DETERMINAR EL NIVEL DE CONOCIMIENTO EN CIRCUITOS ELÉCTRICOS, QUE PUEDEN

ADQUIRIR LOS ESTUDIANTES DE LOS GRADOS DECIMO Y/O UNDÉCIMO EN EL

ENSAMBLE Y CONSTRUCCIÓN DE ALGUNOS PROTOTIPOS DE ROBOTS DIDÁCTICOS,

Grupo de Investigación “UNA MIRADA HACIA LA ROBOTICA”

Tutor: ANANIAS VILLAMIZAR GALLARDO

Integrantes: Lizeth Dayana Rodríguez BernalKevin Alexis Murcia ParraDanny Armando Carrillo PabuenceIsmael Ruge GonzalezJeisson Fabian Tellez Valderrama Jhodman Contreras Carreño Luis Gabriel Tocaría CelyEdwin Parada Pérez

Asesor: YESSENIA LISAP SANABRIA

Saravena –Arauca

2015

TITULO DEL PROYECTO

DETERMINAR EL NIVEL DE CONOCIMIENTO EN CIRCUITOS ELÉCTRICOS, QUE PUEDEN

ADQUIRIR LOS ESTUDIANTES DE LOS GRADOS DECIMO Y/O UNDÉCIMO EN EL

ENSAMBLE Y CONSTRUCCIÓN DE ALGUNOS PROTOTIPOS DE ROBOTS DIDÁCTICOS

INTRODUCCIÓN

Pensar en que la robótica puede integrar, a través del desarrollo de una actividad

práctica, áreas del conocimiento como matemáticas, física, electrónica, mecánica,

informática entre otras, convirtiéndola en una gran alternativa para la adquisición de

conocimiento, planteado como un reto que está al alcance de los jóvenes Rivertas.

En un proceso introductorio a la investigación la presencia de la robótica como base

fundamental, nos ofrece a nosotros los jóvenes entrar en contacto con las nuevas

tecnologías a través del manejo de robots didácticos y programas básicos, además de

que genera interesantes y motivadores ambientes de aprendizajes interdisciplinarios

en donde podemos desarrollar nuevas habilidades y conceptos que nos permitan dar

respuesta eficiente a los entornos cambiantes del mundo actual.

Una forma de involucrar la robótica en el proceso de investigación es por medio de

actividades prácticas, entonces UNA MIRADA HACIA LA ROBOTICA, permitirá que los

estudiantes diseñen estas actividades prácticas y recursos de aprendizaje usando

robótica para que los jóvenes puedan comprender sus temas de clase de una manera

diferente y divertida.

1. PLANTEACMIENTO DE PROBLEMA

1.1. Descripción Del Problema

Aunque es una constante el uso de la tecnología por parte de los jóvenes en la era

actual, y en algunos casos se cree que los jóvenes de esta época nacen con un chip

interno, que les permite manipular con gran destreza, los aparatos electrónicos,

computadores, celulares y navegar con mucha facilidad en la internet, pero es muy

ajeno a ellos comprender el funcionamiento de los elementos básicos que sostienen

en el desarrollo de esta tecnología.

En la Institución, ha sido una constante la obtención de muy bajos resultados en la

unidad temática de circuitos eléctricos, así como el poco interés que despierta en los

estudiantes, en ocasiones solo aprenden de memoria y pueden repetir conceptos

básicos sin realmente llegar a comprender los conceptos, ni mucho menos la

importancia que tienen los elementos básicos que conforman los circuitos; así como el

funcionamiento interno.

Ahora bien, si miramos el campo que abarca este tipo de temática, áreas como la

robótica y la cibernética son poco atractivas para los jóvenes, porque ellos creen

que eso cosa genios y que su estructura mental nos da para entenderlas, aunque

cuentan con: capacidades, potencialidades, e imaginación para desenvolverse en

estas áreas del conocimiento.

De ahí que este tipo de problemática nos lleva a plantearnos la siguiente pregunta de

investigación:

¿El ensamble y construcción de algunos prototipos de robots didácticos pueden

mejorar la adquisición de conocimiento en circuitos eléctricos en un grupo

experimental de estudiantes de la I. E. Tecnica comercial José Eustasio rivera?

1.2. Justificación

Es muy importante el desarrollo de este tipo de temática, ya que como grupo de

trabajo nos permite hacer uso de muchos recursos afines a la robótica como tal, tener

la facilidad de que como jóvenes estudiantes, podamos manipular directamente un

tarjeta electrónica, programable que permite enfrentarnos a una serie de situaciones,

que directamente lo inducen a familiarizarse con un proceso sistemático que incluye

consultas, lecturas, investigación, realización de propuestas, diseños de circuitos,

formulación de hipótesis, en general quedando inmersos en un proyecto de

investigación.

Poner a los estudiantes a enfrentarse a situaciones donde juega un papel importante

el desarrollo de habilidades y destrezas, ya que el ensamble de robot didáctico exige la

sincronización entre la teoría y la práctica.

1.3. Objetivos

1.3.1. Objetivo General

Determinar el nivel de conocimiento en circuitos eléctricos, que puedan adquirir los

estudiantes de los grados decimo y/o undécimo, con en el ensamble y construcción

de algunos prototipos de robots didácticos.

1.3.2. Objetivos Específicos

De la formulación del objetivo general se desglosan los siguientes objetivos específicos:

1.3.2.1 Diagnosticar el grado de conocimiento que tienen los estudiantes con

respecto a algunos conceptos básicos de circuitos eléctricos.

1.3.2.2 Diseñar y realizar unos montajes de circuitos eléctricos con algunos

sensores utilizados en robótica.

1.3.2.3 Utilizar la tarjeta Handy Cricket para el ensamble de algunos robots.

1.3.2.4 Programar algoritmos cortos bajo el ambiente Cricket Logo

1.3.2.5 Construir algunos prototipos de robots didácticos que sirvan como

herramienta para la adquisición de conocimiento significativo.

2. Marco de referencia.

2.1. Estado del arte.

2.1.1 Introducción.

La robótica es un concepto de dominio público. La mayor parte de la gente tiene una

idea de lo que es la robótica, sabe sus aplicaciones y el potencial que tiene; sin

embargo, no conocen el origen de la palabra robot, ni tienen idea del origen de las

aplicaciones útiles de la robótica como ciencia.

la robótica como hoy en día la conocemos, tiene sus orígenes hace miles de años. Nos

basaremos en hechos registrados a través de la historia, y comenzaremos aclarando

que antiguamente los robots eran conocidos con el nombre de autómatas, y la

robótica no era reconocida como ciencia, es más, la palabra robot surgió hace mucho

después del origen de los autómatas.

Desde el principio del tiempo, el hombre ha deseado crear vida artificial. Se ha

empeñado en dar vida a seres artificiales que le acompañen en su morada, seres que

realicen sus tareas repetitivas, tareas pesadas ó difíciles de realizar por un ser humano.

Dentro de la mitología griega se puede encontrar varios relatos sobre la creación de

vida artificial, por ejemplo, Prometeo creó el primer hombre y la primer mujer con

barro y animados con el fuego de los cielos. De esta manera nos damos cuenta de que

la humanidad tiene la obsesión de crear vida artificial desde el principio de los tiempos.

Muchos han sido los intentos por lograrlo.

Los hombres creaban autómatas como un pasatiempo, eran creados con el fin de

entretener a su dueño. Los materiales que se utilizaban se encontraban al alcance de

todo el mundo, esto es, utilizaban maderas resistentes, metales como el cobre y

cualquier otro material moldeable, esto es, que no necesitara o requiriera de algún

tipo de transformación para poder ser utilizado en la creación de los autómatas. Estos

primeros autómatas utilizaban, principalmente, la fuerza bruta para poder realizar sus

movimientos. A las primeras máquinas herramientas que ayudaron al hombre a

facilitarle su trabajo no se les daba el nombre de autómata, sino más bien se les

reconocía como artefactos ó simples máquinas.

