite hacer más comprensibles y fácilmente interpretables las características constructivas de los diferentes elementos del circuito y sus respectivos cálculos. 2.1.1.- MODELOS EDUCATIVOS El socio constructivismo en la educación y aprendizaje se sitúa la mirada en el estudiante, como ser social, inmerso y responsable en su correcto aprendizaje. Se tiene un punto de vista en gran medida eficaz en las dinámicas cotidianas del aula. El socio constructivismo es una teoría psico-pedagógica que entiende el proceso del desarrollo humano como un proceso de aprendizaje gradual en el que la persona cumple un rol activo operante, y que se da a través del intercambio socio-histórico-cultural. En general, un enfoque socio constructivista destaca dos contextos sociales del aprendizaje y que el conocimiento se crea y construye. La primera es el conocimiento construido por el alumno; por lo tanto la educación tiene que instruir en torno a ello. La segunda, que destaca en gran medida el contexto social, ya que los alumnos viven y aprenden a través de una cultura, por ello la educación no se puede aislar de la sociedad y debe estar contextualizada. Ahora bien, el socio constructivismo en la educación plantea diversas innovaciones dentro del aprendizaje y la instrucción en el aula. Los pilares que sustentan esta perspectiva son el andamiaje, el aprendizaje situado, la tutoría y el aprendizaje cooperativo. Veamos en qué consisten
  • 25. El andamiaje es el concepto utilizado en educación para denominar al conjunto de orientaciones, ayuda e información que reciben los niños en su proceso de enseñanza por parte de los profesores. Por ejemplo, si un estudiante está aprendiendo una tarea nueva el profesor suele dar una instrucción directa. Mientras que si el alumno tiene nociones sobre tema, se proporciona un apoyo leve. De ese modo, el alumno siempre asume un papel activo en su propio conocimiento. A la hora de guiar el aprendizaje de un estudiante es necesario conocer su contexto social y la cultura que le rodea. Por ejemplo, la instrucción no puede ser igual para un alumno que viva en un contexto donde hay gran hábito de lectura, que para otro que no tenga acceso o hábito de lectura. Desde esta perspectiva se llega a la conclusión de que una enseñanza general para todos los alumnos tienen provoca una gran cantidad de déficits y desigualdad entre los estudiantes. Así, el aprendizaje situado es un aspecto esencial en el socio constructivismo en la educación. Además, los estudios sobre esta técnica han demostrado que los estudiantes se benefician cuando los profesores la aplican. Una relación de aprendizaje contextualizada entre el alumno y el profesor ayuda a fomentar la empatía y los recursos disponibles a la hora de instruir. La tutoría es, básicamente, una relación de aprendizaje entre un experto y un aprendiz. Esta puede tener lugar entre un profesor y un estudiante o entre un estudiante avanzado y otro menos avanzado. Otra estrategia interesante es la tutoría entre iguales. En este caso, un alumno apoya el aprendizaje de otro alumno. Esta modalidad involucra a los estudiantes en un aprendizaje activo y permite al profesor guiar y supervisar lo que aprende cada uno. Además, en esta relación los dos alumnos se ven ampliamente beneficiados. Por un lado, el tutor afianza sus conocimientos a través de la enseñanza y por el otro, el aprendiz recibe un apoyo escolar individualizado que mejora su aprendizaje. La tutoría es una estrategia eficaz que beneficia a quienes la ponen en práctica, ya que cuanto más individualizada sea la instrucción más beneficios y avances aportará al alumno. Otro de los pilares importantes del socio constructivismo en la educación es el aprendizaje cooperativo. Este tiene lugar cuando los estudiantes colaboran para aprender a través de la ayuda mutua. Al tener cada uno de ellos una representación independiente de la realidad construyen juntos un aprendizaje más rico y fructífero.
