Proyecto

Programas S4A

Descripción

S4A: un entorno de programación gráfico similar con la estructura de Scratch que permite interactuar con los periféricos del computador y también nos permite interactuar con el Arduino.

Se descarga la versión del S4A según nuestro sistema, en este caso es para Windows.

En este proyecto se busca programas tres situaciones propuestas (un dado digital, un semáforo y un juego de pin pon) empleando la tarjeta electrónica Arduino como interfase para ejecutar el programa S4A.

ejemplos vistos en :

Herramientas gráficas para la programación de Arduino - José Manuel Ruiz Gutiérrez

http://tdrobotica.co/tutoriales/81-arduino-2/345-guia-arduino

http://softwareybarralibre.org/?q=content/e-9-dado-con-leds-arduino-y-scratch-s4a

http://softwareybarralibre.org/?q=content/e-1-programaci%C3%B3n-de-un-sem%C3%A1foro-con-s4a-y-arduino

http://softwareybarralibre.org/?q=content/e-8-juego-de-ping-pong-con-scratch-s4a-y-arduino-para-los-mandos

 

Objetivos

Que el estudiante reconozca los diferentes dispositivos electrónicos que se usan en ensamble de circuitos,  conozca cual es la función de cada uno de ellos y sepa cómo se ubican en un circuito (resistencias, leds, potenciómetros, puentes, swiches).

Que el estudiante este en capacidad de desarrollar un programa lógico que ejecute una acción determinada y se muestra en el mundo físico a través del diseño y montaje de un circuito.

Area

Tecnología e Informática - Informática

Edad

15-16 / 16-17+

Duración

Sesión 1:

Una clase, el tiempo está sujeto al que maneja cada IE, por ejemplo 45, 50 o 60 minutos.

Sesión 2:

Bloque de dos horas de clase, el tiempo acorde a la institución educativa, donde cada hora puede ser de 45, 50 o 60 minutos.

Sesión 3:

2 Bloque de dos horas de clase, el tiempo acorde a la institución educativa, donde cada hora puede ser de 45, 50 o 60 minutos.

Sesión 4:

2 Bloque de dos horas de clase, el tiempo acorde a la institución educativa, donde cada hora puede ser de 45, 50 o 60 minutos.

Sesión 5:

2 Bloque de dos horas de clase, el tiempo acorde a la institución educativa, donde cada hora puede ser de 45, 50 o 60 minutos.

Sesión 6:

2 Bloque de dos horas de clase, el tiempo acorde a la institución educativa, donde cada hora puede ser de 45, 50 o 60 minutos.

Sesión 7:

2 Bloque de dos horas de clase, el tiempo acorde a la institución educativa, donde cada hora puede ser de 45, 50 o 60 minutos.

Sesión 8:

2 Bloque de dos horas de clase, el tiempo acorde a la institución educativa, donde cada hora puede ser de 45, 50 o 60 minutos.

Herramientas

  • Internet - Información
  • Algoritmos y programación
  • Scratch

Requisitos

El estudiante debe tener manejo de los comandos de los diferentes menús de Scracth, especialmente del menú movimiento.

Manejo de conceptos básicos en circuitos serie y paralelo.

Saber la forma como se conectan y usan dispositivos electrónicos en un Protoboard.

Actividades de Clase

Propósito

Definir Actividad 1

Dar a conocer el proyecto a los estudiantes y determinar las pautas de trabajo del mismo.

Se formaran grupos de tres o cuatro estudiantes.

Consultaran conceptos sobre algunos componentes electrónicos usados en los montajes a realizar.

Harán un dibujo del montaje y el esquema eléctrico del mismo, explicando conceptos de circuitos serie y paralelo que se den en el circuito diseñado.

Se trabajara con el programa S4A para organizar la secuencia de acción que actuara en el circuito usando la tarjeta Arduino UNO.

Duración

Una clase, el tiempo está sujeto al que maneja cada IE, por ejemplo 45, 50 o 60 minutos.

Actividad Docente

Realizar la presentación del proyecto, indicando la finalidad del mismo y las pautas que se trabajaran en el desarrollo del mismo.