2.1.2 Antecedentes.

Antiguamente, se creaban artefactos capaces de realizar tareas diarias y comunes para

los hombres, o bien, para facilitarles las labores cotidianas; se daban cuenta de que

había tareas repetitivas que se podían igualar con un complejo sistema, y es así como

se comienza a crear máquinas capaces de repetir las mismas labores que el hombre

realizaba, y como ejemplo de estas máquinas podemos citar las siguientes:

La rueda como medio de transporte o como herramienta, por ejemplo, para un

alfarero.

El engrane.

La catapulta como arma de combate.

El molino, ya sea para obtener agua de las entrañas de la tierra, o como moledor de

granos.

Y así una gran variedad de máquinas que antiguamente se creaban para facilitarle las

tareas a los hombres. Pero no todos estos artefactos tenían una utilidad, algunas

máquinas solamente servían para entretener a sus dueños, y no hacían nada más que

realizar movimientos repetitivos ó emitir sonidos. Cabe mencionar que los árabes

fueron unos maestros en la construcción de autómatas y en la precisión de sus

cálculos, y como ejemplo de ello, se puede mencionar que inventaron el reloj

mecánico, así como sus grandes aportaciones a la astrología. También los ingenieros

griegos aportaron grandes conocimientos a los autómatas, aunque su interés era más

bien hacia el saber humano más que hacia las aplicaciones prácticas.

2.1.3 Historia de los autómatas.

Desde hace cientos de años antes de Cristo, se comenzaron a crear autómatas,

antecesores de los autómatas actuales; en seguida se muestra una lista de autómatas

creados, y que se tienen como referencia para tomarlos como antecesores. Solamente

por citar algunos de estos inventos, se mencionan los siguientes:

Leonardo Da Vinci construye en el año 1500 un león automático en honor de Luis XII

que actúa en la entrada del Rey de Milán.

Salomón de Caus (1576 - 1626) construye fuentes ornamentales y jardines

placenteros, pájaros cantarines e imitaciones de los efectos de la naturaleza.

En 1640, René Descartes inventó un autómata al que se refiere

como “mi hijo Francine”.

En 1662, se abre en Osaka el teatro Takedo de autómatas.

Jacques de Vaucanson, construye el pato, el autómata más

conocido; un pato hecho de cobre, que bebe, come, grazna,

chapotea en el agua y digiere su comida como un pato real. Previamente construye

un flautista y un tamborilero en 1738; el primero consistía en un complejo

mecanismo de aire que causaba el movimiento de dedos y labios, como el

funcionamiento normal de una flauta.

Los Maillardet (Henri, Jean-David, Julien-Auguste, Jacques-Rodolphe) hicieron su

aparición a finales del siglo XVIII y principios del XIX, construyen un escritor-

dibujante, con la forma de un chico arrodillado con un lápiz en su mano, escribe en

inglés y en francés y dibuja paisajes. Construyen un

mecanismo “mágico” que responde preguntas y un pájaro

que canta en una caja.

Robert Houdini construye una muñeca que escribe. También

realiza un pastelero, un acróbata, una bailarina en la cuerda

floja, un hombre que apunta con una escopeta y una artista

del trapecio.

Como nos podemos dar cuenta, los autómatas construidos hasta este entonces,

solamente servían para entretener a propios y extraños, no tenían unas aplicaciones

prácticas en alguna área en específico. “Estas máquinas funcionaban generalmente por

medio de movimientos ascendentes de aire o agua caliente. El vertido progresivo de

un líquido provocaba rupturas de equilibrio (o bien la caída de un peso) en diversos

recipientes provistos de válvulas; otros mecanismos se basaban en palancas o

contrapesos. Mediante sistemas de este tipo se construían pájaros artificiales que

podían “cantar” o “volar”, o puertas que se abrían solas. Las construcciones de la

escuela de Alejandría se extendieron por todo el Imperio Romano y posteriormente

por el mundo árabe. En el siglo XIII, Al-Djazari apareció como el heredero de todas ellas

con la publicación de su “Libro del conocimiento de los procedimientos mecánicos”,

uno de cuyos grabados se reproduce aquí. Se trata de una fuente de distribución de

agua.”1

2.1.4 Ciencia ficción

Tiempo después, los autómatas fueron los protagonistas principales de una infinidad

de relatos de ciencia-ficción. La mayoría de los novelistas de aquellos tiempos,

consideraban a los autómatas como una amenaza para la existencia de la raza

humana. Con este tipo de relatos, el temor hacia los autómatas fué creciendo

considerablemente.

En el año de 1920, el escritor de origen checoslovaco Karel Capek, publicó su novela

RUR (Russum’s Universal Robots), la cual fué presentada en obra de teatro en el Teatro

Nacional de Praga el 25 de Enero de 1921. “Esta obra trata de dos pequeños seres

artificiales de forma humana que responden perfectamente a las órdenes de su

creador, aunque al final acaban rebelándose contra él.”2 Para referirse a estos seres, el

autor les llamaba robots, derivación del vocablo checo robota, que significa “trabajo

obligatorio”. Y es así como surge la palabra robot para referirse a los autómatas

mecánicos de aquellas épocas. Y a partir de esta novela, se les llama robots a los

autómatas.

Existe un miedo a los robots debido a la evolución tan acelerada que se ha proyectado

en muchas de las novelas de ciencia-ficción. Y aunque muchas de estas novelas no

están tan fuera de la realidad, no hay por qué tenerles pavor al desarrollo de robots,

sino todo lo contrario, ya que estos existen para poder facilitar las tareas de los

humanos. En la obra de Isaac Asimov, Yo robot publicada en 1940, postula tres leyes

que los robots deberán de seguir:

Un robot no debe dañar a un ser humano o, por su inacción, dejar que un ser

humano sufra daño.

Un robot debe obedecer las órdenes que le son dadas por un ser humano, excepto

cuando estas órdenes están en contradicción con la primera ley.

1 “Las máquinas antiguas”, Gran Enciclopedia Universal QUID Ilustrado, vol. 11, Página 78, (1983).2 “ROBOTS”, Biblioteca de la Informática vol. 7, Página 2225, (1990).

Un robot debe proteger su propia existencia, hasta donde esta protección no entre

en conflicto con la primera o segunda ley.

Una de las primeras películas que tratan el tema de la robótica es la titulada

“Metrópolis”, la cual trata de un robot femenino que posee inteligencia propia,

obedece todas las ordenes de su creador, y aunque es una película antigua, es un buen

ejemplo de cómo veían a los robots en aquellas épocas. Otro buen ejemplo de

películas de ciencia-ficción, es la trilogía de Las Guerra de las Galaxias (Star Wars), de

George Lucas, que muestra a los robots de dos maneras: buenos y malos. La novela

muestra, principalmente, a dos robots que respetan y siguen las órdenes de sus

dueños, muestra que los robots pueden tener inteligencia propia y hasta sentido del

humor; aunque contradice las tres leyes de Isaac Asimov, ya que los robots de esta

novela pueden llegar a destruir formas de vida, humana y extraterrestre.

2.1.5 Automatización.

Con el nacimiento de la Revolución Industrial, muchas fábricas tuvieron gran

aceptación por la automatización de procesos repetitivos en la línea de ensamblaje. La

automatización consiste, principalmente, en diseñar sistemas capaces de ejecutar

tareas repetitivas hechas por los hombres, y capaces de controlas operaciones sin la

ayuda de un operador humano. El término automatización también se utiliza para

describir a los sistemas programables que pueden operar independientemente del

control humano. La mayoría de las industrias han sido automatizadas o utilizan

tecnología para automatizar algunas labores; en la industria de la telefonía, marcación,

transmisión y facturación está completamente automatizados. Los ferrocarriles son

controlados por herramientas automáticas de señalización, las cuales cuentan con

sensores capaces de detectar el cruce de carros en un punto en especial, esto significa

que se puede tener vigilado el movimiento y localización de vagones de tren.

Pero no todas las industrias requieren el mismo grado de automatización. La

agricultura es una industria difícil de automatizar, y con esto se ha vuelto más

mecanizada, esencialmente en el procesamiento y empaque de comida. De manera

similar, los doctores pueden dar consulta asistiéndose en una computadora, pero

finalmente el doctor, y no la computadora, termina por dar el diagnóstico final al

paciente.