  • 26. Además, los estudios sobre la cooperación en el aula nos han mostrado multitud de técnicas eficaces que mejoran el aprendizaje de los alumnos. Estas estrategias destacan por aumentar la motivación de los estudiantes. Además, favorece una interdependencia y una relación de enseñanza entre iguales. Y en última estancia, crear una comunidad cooperativa entre alumnos, profesores y familias. Como vemos, el socio constructivismo en la educación aporta un paradigma innovador e interesante. Las premisas de este enfoque nos permiten entender las diferentes formas de construir la realidad de los alumnos y actuar en consecuencia, haciendo hincapié en la enseñanza individualizada y focalizada en el aprendizaje activo. 2.2.2 MÉTODO ERCA: Para quienes trabajan en aprendizaje con enfoque participativo, el ciclo de cuatro momentos: Experiencia – Reflexión – Conceptualización – y Aplicación (ERCA) es muy útil. Este ciclo también es utilizado efectivamente como una técnica en la educación con un enfoque de solución de problemas. Vamos a precisar cada una de las etapas sucesivas de este ciclo de aprendizaje que permitir organizar todo el proceso de capacitación: 2.2.2.1 EXPERIENCIA: Iniciar un proceso de aprendizaje recurriendo a las experiencias de los participantes respecto a la problemática que provocó la capacitación, permitir que los participantes se involucren activamente con el evento, sientan la importancia de los temas de estudio y se identifiquen con ellos. 2.2.2.2 REFLEXIÓN: Es un puente entre la experiencia y la conceptualización cuyo propósito es que los participantes reflexionen sobre la experiencia, la analicen y relacionen con sus valores y vivencias propias, para que luego la vinculen con otras ideas que correspondan a la conceptualización, buscando extraer aprendizajes. 2.2.2.3 CONCEPTUALIZACIÓN: En esta fase del ciclo, en primer lugar, se sistematizan las ideas que los participantes construyeron durante la reflexión. Luego, se formulan preguntas como ¿Qué datos y hechos tenemos? ¿Qué es importante saber acerca del tema? ¿Qué dicen los expertos respecto el tema? Las respuestas son conceptos iniciales que posteriormente serán profundizados. Para la profundización de los conceptos, los facilitadores o especialistas temáticos comparten con
  • 27. los participantes información, conceptos o teorías, que constituyen los conocimientos que se esperaba que los participantes adquieran para lograr una nueva capacidad de desempeño. En esta parte, pueden utilizarse tanto métodos y técnicas de simple transferencia como participativos. 2.2.2.4 APLICACIÓN: Es el cierre del ciclo, donde los participantes interactúan y realizan ejercicios que facilitan la utilización de los nuevos conocimientos. Es una fase que desarrolla de acciones concretas o aplicaciones prácticas de los conocimientos adquiridos a situaciones reales. 2.2.3 STEM STEM es un acrónimo que se refiere a las áreas de conocimiento en las que suelen trabajar los científicos y los ingenieros, science, technology, engineering and mathematics (ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas) Se trata de un término que gana cada vez más relevancia en el mundo de los recursos humanos puesto que probablemente este sea el sector de profesionales más demandado en el futuro. La demanda es alta y el número de profesionales, por el momento, bajo. Los empleos STEM según algunos medios de comunicación y expertos tendrán una demanda muy alta en el mercado laboral. La empresa de recursos humanos Randstad, recogió, a finales de 2016, en su informe anual Fexibility, que la digitalización va a generar más de 1.000.000 de empleos en los próximos 5 años, en los cuales los profesionales STEM van a ocupar un gran porcentaje. La tecnología y la digitalización han cambiado el mercado laboral y los profesionales encargados de gestionar e introducir estos avances en la empresa ganarán relevancia en los siguientes años. La importancia de este tipo de empleos también es relevante por otro motivo. Su presencia dinamiza la economía y el mercado de trabajo. Su presencia lleva asociada también la existencia de trabajos de cualificación media que les dan soporte, muy relacionados con la formación profesional. La educación STEM, un enfoque innovador en la enseñanza. Más allá de ser un simple acrónimo de un sector profesional en alza. Estas siglas también implican un enfoque en la enseñanza de las generaciones más jóvenes. En esta metodología la enseñanza se vuelve eminentemente práctica y se aleja del aprendizaje pasivo, teórico y repetitivo. La experiencia del niño o aprendizaje significativo