Actividad Estudiante

Escuchar atentamente las indicaciones y orientaciones dadas por el docente para la ejecución y desarrollo del proyecto, tomando los apuntes necesarios en relación a lo que se debe hacer y la lista de componentes que se necesitan para realizar los montajes.

Propósito

Definir Actividad 2

Que se consulte sobre los componentes electrónicos que se emplearan en los montajes, conociendo sus características y su funcionamiento dentro de un circuito. Además como se ubican en el circuito que se diseñara.

Duración

Bloque de dos horas de clase, el tiempo acorde a la institución educativa, donde cada hora puede ser de 45, 50 o 60 minutos.

Actividad Docente

Indicar cuáles son los componentes que se deben consultar y que se van a trabajar en el diseño y montaje de los circuitos.

Orientar como van presentar la consulta realizada y en que formatos.

Actividad Estudiante

Consultar las características de los siguientes componentes electrónicos, su representación electrónica y su funcionamiento en un circuito, además como es su montaje en un protoboard.( apoyarse en las imágenes de los recursos)

Resistencia (tipos)

Diodo Led (emisor de luz)

Potenciómetro

Swiche pulsador

Presentar  en un documento escrito dando un concepto claro y técnico de cada componente electrónico, explicando su funcionamiento y muestre su representación, símbolo eléctrico.

Propósito

Definir Actividad 3

Realizar el diseño eléctrico y el montaje en Protoboard  con la Tarjeta Arduino UNO, de un circuito sencillo que simula un semáforo.

Duración

2 Bloque de dos horas de clase, el tiempo acorde a la institución educativa, donde cada hora puede ser de 45, 50 o 60 minutos.

Actividad Docente

Orientar a los estudiantes en el diseño eléctrico del circuito, indicando la ubicación de los componentes electrónicos, por ejemplo al indicar la conexión del Diodo Led, tener presente que el Ánodo apunta al positivo y el Cátodo al negativo, lo mismo sucede en el montaje en el Protoboard identifique el Cátodo,  en el diodo led, como la parte plana del dispositivo.

Los símbolos usados para el diseño serán:(ubicarlos en los recursos)

Resistencias 

Diodo  led

Verificar que el diseño eléctrico esté con los elementos que representan los componentes para el montaje respectivo, en este caso diodos led, resistencias y puntos de alimentación. como, los pines digitales de la Tarjeta Arduino UNO.

Actividad Estudiante

Realizar un esquema eléctrico de un montaje para el diseño de un semáforo, utilizando tres diodos led de diferente color, uno rojo, uno verde y uno amarillo, usar tres resistencias de 330 ohmios, la Tarjeta Arduino UNO, cables de conexión, protoboard.

Realizar el diseño eléctrico y montaje basados con la ayuda de la imagen del montaje del semáforo que se encuentra en los recursos

Propósito

Definir Actividad 4

Realizar el análisis lógico para organizar la secuencia de encendido y apagado de los diodos led que representan las luces del semáforo.

Organizar un bloque de instrucciones en el programa S4A que al ejecutarse realice la secuencia de encendido y apagado de cada led simulando el tiempo de encendido y apagado pasando de una luz a otra en el semáforo.

Duración

2 Bloque de dos horas de clase, el tiempo acorde a la institución educativa, donde cada hora puede ser de 45, 50 o 60 minutos.

Actividad Docente

Dar una aclaración sobre los Pines digitales, como análogos que se encuentran en la Tarjeta Arduino y que se identifican en los comandos del programa S4A, en el menú movimientos.

Orientar a los estudiantes que en el momento de conectar la tarjeta Arduino UNO al puerto USB y cargar el programa S4A, en este, aparecerá en pantalla una tabla de sensores, en la cual se observa el estado de las entradas, las digitales como las análogas. El menú movimiento se puede evaluar el estado de los sensores.

Actividad Estudiante

Realizar el análisis de cómo se organiza la secuencia de pasar de un color a otro en el semáforo, cual inicia que tiempo duraría encendido, que sucede con los otros dos , cuando el que inicio se apaga cual continua y que sucede con los otros dos y así sucesivamente para dar la secuencia de encendido y apagado de los tres diodos led  que simulan el funcionamiento del semáforo. Organizar en un texto como seria este proceso.