Los robots comenzaron a aparecer en este proceso de automatización industrial hasta

la aparición de las computadoras en los 40’s. Estos robots computarizados, están

equipados con pequeños microprocesadores capaces de procesar la información que

le proveen los sensores externos y así es como el robot puede tomar cambiar o

mantener una operación en ejecución, a esto se le llama retroalimentación, y forma

parte de la Cibernética. La retroalimentación es esencial en cualquier mecanismo de

control automático, ya que ayuda a controlar los factores externos que le afecten en la

correcta ejecución de sus operaciones normales.3

2.1.6 Cibernética.

La cibernética es una ciencia interdisciplinaria, tratando con sistemas de comunicación

y control sobre organismos vivos, máquinas u organizaciones. El término es una

derivación del vocablo griego kybernetes que significa gobernador o piloto, y fué

aplicado por primera vez en 1948 a la teoría del control de mecanismos por el

matemático americano Norbet Wiener.

La cibernética también se aplica al estudio de la psicología, servomecanismo,

economía, neuropsicología, ingeniería en sistemas y al estudio de sistemas sociales, el

término cibernética no es muy utilizado para describir por separado a un campo de

estudio, y muchas de las investigaciones en el campo ahora se centran en el estudio y

diseño de redes neuronales artificiales.4

2.1.7 Inteligencia artificial.

Sin embargo, cuando la computación empezó a surgir como una ciencia, se empezaron

a dar cuenta de que los robots podía realizar tareas mucho más complejas de lo que

3 “Automation” Microsoft Encarta 96 Encyclopedia. 1993-1995.4 “Cybernetics” Microsoft Encarta 96 Encyclopedia. 1993-1995.

ellos imaginaban; se interesaron en el concepto del “razonamiento Humano”; se

dieron cuenta de que si pudieran “aprender” de su medio, se podría realizar el sueño

de cualquier científico de aquella época: crear vida artificial, y de esta manera hacer

que los robots pensaran y pudieran razonar.

La inteligencia humana ha maravillado a los hombres desde el principio de los tiempos,

siempre ha tratado de imitarla, igualar y mecanizarla para sus propios propósitos.

Comenzó por desarrollar algoritmos capaces de resolver problemas específicos, se

interesó en aplicar la Lógica Matemática en la resolución de dichos problemas, y es

aquí donde comenzó a desarrollarse la I.A..

Podemos definir la I. A. como “el estudio de las maneras en las cuales las

computadoras pueden mejorar las tareas cognoscitivas, en las cuales, actualmente, la

gente es mejor.”5 De esta manera podemos ver que el entendimiento de algún

lenguaje natural, reconocimiento de imágenes, encontrar la mejor manera de resolver

un problema de matemáticas, encontrar la ruta óptima para llegar a una objetivo

específico, etc., son parte del razonamiento humano, y que hasta ahora el hombre ha

deseado poder imitarla desarrollando la Inteligencia Artificial.

La evolución de la I.A. se debe al desarrollo de programas para ordenadores capaces

de traducir de un idioma a otro, juegos de ajedrez, resolución de teoremas

matemáticos, etc. Alrededor de 1950, Alan Turing desarrolló un método para saber si

una máquina era o no “inteligente” denominado “Test de Turing”, “en el cual un

operador tiene que mantener una conversación en dos sentidos con otra entidad, a

través de un teclado, e intentar que la otra parte le diga si se trata de una máquina o

de otro ser humano. ¡Muy curioso!

Sobre este test circulan muchas historias ficticias, pero nuestra favorita es la que trata

sobre una persona que buscaba trabajo y al que se le deja delante de un teclado para

que se desenvuelva solo. Naturalmente, se da cuenta de la importancia de este test

para sus perspectivas de carrera y por lo tanto lucha valientemente para encontrar el

secreto, aparentemente sin éxito. Sin embargo, tras cierto tiempo, la persona que

realizaba la entrevista vuelve, le estrecha la mano, y le felicita con estas palabras: ‘Muy

5 “Artificial Intelligence”, Encyclopedia of Artificial Intelligence vol. 1, Página 9, (1993).

bien, amigo, la máquina no pudo descifrar si Ud. era una persona; precisamente es lo

que necesitábamos para un puesto de Inspector de Hacienda’”6. Pero de que sirve

crear algoritmos capaces de imitar la inteligencia y el razonamiento humano; es aquí

donde la I. A. y la Robótica tienen un punto en común.

2.2. Marco de antecedentes.

2.3. Marco teórico y conceptual.

2.3.1. Concepto de corriente eléctrica.

El desplazamiento de un conjunto de cargas o flujo de cargas entre dos puntos se denomina corriente eléctrica, la corriente es continua si las cargas se desplazan siempre en el mismo sentido; es suministrada por pilas y los dinamos. La corriente es alterna si el sentido en el que se desplazan las cargas varía con el tiempo. Es la corriente que utilizamos en las casas y la que suministra los alternadores.

2.3.1.1. Intensidad de corriente

Llamamos intensidad de corriente I a la cantidad de carga que atraviesa una sección del conductor por unidad de tiempo.

La intensidad de corriente es una magnitud fundamental del S.I. Su unidad es el amperio (A), en honor del físico francés A.M.Ampère. Matemáticamente se puede

calcular con la expresión I=Qt donde Q representa la cantidad de carga eléctrica

que atraviesa la sección del conductor, t la unidad de tiempo

2.3.1.2. Circuito eléctrico Es un conjunto de elementos que interactúan entre sí para obtener un resultado, este es el continuo desplazamiento de flujo de carga. Así mismo este sistema permite de alguna manera transformación de la energía.

2.3.1.2.1. Elementos básicos de un circuito eléctrico.

6“Inteligencia Artificial”. Inteligencia Artificial en el Dragón, Página 13. (1985).

Generador : Elemento capaz de transformar alguna forma de energía en energía eléctrica

Receptor: Elemento que transforma la energía eléctrica en otras formas de energía

Conductores: Cables que unen los distintos elementos del circuito, permitiendo la circulación de la corriente

Interruptor : Elemento que abre o cierra el circuito, de modo que impide o permite el paso de la corriente

2.3.1.2.2. Símbolos Eléctricos

Amperímetro: aparato que mide la intensidad de corriente.

Voltímetro: aparato que mide la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito.

Resistencia: elemento del circuito que se opone al paso de la corriente eléctrica.

Generador de corriente continua. Generador de corriente alterna.

2.3.2. Ley de Ohm.

El físico alemán G. OHM midió la intensidad de corriente I que circulaba por un conductor metálico al aplicar diversos valores de diferencia de potencial V entre sus extremos.Los resultados de su experiencia le permitieron comprobar que el cociente entre ambas magnitudes se mantenía constante para cada conductor.

“El cociente entre la diferencia de potencial V aplicada a los extremos de un conductor y la intensidad de corriente I que circula por él es una cantidad constante para cada conductor, llamada RESISTENCIA ELÉCTRICA R

del conductor” R=VI

La unidad de resistencia eléctrica en el S.I. es el ohmio (Ω). Un ohmio (1 Ω) es la resistencia eléctrica de un conductor que al aplicar a entre sus extremos la ddp de 1 V circula por él la corriente de 1 A.

2.3.3. Resistencia eléctrica.

La resistencia eléctrica de un conductor representa la oposición que el conductor ofrece al paso de los electrones.

2.3.3.1. Características de la resistencia eléctrica.

Es directamente proporcional a la longitud del ( L ) mismo Es inversamente proporcional a la sección transversal (grosor) (S) del mismo. Depende del material del que esté hecho el conductor, la naturaleza de cada sustancia se refleje en una magnitud física llamada resistividad (ρ)

R=ρ LS

2.3.3.2. Asociación de resistencias

2.3.4. Sensores para robot.

2.3.4.1. Detalles sobre los sensores para robot.

Existe una amplia variedad de dispositivos diseñados para percibir la información externa de una magnitud física y transformarla en un valor electrónico que sea posible introducir al circuito de control, de modo que el robot sea capaz de cuantificarla y reaccionar en consecuencia.