  • 28. desplaza de esta manera a la mera asimilación de conocimientos en compartimentos estanco. El “núcleo” de este modelo educativo se centra en la capacidad de innovar, inventar y resolver los problemas de forma creativa que las profesiones del futuro van a exigir a la población en edad escolar. 2.2.4 STEAM El término STEAM ha cogido fuerza durante los últimos años en el ámbito de la educación y cada vez es más frecuente encontrar programas educativos que trabajan desde este enfoque. La palabra STEAM está formada por las iniciales de una serie disciplinas consideradas imprescindibles para formarse en la sociedad actual. Concretamente: las ciencias, la tecnología, la ingeniería, el arte y las matemáticas (del inglés: science, technology, engineering, arts y mathematics). En educación, este enfoque garantiza el desarrollo de un conocimiento transversal, en el que los contenidos de cada una de estas ramas no se trabaja de manera aislada, sino de forma interdisciplinar para garantizar un aprendizaje contextualizado y significativo. Por ejemplo, resulta más atractivo descubrir los principios básicos del movimiento a través de mecanismos simples, que a su vez sean parte de un producto de ingeniería como es un robot; que aprenderlos leyendo la teoría en un libro de texto con algún ejemplo descontextualizado para el niño. El enfoque STEAM no sólo abarca la enseñanza de los contenidos en sí, sino que también implica el desarrollo de determinadas competencias y tipos de pensamientos relacionados con el desarrollo de estas disciplinas. El pensamiento científico, el pensamiento cuantitativo o el visoespacial son algunos tipos de pensamiento necesarios para enfrentarse a situaciones cotidianas y que están presentes en las disciplinas STEAM. Otro aspecto fundamental a desarrollar que se trabaja desde este enfoque es el pensamiento computacional, un pensamiento que ha surgido recientemente en nuestras vidas y que permite resolver problemas complejos ayudándonos de las ciencias de la computación. Originalmente, este enfoque sólo contemplaba las disciplinas STEM, dejando fuera el arte. Sin embargo, al poco tiempo de empezar a trabajar bajo este planteamiento, los expertos comprobaron que la ingeniería requiere también del diseño para concebir productos que no sólo sean útiles, sino también atractivos. Así decidieron incluir la letra “a” al concepto, y con ella, una visión artística necesaria para completar el resto de disciplinas técnicas.
  • 29. La inclusión de las artes en este enfoque permite un desarrollo integral de los niños en cuanto a sus perfiles formativos. Tradicionalmente ha existido una separación muy marcada entre las disciplinas científico-tecnológicas, las sociolingüísticas y las artísticas. El enfoque STEAM ha logrado romper esta separación para lograr inculcar en la educación esa visión transversal de disciplinas tan necesaria en la sociedad actual. Este enfoque educativo viene acompañado además del crecimiento del movimiento maker, que parte de la cultura DIY (Do It Yourself o Hazlo tú mismo). Esta visión consiste en dotar a las personas de la capacidad de crear sus propios objetos, con frecuencia usando la tecnología. Aprovechando este movimiento, el enfoque STEAM incluye en su planteamiento la idea de aprender haciendo. Como han demostrado numerosas investigaciones: lo que se lee se recuerda, lo que se hace se aprende. Esta afirmación parte de la premisa de que para aprender es necesario comprender el contenido, mientras que recordar sólo implica un proceso de memorización que no requiere la comprensión. Y la manipulación de los objetos implícita en el movimiento maker es la mejor forma de facilitar esta comprensión activa de su funcionamiento. Resumiendo, STEAM es un nuevo enfoque educativo que pretende garantizar la transversalidad de la enseñanza para lograr un mayor contextualización y conseguir un aprendizaje significativo. 2.3 MODELOS DE FLEXOMETROS 2.3.1 TIPOS DE FLEXÓMETRO • Cinta Métrica Adhesiva o Autoadhesiva.-Las cintas de medición con adhesivo son indispensables en cualquier taller. Además de las aplicaciones normales en las máquinas, puede ser conveniente aplicar una a la parte superior del banco de trabajo porque siempre se sabe dónde están. Para uso ocasional, las cintas plásticas son adecuadas. Pero en las tiendas que tienen mucho uso, las cintas de acero valen la pena el dinero extra. • Flexómetro o cinta métrica.- La cinta métrica consiste en una cinta de acero o cinta con marcas de medición de distancia lineal. La cinta se mantiene rígida cuando se extiende con fines de medición pero lo suficientemente flexible como para retraerla en la carcasa cuando no esté en uso. La carcasa de la cinta es generalmente de forma cuadrada y está hecha de metal o plástico.
