Sistemas 4 Libro 3(150)

Tecnologa

A. Hidalgo, R. Martnez, A. Moreno, E. Nogueira, J. Pellicer, S. Resa

SISTEMAS 4

4.Tecnologa ESO

4Esquema de la unidad

Esta doble pgina contiene:

Nmero y ttulo de la unidad.

Presentacin mediante un breve textointroductorio.

El libro gua contiene una actividad inicialrelacionada con la ilustracin. El objetivoes evaluar los conocimientos previos delos alumnos.

Presentacin de la unidad

Estructura

Estas pginas estn organizadas enepgrafes y subepgrafes ordenadoscon numeracin decimal.

Desarrollo de contenidos

Ilustracin

Parte grfica (dibujos,esquemas, etc.) que ayudaa clarificar el texto.

Definiciones

Los contenidos fundamentalesaparecen destacados sobre unfondo de color.

Diseo asistidopor ordenador

2

Antiguamente se dibujaba con instrumentos dedibujo tradicionales: regla, lpiz, escuadra, etc.Pero la utilizacin del ordenador se ha exten-dido de tal modo que en la realizacin de di-bujos se ha vuelto imprescindible el uso deequipos informticos.

Su desarrollo empez en Estados Unidos harunos 60 aos. Este procedimiento recibi el nom-bre de Computer Aided Design, del que provienenlas siglas CAD. En castellano, este trmino podratraducirse por diseo asistido por ordenador y sussiglas seran DAO.

En esta unidad nos introduciremos en este mun-do y veremos un programa de dibujo tcnico: elQCad.

Los diversos programas de dibujo porordenador que existen en la actualidadpermiten un gran nmero de posibilidadespara tratar imgenes, desde los sencillosdiseos en blanco y negro hasta complejasformas y mquinas usadas en el diseoindustrial.

Instalaciones neumticas e hidrulicas 5

41

Instalaciones neumticas e hidrulicas5

40

2. Caractersticas de los fluidos

Los elementos y circuitos neumticos trabajan, como ya hemos visto, con airecomprimido, y este es un fluido.

Hay unas caractersticas muy importantes de los fluidos que deben tenerse encuenta cuando se trabaja con ellos. Son los siguientes:

La unidad de medida de la presin en el Sistema Internacional es el pascal (Pa).

El aire que se encuentra sobre nosotros, a causa de su peso, ejerce una presinque se llama presin atmosfrica, y todos los cuerpos se encuentran someti-dos a ella.

Las dems presiones hacen referencia a esta unidad. Por tanto, hablaremos depresiones relativas de 5 atm para referirnos a una presin que es 5 veces mayorque la presin atmosfrica.

Esta expresin relaciona el caudal de un fluido con su velocidad de desplaza-miento.

Para medir el caudal, la unidad que se emplea en el Sistema Internacional es elmetro cbico por segundo (m3/s).

Presin. La presin se define como la fuerza que se ejerce sobre una su-perficie en nuestro caso ser la fuerza ejercida por el fluido, y vienedada por la siguiente expresin:

Caudal. Se define como la cantidad de fluido que atraviesa una seccin de-terminada por una unidad de tiempo y responde a la siguiente ecuacin:

P = presinF = fuerzaS = superficie

S = superficiev = velocidad de desplazamientoL = desplazamientot = tiempo

1 N1 m2

1 Pa P = FS

G = vt

= S Lt

= S v

Cuando hablamos de presin at-mosfrica tambin se utiliza otraunidad, que es la atmsfera (atm).

1 atm 100 000 Pa

Otra unidad de presin muy utili-zada es el bar. Su equivalencia es:

1 bar = 105 N/m2

Por lo que se puede decir que,aproximadamente:

1 bar 1 atm

Una instalacin neumtica est formada por una serie de elementos con fun-ciones determinadas. Desde los compresores que generan el aire a presin hastalos actuadores, que son los que en ltima instancia utilizan el aire, podemos en-contrarnos con diferentes elementos.

Puede realizarse una clasificacin de todos los elementos en una instalacinneumtica atendiendo a su funcin:

Elementos Descripcin Ejemplo

Produccin

Compresor Genera aire a presin a partir deenerga elctrica.

Existen diversos tipos de compresores. La figura representa un compresor alternativo de pistn. Su funcionamiento es similar al de los motores de explosin.

Acumulador Almacena el aire a presinprocedente del compresor.

Tratamiento

Deacondicionamiento

Mejoran las propiedades del aire:rebajan la humedad, eliminan laspartculas, regulan la presin, etc.

Los manmetros indican la presin del aire comprimido. Las unidades de presin que suelen medir son atmsfera o bars.Accesorios de

medidaIndican datos sobre laspropiedades del aire, como lapresin.

Transporte

Tuberas Distribuyen el aire a presin.Pueden ser de plstico ometlicas.

Las tuberas de aire pueden ser metlicas o de plstico. La tuberaprincipal de distribucin ha de tener una inclinacin mnima del3 % para facilitar la evacuacin del agua que se origine.

Regulacin y control

Vlvulasdistribuidoras

Son elementos que distribuyen elaire segn convenga a partir dediferentes accionamientos.

La vlvula reguladora de flujocontrola el aire que circula estrangulando mediante un tornillo el paso del aire. Con ello se puede regular la velocidad de los cilindros.

Vlvulas de control Controlan y distribuyen el flujo deaire a partir de elementos decontrol.

Accionamiento

Cilindros Originan un desplazamientolineal.

Una de las aplicaciones ms extendidas son los motores neumticos como los que se usan en los talleres para apretar y aflojar las ruedas de los coches.

Motores Originan un movimiento rotativo.

Accionadoresangulares

Originan un determinado giro deleje.

Salida de aire Entrada de airesalida de aire entrada de aire

F

S

L

t

Responde

6. Calcula la presin que se ejerce sobre cada cara de esta caja, si su masa es de 25 kg.Qu conclusin puedes sacar de los resultados?