Observar el menú movimiento cuales son los digitales que aparecen indicados, es decir  los que se activan y reconocerlos  visualmente en la tarjeta Arduino.

Tomar tres sensores digitales en este caso 10, 11 y 13, donde cada uno de ellos es un color y organizar una secuencia donde uno este encendido y los otros apagados, manejando un tiempo de espera para armar un orden de funcionamiento de las luces del semáforo.

Ejemplo:

Digital 10 encendido

Digital 11 apagado

Digital 13 apagado

Un tiempo de espera

Digital 10 apagado

Digital 11 encendido

Digital 13 apagado

……… y así sucesivamente para observar el cambio de las luces

Otro ejemplo, observar en la imagen del bloque de programa que se encuentra en recursos con el nombre : secuencia semáforo 

En la secuencia que se observa que se activo (enciende) un led y los demás permanecen apagados, pasado un tiempo se apaga y se enciende otro led, estos leds están identificados  por el comando: digital () encendido o digital () apagado.

El estudiante debe organizar una secuencia lógica para que al ejecutar el programa funcione secuencialmente el encendido y apagado de los diodos, led, simulando la secuencia en  un semáforo.

Las secuencias que se organicen con los bloques deben iniciar al presionar bandera, y es libertad de usar comandos de iteración (repetición) o secuencias simples.

Propósito

Definir Actividad 5

Realizar el diseño eléctrico y el montaje en Protoboard  con la Tarjeta Arduino UNO, de un circuito sencillo que simula un dado digital.

Se desea lograr que cada vez al pulsar el botón (swiche pulsador), se genera un número aleatorio (entre 1 y 6) y enciende los leds correspondientes. Durante un periodo de tiempo corto, muestra valores aleatorios como si el dado estuviera rodando.

Duración

2 Bloque de dos horas de clase, el tiempo acorde a la institución educativa, donde cada hora puede ser de 45, 50 o 60 minutos.

Actividad Docente

Orientar a los estudiantes en el diseño eléctrico del circuito, indicando la ubicación de los componentes electrónicos, por ejemplo al indicar la conexión del Diodo Led, tener presente que el Ánodo apunta al positivo y el Cátodo al negativo, lo mismo sucede en el montaje en el Protoboard identifique el Cátodo,  en el diodo led, como la parte plana del dispositivo. la orientación de las resistencias es libre, como , tambien la posicion del swiche pulsador.

Los símbolos usados para el diseño serán:(ubicarlos en los recursos)

Resistencias 

Diodo  led

​Swiche pulsador

Verificar que el diseño eléctrico esté con los elementos que representan los componentes para el montaje respectivo, en este caso diodos led, resistencias, swiche pulsador  y puntos de alimentación. como, los pines digitales de la Tarjeta Arduino UNO.

Actividad Estudiante

Realizar un esquema eléctrico de un montaje para el diseño de un dado, utilizando 7 diodos led del mismo color, todos rojos o  verdes o amarillos, usar 7 resistencias de 330 ohmios, una resistencia de 10 k ohmios, 1 swiche pulsador,  la Tarjeta Arduino UNO, cables de conexión, protoboard.

Realizar el diseño eléctrico y montaje basados con la ayuda de la imagen del montaje del dado que se encuentra en los recursos

Propósito

Definir Actividad 6

Realizar el análisis lógico para organizar la secuencia de encendido y apagado de los diodos led que representan los números de un dado.

Se desea organizar una secuencia para que cada vez al pulsar el botón (swiche pulsador), se genera un número aleatorio (entre 1 y 6) y enciende los leds correspondientes. Durante un periodo de tiempo corto, muestra valores aleatorios como si el dado estuviera rodando.

Duración

2 Bloque de dos horas de clase, el tiempo acorde a la institución educativa, donde cada hora puede ser de 45, 50 o 60 minutos.

Actividad Docente

Orientar a los estudiantes que en el momento de conectar la Tarjeta Arduino UNO al puerto USB y cargar el programa S4A, en este, aparecerá en pantalla una tabla de sensores, en la cual se observa el estado de las entradas, las digitales como las análogas. En el menú movimiento se puede evaluar el estado de los sensores.