  • 30. Pocos carpinteros, albañiles, fontaneros u otros comerciantes podrían prescindir de una cinta métrica. • Flexómetro Plegable.- Un Flexómetro Plegable consiste en múltiples secciones pivotantes que se despliegan y se aseguran en su lugar para formar una regla rígida para tomar medidas de longitud. Una regla de plegado típica es de 6 a 8 pies de largo cuando se extiende. Cuando no están en uso, las secciones se pliegan juntas en un paquete compacto que normalmente mide aproximadamente 6 “de largo. Una regla de plegado también se conoce como regla de doblado de un carpintero, regla de albañil o regla de zig-zag. Las reglas están disponibles con métrica o Marcas inglesas, a veces con ambos. • Flexómetro con Imán o Punta Imantada.- En el caso del flexómetro con imán o Punta Imantada .El extremo del gancho magnético se adhiere a cualquier superficie de metal, lo que permite la extensión de la cinta. El extremo magnético del gancho se adhiere a cualquier superficie metálica. Adhiérelo a un marco de puerta de metal y puede caminar para extender el flexómetro. Ideal para trabajos en techos bajos, estructuras de acero, y trabajos en tiendas. • Cinta Métrica con Nivel Laser.-Esta herramienta combina una cinta métrica, un nivel de burbuja de tres posiciones y un nivel láser en una herramienta. La cinta métrica viene en varias presentaciones en pies que incluyen medidas lineales imperiales y métricas, con graduaciones de hasta 1/32 “y 1 mm. Utilice este nivel de láser multipropósito para colgar imágenes, instalar estanterías, colocar el piso, colgar el papel tapiz y más. Imagen de nivel láser colgante, autonivelante, construcción. • Flexómetro Laser.-El Flexómetro láser es la solución perfecta para profesionales y entusiastas. Ya que es compacto, liviano y económico Tiene un solo botón fácil de usar, utilizado para tomar medidas únicas o continuas: el rango es de 15 cm a 15 m, con una precisión de ± 3 mm. Toma medidas en milímetros y pulgadas, y la carcasa asegura la máxima protección de la herramienta y un agarre seguro y cómodo. y además lo podemos adquirir con baterías incluidas. • Flexómetro Digital.-Creemos en hacer que la medición sea más simple, confiable y precisa. La cinta de medir original ha estado en producción continua desde 1868, pero se ha mantenido esencialmente sin cambios hasta la reciente introducción al mercado El Flexómetro Digital. La cinta métrica ha sido un producto sostenible porque es una necesidad absoluta para prácticamente cualquier persona sin importar su profesión. ¡Todos lo miden!.
  • 31. 2.4 PIC (PIC 16F628A) En la materia de microcontroladores abordamos temas con la programación de microcontroladores, en la cual nos enfocamos principalmente en el micro controlador. La electrónica ha evolucionado mucho. Casi todo lo que hasta hace unos años se realizaba mediante un grupo (a veces muy numeroso) de circuitos integrados conectados entre sí, hoy se puede realizar utilizando un microcontrolador y unos pocos componentes adicionales. Los microcontroladores más utilizados hoy en día, son los del fabricante MICROCHIP, por la amplia variedad de microcontroladores que nos ofrece, y la información de cada uno de los microcontroladores que nos proporciona sin ningún costo alguno. El lenguaje nativo de estos microcontroladores es el ASM, y en el caso de la familia “16F” solo posee 35 instrucciones. Pero el ASM es un lenguaje que está mucho más cerca del hardware que del programador, y gracias a la miniaturización que permite incorporar cada vez más memoria dentro de un microcontrolador sin aumentar prácticamente su costo, han surgido compiladores de lenguajes de alto nivel. Entre ellos se encuentran varios dialectos BASIC y C. 2.4.1 CONCEPTOS DE UN MICROCONTROLADOR Un microcontrolador es como un ordenador en pequeño: dispone de una memoria donde se guardan los programas, una memoria para almacenar datos, dispone de puertos de entrada y salida, etc. A menudo se incluyen puertos seriales (RS-232), conversores analógico/digital, generadores de pulsos PWM para el control de motores, bus I2C, y muchas cosas más. Por supuesto, no tienen ni teclado ni monitor, aunque podemos ver el estado de teclas individuales o utilizar pantallas LCD o LED para mostrar información. El pic16f628a es un microcontrolador de 8 bit, posee una arquitectura RISC avanzada así como un juego reducido de 35 instrucciones. Este microcontrolador es el remplazo del obsoleto pic16f84a, los pines del pic16f628a son compatibles con el pic16f84a, así se podrían actualizar proyectos que hemos utilizado con el pic16f84a. (1)