7. Un depsito contiene aire comprimido a 5 atm. Cul es su presin en pascales?

8. Por una caera circula aire comprimido que se mueve a una velocidad de 0,5 m/s. Si su dimetro es de 1 cm, cul esel caudal de aire?

cara 2

cara 3

60 cm

90 cm

200 cm

3. Elementos de una instalacin neumtica

Analiza

9. Observa la figura del compresorde la tabla siguiente. Analiza sufuncionamiento y explcalo.

cara 1

Actividades

Estn tipificadas segn su grado de dificultad y pueden ser:

Responde Taller de informtica Representa Debate

Experimenta Resuelve Analiza Disea

5Texto expositivo

Se trabajan, a partir de un texto relacionadocon el tema, hechoscentrados en inventos,innovaciones tecnolgicas,hitos tecnolgicos, etc.

Actividades

Pretenden desarrollar lacomprensin lectora, elanlisis y la reflexin sobrealgunos contenidos de launidad.

Mundo tecnolgico

La Sntesis guiada es unresumen que recoge loscontenidos fundamentales de launidad para facilitar su estudio.

El apartado Tecno TIC pretendefomentar el uso de lasTecnologas de la informacin yla comunicacin con cuestionesformuladas a partir de recursosde Internet.

Sntesis guiada y TecnoTIC

Al final del libro se presentandiferentes procesos tecnolgicospara realizar en el aula taller, en losque se trabajan de forma prctica loscontenidos estudiados.

Propuestas de trabajo

Mediante larealizacin de estas actividades se pretende reforzar y/o ampliar los contenidosestudiados.

Actividades finales

Planteamiento

Se trabaja en contextos de la realidad del alumno,para acercarse a suentorno tecnolgico.

Tareas

Estas cuestionespretenden contribuir a la adquisicin de las diferentescompetencias bsicas.

Competencias bsicas

Tecnologa2

58

SNTES

IS

Elabora tu propio resumen de la unidad, completandocon las palabras clave los espacios en blanco.

1. Aunque AutoSketch es un programa que facilitael dibujo de ___________con las que podemos verlas 3D de un objeto, no deja de ser un programade 2D, ya que no nos permite ___________ estedesde diferentes posi ciones.

2. Una de las ___________ms potentes de Auto-Sketch son el grupo de herramientas Snap, queson puntos de ___________como finales de lnea,perpendiculares, tangentes, etc.

3. Otro de los programas de dibujo lineal en 2D esel QCad, que, adems, funciona en diversos siste-mas ___________como Windows, ___________,Mac OS X, etc. Su funcionamiento es muy pareci-do al de AutoSketch y al de AutoCAD, pero ms___________, aunque con ms limitaciones.

4. Al igual que AutoSketch, el programa QCad dis-pone de herramientas para dibujar lneas, polgo-nos, ___________ etc., utilizando puntos de refe-rencia como perpendiculares, ___________, etc. y,sobre todo, la rejilla.

5. Cuando necesitamos orientacin para decorar,amueblar o modificar un espacio y acudimos alos _______________, estos nos muestran suspropuestas en la pantalla del ordenador utilizan-do _______________ de diseo.

6. Un ejemplo de programas de diseo de interioreses la aplicacin _______________. Permite amue-blar espacios y visualizarlos en 2D y en 3D de for-ma que podemos verlos desde _______________ngulos.

Palabras clave

Linux, herramientas, tangentes, visualizar, sencillo,perspectivas, operativos, referencia, circunferencias,diseadores, programas, Ikea Home Planner, dife-rentes

Diseo asistido por ordenador

TIC

TecnoTIC

Los programas vistos en esta unidad no son losnicos que se utilizan para disear o dibujar. Buscainformacin en Internet sobre un programa gra-tuito llamado Sweet Home 3D y descrgalo. Pue-des probarlo diseando algn espacio de tu casa.

Tecnologa1

34

MUNDOTECNOL

GICO

El microchip o circuito integrado (CI) fue inventadopor Jack S. Clair Kilby cuando trabajaba en la em-presa Texas Instruments, en el ao 1958. Este reco-nocimiento lo comparte con Robert Noyce, quientambin fue cofundador de la empresa de micro-procesadores Intel e impulsor de Silicon Valley.

En el primer microchip, Jack S. Clair Kilby integrcinco transistores en una base semiconductora degermanio. Hoy da, las ltimas generaciones usancasi 1000 millones de transistores y, segn la ley deMoore, ese nmero se duplica cada dos aos apro-ximadamente.

Sin embargo, cuantos ms transistores se tratan deponer en el microchip, ms pequeos han de serestos y ms complejo es el proceso de fabricacin.Hablamos de escalas microscpicas: un transistorpuede tener una anchura de una diezmilsima partede milmetro, y una pequea mota de polvo puedeprovocar el mal funcionamiento del conjunto.

Adems de transistores, dentro de los circuitos in-tegrados se pueden hallar elementos pasivos, comoresistencias, condensadores, etc. Como ejemplo,podemos encontrar los microprocesadores, queagrupan millones de transistores, diodos y resis-tencias. Su empleo actualmente es masivo y es raroencontrar algn circuito electrnico que no empleealgn circuito integrado.

Algunas de las primeras aplicaciones de los circui-tos integrados, como la calculadora o la impresoratrmica, fueron patentes en las que particip el

propio Kilby. Pero en la actualidad, el nmero deaparatos electrnicos o informticos que utilizancircuitos integrados es infinito. Cabe resear que,sin el concurso de este invento, la evolucin de losordenadores personales y dems hardware hubiesesido impensable. Podemos observar en la figuracmo la ley de Moore predijo la integracin en su-perficies de 1 cm2, o ms pequeas, de miles de mi-llones de transistores para dar lugar a la fabricacinde los modernos procesadores, capaces de realizar,tambin, millones de operaciones por segundo.

El pequeo gigante: el microchip

Actividades

1. Quines fueron los inventores del circuito integrado? Cul de ellos fue el impulsor de SiliconValley?

2. Los transistores se colocan en las obleas por capas. Calcula cuntas capas contendra un micro-chip fabricado con una oblea de 1 mm, si cada transistor ocupa una anchura de una diezmil-sima de milmetro.

