4.4. RETO 3: Control de la temperatura con Mbot Auriga
Glosario
Eficiencia Energética
Definición
La eficiencia energética consiste en obtener los mismos bienes (productos) y/o servicios (iluminación, por ejemplo), pero con menos energía.
Ejemplo
Un LED es hasta un 80 % más eficiente energéticamente que una bombilla tradicional.
Motor CC
Definición
El motor de corriente continua (CC) es una máquina que convierte la energía eléctrica en energía mecánica (movimiento), provocando su rotación, gracias a la acción de los campos magnéticos.
Ejemplo
Los juguetes suelen tener pequeños motores de corriente continua (CC) para sus movimientos.
Reto 3: Control de temperatura con Mbot Auriga
Estímulo calor - Sensor de temperatura - Microcontrolador - Motor de corriente continua
La temperatura en el entorno de trabajo tiene impacto significativo en la salud, comodidad, concentración y productividad. Cuando la temperatura es demasiado alta o demasiado baja, pueden surgir efectos negativos sobre la salud, tales como la fatiga, la deshidratación o la distracción, lo que a su vez afecta al rendimiento.
Por otro lado, es importante considerar la eficiencia energética. La temperatura en edificios públicos está sujeta a una normativa que, en general, la establece entre los 23 y los 26 grados Celsius en verano, y entre los 20 y los 24 grados Celsius en invierno.
Para garantizar un ambiente de trabajo óptimo en vuestra aula, debéis buscar un sistema eficiente para controlar la temperatura. En este caso, podéis optar por un actuador basado en un motor de corriente continua, al cual le conectaréis unas aspas para funcionar como un ventilador.
A continuación, podéis ver un ejemplo de una propuesta, pero hay muchas soluciones creativas posibles. ¡Seguro que podéis imaginarlas y construirlas!
Lectura facilitada
Estímulo calor Sensor de temperatura Microcontrolador Motor de corriente continua
La temperatura en el ambiente de trabajo tiene un impacto en nuestra salud y concentración.
Una temperatura demasiado alta o demasiado baja afecta a nuestro rendimiento.
También se debe considerar la eficiencia energética.
La temperatura en los edificios públicos está sujeta a una regulación: de 23 a 26 grados centígrados en verano y de 20 a 24 grados centígrados en invierno.
La temperatura del aula se controla mediante un actuador del tipo motor de corriente continua.
Conectaréis unas aspas de ventilador al motor en nuestra maqueta.
Memoria técnica: análisis, investigación y diseño
Duración:
90 minutos
Agrupamiento:
3-5
Como sabéis, la documentación técnica es muy importante para analizar, diseñar y planificar el proyecto.
A continuación, tenéis las indicaciones que os servirán para completar la información en la memoria técnica.
Memoria técnica (2 de 3)
Análisis e investigación
Debéis contestar a las dos preguntas de análisis formuladas en la tabla 3 de la memoria técnica del proyecto. En ellas, es importante reflejar las conclusiones del análisis sobre la necesidad de hacer cambios en el aula para mejorar el bienestar del profesorado y alumnado.
Además, es fundamental llevar a cabo una investigación del problema con el fin de obtener ideas. Para ello, podéis echar mano de los recursos disponibles en la biblioteca, buscar información en Internet o inspiraros en edificios de vuestro entorno que cuenten con sistemas de domótica.
Propuesta de ideas
Tras llevar a cabo el proceso de investigación, cada persona del grupo debe hacer un diseño individual de la maqueta que queréis construir. Luego, es importante, que, entre todo el equipo y de forma democrática, se elija alguno de los diseños propuestos para su construcción.
Debéis utilizar la tabla 16, que se encuentra como anexo 2 en la memoria técnica del proyecto. En esta tabla, es fundamental incluir las valoraciones de las propuestas presentadas por cada persona del equipo, teniendo en cuenta los siguientes aspectos:
Originalidad.
Que sea realizable, es decir, comprobar que se cuenta con los materiales y las herramientas necesarias.
Que sea ajustada al tiempo disponible para su ejecución.
Cumple todos los requisitos del reto.
Diseño
Debéis representar la propuesta de la maqueta del aula elegida por el grupo en las tablas 7.1 y 7.2 de la memoria técnica. Debéis elegir una de las siguientes alternativas para reflejar vuestro diseño en la documentación:
Captura de pantalla de un modelo 3D, realizada en TinkerCAD o un software similar.
Diseños 2D (alzado y planta) acotados, realizados en LibreOffice Draw o a mano.
Control de temperatura con la placa Auriga y un motor de corriente continua
Los motores del mBot Ranger funcionan con 7,4 V, con una velocidad de salida de 180 revoluciones por minuto. Para conectarlos a la placa debéis utilizar cualquiera de los puertos específicos de la placa Auriga, M1 o M2.
La programación es simple, pero, para ayudaros, aquí tenéis algunas pautas:
Crea un bucle que comience con un evento (puede ser interesante grabar el programa en la placa Mbot Ranger a través de USB y hacer que se inicie al encenderla).