Indicar a los estudiantes que se trabajaran las salidas 5, 6, 9, 10, 11 y 13 de la Tarjeta Arduino UNO, cada uno de ellas es donde se conecta un diodo led.

Al organizar la secuencia de encendido considerar que números se asignan para que se encienda el led respectivo según el montaje hecho en la sesión anterior. apoyado con la imagen de montaje dado que esta en recursos.

 

Actividad Estudiante

Realizar el análisis de cómo se organiza la secuencia para cuando se presione el botón se genere aleatoriamente un número de 1al 6, que se enciendan los led correspondientes. Cuando se presiona el botón durante un tiempo muy corto muestra valores aleatorios como si el dado estuviera en movimiento.

Al presionar de nuevo el botón debe tener presente que los led inicien de nuevo apagados y genera de nuevo un valor aleatorio entre 1 y 6.

Trabajar con los sensores 5, 6, 9, 10, 11 y 13 para ubicar los led , observando el montaje hecho en la sesión anterior y apoyado con la imagen de montaje dado que se encuentra en los recursos.

Observar el menú movimiento cuales son los digitales que aparecen indicados, es decir  los que se activan y reconocerlos  visualmente en la Tarjeta Arduino UNO.

Debe tener presente que el sensor 2, de los Digitales, se usa para conectar el botón pulsador

Considerando que en la secuencia se trabaja con un número aleatorio entre 1 y 6, tenga presente lo siguiente para asignar el valor al led respectivo:

led  que seria conectado al sensor 10 es el numero 1.

leds  que serian conectados al sensor 9 son el numero 6.

led que serian conectado al sensor 13 seria para los números 2, 3, 4, 5, 6.

led que seria conectado al sensor 11 seria para los números 4, 5, 6.

led que seria conectado al sensor 5 seria para los números 2, 3, 4, 5, 6.

led que seria conectado al sensor 6 seria para los números 4, 5, 6.

Las secuencias que se organicen con los bloques deben iniciar al presionar bandera, y es libertad de usar comandos de iteración (repetición) o secuencias simples.

El estudiante debe organizar una secuencia lógica para que al ejecutar el programa funcione el encendido y apagado de los diodos, led, simulando la acción de un dado.

ejemplo de como se podría organizar:

iniciar presionando bandera

sensores 5, 6, 9,10, 11 y 13 apagados. usando los comandos del menú movimiento serian asi :

análogo 5 valor 0

análogo 6 valor 0

análogo 9 valor 0

digital 10 apagado

digital 11 apagado

digital 13 apagado

Debe incluir el sensor "digital 2 presionado" hará que se inicie el bucle para generar el numero que sale aleatoriamente entre 1 y 6

También debe manejar una variable que le permita establecer si el valor aleatorio se asume en un momento determinado y se ejecuta la acción de encender el determinado led y observar el número que se forma.

Debe trabajar condicional si...

Observar el ejemplo que aparece en recursos de un programa llamado "lanzar Dado"

Propósito

Definir Actividad 7

Realizar el diseño eléctrico y el montaje en Protoboard  con la Tarjeta Arduino UNO, de un circuito sencillo que simula el juego de Pin Pon con dos mandos.

 

Duración

2 Bloque de dos horas de clase, el tiempo acorde a la institución educativa, donde cada hora puede ser de 45, 50 o 60 minutos.

Actividad Docente

Orientar a los estudiantes en el diseño eléctrico del circuito, indicando la ubicación de los componentes electrónicos, por ejemplo al indicar la conexión del potenciómetro considerando que tiene tres líneas donde un extremo es tierra, GND, el otro extremo es positivo 5 V y la del medio es al sensor análogo 0 para un potenciómetro y el sensor análogo 5 para el otro potenciómetro.  los extremos que van a tierra y positivo de 5 V se conectan en el protoboard  haciendo puente hasta la tarjeta Arduino.

Los símbolos usados para el diseño serán:(ubicarlos en los recursos)

Potenciómetros

Verificar que el diseño eléctrico esté con los elementos que representan los componentes para el montaje respectivo, en este caso potenciómetros, puntos de alimentación. como, los sensores Análogos de la Tarjeta Arduino UNO.