Un sensor consta de algún elemento sensible a una magnitud física —como por ejemplo la intensidad o color de la luz, temperatura, presión, magnetismo, humedad— y debe ser capaz, por su propias características, o por medio de dispositivos intermedios, de transformar esa magnitud física en un cambio eléctrico que se pueda alimentar en un circuito que la utilice directamente, o sino en una etapa previa que la condicione (amplificando, filtrando, etc.), para que finalmente se la pueda utilizar para el control del robot.

2.3.4.2. Sensores de luz.

Un LDR es un resistor que varía su valor de resistencia eléctrica dependiendo de la cantidad de luz que incide sobre él. Se le llama, también, fotorresistor o fotorresistencia. El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (en algunos casos puede descender a tan bajo como 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (puede ser de varios megaohms).

2.3.4.3. Sensores para medir distancias.

Estos sensores de infrarrojos detectan objetos a distintos rangos de distancia, y en algunos casos ofrecen información de la distancia en algunos modelos, como los GP2D02 y GP2D12. El método de detección de estos sensores es por triangulación. El haz es reflejado por el objeto e incide en un pequeño array CCD, con lo cual se puede determinar la distancia y/o presencia de objetos en el campo de visión. En los sensores que entregan un nivel de salida analógico para indicar la distancia, el valor no es lineal con respecto a la distancia medida, y se debe utilizar una tabla de conversión.

2.3.4.4. Sensores reflectivos.

Los sensores de objetos por reflexión están basados en el empleo de una fuente de señal luminosa (lámparas, diodos LED, diodos láser, etc.) y una célula receptora del reflejo de esta señal, que puede ser un fotodiodo, un fototransistor, LDR, incluso chips especializados, como los receptores de control remoto. Con elementos ópticos similares, es decir emisor-receptor, existen los sensores "de ranura" (en algunos lugares lo he visto referenciado como "de barrera"), donde se establece un haz directo entre el emisor y el receptor, con un espacio entre ellos que puede ser ocupado por un objeto.

2.3.5. Transistor electrónico

El Transistor es un componente electrónico formado por materiales semiconductores, de uso muy habitual, pues lo encontramos presente en cualquiera de los aparatos de uso cotidiano como las radios, alarmas, automóviles, ordenadores, etc.

Vienen a sustituir a las antiguas válvulas termoiónicas de hace unas décadas. Gracias a ellos fue posible la construcción de receptores de radio portátiles llamados comúnmente "transistores", televisores que se encendían en un par de segundos,

televisores en color, etc. Los transistores son unos elementos que han facilitado, en gran medida, el diseño de circuitos electrónicos de reducido tamaño, gran versatilidad y facilidad de control.

En la imagen siguiente vemos a la izquierda un transistor real y a la derecha el símbolo usado en los circuitos electrónicos. Fíjate que siempre tienen 3 patillas y se llaman emisor, base y colector.

Un transistor es un componente que tiene, básicamente, dos funciones:

Deja pasar o corta señales eléctricas a partir de una PEQUEÑA señal de mando. Como Interruptor. Abre o cierra para cortar o dejar pasar la corriente por el circuito.

Funciona como un elemento Amplificador de señales. Le llega una señal pequeña que se convierte en una grande. Pero el Transistor también puede cumplir funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador.

2.3.6. Diodo LED.

Un diodo Led es un diodo que cuando está polarizado directamente emite luz. Además la palabra LED viene del inglés Light Emitting Diode que traducido al español es Diodo Emisor de Luz.Los Leds tienen dos patillas de conexión una larga y otra corta. Para que pase la corriente y emita luz se debe conectar la patilla larga al polo positivo y la corta al negativo. En caso contrario la corriente no pasará y no emitirá luz. En la imagen siguiente vemos un diodo led por dentro.

3. Diseño metodológico.

3.1. Enfoque, alcance y diseño de la investigación.

El primer interrogante de todo investigador es encontrar la ruta, el método, para llegar una buena investigación, el método como tal no es un proceso no terminado y mucho menos perfecto, debe orientar al investigador a encontrar el instrumento seguro que le pueda garantizar el aprovechamiento del tiempo, además le sea una prenda de garantía en el éxito de la investigación

Hay muchos métodos que nos permiten hacer una investigación científica, así mismo la forma de aplicar cada uno de ellos también es extensa ahora bien si se cuenta con una idea clara como me puedo beneficiar con la aplicación de un método, que se me amolde a los hechos, y además pueda encontrar una identidad en el tipo de investigación.

Partamos del principio de que no se puede abarcar demasiado, mejor es focalizar y tener un punto de convergencia de las ideas esto con el fin de delimitar muestra investigación, esto es muy importante para dar rumbo al diseño de un plan de investigación. Las estrategias que podemos utilizar en los trabajos deben direccionarse a cumplir los objetivos y además acomodasen al tipo de procedimiento.

3.1.1. Métodos de investigación.

3.1.1.1. Método lógico inductivo.

Se buscan principios generales indiscutibles por evidentes o por universalmente aceptados. Luego se aplican eses principios descubiertos a casos particulares. La investigación consiste en buscar apoyos para los principios y tratar de demostrar que siempre se producen las consecuencias.

Primero se interpretan los principios y se clarifica su significa. Incluso de uno principios indiscutibles, se pueden sacar otros en forma de consecuencia.

Luego se analizan las consecuencias que se derivan. Y se dan ejemplos o modelos de lo que se supone que tienen que acontecer o se apoyan las afirmaciones con acontecimiento que demuestras que así ha sucedido.

La matemática es la ciencia deductiva por excelencia; parte de axiomas, de postulados y de definiciones. Luego se sacan consecuencias. El modelo o paradigma más significativo es el de los teoremas.

Esta deducción puede hacerse de forma rápida y casi automática. Se habla entonces de método inferencial o de inferencia directa. O puede hacerse también de forma más indirecta. Es entonces llamado el método deductivo indirecto, pues se extiende la reflexión a premisas intermedias.

3.1.1.2. Método inductivo o experimental.

Es el que parte de acumulación de hechos y, ante la repetición de los mismos, se convierte la intuición o suposición de un principio en algo evidente e indiscutible. Con este método se formulan hipótesis al entender que ciertos hechos se repite. Se recogen hechos y se contabilizan los resultados. Se emiten primero leyes provisionales, con son el objeto de la primera investigación científica. Y luego se confirma cada vez con más evidencia.

La inducción puede ser completa o incompleta. Es completa cuando se analizan todos los hechos posibles y se sacan consecuencias. Es incompleta si se analiza sólo un número representativo de los posibles, con sentido de proyección, esto es de modo que los no explorados respondan a los mismos parámetros que los explorados.

En las ciencias positivas y naturales se usa con frecuencia el método de la inducción incompleta, pues se presupone que lo que un miembro de un grupo tiene de forma natural, los demás miembros también lo poseen.

3.2. Unidad de análisis.

Saravena es un municipio ubicado en el departamento de Arauca, con una población aproximada de 55 000 habitantes en su mayoría provenientes de diferentes regiones del país.

Su economía depende de la ganadería, agricultura y el comercio informal. Presenta un clima tropical húmedo con grandes fuentes hidrográficas, posee una vegetación diversificada y gran variedad en su fauna.

La I. E Tecnica Comercial José Eustasio Rivera es una de las más destacadas del municipio por cubrir gran parte de la población infantil. Se encuentra ubicado en el barrio universitario, con una extensión aproximada de 72000 m2 dentro de los cuales se encuentran construidos siete bloques de salones, un bloque de laboratorios, una aula múltiple, dos canchas poli - funcionales, una cancha de futbol y un coliseo en construcción.La comunidad educativa de la sede de bachillerato está compuesta por 1200 estudiantes, de un estrato social medio bajo distribuidos en 33 cursos

3.3. Población muestra.

La población incluyente, se halla definida por la que integra el curso de Física de la I.E. Técnica Comercial José Estadio Rivera de la ciudad de Saravena- Arauca, que para el caso específico de este proyecto de investigación, se toma como muestra y con los cuales se desarrollaran las actividades de acción - participación propuestas y que son los sujetos activos para este proceso de investigación.

Está constituida por 40 estudiantes, de los cuales 20 estudiantes son de undécimo grado y 20 de los grados decimos, escogidos aleatoriamente o al azar simple, de la I.E Tecnica Comercial José Eustasio Rivera, jóvenes hombres y mujeres cuyas edades oscilan entre 15 y 17 años.