  • 32. Figura1: Características del pic 16f628a1 . Figura2: Diagrama de pines2 . Como podemos ver, los pines 1, 2, 3, 4, 15, 16, 17 y 18 tienen el nombre de RAx. Esos pines conforman el puerto A, “PORTA” de ahora en más. Los pines 6 al 13 forman parte del puerto B (“PORTB”). El pin 5 es el que se conectara al negativo de la fuente de alimentación. El 14 irá conectado a 5V. Como habrán notado, muchos de los pines tienen más de una descripción. Esto se debe a que pueden utilizarse de varias maneras diferentes, seleccionables por programa. Por ejemplo, el pin 4 sirve como parte del PORTA, como RESET (MCLR = Máster Clear) y como tensión de programación (Vpp)
  • 33. Figura3: Diagrama de pines del PIC16F628A3 Figura4: Mapa de memoria del pic16f628a4
  • 34. Como vemos en la figura anterior el mapa de memoria se encuentra dividida en 4 bancos en estos bancos se encuentra los registros de control así como también la memoria RAM. Figura5: Diagrama de bloques del PIC16F628A5 En la figura anterior se muestra el diagrama de bloques del pic16f628a como vemos los puertos a y b son direccionales, o sea se les puede configurar como entrada o salida digital. 2.4.2 ¿COMO CARGAREMOS UN PROGRAMA AL MICROCONTROLADOR? Utilizaremos la aplicación llamada MPLAB, en el cual cargaremos las instrucciones que deseemos, que nuestro Pic realice, esto se llevara a cabo con un lenguaje C. 2.5 TECNOLOGÍA ACTUAL Se destaca la importancia de conocer la tecnología que integra directamente este proyecto, uno de ellos, el micro controlador, el cual será necesario para la implementación de este
  • 35. proyecto y programado para realizar la medición de los sensores, su procesamiento y posterior envío de información al módulo Ethernet el cual comunica con la página web. En el año 2005, en el instituto de IVREA (Italia) nace el proyecto Arduino, una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un micro controlador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares. Figura 6: Plataforma de hardware libre Arduino6 1 Fuente: https://www.arduino.cc/ El Arduino es una placa basada en un microcontrolador Atmel AVR, que dispone de puertos de entrada y salida, además de un oscilador para trabajar a una frecuencia de reloj predeterminada de hasta 16 MHz Para programar el Arduino se requiere utilizar el Arduino IDE (Integrated Development Environment) basado en lenguaje C. Tanto el hardware y software del Arduino son libres, es decir que códigos, esquemático y diseño pueden ser utilizados libremente por cualquier persona. Al Arduino se pueden acoplar bases para ciertos tipos de sensores como son receptores de GPS, módulos Ethernet, LCD display, etc., con la finalidad de añadir otras funcionalidades al Arduino. Existen diferentes modelos de Arduino, entre ellos el Arduino mega que se puede observar en la figura 5, utilizado en este proyecto. Figura7: Apariencia física del Arduino Nano7 .
  • 36. 2.5.1 HARDWARE Al ser Arduino una plataforma de hardware libre tanto su diseño como su distribución puede utilizarse libremente para el desarrollo de cualquier tipo de proyecto sin haber adquirido ninguna licencia. Por eso existen varios tipos de placa oficiales, las creadas por la comunidad Arduino o las no oficiales creadas por terceros pero con características similares. En la placa Arduino es donde se puede conectar sensores, actuadores y otros elementos necesarios para comunicarnos con el sistema de cualquier proyecto. En este proyecto se ha utilizado placa Arduino Mega que describiremos a continuación. Figura8: Vista Frontal de la placa Arduino8. Es el modelo diseñado y distribuido por la comunidad Arduino. La placa tiene un tamaño de 101.52x53.3mm. Su unidad de procesamiento consiste en un microcontrolador ATmega2560. Puede ser alimentada mediante USB o alimentación externa y contiene pines tanto analógicos como digitales. La figura siguiente resume sus componentes: Figura9:.Datos de la tarjeta arduino Nano9.
  • 37. A continuación, se muestra en la figura donde están ubicados los elementos más importantes que componen la placa Arduino Mega que son descritos de arriba abajo y de izquierda a derecha: Figura10: Elementos de la placa Arduino Nano10. 2.5.2 SOFTWARE La plataforma Arduino tiene un lenguaje propio que está basado en C/C++ y por ello soporta las funciones del estándar C y algunas de C++. Sin embargo, es posible utilizar otros lenguajes de programación y aplicaciones populares en Arduino como Java, Processing, Python, Matemática, Matlab, Perl, Visual Basic, etc. Esto es posible debido a que Arduino se comunica mediante la transmisión de datos en formato serie que es algo que la mayoría de los lenguajes anteriormente citados soportan. Para los que no soportan el formato serie de forma nativa, es posible utilizar software intermediario que traduzca los mensajes enviados por ambas partes para permitir una comunicación fluida. Es bastante interesante tener la posibilidad de interactuar con Arduino mediante esta gran variedad de sistemas y lenguajes puestos que dependiendo de cuales sean las necesidades del problema que vamos a resolver podremos aprovecharnos de la gran compatibilidad de comunicación que ofrece.