Crea una variable para todos los objetos para almacenar el valor del sensor de temperatura.
Recuerda que necesitarás usar varios bucles condicionales (IF) para establecer los niveles de temperatura, según la variable que almacena el valor del sensor.
En cada condición, programa la acción que consideres (la rotación que necesita del ventilador, para tener más o menos flujo de aire).
Lectura facilitada
Los motores del mBot Ranger funcionan con 7,4 V.
Los motores mBot Ranger tienen una velocidad de salida de 180 revoluciones por minuto.
Los motores mBot Ranger se conectan a cualquiera de los puertos específicos de la placa Auriga: M1 o M2.
La programación es sencilla.
Tienes alguna ayuda a continuación:
1. Creamos un bucle que comienza con un evento.
Es interesante grabar el programa en la placa Mbot Ranger por medio de USB.
Es interesante que el programa grabado comience cuando se enciende la placa Mbot Ranger.
2. Creamos una variable para todos los objetos.
El valor del sensor de temperatura se almacena en la variable creada.
3. Se deben usar bucles condicionales (IF).
Los bucles condicionales establecen la temperatura según el valor del sensor almacenado en la variable.
4. Tú programarás la acción que consideres en cada condición.
La rotación del ventilador se programa según lo que se requiera.
La rotación del ventilador hará que haya más o menos flujo de aire.
El diseño de la ventilación
¿Dónde instalaréis vuestro ventilador? ¿Con qué material lo haréis? ¿Cuántas aspas tendrá? ¡Es hora de resolver estos problemas!
Lectura facilitada
¿Dónde instalaremos nuestro ventilador?
¿Con qué material haremos nuestro ventilador?
¿Cuántas aspas tendrá nuestro ventilador?
¡Es el momento de resolver estas cuestiones!
Además de la programación de la placa, debes construir la maqueta del aula y los sistemas necesarios para colocar correctamente la placa, los sensores y los actuadores.
Poneros manos a la obra y haz un boceto de la idea inicial del sistema para el control de la ventilación. Compártelo con el resto del equipo y debatid cuál es el mejor para vuestro proyecto. Podéis evaluarlo basándote en la siguiente rúbrica:
Debéis construir los sistemas necesarios para colocar ordenadamente la placa, los sensores y los actuadores en la maqueta.
¡A trabajar!
Tú debes hacer un boceto de la idea inicial del sistema de control de temperatura.
Tú debes compartir el boceto realizado con el resto del equipo.
Ahora, los miembros del equipo debéis discutir qué opción es mejor para vuestro proyecto.
¿Quieres innovar diseñando en 3D?
Podéis pensar en hacer una hélice 3D sencilla que se adapte a la potencia de vuestro motor de corriente continua, tanto en el caso de un motor convencional con o sin reductor, como en el caso de los motores Mbot Ranger.
Para modelar vuestra hélice podéis utilizar varios programas de diseño. A continuación tenéis algunas ideas sobre cómo proceder con el modelado. Depende de vuestro equipo decidir las dimensiones, el número de aspas, la inclinación de estas, ....
A continuación, se presentan algunos vídeos con una idea usando diferentes plataformas gratuitas de diseño 3D: Blockscad o Tinkercad:
Lectura facilitada
Podemos pensar en hacer una hélice simple en 3D.
Esta hélice debe ajustarse a la salida de nuestro motor de corriente continua.
Esta hélice se puede utilizar en un motor convencional con o sin reductor.
Esta hélice también se puede utilizar igual que en motores Mbot Ranger.
La hélice se puede modelar utilizando diferentes programas de diseño.
A continuación se presentan diferentes ideas de modelado.
Debes decidir:
Las dimensiones.
El número de aspas.
La inclinación de las aspas.
Otros datos que consideres necesarios.
¿Como se puntúa el proyecto?
Rúbrica para la evaluación del Reto 3
Memoria técnica: construcción del proyecto
Duración:
3-5 sesiones
Agrupamiento:
3-5 participantes
Para esta actividad disponéis del diario de construcción (tabla 11) de la memoria técnica. En este apartado, debéis recoger las operaciones realizadas durante el proceso de elaboración del proyecto. Completad el diario de construcción en cada sesión para que os facilite el seguimiento del proceso.
Ejemplo de entrada en el diario de construcción
Reflexiona en el diario de aprendizaje
Después de mucho trabajo, el grupo consiguió el reto final. Fueron días de compartir conocimientos, superar dificultades y poner en común las herramientas y habilidades que contribuyeron a la resolución del reto final. Además de la satisfacción por el trabajo bien hecho, lo que aprendisteis en este reto os servirá en un futuro para resolver situaciones similares.
En esta sección, debes realizar las valoraciones incluidas el bloque 4 del diario de aprendizaje.
Análisis e investigación
Propuesta de ideas
Diseño