3.4. Tipo de investigación.

En la presente investigación se realiza un diseño experimental Pretest – Postest. Este tipo de investigación manipula deliberadamente al menos una variable independiente para su efecto y relación con una o más variables dependientes. En este diseño los sujetos no son asignados a grupos al azar ni emparejados, sino que dichos grupos se forman antes del experimento. Son grupo intactos (razón por la surgen y la manera como se formaron independientes o aparte del experimento).

En esta investigación se utilizó un diseño Pretest – Postest a un grupos uno de ellos experimental y el otro grupo control. Ellos formaron variables para la conformación de acuerdo a los resultados obtenidos en la aplicación de la prueba. En efecto sobre la variable dependiente (grupo control, grupo experimental).

Este tipo de investigación cuasi experimental alcanza validez interna en la medida en que demuestre la equivalencia inicial de los grupos participantes y la equivalencia en el proceso de investigación.

3.5. Enfoque metodológicoSe desarrolló la investigación bajo la siguiente estructura.

3.6. Instrumentos.

3.6.1. Pretest – Postest unidad temática de elementos básicos de un circuito, funcionamiento de algunos dispositivos como sensores en los circuitos eléctricos, el Pretest se elaboró para esta unidad con el fin de determinar el pre - saberes de cada uno de los estudiantes y captar las necesidades de aprendizaje que se requieren. Las preguntas hechas en este test son de carácter específico de falso o verdadero; donde el estudiante además deba que utilizar su capacidad de análisis para optar por una respuesta. Este mismo test se aplicará como Postest con el fin de confirmar si la forma como fue diseñado el plan de acción produjo un cambio en los estudiantes y si el afianzamiento del conocimiento satisface las necesidades de los estudiantes y las expectativas esperadas.

3.6.2. Plan de acción UNA MIRADA HACIA LA ROBOTICA en esta parte del trabajo se plantearon y desarrollaron una serie de actividades metodológicas, utilizando como material básico el diseño y montaje de algunos circuitos eléctricos, finalmente se utilizó el programa logo cricket para programar la tarjeta Handy Cricket.

La estrategia se inicia con la programación de una serie de actividades que poco a poca vayan induciendo al estudiante sin que él se cuenta en el campo de la electricidad, trazando un objetivo claro que en realidad comprenda como es el funcionamiento de un circuito eléctrico que función cumplen todos cada uno de los elementos que lo integran, así mismo la relación que con las tarjetas que son la base de muchos aparatos electrónicos.

3.6.3. Diseño de actividades.

Ver anexo 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 9.6

4. Recolección y análisis de datos

Para realizar esta investigación se hizo necesario conformar dos grupos: un grupo que se denominó Grupo control con el cual se desarrolló la temática en un salón de clases común y corriente con recursos y metodología tradicional, y otro experimental el cual tomo sus clases en una aula taller, donde se utilizaron medios educativos acordes a la temática, además se contó con un kit especial de robótica que le permitió al estudiante aplicar de manera directamente sus conocimiento en el desenvolvimiento de una situación real.

La secuencia que se utilizada en el proceso de investigación consistió en: Cuestionario de entrada o Pretest Cuestionario de salida Postest

Aplicado por igual al grupo control como al grupo experimental.

Los resultados obtenidos en al presente investigación, se presenta a continuación teniendo en cuenta los pasos seguidos durante en el proceso.

4.1. Cuestionario introductorio Pre test. Grupo control y grupo experimental.

Se aplica un cuestionario entrada, advirtiendo a los estudiantes que van participar en una investigación cuyo objeto era estudiar sus ideas sobre circuitos eléctricos y los conceptos relacionados con el tema en un cuestionario de 9 preguntas con definiciones, explicaciones y valoración de distintos fenómenos relacionados. El tiempo para responder al cuestionario fue de 45 minutos. (Ver anexo 9.1)

A través de esta actividad, se quiere determinar la competencia relativa a la identificación de componentes eléctricos, con base en el concepto que cada uno tiene de estos. Para el efecto, se aplican las técnicas: interrogación y participativo-vivenciales. (Es de entender que los estudiantes no han recibido orientación referente al tema).

A continuación se presenta una organización analítica de los resultados del cuestionario (Pretest – Postest) aplicado, teniendo como fundamento las categorías de análisis, enunciando los aspectos observados cuantitativamente. Esto con el fin de analizar como es el comportamiento que tiene la muestra seleccionada, en cuanto al tema de circuitos eléctricos.

Para el análisis de los resultados se tuvo en cuenta la siguiente categorización.

EXCELENTE

Respuesta con base en conceptos claros de circuitos eléctricos

BUENO Repuesta con una combinación de conceptos físicos y preconceptos propiosREGULAR Respuesta simple con base en preconceptos propios

En la siguiente tabla se presenta los resultados.

Resultados obtenidos en el cuestionario de entrada (Pre - Test) de los dos gruposPorcentaje de estudiante en cada nivel

Pregunta Excelente Bueno Regular

GrupoExperimenta

l

GrupoControl

GrupoExperimenta

l

GrupoControl

GrupoExperimenta

l

GrupoControl

1. ¿Qué es un circuito eléctrico? 5% 10,0% 10,0% 10,0% 85,0% 80,0%2. ¿Cuáles son los principales elementos de un circuito eléctrico?

5% 5,0% 5,0% 10,0% 90,0% 85,0%

3. ¿Qué es una carga eléctrica?

5% 0,0% 5,0% 10,0% 90,0% 90,0%

4. ¿Qué es la diferencia de potencial en un circuito eléctrico?

5% 0,0% 0,0% 5,0% 95,0% 95,0%

5. ¿Qué función cumple una resistencia en u circuito eléctrico?

0% 5,0% 5,0% 5,0% 95,0% 90,0%

6. ¿Qué es un transistor? 0% 5,0% 5,0% 5,0% 95,0% 90,0%

7. ¿Qué es un sensor? 5% 5,0% 5,0% 10,0% 90,0% 85,0%

8. ¿Qué función ejerce una fotocelda?

0,0 0,0% 5,0% 5,0% 95,0% 95,0%

9. ¿Qué función cumple un sensor óptico CNY-70? 0,0 0,0% 5,0% 0,0% 95,0% 100,0%

PROMEDIO PORCENTUAL 2,8 3,3% 5% 6,7% 92,2% 90,%

Tabla 1

En el cuestionario realizado, se observa que un alto porcentajes de estudiantes de los dos grupos, respondieron con argumentos simples de acuerdo a las ideas particulares que poseen en ese momento, obviamente es de esperar este tipo de resultados pues las respuestas están dadas con base en la ideas previas que el estudiantes maneje respecto al tema de circuitos eléctricos.

Por ejemplo referente a la primera pregunta se obtiene para el grupo experimental los porcentajes de 5%, 10%, 8 5% lo que indica:

que solo uno dio una respuesta con base en conceptos claros de circuitos eléctricos.

Dos estudiantes, dieron repuesta con una combinación de conceptos físicos y preconceptos propios.

Diecisiete estudiantes, dieron respuesta simple con base en preconceptos propios.

4.2. Confrontación de resultados del Pre – test.

4.3. Cuestionario de salida Post - test. Grupo control y grupo experimental.

Resultados obtenidos en el cuestionario de salida (Pos -Test) de los dos gruposPorcentaje de estudiante en cada nivel

Pregunta Excelente Bueno Regular

GrupoExperimenta

l

GrupoControl

GrupoExperimenta

l

GrupoControl

GrupoExperimenta

l

GrupoControl

1. ¿Qué es un circuito eléctrico? 85,0% 50,0% 15,0% 10,0% 0,0% 40,0%2. ¿Cuáles son los principales elementos de un circuito eléctrico?

80,0% 40,0% 15,0% 15,0% 5,0% 45,0%

3. ¿Qué es una carga eléctrica?

75,0% 55,0% 15,0% 15,0% 10,0% 30,0%

4. ¿Qué es la diferencia de potencial en un circuito eléctrico?

85,0% 65,0% 10,0% 20,0% 5,0% 15,0%

5. ¿Qué función cumple una resistencia en u circuito eléctrico?