  • 38. Figura11:Software Arduino11 . 2.6 QUÉ ES UN SENSOR DE ULTRASONIDOS Un sensor de ultra sonidos es un dispositivo para medir distancias. Su funcionamiento se base en el envío de un pulso de alta frecuencia, no audible por el ser humano. Este pulso rebota en los objetos cercanos y es reflejado hacia el sensor, que dispone de un micrófono adecuado para esa frecuencia. Midiendo el tiempo entre pulsos, conociendo la velocidad del sonido, podemos estimar la distancia del objeto contra cuya superficie impacto el impulso de ultrasonidos Los sensores de ultrasonidos son sensores baratos, y sencillos de usar. El rango de medición teórico del sensor HC-SR04 es de 2cm a 400 cm, con una resolución de 0.3cm. En la práctica, sin embargo, el rango de medición real es mucho más limitado, en torno a 20cm a 2 metros. Los sensores de ultrasonidos son sensores de baja precisión. La orientación de la superficie a medir puede provocar que la onda se refleje, falseando la medición. Además, no resultan adecuados en entornos con gran número de objetos, dado que el sonido rebota en las superficies generando ecos y falsas mediciones. Tampoco son apropiados para el funcionamiento en el exterior y al aire libre. Pese a esta baja precisión, que impide conocer con precisión la distancia a un objeto, los sensores de ultrasonidos son ampliamente empleados. En robótica es habitual montar uno o varios de estos sensores, por ejemplo, para detección de obstáculos, determinar la posición del robot, crear mapas de entorno, o resolver laberintos. En aplicaciones en que se requiera una precisión superior en la medición de la distancia, suelen acompañarse de medidores de distancia por infrarrojos y sensores ópticos.
  • 39. Existen otros sensores para detectar distancias. En distancias medias y largas tenemos el sensor óptico Sharp GP2Y0A02YK0 y en muy cortas distancias el detector de obstáculos infrarrojos. Figura12:Sensor ultrasónico12. 2.6.1 CÓMO FUNCIONA UN SENSOR DE ULTRASONIDOS El sensor se basa simplemente en medir el tiempo entre el envío y la recepción de un pulso sonoro. Sabemos que la velocidad del sonido es 343 m/s en condiciones de temperatura 20 ºC, 50% de humedad, presión atmosférica a nivel del mar. Transformando unidades resulta Ecuación 1 Es decir, el sonido tarda 29,2 microsegundos en recorrer un centímetro. Por tanto, podemos obtener la distancia a partir del tiempo entre la emisión y recepción del pulso mediante la siguiente ecuación. Ecuación 2 El motivo de dividir por dos el tiempo (además de la velocidad del sonido en las unidades apropiadas, que hemos calculado antes) es porque hemos medido el tiempo que tarda el pulso en ir y volver, por lo que la distancia recorrida por el pulso es el doble de la que queremos medir.
  • 40. Figura13: Esquema eléctrico13 . El esquema eléctrico que necesitamos es el siguiente. Figura14:Esquema montaje14 . Mientras que el montaje en una protoboard sería el siguiente.
  • 41. Figura15: Conexión Arduino15 . 2.6.2-CÓMO MEDIR DISTANCIAS CON EL SENSOR DE ULTRASONIDOS HC- SR04 CON ARDUINO Descubre cómo medir distancias con el sensor de ultrasonidos HC-SR04 con Arduino. Ejemplos de conexión y programación (gráfica y textual). A continuación, se describen los pasos necesarios para medir distancias con el sensor de ultrasonidos HC-SR04 con Arduino. Se explicarán varios ejemplos de programación, incluyendo ejemplos de programación gráfica. 2. 6.3-PANTALLA LCD CON PROTOCOLO I2C La palabra I2c significa Inter Integrated Circuit, es decir cuando se habla del Bus I2c, se refiere a un Bus cuyo objetivo es la comunicación entre circuitos integrados. Figura16: Pantalla LCD con protocolo de conexión I2C16 . A medida que la capacidad integración en un único chip aumentaba, el número de componentes comerciales disponibles, aumenta exponencialmente. Cada vez es más sencillo fabricar bloques de construcción electrónicos integrados en un único chip, y pronto el grosor de los catálogos de los fabricantes, engordó peligrosamente. Era relativamente fácil encontrar esos bloques de construcción pero cuando el diseño requería usar una docena de esos bloques, ponerlos de acuerdo y conseguir que se comunicaran eficazmente, se convirtió en un problema. Por eso, en los primeros meses de 1980, uno de los grandes fabricantes de electrónica (Phillips), propuso una norma de comunicación digital, entre los diferentes componentes de un sistema electrónico.