3. Qu componentes pueden formar un circuito integrado?

4. Qu predijo Gordon E. Moore con la llamada ley de Moore?

dual-core intelintel titanium 2 intel titanium

intel pentium 4intel pentium 21

intel pentium II intel pentium intel 486

intel 386 2868085

808080084004

transistores10 000 000 000

1 000 000 000

100 000 000

10 000 000

1 000 000

100 000

10 000

1 000201020052000199519901985198019751970

Ley de Moore

Los logros de la tecnologa 1

35

COMPETEN

CIASBSICASJuan, profesor de Tecnologa del IES Antonio Machado, ha encargado un trabajo por grupos que puedenestar formados, como mximo, por tres personas. El planteamiento del trabajo es el siguiente: realizar

una presentacin multimedia (en Power Point o cualquier otra aplicacin que permita exponerla en clase)para explicar los hitos de la tecnologa desde la Antigedad hasta nuestros das.

Exposicin sobre los hitos de la tecnologa

Tareas

1. Crear la presentacin, que estar compuesta, al menos, por 20 diapositivas.

2. La informacin se organizar de la siguiente forma:

a) Perodo histrico.b) Hitos tecnolgicos.

Caractersticas ms relevantes.c) Materiales utilizados. d) Energas utilizadas.

3. Colocar ilustraciones relevantes de objetos, mecanismos, mquinas, etc.

4. Incluir, como mnimo, los siguientes hitos:

Rueda

Imprenta

Mquina de vapor

Bombilla elctrica

Transistor

Ordenador

Internet

5. Exposicin en clase de la presentacin en la que deben participar todos los componentes delgrupo.

WWW.

Diseo asistido por ordenador 2

59

ACTIVIDADES

Actividades finales

1. Dibuja la pieza de la figura inferior haciendo los rellenos correspondientes y acotndola correctamente.Antes de efectuar los rellenos, debers dividir lneas mediante la herramientas Trim Divide y unirlasmediante la herramienta Trim Join para crear los elementos que hay que rellenar.

2. Dibuja el dado de la figura utilizando la rejilla isomtrica. Para poder rellenar los cubos, tendrs que conver-tir los arcos en curvas mediante el botn Convert Arc |Circle to curve .

3. Con el programa de Ikea para disear oficinas, disea el espacio detu instituto donde est la administracin. Para distribuir y amueblarel espacio, debers, previamente, hacer un croquis con los elemen-tos que contiene y sus medidas, y saber cules son las necesidadeslaborales.

4. Dibuja el borrador con las medidas indicadas. Primero dibuja las tres vistas y despus la perspectiva iso-mtrica.

PROPU

ESTA

DE TRABAJO

Control por ordenador mediante la placa Enconor7

80

PROPU

ESTA

DE TRABAJO

Control por ordenador mediante la placa Enconor 7

81

2. Ejecutad el programa Win-Logo.

3. Escribid en la ventana de Trabajo-carga enplusxp y pulsad . Lapantalla queda dividida en dos ventanas. La superior o ventana detextos muestra los mensajes y en la inferior o de trabajo es dondeescribiremos las rdenes.

4. Montad el circuito siguiendo el esquema de la figura de la derecha.

5. Escribid conecta 1 en la ventana de Trabajo y pulsad . Se puedeobservar que la lmpara est encendida. Si desde la ventana de tra-bajo se ejecuta la instruccin apaga 1, la lmpara deja de ilumi-nar.

6. Si lo que se desea es que la lmpara permanezca encendi-da durante 10 segundos, por ejemplo, y transcurrido estetiempo deje de iluminar, tenemos que crear un procedi-miento y darle un nombre. Los procedimientos deben co-menzar con la palabra para y terminar con la palabra fin.

Para escribir procedimientos, lo ms prctico es utilizar laventana de edicin (tambin se puede usar la de trabajo),que se activa en Ventanas|Edicin o pulsando el icono .

Para crear pausas de tiempo se utiliza la instruccin Se-gundos, que tiene un parmetro en el que se le indica eltiempo en segundos que tiene que permanecer en esteestado.

El procedimiento podra ser el siguiente:

S1 S2 S3 S4 S5A S5B S6A S6B S7A S7B S8A S8B E8 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1

SALIDAS DIGITALES ENTRADAS DIGITALES

REFRIGERADOR

REFRIGERADOR

SALIDASANALGICAS

ENTRADASANALGICAS

Alimentacin

PUER

TOSE

RIE

RESE

T

ENCONOR PLUS

GN

DEA

5EA

4EA

3EA

2EA

1+5

VG

ND

LED

SA1 SA2 SA3 SA4 ALIMENTACINSALIDAS ANALGICAS

15 V

para lmpara conecta 1 segundos 10 apaga 1 fin

El diagrama de flujo correspondiente en VisualEnconor es:

La solucin mediante iconos en Visual Enconor es:

Control por ordenador mediante la placa EnconorGrupo de alumnos recomendado: 2.

Duracin aproximada: 2 horas para todas las actividades + tiempo de montaje de las experiencias

Descripcin y anlisis del problemaEn esta prctica llevaremos a cabo diversas actividades que nos permitirn controlar diferentes dispositivos con el orde-nador. Algunas de estas actividades corresponden a experiencias o prcticas ya realizadas en cursos anteriores o en el ac-tual.

Para hacer las actividades que a continuacin se proponen, adems de los materiales y herramientas especficos para cadauna de ellas, es preciso disponer del programa Win-Logo y la controladora Enconor con sus procedimientos de control.

Las caractersticas tcnicas ms destacables de esta placa son:

Ocho entradas digitales.

Cuatro salidas de tipo interruptor activadas mediante rel.

Cuatro salidas de tipo conmutador de cruce activadas mediante rel.

Cinco entradas analgicas.

Cuatro salidas analgicas.

Procedimientos de control en Win-Logo, MSW-Logo, GWBasic y Visual Basic.

Programacin grfica mediante Visual Enconor.

Para ms informacin se puede visitar la web: www.enconor.com.

1. Encendido intermitente de una lmpara

Materiales Herramientas

portalmparas y lmpara de 3,5-4,5 V 3 cables para la conexin controladora Enconor y sus procedimientos de control pila de petaca (4,5 V)

pelacables destornillador plano

1. Conectad la controladora Enconor aun puerto serie del ordenador me-diante el cable suministrado con elequipo. Enchufadla en la red elctricapor medio del alimentador, tambinsuministrado con el equipo.