90,0% 65,0% 10,0% 15,0% 0,0% 20,0%

6. ¿Qué es un transistor? 80,0% 45,0% 15,0% 30,0% 5,0% 25,0%

7. ¿Qué es un sensor? 85,0% 40,0% 10,0% 25,0% 5,0% 35,0%

8. ¿Qué función ejerce una fotocelda?

90,0% 40,0% 5,0% 30,0% 5,0% 30,0%

9. ¿Qué función cumple un sensor óptico CNY-70? 80,0% 45,0% 15,0% 25,0% 5,0% 30,0%

PRMEDIO PROCENTUAL 83,3% 49,4% 12,2% 20,6% 4,4% 30,0%

Tabla 2

En el cuestionario realizado, se observa una variación significativa en los datos con respecto al cuestionario de entrada sobre todo en el grupo experimental.

Por ejemplo referente a la primera pregunta se obtiene para el grupo experimental los porcentajes de 85%, 15%, 0% lo que indica que:

17 estudiantes dio una respuesta con base en conceptos claros de circuitos eléctricos.

15 estudiantes, dieron repuesta con una combinación de conceptos físicos y preconceptos propios.

0 estudiantes, dieron respuesta simple con base en preconceptos propios.

4.4. Confrontación de Resultados del Pos Test.

4.5. COMPARATIVOS DE ACUERDO ALAS CATEGORIAS

4.5.1. EXCELENTES.

En el Pre-test el grupo control está 0,5 puntos por encima del grupo experimental mientras que en el Pos test, la diferencia en más notoria ya que el grupo Experimental está 33,9 puntos por encima del grupo control.

En el Postest el grupo experimental obtiene 80,5 puntos más que en Pres test, mientras que el grupo control solamente 46,1, es claro que el grupo experimental tuvo mayor efectividad al responder la prueba.

4.5.2. BUENOS.

En el Pre-test se el grupo control está 1 puntos por encima del grupo experimental mientras que en el Pos test, la diferencia en más notoria ya que pasa a ser de 8,6 puntos.

4.5.3. REGULARES

5. Cronograma y presupuesto.

5.1. Cronograma.

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADESTiempo en semanas JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE

Actividades 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

A1 Planificación de la propuesta del proyecto

A2 Aplicación, tabulación y análisis de encuestas

A3 Diseño, aplicación y análisis del Pre test

A4 Diseño y formulación y desarrollo del plan de Acción

A5 Aplicación de Pos Test. Análisis de información

A6 Teórica - practica en el diseño de los robots

A7 Digitación y planeación de la sustentación

A8 Sustentación final y presentación en la feria

5.2. Presupuesto.

PRESUPUESTON° Categorías de los gastos Valor unitario Valor

4 Dos tarjetas Arduíno con sus respectivos cables de interface

26000

1040004

Micro Servomotor Mg90s Tower Pro Metálico Arduíno

1600064000

8Sensores CNY 70

2000 16000

6Sensores Sharp GP2d120

24000 144000

24Sensores LDR

2000 48000

Resistencias eléctrica100 40000

Cabes de conexión100 8000

40Transistores 2N 2222A

1500 60000

100Led

500 50000

40Pares de pilas

2000 80000

4Moto reductores con llantas

15000 60000

8Rueda loca

2000 16000

Papelería24000 24000

Imprevistos100000 100000

Refrigerios186000 186000

Total1000000

6. Conclusiones.

6.1. En el Pre- Test en los dos grupos se pudo observar que los datos tiene a agruparse en la opción de respuesta regular, es de esperar este resultado ya que las respuestas están dadas con base en conceptos previos de estudiante.

6.2. La confrontación de resultados en el Pos test nos permite inferir con claridad dos situaciones que en el grupo experimental tuvieron una tendencia a agruparse en la opción de respuesta excelente, mientras que en el grupo control se dispersaron con mucha regularidad en las tres opciones.

6.3. Cuando realizamos el comparativo entre las categoría de excelente, bueno y regular, se puede notar la diferencia significativa en la opción excelente, ya que el grupo experimental tiene 33,9 puntos porcentuales más que el grupo control

6.4. De acuerdo a las tres conclusiones anteriores se puede deducir que el grupo experimental que se enfrentó a la manipulación directa de circuitos eléctricos con elementos esenciales, permitió que el estudiante asimilara mejor el concepto, así como encontrar la relación entre la teoría y la realidad.

6.5. La aplicación de la estrategia didáctica contenida el plan de acción UNA MIRADA HACIA LA ROBOTICA logro que al estudiante se apropiara de alguna manera del conocimiento, porque para la construcción de circuitos básicos de robótica, le fue indispensable manipular hábilmente elementos como los sensores que son precisos en su funcionamiento, y su margen de error es mínimo, lo cual implica un manejo preciso, y de ahí que el estudiante adquiera un conocimiento significativo.

6.6. La manipulación directa de los kit de robótica, le permitió al estudiante aplicar de manera directa sus conocimientos en el desenvolvimiento de una situación real como es la construcción de un circuito eléctrico que cumpla con una función específica.

7. Bibliografía.

ANDRÉS, M. (1990). Evaluación de un plan instruccional dirigido hacia la evolución de las concepciones de los estudiantes acerca de circuitos eléctricos. En Enseñanza de las Ciencias: revista de investigación y experiencias didácticas,

AUSUBEL-NOVAK-HANESIAN (1983) Psicología Educativa: Un punto de vista cognoscitivo .2° Ed.TRILLAS México

AYLLÓN Fandiño, Esperanza. (1987) Fundamentos de la Teoría de los Circuitos Eléctricos , t . I , II y III. – La Habana : Editorial Pueblo y Educación.

BERRY,F., DiPiazza, P. & Sauer, S. . (2003). The Future of Electrical and Computer

(INS90) Insua Negrao, Antonio, Et al; Biblioteca de Informática, vol. 7; Edit. Limusa;

1990.

(SCH83) Schoeller, Guy, Et al; Gran Enciclopedia Universal QUID Ilustrado, vol. 11; Edit.

PROMEXA; 1983.

(MIC95) Microsoft Co.; Microsoft Encarta 96 Encyclopedia; CD. Microsoft Home; 1995.

(SNA93) Shapiro, Stuart C, Et al; Encyclopedia of Artificial Intelligence, vol. 1; Edit.

Wiley; 1993.

(BRI85) Brian, Keith y Steven; Inteligencia Artificial en el Dragón; Edit. Gustavo Gill,

S.A.; 1985.

(SAN90) Sánchez y Beltrán, J. P.; Sistemas Expertos. Una metodología de

programación; Edit. Macrobit; 1990.

(DI97) Di; “Khepera Mobile Robot Specifications”; K-Team SA;

http://diwww.epfl.ch/lami/robots/K-family/Khepera.html; 1997

(DI97) Di; “Koala Mobile Robot Specifications”; K-Team SA;

http://diwww.epfl.ch/lami/robots/K-family/Koala.html; 1997

(BER97) Anonimo; “Medical Robotics at UC Berkeley”; Universidad de California en

Berkeley; http://robotics.eecs.berkeley.edu/~mcenk/medical/index.html; 1997

(NAS98) Anonimo; “NASA Space Telerobotics Program Home Page”; National

Aeronautics and Space Administration (NASA);

http://ranier.oact.hq.nasa.gov/telerobotics.html; 1998.

(FEI97) García Vega, Angélica; “Robótica Home Page” ; Facultad de Estadística e

Informática, Universidad Veracruzana; http://sunserv.fei.uv.mx/robot/robot.htm;

1997.

(DIS98) Anónimo; “New Tomorrowland - Index”; Disneyland;

http://www.disney.com/Disneyland/info/touring/newtmrw/; 1998.

8. RECOMENDACIONES

Cuando el trabajo esté enfocado a la parte netamente pedagógica, y sea desarrollado en gran parte por estudiantes es importante manejar muestras pequeñas.

En algunas ocasiones las actividades que se programan no funcionan como uno lo esperaba, es estos casos, hay que permitir que sean retroalimentadas esto debido a que en muchos casos los circuitos eléctricos tiene variedad debido al tipo de material que se está manipulando , también es importante ver la teoría se puede alejar un poco la práctica.