  • 42. Una norma que especificaba la velocidad, niveles de tensión, y el protocolo a seguir para conseguir esa comunicación y la hizo abierta. Esa norma se llamó Inter Integrated Circuits bus, o IIC, y pronto se convirtió en un estándar de facto en la industria. Las especificaciones han ido mejorando con los años, pero la idea básica sigue siendo la misma: A este bus se le llama I2C, IIC o I 2 C, y también, como TWI (Two Wire Interface, o interface de 2 hilos), pero siempre es lo mismo. Figura17: Conexionado del protocolo I2C17 . La idea es que todos los componentes se conecten en paralelo a las dos líneas del Bus, SDA y SCL. En cada momento solo puede haber un máster, en este caso, nuestro Arduino y los demás se configuran como esclavos. Figura18: Distribución del módulo I2C18 . La librería I2C, en Arduino se llama Wire y gestiona el protocolo de comunicaciones completo, lo que es un detalle, pues ahorra gran parte de escribir programas para ello.
  • 43. 2.7 ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN 2.7.1. ALTERNATIVA UNO: SISTEMAS DE MEDICIÓN DE DISTANCIA MEDIANTE LA TARJETA ARDUINO UNO Arduino UNO es una placa basada en el microcontrolador ATmega328. Dispone de 14 pines de I/O, (de los cuales 6 se pueden usar como salidas PWM), 6 entradas analógicas, un cristal de cuarzo de 16 MHz, una conexión USB, un conector de alimentación, un encabezado ICSP y un pulsador de RESET. Es la combinación en una sola placa de un Arduino UNO y una Ethernet Shield para los proyectos que necesiten de menor espacio físico. 2.7.1.1 ESQUEMA Figura19: Tarjeta arduino uno19 . 2.7.1.2 FUNCIONAMIENTO Contiene todo lo necesario para soportar el microcontrolador; simplemente conectando a una computadora con un cable USB o encendiéndolo con un adaptador de CA a CC o una batería para comenzar. Puede jugar con su UNO sin preocuparse demasiado por hacer algo mal, en el peor de los casos, puede reemplazar el Chip por unos pocos dólares y empezar de nuevo. "Uno" significa uno en italiano y se eligió para marcar el lanzamiento de Arduino Software (IDE) 1.0. La placa Uno y la versión 1.0 de Arduino Software (IDE) fueron las versiones de referencia de Arduino, ahora evolucionadas a nuevas versiones. La tarjeta Uno es la
  • 44. primera de una serie de tarjetas Arduino USB y el modelo de referencia para la plataforma Arduino. Dispone también de con una interfaz de salida, que es la que se encarga de llevar la información que se ha procesado en el Arduino a otros periféricos. Estos periféricos pueden ser pantallas o altavoces en los que reproducir los datos procesados, pero también pueden ser otras placas o controladores. 2.7.1.3 VENTAJAS  Ideales para varias aplicaciones.  Más funcionabilidad y escalabilidad mejorada.  Rendimiento aceptable. 2.7.1.4 DESVENTAJAS  Alto costo.  Posee menos entradas analógicas.  Difícil de adquirir. 2.7.2 ALTERNATIVA DOS: SISTEMAS DE MEDICIÓN DE DISTANCIA MEDIANTE LA TARJETA ARDUINO NANO. Con un tamaño de tan solo 18mm x 43mm y pines ya soldados para pincharla directamente sobre una placa de prototipo o sobre un PCB. La Arduino Nano ha sido reducida hasta un tamaño poco mayor que un sello de correos conservando todos los elementos que la hacen plenamente funcional, así la Arduino Nano dispone de conector mini USB y de un chip FTDI que actúa como convertidor USB a Serie. La Arduino mini incorpora un ATmega328 en versión SMD. Tiene 14 Entradas/Salidas digitales (6 de las cuales pueden utilizarse como salidas PWM), 8 entradas analógicas (la versión SMD del ATmega328 tiene dos entradas analógicas más que la versión DIP). Funciona a 16MHz con un cristal externo al microcontrolador montado en el PCB. Contiene todo lo necesario para el funcionamiento del microcontrolador, solo hay que conectarla al ordenador con un cable USB o a una batería para que funcione.