6ndice

LIBRO I

Unidad 1

Los logros de la tecnologa 10

1. Hitos de la tecnologa 12

2. Los primeros pasos en la fabricacin de objetos 14

3. Los oficios artesanales 16

4. La fabricacin industrial 20

5. Aprovechamiento de la energa. Primeras fuentes 24

6. La metalurgia primitiva: cobre y bronce 30

Mundo tecnolgico. El pequeo gigante: el microchip 34

Competencias bsicas. Exposicin sobre los hitos de la tecnologa 35

Sntesis guiada 36

TecnoTIC 36

Actividades finales 37

Unidad 2

Diseo asistido por ordenador 38

1. Dibujo lineal mediante AutoSketch 40

2. Programas de dibujo lineal: QCad 48

3. Programas de diseo de interiores 54

Mundo tecnolgico. El diseo industrial 56

Competencias bsicas. Aprendiendo a distribuir el espacio 57

Sntesis guiada 58

TecnoTIC 58


Unidad 3

Las instalaciones en las viviendas 60

1. La electricidad en casa 62

2. Potencia 63

3. La entrada de corriente en casa 64

4. Circuitos bsicos 66

5. El consumo de energa elctrica en el hogar 71

6. El ahorro energtico 72

7. Las tuberas 73

8. Instalaciones para modificar las condiciones ambientales 76

9. La vivienda mejora con la tecnologa 78

Mundo tecnolgico. LuminAID: lmparas LED con energa solar 80

Competencias bsicas. Instalacin elctrica de una vivienda 81

Sntesis guiada 82

TecnoTIC 82



1. Montaje de una bombilla con un interruptor 84

2. Montaje de un timbre con dos bombillas en paralelo 86

3. Montaje de un punto de luz conmutado 88

7ndice

LIBRO II

Unidad 4Control elctrico y electrnico 10

1. Qu es el control? 12

2. Sistemas de control 14

3. Componentes de los sistemas de control 16

4. Componentes electrnicos 18

5. Sistema de numeracin binario 24

6. Circuitos lgicos 26

7. Diseo de circuitos 30

Mundo tecnolgico. El simulador Logicly 32

Competencias bsicas. Elementos de control 33

Sntesis guiada 34

TecnoTIC 34


Unidad 5

Instalaciones neumticas e hidrulicas 36

1. Sistemas neumticos 38

2. Caractersticas de los fluidos 40

3. Elementos de una instalacin neumtica 41

4. Produccin y tratamiento del aire comprimido 42

5. Transporte: la red de distribucin 44

6. Los actuadores 45

7. Vlvulas 46

8. Accionamiento directo de cilindros 48

9. Accionamiento indirecto de cilindros 50

10. Sistemas hidrulicos 52

11. Circuitos hidrulicos 53

Mundo tecnolgico. El correo neumtico 54

Competencias bsicas. Juan, has observado las monedas que llevas? 55

Sntesis guiada 56

TecnoTIC 56



4. Simulacin de circuitos elctricos y electrnicos 58

5. Control de llenado de un depsito de agua 62

6. Simulacin de circuitos neumticos 66

LIBRO III

Unidad 6Control por ordenador 10

1. El algoritmo 12

2. Estructuras algortmicas bsicas 14

3. Lenguaje de programacin 16

4. Interfaces de control 23

Mundo tecnolgico. El lenguaje de programacin Scratch 24

Competencias bsicas. Estructuras algortmicas 25

Sntesis guiada 26

TecnoTIC 26


Unidad 7Diseo, construccin y programacin de robots 28

1. Los robots didcticos rastreadores 30

2. Funcionamiento de los robots rastreadores 36

3. Estudio del algoritmo de control de un robot didctico rastreador 37

4. Tecnologas de control 43

Mundo tecnolgico. Robots didcticos 50

Competencias bsicas. Un robot rastreador 51

8ndice

Sntesis guiada 52

TecnoTIC 52


Unidad 8

Comunicaciones a distancia 54

1. Comunicacin con hilos y sin cable 56

2. Transmisin por el espacio 57

3. Transmisin por cable 58

4. Medios de comunicacin 59

5. Comunicacin por satlite 63

6. Radioenlaces 66

7. La telefona mvil 68

8. El sistema GPS 71

9. Redes de comunicacin de datos 72

10. Internet 74

Mundo tecnolgico. Comunicaciones por Internet: la banda ancha 76

Competencias bsicas. Ondas electromagnticas 77

Sntesis guiada 78

TecnoTIC 78



7. Control por ordenador mediante la placa Enconor 80

8. Control por ordenador mediante la placa IE&TC 86

9. Construccin de un robot rastreador 91

10. Control con la placa Imagina 104

11. Control de una barrera 118

12. Crontrol de un cronmetro 122

13. Control de un contador de revoluciones por minuto 127

14. Control autnomo del robot humanoide Imagina 130

9Kit de material

Para realizar la Propuesta de trabajo 9, Construccin de un robot rastreador, puedes adquirir el kit de montaje siguiente:

Construccin de un robot rastreador

Descripcin componenteReferenciacomercial

Unid. Referencia esquema

resistencia 220 k 1/4 W resistencia 100 k 1/4 W resistencia 220 k 1/4 W resistencia 100 k 1/4 W resistencia 330 k 1/4 W regulador de tensin LM7805CT (EN TO220)*

transistor BDX53

diodo 1N4004

diodo LED 5 mm rojo

zcalo DIP8

conmutador miniatura recto palanca 2 pos

portapilas con hilos 4 pilas PP231 o equivalente

condensador polister metalizado MKT radial 5,08 mm 100 K/100 V

condensador cermico multicapa 20% 50 V K / 63 V

conector PAL moldeado alto hembra acolz. 72 pines paso 2,54

sensor CNY70 VISHAY

conector PAL moldeado alto 36 pines paso 2,54

tira PAL CI macho recto 2,54 40 pines

circuito microcontrolador PICAXE 08-M

cable de comunicacin RS232 DB9 / 3,5 mm estreo

zcalo estreo CI para jack de 3,5 mm

servo Futaba S3003

placa circuito impreso robol PICAXE

IT 0115

PP231

TH100K100R

CCS100K63X

CO81372

CP70336

CO3040

PICAXE 08-M

AXE026

1

1

2

2

2

1

2

1

2

1

1

1

1

2

0,2

2

0,2

0,4

1

1

2

1

R1

R2

R3, R4

R5, R6

R7, R8

U2

Q1, Q2

D1

DD, DE

S1

CN1

C1

C filtro motor

U1

X1

RS232COM

* Opcional para ampliaciones.