Cuando se ensamblan los robot no debemos esperar resultados perfectos, puede ser que los sistemas, los sensores NO realicen la función como nosotros lo planeamos , de hecho el grupo tuvo que realizar algunos cambios debido a que se nos quemaron algunos sensores, en muchas ocasiones los circuitos no nos funcionaron debidamente, pero ese tipo situaciones deben aprovecharse para afianzar mejor el conocimiento, además esto permite que el estudiante empiece a implementar un sistemas de investigación para superar las dificultades presentadas

9. Anexos.9.1. Pretest y Postest aplicado a estudiantes.

INSTITUCIÓN EDUCATIVA TECNICA COMERCIAL JOSÉ EUSTASIO RIVERIAGRUPO DE INVESTIACION UNA MIRADA HACIA LA ROBÓTICA

Grado ______

Responda las siguientes preguntas, de acuerdo a sus conocimientos, o algún tipo de experiencia que tenga al respecto tiempo de duración 45 minutos

1. ¿Qué es un circuito eléctrico?

2. ¿Cuáles son los principales elementos de un circuito eléctrico?

3. ¿Qué es una carga eléctrica?

4. ¿Qué es la diferencia de potencial en un circuito eléctrico?

5. ¿Qué función cumple una resistencia en un circuito eléctrico?

6. ¿Qué es un transistor?

7. ¿Qué es un sensor?

8. ¿Qué función ejerce una fotocelda?

9. ¿Qué función cumple un sensor óptico CNY-70?

9.2. GUIA DIDACTICA N° 1 Actividad MOTIVACION.ASSEMBLY THE ELECTRIC DINOSAUR

Pongamos a prueba todo nuestro talento y creatividad, realicemos una competencia de DinosauriosTiempo de 2 horas

Objetivo: motivar al estudiante a plasmar su creatividad, así como la recursividad y concentración cuando debe seguir instrucciones.

Materiales. Kit de armatodo Gigo

Procedimiento: sigue las instrucciones paso a paso.

¿Qué dificultad se le presento en el ensamble del Dinosaurio?

Escriba tres aspectos que más le hayan llamado la atención o que mes le gustaron el ensamble del Dinosaurio.

¿Con que área del conocimiento relaciona esta actividad?

¿Específicamente con la asignatura de Física con que tema relaciona esta actividad?

BibliografíaElectric Dinosaur Gigo Science – Tool Kit

9.3. GUÍA DIDACTICA N° 2

ROBOT SEGUIDOR DE LUZ

OBJETIVO: brindarle a los participantes, los conocimientos y habilidades necesarias para poder construir un circuito eléctrico que le permita poner en funcionamiento un prototipo de robot con la presencia de la luz, por medio de un dispositivo llamado fotocelda.

TEMARIO:

Símbolos y diagramas eléctricos.Montaje de circuito eléctrico.Aplicación en la robótica

MATERIALES:Protoboard, 1 batería de 9v, 1 fotocelda LDR, un bombillo led, 2 transistores 2N 2222A, 1 resistencia de 100k, 2 resistencias de1K y un motor pequeño.

PROCEDIMIENTO1. La fotorresistencia trabaja de la siguiente forma: con presencia de Luz la resistencia baja casi a cero y cuando hay oscuridad la resistencia aumenta.... En el circuito cuando hay luz la fotorresistencia vale casi cero y de esta forma la base del transistor queda conectado es al negativo y no conduce..... en la oscuridad la resistencia aumenta tanto que se genera una diferencia de potencial sobre ella (voltaje) esto lo ve la base del transistor y conduce permitiendo que el LED prenda.

2. Realiza el circuito en la protoboard.3. Tapa la fotocelda y observa que sucede.4. Con el multímetro toca la lectura de voltaje, resistencia, intensidad de corriente y regístrelos en la siguiente tabla.

R1 = R2 = R3 = RDR LedV =I =

V =I =

V =I =

Voltaje Intensidad Voltaje Intensidad

Escriba dos conclusiones

5. Ahora vamos a realizar el montaje del circuito teniendo como base en anterior, en ese caso nos detectaba la ausencia de luz, para el robot necesitamos que haga lo contario, para ello le hacemos una variación cambio la posición que ocupa el led ahora lo vamos a ubicar en la salida del colector llevando la pata positiva al colector y la negativa a tierra, una vez hecho este paso se puede dar cuenta que todo el tiempo esta encendido y cuando se tapa la fotocelda se apaga ( esto solo para hacer la prueba).Como a esa salida hay que conectarle el motor, a la pata negativa del led lo comentamos a la base de un nuevo transistor el emisor va a tierra, el colector va el motor y este a 9v y ya hemos diseñado el circuito base para el seguidor de luz.

6. Realice el montaje del siguiente circuito.

7. Para el robot seguir de luz debe hacer dos circuitos uno por cada motor y eso es todo.8. Diseñe con mucha creatividad el robot.

9. Escriba tres conclusiones

10. Bibliografía

http://letsmakerobots.com/node/35441

9.4. GUÍA DIDACTICA N° 3.ROBOT SEGUIDOR DE LINEA

OBJETIVO: brindarle a los participantes, los conocimientos y habilidades necesarias para poder construir un circuito eléctrico que le permita poner en funcionamiento un prototipo de robot que sigue una línea negra, por medio de un sensor CNY -70.

TEMARIO:

Como reciclar para crear nuestro propio sensor.Montaje de circuito eléctrico.Aplicación en la robótica

MATERIALES:

Tarjeta de un mouse a bola antiguo, Protoboard, 1 batería de 9v, 1 sensor CNY- 70 , un bombillo led, 2 transistores 2N 2222A, 1 resistencia de 100k, 2 resistencias de 1K, dos 15k , 1 resistencia de 470 ohmios y un motor pequeño.

PROCEDIMIENTO1. 1. Vamos a buscar en las trastes viejos una algún

mouse a bola, una disquera antigua de 51/4, en el mouse encontraremos al menos dos juegos de led y transistores que formaran nuestro sensor.

2. 2. Vamos a conectar el led como es material reclinado no podemos ver cuál es la pata más larga, para identificar el positivo, así que lo conectamos en dos vías del protoboard, una de las patas la conectamos a negativo y a la otra conectamos una resistencia de 470 ohm (amarillo violeta marrón), el otro extremo de la misma va a positivo, le damos tensión con una batería de 9v, como los iR son invisibles a la vista apuntaremos con

un cámara digital, el led se verá iluminado color violeta en caso de estar bien las conexiones, si no está encendido damos vuelta el led y tiene que aprender.

3. Realiza el circuito en la protoboard Una vez tenemos el led encendido pasamos al fototransistor o fotodiodo, nos tenemos que conseguir una resistencia de 15000 ohm, si tiene dos patas lo colocamos en dos vías del protoboard frente al led que conectamos antes, a una pata la ponemos a negativo y a la otra ponemos la resistencia de 15k con su otro extremo a positivo, ahora ponemos el tester en voltios escala de 10v DC con una punta a negativo y la otra a la unión del fototransistor con la resistencia de 15 K colocamos un papel entre el led y el fototransistor y la lectura del tester debe pasar de 1 o 2 voltios a 8 o 9 v, si eso no ocurre damos vuelta el fototransistor y ocurrirá..

R1 = R2 = Fotodiodo Led iRV =I =

V =I =

Voltaje Intensidad Voltaje Intensidad

Escriba dos conclusiones

4. Veamos ahora cómo funciona y como se instala el sensor CNY 70, este hace pare de la primera fase del robot seguidor de línea, es un componente encapsulado de cuatro patas que costa de un transmisor, un receptor óptico, un led infrarrojo y un transistor. Las dos primeras patas son el ánodo y el cátodo y las otras dos el emisor y el colector el funcionamiento es por reflexión, el trasmisor envía una señal infrarroja que si encuentra un objeto que la refleje va allegar por reflexión al transistor y va a conducir, si por el contrario está pegando a una base oscura el rayo no se refleja y no va a conducir. Al lado izquierdo está

el trasmisor y al izquierdo el receptor. Como opera pueden conectar entre 5 y 12 voltios se debe conectar una resistencia para no ir a quemar el led infrarrojo, el siguiente circuito nos permite ver en tiempo real su funcionamiento.