Actividad Estudiante

Realizar un esquema eléctrico de un montaje para el juego Pin Pon con dos mandos, utilizando 2 potenciómetros de 2K ohmios o de 5 K ohmios, estos son los mandos. la Tarjeta Arduino UNO, cables de conexión, Protoboard.

Realizar el diseño eléctrico y montaje basados con la ayuda de la imagen del montaje Pin Pon que se encuentra en los recursos.

 

Propósito

Definir Actividad 8

Realizar el análisis lógico para organizar la secuencia de movimiento de los objetos que actuaran como las raquetas y programar el movimiento aleatorio del objeto que actuara como la bola del juego Pin Pon.

Se desea organizar una secuencia para que cada vez al girar el potenciómetro el objeto raqueta se desplace a un lado u otro lado de la cancha para poder tocar la pelota y esta haga el efecto de rebotar. al organizar la secuencia se debe tener presente la posición que mantendrá el objeto raqueta en su desplazamiento, además debe programar la situación para dos objetos raqueta pues se simula el juego para dos jugadores.

Se deja en libertad si se quiere incluir puntos o un mensaje que diga "Gano el set".

Duración

2 Bloque de dos horas de clase, el tiempo acorde a la institución educativa, donde cada hora puede ser de 45, 50 o 60 minutos.

Actividad Docente

Orientar a los estudiantes que en el momento de conectar la Tarjeta Arduino UNO al puerto USB y cargar el programa S4A, en este, aparecerá en pantalla una tabla de sensores, en la cual se observa el estado de las entradas, las digitales como las análogas. En el menú movimiento se puede evaluar el estado de los sensores.

Indicar a los estudiantes que se trabajaran las salidas Análogas 0 y 5 de la Tarjeta Arduino UNO, cada una de ellas es donde se conecta la línea central de cada potenciómetro.

Al organizar la secuencia de ejecución de las raquetas que son manipuladas por los potenciómetros debe indicar a los estudiantes qué estos objetos se ubican de forma fija en una posición en el escenario (cancha) y su desplazamiento es de forma vertical en una solo eje, en este caso el eje y.

Para este programa debe realizar el diseño del escenario con un solo color de fondo y una línea vertical en l aparte central que simula la red.

los objetos que hacen el papel de raquetas son dos líneas cortas donde su movimiento es para arriba y abajo, este movimiento lo dan los potenciómetros al girar su perillas de un lado a otro.

Actividad Estudiante

Realizar el análisis de cómo se organiza la secuencia para cuando se giren los potenciómetros los objetos es decir las raquetas, se mueven verticalmente y se opongan al paso de la pelota, al tocarla genere el rebote, se desplace por la cancha y llegue al otro extremo donde el otro potenciómetro hará la misma acción se simule el juego del Pin Pon.

preparar el escenario para el juego:

el fondo del escenario en de un solo color y debe llevar una línea vertical en la mitad simulando la red

Crear dos barras verticales que harán el papel de raquetas, las cuales serán dos objetos Arduino que son los que están conectados a la Tarjeta Arduino UNO - (observar la imagen "montaje Pin Pon" que esta en recursos).

El programa o secuencia que se arma solo controlara el movimiento de la barra al girar el potenciómetro.

Al inicio del programa a cada raqueta se le da una posición donde x no cambia y la posición y varia al girar el potenciómetro por ejemplo :

al presionar bandera

ir a x:-280 y:-145

Se genera una iteración y en esta ubicar "fijar y valor del sensor análogo 5 /3.86 - 145"

Cambia la secuencia para la otra raqueta solo en la posición inicial en el otro extremo del escenario.

Se debe generar el programa o secuencia para dar movimiento libre a la pelota por el escenario y cuando toque alguna de las barras "raquetas" rebote y se desplace al otro extremo de la cancha. el movimiento de la pelota por el escenario es de izquierda a derecha y viceversa.

 

 

Propósito

Duración

Actividad Docente

Actividad Estudiante

Evaluación

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Notas

.Creditos:

Créditos

Autor: Alvaro Enrique Contreras Bastos

Fecha de publicación : 2014-07-29


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