  • 45. 2.7.2.1 ESQUEMA Figura20: Tarjeta Arduino Nano20 . 2.7.2.2 FUNCIONAMIENTO Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos autónomos o puede ser conectado a software tal como Adobe Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data, etc. Una tendencia tecnológica es utilizar Arduino como tarjeta de adquisición de datos desarrollando interfaces en software como JAVA, VisualBasic y LabVIEW. Las placas se pueden montar a mano o adquirirse. El entorno de desarrollo integrado libre se puede descargar gratuitamente. 2.7.2.3 VENTAJAS  Fácil de comunicar.  Fácil de usar.  Rendimiento aceptable. 2.7.2.4 DESVENTAJAS  Difícil ubicación de productos para acoplamiento o expansión.  Difícil comunicación con componentes.  Menor espacio en la memoria. 2.8 PARÁMETROS DE SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS • Costo. - De acuerdo al costo de cada placa de arduino. • Capacidad de memoria.- Su capacidad máxima es de 32 GB • Rendimiento.- El rendimiento de cada placa según su microcontrolador. • Estética.- Bueno presentación
  • 46. 2.8.1.-ANÁLISIS CUANTITATIVO DE ALTERNATIVAS • En el análisis de las alternativas citadas; se escoge la mejor alternativa de acuerdo a la valoración establecida. Tabla1: Parámetros de selección de alternativas PARAMETROS CALIFICACIÓN 1 Malo 2 Regular 3 Bueno 4 Excelente Elaborado: Lara Héctor, Gudiño Marco Tabla2: Ponderaciones de Alternativas de solución. ALTERNATIVA PARÁMETROS PONDERACIÓN (%) ALTERNATIVA 1 (%) ALTERNATIVA 2 (%) COSTO 20% 2 10 4 20 C 10% 2 5 2 5 CONFIABILIDAD 30% 2 15 3 22.5 ALCANCE 30% 3 22.5 3 22.5 EFICIENCIA 10% 3 7.5 3 7.5 TOTAL 100% 12 60 15 77.5 Elaborado: Lara Héctor, Gudiño Marco 2.9 CONCLUSIÓN DE LA EVALUACIÓN Después de evaluar todos los parámetros los valores indica que el sistema a diseñar y construir y que le conviene al proyecto integrador es la alternativa “2” que este caso es el procedimiento controlado por una tarjeta arduino Nano porque debido a los costos y el rendimiento y sobre todo la seguridad lo hace ideal para este proyecto ya que cuenta con extensas entradas y salidas analógicas digitales son correctos para el usos de sensores de corriente AC también por su fácil interfaz de comunicación con el usuario.
  • 47. 1 Bibliografía 1. Ortega, Beatriz. DIWO . DIWO ¿Qué es STEAM? [En línea] © 2019 DIWO Mundo Reader, S.L., 05 de 04 de 2016. [Citado el: 27 de 06 de 2019.] http://diwo.bq.com/que-es-steam-educacion/. 2. Sanfeliciano, Alejandro. LA MENTE ES MARAVILLOSA. LA MENTE ES MARAVILLOSA El socioconstructivismo en la educación. [En línea] 25 de 01 de 2019. [Citado el: 24 de 06 de 2019.] https://lamenteesmaravillosa.com/el-socioconstructivismo-en- la-educacion/. 3. gregory. Copyright © 2019 Scribd Inc. Copyright © 2019 Scribd Inc. Ciclo de Aprendizaje ERCA . Doc. [En línea] [Citado el: 24 de 06 de 2019.] https://es.scribd.com/document/264269455/Ciclode-Aprendizaje-ERCA-Doc. 4. F.Iniciativas. F.Iniciativas. F.Iniciativas El concepto STEM, ¿Qué significa? [En línea] 10 de 12 de 2017. https://www.f-iniciativas.es/el-concepto-stem-que-significa. 5. —. F.Iniciativas. F.Iniciativas El concepto STEM, ¿Qué significa? [En línea] Atoom Studio, 10 de 12 de 2017. [Citado el: 27 de 06 de 2019.] https://www.f- iniciativas.es/el-concepto-stem-quesignifica. 1. ALGARREYROCHTORR. Tema Fantástico, S.A.. Con la tecnología de Blogger. Tema Fantástico, S.A.. Con la tecnología de Blogger. FUNCIONAMIENTO DEL PIC 16F628A. [En línea] Tema Fantástico, S.A.., 25 de 04 de 2011. [Citado el: 03 de 07 de 2019.] http://proyectoaula-pic16f628a.blogspot.com/.