Materiales

1 placa protoboard 1 potencimetro de 10 k 2 diodos LED 1 NTC e 4 700 y 0,5 W 2 resistencias de 150 de 0,25 W 1 metro de cable para conexiones 1 resistencia de 120 de 0,25 W 40 cm de cable de nicromo 1 transistor NPN BC238

Con el material que se detalla a continuacin podis hacer las siguientes experiencias de la unidad 4:

Detector de humedad de una planta (pgina 21).

Interruptor sensible al contacto (pgina 22). Hay que aadir otro transistor de las mismas caractersticas y una re-sistencia de 10 k.

Detector de calor (pgina 23).

Circuito temporizador (pgina 23). Hay que aadir un condensador electroltico de 2 200 F.

Control por ordenador

6

En esta unidad nos centraremos en la manera dedar instrucciones al ordenador para que este lasejecute. Comenzaremos resolviendo problemasutilizando algoritmos y su representacin me-diante diagramas de flujo. Despus usaremos loslenguajes de programacin WinLogo y SmallBa-sic para realizar programas sencillos.

En la parte final de la unidad analizaremos la uti-lizacin del ordenador para el control de dispo-sitivos y procesos, dejando las aplicacionesprcticas del control por ordenador para las pro-puestas de trabajo (pginas finales del libro), encuya implementacin el disfrute est asegurado.

Tecnologa6

12

1. El algoritmo

A continuacin presentamos algunos ejemplos sencillos de algoritmos.

Un algoritmo debe detallar los diversos pasos o acciones que se tienen que seguir y ha de tener un nmero finito; es decir, ha de acabar ejecutndose algunavez.

La secuencia ordenada de operaciones y procedimientos que se tienenque seguir para resolver una tarea o un problema se llama algoritmo.

Algoritmo deriva de la palabra la-tinizada del matemtico rabeMohamed Ibn Mousa Al KowRizmi, quien a principios del siglo IXescribi un libro donde se explica-ban mtodos precisos para resolverlas cuatro operaciones aritmticaselementales.

Un pastor con una cabra, un lobo y una col tiene que cruzar un ro, y para ha-cerlo solo dispone de una pequea barca en la que nicamente caben el pas-tor y uno de sus tres acompaantes. Cmo podrn cruzar el ro, teniendo encuenta que no pueden estar solos ni el lobo con la cabra, ni la cabra con la col?

El algoritmo que resuelve el problema es el siguiente:

1) El pastor pasa la cabra al otro lado del ro y vuelve solo.

2) El pastor lleva al lobo a la otra margen del ro y vuelve con la cabra.

3) El pastor cruza el ro con la col y vuelve solo.

4) El pastor pasa la cabra al otro lado del ro.

Cambiar la bombilla fundida de la lmpara del techo de la habitacin.

El algoritmo podra ser el siguiente:

1) Poner la escalera debajo de la bombilla fundida.

2) Subir a la escalera para poder manipular la bombilla.

3) Sacar la bombilla.

4) Bajar de la escalera.

5) Escoger una bombilla de caractersticas similares a la fundida.

6) Subir a la escalera hasta llegar al portalmparas.

7) Colocar la bombilla nueva.

8) Bajar de la escalera.

9) Comprobar que la bombilla funciona.

Analiza

1. Si conocemos previamente las caractersticas de la bombilla fundida, podemos ahorrarnos pasos en el algoritmo.Escribe en tu cuaderno de tecnologa el nuevo algoritmo.

Control por ordenador 6

13

En los dos ejemplos anteriores hemos descrito los algoritmos mediante un len-guaje coloquial. Ahora los describiremos utilizando grficos.

Es muy til hacer el diagnstico de averas mecnicas o elctricas en los arte-factos mediante un organigrama.

En el ejemplo siguiente se describe el algoritmo que se tendra que seguir parareparar el neumtico de una bicicleta.

Situacin deprincipio o fin delorganigrama.

Se efecta unadecisin lgica.

Indica la secuencia de lospasos que hay que seguir.

Representa la operacin ogrupo de operaciones que

hay que hacer.

NO

NO

S

S

La rueda no tiene aire

Inflar la rueda

Desmontar la rueda

La rueda se desinfla?

Sacar la cmara de aire de la rueda

Localizar el defecto en la cmara de aire

Fin del diagnstico

Reemplazar la cmara de aire

Reparar la cmara de aire

El defecto puede ser reparado?

Analiza

2. A partir del siguienteorganigrama, obtnel valor de salida Scuando en la entradatenemos los siguien-tes valores:

NO S

PRINCIPIO

FIN

A B

ENTRADA A, B

C = B A C = A B

SALIDA S = 5 C

EntradaSalida

A B

10 6

3 4

5 7

12 12

Un organigrama o diagrama de flujo es la representacin grfica de los di-ferentes pasos que conforman el algoritmo. Los smbolos bsicos utilizadosson los siguientes:

Tecnologa6

14

2. Estructuras algortmicas bsicas

Los algoritmos, por muy complejos que sean, pueden ser expresados mediantetres estructuras bsicas, que pasamos a comentar a continuacin:

Estructura secuencial

La estructura secuencial es aquella en la que los pasos o acciones se ejecutanuno despus de otro. Se ha de cumplir que:

cada vez se ejecute un paso. el orden de ejecucin de los pasos es el mismo en que estn escritos. cada paso se ejecuta una nica vez. cuando se acaba de ejecutar el ltimo paso, el algoritmo finaliza.