5. Realice el montaje del siguiente circuito.

Experimente cambiando las resistencias y viendo con cual el funcionamiento es mas optimo

6. Para el robot seguir de línea debe hacer dos circuitos uno por cada motor y eso es todo.7. Diseñe con mucha creatividad el robot.

8. Escriba tres conclusiones

9. Bibliografía

http://espaciodecesar.com/2014/10/09/robot-seguidor-de-lnea-negra-sensor-casero-reemplazo-de-cny70/

9.5. GUIA DIDACTICA N°5.

ROBOT MEDIDOR DE DISTANCIA

OBJETIVO: brindarles a los participantes, los conocimientos y habilidades necesarias para poder construir un circuito eléctrico que le permita poner en funcionamiento un prototipo de robot que pueda esquivar un obstáculo utilizando un sensor Sharp GP2D120.

TEMARIO:

Montaje de circuito eléctrico.Aplicación en la robótica

MATERIALES:

Tarjeta Arduíno, Protoboard, 1 batería de 9v, 1 Sharp GP2D120, un bombillo led, 2 transistores 2N 2222A, 1 resistencia de 100k, 2 resistencias de 1K, dos 15k, 1 resistencia de 470 ohmios y dos motores DC.

PROCEDIMIENTO1. La conexión del sensor a la

placa Arduíno es muy sencilla. Tan sólo hay que conectarlo a la alimentación de la placa (Vcc y GND) y la señal que proporciona el sensor (Vo) a la entrada analógica 5 de la placa Arduíno.

2. Coloca un led en el pin 13 y digita el siguiente código.Int ledpin 13; // led conectado en el pin 13Int analogPin = 3; //potenciómetro conectado a pin análogo 3Int val = 0; //variable para almacenar el valor capturado arranca en 0Int threshold = 100 // valor de disparo umbral

void setup () { pinMode(ledPin, OUTPUT); // asigna modo salida el pin digital 13

Serial.begin(9600);

}Void Loop () {val = analogRead(analogPin); // captura el pin de entradaSerial.println(val,DEC);delay(10); //tiempo de espera entre los envíos de datosif (val >= threshold) {

digitalWrite(ledPin, HIGH); // enciende el LED} else {

digitalWrite(ledPin, LOW); // apaga el LED}}Con este pequeño código lo que hemos

3. Acerque y aleje la mano del sensor y observa que sucede.4. Prepara los elementos que ve en la imagen y realiza el montaje.

5. Asi empieza el montaje de si robot.

6. Digita el siguiente código en e insértalo en la tarjeta Arduíno#define trigPin 13#define echoPin 12

#include <Servo.h> //includes the servo library

int motor_pin1 = 4;int motor_pin2 = 5;int motor_pin3 = 6;int motor_pin4 = 7;int servopin = 8;int trigpin = 13int dist = 0;int leftdist = 0;int rightdist = 0;int object = 500; //distance at which the robot should look for another route

Servo myservo;

void setup (){ Serial.begin (9600); pinMode(trigPin, OUTPUT); pinMode(echoPin, INPUT);

pinMode(motor_pin1,OUTPUT); pinMode(motor_pin2,OUTPUT); pinMode(motor_pin3,OUTPUT); pinMode(motor_pin4,OUTPUT); myservo.attach(servopin); myservo.write(90); delay(700);}void loop(){ long duration, dist; digitalWrite(trigPin, LOW); // Added this line delayMicroseconds(2); // Added this line digitalWrite(trigPin, HIGH);// delayMicroseconds(1000); - Removed this line delayMicroseconds(10); // Added this line digitalWrite(trigPin, LOW); duration = pulseIn(echoPin, HIGH); dist = (duration/2) / 29.1;

if(dist < object) { //if distance is less than 550 forward(); //then move forward } if(dist >= object) { //if distance is greater than or equal to 550

findroute(); }}

void forward() { // use combination which works for you digitalWrite(motor_pin1,HIGH); digitalWrite(motor_pin2,LOW); digitalWrite(motor_pin3,HIGH); digitalWrite(motor_pin4,LOW); return; }

void findroute() { halt(); // stop backward(); //go backwards lookleft(); //go to subroutine lookleft lookright(); //go to subroutine lookright

if ( leftdist < rightdist ) { turnleft(); } else { turnright (); }}

void backward() { digitalWrite(motor_pin1,LOW); digitalWrite(motor_pin2,HIGH); digitalWrite(motor_pin3,LOW); digitalWrite(motor_pin4,HIGH); delay(500); halt(); return;}

void halt () { digitalWrite(motor_pin1,LOW); digitalWrite(motor_pin2,LOW); digitalWrite(motor_pin3,LOW); digitalWrite(motor_pin4,LOW); delay(500); //wait after stopping return;}

void lookleft() { myservo.write(150); delay(700); //wait for the servo to get there leftdist = analogRead(trigpin);

myservo.write(90); delay(700); //wait for the servo to get there return;}

void lookright () { myservo.write(30); delay(700); //wait for the servo to get there rightdist = analogRead(trigpin); myservo.write(90); delay(700); //wait for the servo to get there return;}

void turnleft () { digitalWrite(motor_pin1,HIGH); //use the combination which works for you digitalWrite(motor_pin2,LOW); //right motor rotates forward and left motor backward digitalWrite(motor_pin3,LOW); digitalWrite(motor_pin4,HIGH); delay(1000); // wait for the robot to make the turn halt(); return;}

void turnright () { digitalWrite(motor_pin1,LOW); //use the combination which works for you digitalWrite(motor_pin2,HIGH); //left motor rotates forward and right motor backward digitalWrite(motor_pin3,HIGH); digitalWrite(motor_pin4,LOW); delay(1000); // wait for the robot to make the turn halt(); return;}

7. Diseña de una forma muy creativa su robot

Escriba tres conclusiones

Bibliografía

9.6. GUÍA DIDACTICA 6ENSAYANDO ALGUNOS COMANDO EN CRICKET LOGO

OBJETIVO: Iniciar al estudiante en la programación del Handy Cricket, con el Software Cricket Logo.

TEMARIO:

Instalación Cricket Logo.Ensayando algunos comandos.Aplicación en la robótica

MATERIALES:Computador, kit de robótica Handy Cricket (tarjeta, motores, led sensores analógicos interface de comunicaciones.

ATIVIDAD 1FAMILIARIZACION CON CRICKET LOGO

Empecemos a familiarizarnos con el programa Cricket Logo una vez instalado el programa, está la ventana para digitar los diferentes programas

Por defecto el Software selecciona el puerto serial en el caso de la figura es el COM1 en algunos casos puede seleccionar otros puertos es necesario actualizar el puerto para que la el programa tenga conexión con la tarjeta encienda el Handy Cricket y la interface esto se hace colocando los switches en on respectivamente

ACTIVIDAD 2COMO ES EL FUNCIONAMIENTO DE LO MOTORESPonga un motor en el puerto A y otro en el puerto B del Cricket, (los puertos están marcados en la Cricket).A continuación escriba los siguientes comandos en el Centro de comandos y describa que sucede

COMANDO DESCRPICIONA, onRdOffOnfor 20Repeat 4 [onfor 10; delay 10 ] cambie el numeroAB, onthiswaythatwaySeppower 8 (cambie el numero de 0 a 8)Note 59

Ahora el sensor de contacto en el puerto sensor A

COMANDO DESCRPICIONA, on Waituntil [switcha] onfor 20A, on Waituntil [switcha] off

Ahora la fotocelda en el puerto B y a continuación escriba en el centro de comandos de Handy Cricket.

COMANDO DESCRPICIONLoop [send sensorb]A, on waituntil [sensorb >100] off

Describa la función de los siguientes procedimientos

PROCEDIMIENTO DESCRPICIONTo flippyRepeat 10 [ a, onfor 10 rd]endTo flippy-forever -1loop [ a, onfor 10 rd]end

To flippy-forever-2 a, onfor 10 rdflippy-forever-2end

11. Escriba tres conclusiones

12. Bibliografía

http://letsmakerobots.com/node/35441

9.7. EVIDENCIAS FOTOGRAFICAS