El algoritmo del pastor y el del cambio de la bombilla que hemos visto ante-riormente estn expresados mediante una estructura secuencial.

Estructura condicional

En este tipo de estructura, la siguiente accin que se ejecuta depende del estadode cierta condicin que se ha de evaluar. Veremos dos tipos de estructuras con-dicionales:

a) Estructura condicional simple. Consiste en el hecho de que, si se cumpleuna condicin, se ejecutar una accin, y si no se cumple, no se har nada.

Algunos ejemplos de la estructura condicional simple pueden ser:

Si quieres entrar en una casa, entonces tienesque tocar el timbre.

Si quieres saber nuestro peso, entoncesnos tenemos que subir a una bscula.

Accin 1

Accin 2

Accin n

Diagrama de flujo de una estructurasecuencial.

Accin

Condicin

S

NO

Diagrama de flujo de una estructuracondicional simple.

Responde

3. Haz el diagrama de flujo delos dos ejemplos ilustrados.


15

b) Estructura condicional doble. Consiste enel hecho de que, si se cumple una condicin,entonces se lleva a cabo una accin, y si nose cumple, se ejecuta otra accin.

Un ejemplo de estructura condicional doblees el algoritmo para escoger el precio de unbillete de avin segn la edad: un preciopara los menores de 12 aos y otro para elresto de personas. Si la persona es menor de 12 aos,

el precio del billete es reducido. Encualquier otro caso, el precio esnormal.

Estructura iterativa

Consiste en llevar a cabo una o diversas accio-nes mientras se est cumpliendo una determi-nada condicin. Distinguiremos dos tipos deestructura iterativa.

a) Estructura iterativa hasta que. Una ac-cin o acciones se estn repitiendo hasta quese cumple una condicin determinada, que secomprueba despus de llevar a cabo la ac-cin o acciones.

Un ejemplo de esta estructura iterativa es elalgoritmo de arrancar la moto. Se tiene queaccionar el contacto hasta que el motorarranque.

Repetir. Accionar el contacto hastaque arranque el motor.

b) Estructura iterativa mientras. Consisteen el hecho de que la accin se repite mien-tras se est cumpliendo una determinadacondicin que se comprueba cuando iniciala accin.

Un ejemplo es el algoritmo de pegar sellosen las cartas mensuales que se envan atodos los padres de los alumnos.

Mientras queden cartas, hacerpegar sellos.

Accin 1 Accin 2

Condicin

S

NO

Diagrama de flujo de una estructuracondicional doble.

Accin

Condicin

S

NO

Diagrama de flujo de una estructuraiterativa hasta que.

Accin

Condicin

S

NO

Diagrama de flujo de una estructuraiterativa mientras.

Analiza

4. En una de las dos estructuras iterativas explicadas, la accin puede que no se ejecute ninguna vez, y en la otrala accin se ejecuta al menos una vez. Identifica la que corresponde a cada tipo.

5. Piensa en un ejemplo de cada una de las estructuras estudiadas.

Tecnologa6

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3. Lenguaje de programacin

Para que un ordenador realice una determinada tarea, necesitamos darle unaserie de instrucciones escritas en una notacin especfica.

Fundamentalmente, en la confeccin de un programa pueden considerarse dosfases:

1. Descripcin de las distintas instrucciones que componen el programa en unlenguaje que sea inteligible para las personas.

2. Traduccin de las diferentes instrucciones del programa a un lenguaje in-teligible para el ordenador.

En la primera fase, utilizaremos los algoritmos como mtodo de resolucin deproblemas. La segunda fase consiste en la traduccin del algoritmo a un deter-minado lenguaje de programacin, lo cual supone conocer las reglas sintcticasde este lenguaje.

Distinguiremos dos tipos de lenguajes de bajo nivel:

El lenguaje de mquina, que es el que el ordenador entiende directamente.Todas las instrucciones estn formadas por secuenciasde ceros (0) y unos (1). Un programa escrito en len-guaje de mquina depende del hardware; es decir, nofuncionar en otro ordenador con una CPU diferente.

Lenguaje ensamblador. Como el lenguaje de mquina,depende del hardware, pero con la diferencia de queutiliza mnemotcnicos, que son palabras asociadas acada instruccin. Se necesita un traductor para trasla-darlo al cdigo de mquina.

La utilizacin de estos lenguajes requiere un conoci-miento exhaustivo de la CPU del ordenador y, por tanto,queda para los expertos en informtica.

En los lenguajes de alto nivel, la sintaxis se parece msal lenguaje humano y los programas son ms fciles deescribir. El ordenador no es capaz de entender un len-guaje de alto nivel porque, como ya se ha dicho ante-riormente, solo entiende el lenguaje de mquina. Portanto, tal como suceda con el lenguaje ensamblador,hay que traducirlo al cdigo de mquina.

Un programa es una secuencia de instrucciones ejecutadas por un orde-nador con el objetivo de efectuar una tarea determinada.

Un lenguaje de programacin es una notacin, de acuerdo con una sin-taxis determinada, que se utiliza para escribir instrucciones que sern eje-cutadas por un ordenador. Los lenguajes de programacin se clasificanen dos grandes grupos: lenguajes de bajo nivel y lenguajes de alto nivel.

PROBLEMA

RESULTADO

1 Algoritmo

2 Programa

Fases en la elaboracin de un programa.

Responde

6. Qu nombre recibe el procedimiento de resolu-cin de problemas de programacin?

7. En qu dos grandes grupos podemos clasificarlos lenguajes de programacin? A qu grupo per-tenece Visual Basic? Y el lenguaje de mquina?

8. El lenguaje ensamblador es el mismo para todoslos ordenadores? De qu depende?

9. Cmo se denomina la secuencia de instruccio-nes ejecutadas por un ordenador con el objetivode llevar a cabo una tarea determinada?

10. Cmo se denomina el elemento que sirve de in-termediario entre el ordenador y los dispositivoso procesos que se quiere controlar?

Taller de informtica


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Programacin en Logo

Un lenguaje de programacin sencillo y muy adecuado para su utilizacin en elmbito educativo es Logo. Este lenguaje dispone de unas determinadas ins-trucciones, llamadas primitivas, que se pueden ejecutar directamente.

Aunque existen diferentes versiones del lenguaje de programacin Logo, las msutilizadas en la actualidad son: WinLogo y MSWLogo. La versin MSWLogopuede ser descargada gratuitamente de Internet.

Nosotros utilizaremos el lenguaje WinLogo. Nuestra intencin al explicar el len-guaje de programacin WinLogo no es que se prescinda de los manuales de usua-rio, donde se puede encontrar toda la informacin necesaria, sino dar una brevedescripcin de algunas primitivas y su aplicacin en programas sencillos.

En primer lugar, hay que diferenciar entre primitiva y procedimiento. Una pri-mitiva es una orden que se transmite al ordenador y que este ejecuta inmedia-tamente, mientras que un procedimiento es un conjunto de rdenes agrupadascon la finalidad de resolver un problema concreto. As pues, un procedimientoes como un pequeo programa.

1. Procedimiento que calcule el permetro y la superficie de un rectngulo

En este taller de informtica, que nos servircomo una introduccin al lenguaje WinLogo,definiremos un procedimiento que dibuje unrectngulo y calcule su permetro y su super-ficie en las unidades correspondientes.

1. Ejecuta el programa WinLogo y observaque en la pantalla aparecen tres ventanas:Trabajo, Textos y Grficos.

En la ventana de Grficos aparece, en elcentro, una tortuga. En los orgenes delLogo, esta tortuga era un robot externoque se mova en funcin de las instruccio-nes introducidas en el ordenador. Por tan-to, esta ventana sirve para mostrar dibujosy grficos realizados con la tortuga.

En la ventana de Trabajo podemos escribirlas primitivas y los procedimientos, mien-tras que la ventana de Textos muestra losmen sajes.

2. Definimos un procedimiento que dibujerectngulos de dimensiones variables. Losprocedimientos deben comenzar con la pa labra Para y acabar con la palabraFIN. Para escribir el procedimiento, loms prc tico es activar el men Ventanas |Edicin o pulsar el icono (tambin se puede utilizar la ventana de trabajo).

Hay muchos lenguajes de progra-macin de alto nivel que han evo-lucionado a lo largo del tiempo yhan dado lugar, en algunos casos,a varias versiones de los mismoslenguajes: Basic, Visual Basic, Pas-cal, Turbopascal, Logo, WinLogo, C, C++, Java, etc.

Tecnologa6

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Para que WinLogo reconozca el procedimiento, hay que ejecutar la opcin rea | Interpretar o pulsar el icono . Si todoha ido bien, en la ventana de Textos aparece el mensaje: Acabas de definir REC. Para ejecutar el procedimiento, escribi-mos en la ventana de Trabajo: REC 140 60 y apretamos la tecla INTRO. Inmediatamente aparecer en la ventana de Gr-ficos un rectngulo de 140 unidades de base y 60 unidades de altura.

Para guardar el procedimiento, haz clic en Archivos | Grabar o pulsa el icono y escribe el nombre con el que quieres guardar el procedimiento. Como puedes observar, WinLogo aade de manera automtica la extensin .log al nombre delarchivo.

3. Definimos el procedimiento que calcu-le el permetro de un rectngulo en lasunidades deseadas. Para ello, activamosel men Ventanas | Edicin y escribi-mos el procedimiento.

Realiza la interpretacin del procedi-miento y ejectalo escribiendo en laventana de Trabajo: PERREC 140 60cm. Inmediatamente, en la ventanade Textos aparecer el mensaje: PER-METRO = 400 cm.

Por ltimo, guarda el procedimiento.

4. A continuacin, definimos el procedi-miento que calcule la superficie de unrectngulo. Escribimos el procedimientoen la ventana de edicin.

Haz la interpretacin del procedimien-to y ejectalo escribiendo en la venta-na de Trabajo: SUPREC 140 60 cm.En la ventana de Textos aparece elmensaje: SUPERFICIE = 8400 cm2.Guarda el procedimiento.

5. El procedimiento completo para el rec-tngulo es el que aparece a la de recha.

Observa que en el procedimiento REC-TNGULO se han introducido los pro-cedimientos creados anteriormente,aunque solo hace falta nombrarlos.

Tambin puedes observar que se ha relle-nado el rectngulo de color verde.

Cuando se haya interpretado el proce-dimiento y una vez realizada la ejecu-cin, nos aparecer una pantalla comola de la derecha:

Realiza la ejecucin del procedimientoRECTNGULO con otros valores parala base y la altura (puedes utilizar tam-bin valores decimales). Finalmente,puedes guardar el procedimiento REC-TNGULO.


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Programacin en Basic

El lenguaje de programacin Basic fue uno de los ms utilizados en los prime-ros ordenadores personales. Sirvi para acercar el mundo de la informtica amultitud de usuarios, ya que es un lenguaje sencillo para aprender a programar.

Por ejemplo, para implementar el algoritmo que nos calcula el rea de un rec-tngulo, escribiremos en la ventana las instrucciones siguientes:

A continuacin explicamos el significado de las ins-trucciones anteriores::

La instruccin INPUT nos permite introducir unmensaje y la variable de entrada.

Con la instruccin PRINT, el ordenador mostrar enla pantalla un mensaje o una frase. El texto se escribesiempre entre comillas.

La instruccin END indica el final del programa.

Si ahora hacemos clic en Program|Run o pulsamos F9,aparecer en pantalla el resultado de la ejecucin delprograma que acabamos de realizar, tal como puede ob-servarse en la ventana de la derecha. Para guardar el pro-grama en el dispositivo de almacenamiento deseado, hayque hacer clic en File|Save File As y especificar la ruta deacceso. Observa cmo SmallBasic aade de forma auto-mtica la extensin .bas al nombre del archivo.

Inicio

Fin

Introducir la base y la altura b, h

REA = b h

Escribe el resultado

Aunque existen muchas versiones de Basic: GWBasic, Qbasic, Vsual Basic,etc., nosotros utilizaremos SmallBasic. Esta versin, multiplataforma y total-mente gratuita, la podemos descargar accediendo a la pgina web: http//smallbasic.sourceforge.net/. Una vez completada la instalacin, aparece un accesodirecto en el escritorio.

Para ejecutar el programa, hay que hacer doble clic sobre el icono . A con-tinuacin, se abrir una ventana en la que iremos escribiendo las rdenes.


Tecnologa6

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2. Programa que nos permita averiguar si un nmero dado es primo o no

Para averiguar si un nmero, n, es primo, podemos ir dividindolo por todos los nmeros inferiores a su raz cuadrada y ma-yores que la unidad (si no es divisible por ninguno de estos, tampoco lo ser por ninguno mayor que su raz cuadrada).

A partir del diagrama de flujo del algoritmo, implementamos el programa en SmallBasic.

1. Haz doble clic en el icono del escritorio SmallBasic .

2. Escribimos, en la ventana, el conjunto de ins-trucciones que configuran el programa.

Analizamos las instrucciones que aparecen porprimera vez:

La instruccin REM permite poner uncomentario sobre el objetivo del programa.No afecta a la ejecucin.

La instruccin IF comprueba si la condicin se cumple.Si se cumple, entonces ejecuta la instruccin que siguea THEN. Si la condicin no se cumple, se ejecuta la ins-truccin que sigue a ELSE.

La instruccin WHILE corresponde a un bucle (es-tructura iterativa). Mientras se cumpla la condicin quese verifica al comienzo, se llevarn a cabo las accionesdel interior del bucle.

3. Realizamos la ejecucin del programa. Para ello, pulsamosF9 e introducimos un nmero. Inmediatamente aparecerun mensaje que nos dir si el nmero es primo o no. Sihacemos varias ejecuciones, podremos comprobar la efec-tividad del programa.

4. Por ltimo, tenemos que guardar el programa haciendoclic en File |Save File As y especificar la ruta de acceso.

Inicio

Fin

Introducir nmero n

Nmero primo

VALOR = VALOR + 1

I = I + 1

El nmero no es primo

I = 2VALOR = 0

El nmero es primo

(n = 1) OR (n = 2)

VALOR = 0

I INT n

n MOD I = 0

NO

NO

NO

NO S

S

S

S

.

.

.

. .

.

.

.

.

.

.

.

.

..

.

..


21

Programacin en Scratch

Scratch es un nuevo lenguaje de programacin sencillo y muy adecuado parael mbito educativo. Este lenguaje se puede utilizar para crear historias interac-tivas, animaciones, juegos, msica, etc., y dispone de un rea de trabajo muyintuitiva y orientada a la programacin de objetos.

No es nuestra intencin explicar todo el entorno de programacin con Scratchy sustituir los manuales de usuario en los que se puede encontrar toda la in-formacin necesaria, sino que haremos una breve descripcin de algunos co-mandos y cmo se aplican en programas sencillos.


3. Programa para calcular el permetro y la superficie de un hexgono regular

En este taller de informtica, que nos servir de introduccin al lenguaje de pro gra ma cin Scratch, implementaremos unprograma que dibuje un hexgono y calcule su permetro y su superficie en las unidades correspondientes.

1. Ejecuta el programa Scratch y fjate en que se muestra una ventana como la siguiente, en la que se pueden distinguirfundamentalmente tres zonas:

A la izquierda aparece la zona de bloques, que estn organizados en ocho categoras: movimiento, aspecto, sonidos,lpiz, control, sensores, operadores y variables.

En el centro se encuentra la zona de programacin.

A la derecha se ubica la zona del escenario. En esta zona, los objetos se mueven e interactan unos con otros enfuncin de las instrucciones dadas en la zona de programacin.

El programa est disponible gratuitamente para Windows, Mac y Linux. Sepuede descargar accediendo a la pgina web: http://scratch.mit.edu/.

zona de bloques

zona delescenario

zona de programacin

K

J

Tecnologa6

22

2. Arrastra los diferentes bloques a la zona de programacin y configura el programa tal y como se detalla a continuacin:

3. Para ejecutar el programa pulsa en el icono y aparecer una ventana como la siguiente:

4. Finalmente, selecciona la opcin Archivo | Guardar para guardar el programa en tu dispositivo de almacenamiento.


23

El ordenador puede utilizarse para el control de dispositivos y procesos. Paraello, los sensores y actuadores no pueden conectarse directamente al ordena-dor, sino que es necesario disponer de un nuevo elemento que sirva de inter-mediario, denominado interfaz de control.

La interfaz se conecta al ordenador a travs de los puertos de entrada y salida;de este modo resulta posible el intercambio de informacin.

La interfaz de control cumple la funcin de adaptar seales entre el ordenadory los dispositivos que se deben controlar. Algunas interfaces utilizadas son: Fis-cher Technik, IE&TC, Enconor, Lego, etc., que se conectan al puerto serie o alpuerto en paralelo e incluso pueden conectarse internamente en las ranuras deexpansin, como la Lego.

Salidas(ACTUADORES)

Entradas(SENSORES)

Ordenador Interfaz

sensor sensible a la luz

motor

entradasentradas

interfaz

salidas

Arriba, imagen de la placa Imagina. Abajo, en laimagen de la izquierda, placa Enconor; a laderecha, placa IE&TC.

4. Interfaces de control

En las propuestas de trabajo 7 y 8 se utilizan las controladorasIE&TC y Enconor para implemen-tar diferentes actividades de con-trol por ordenador.

Tambin puedes descargarte unaactividad sobre un programa desimulacin de tiempo que en-contrars en http://www.edito-rialteide.es/?8934.

Tecnologa6

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MUNDOTECNOL

GICO

Mediante el lenguaje de programacin Scratch, se implementar un programa que dibuje un polgono re-gular de un cierto nmero de lados y calcule su permetro y superficie en las unidades correspondientes.

El lenguaje de programacin Scratch

Actividades

A continuacin se muestra una secuencia resumida de los pasos que se deben seguir para imple-mentar el programa.

1. En primer lugar, hay que encajar todos los bloques correspondientes al programa principal. Esconveniente que el programa sea lo ms interactivo posible, de forma que nos pida el nmerode lados que ha de tener el polgono, la medida del lado y de la apotema y, tambin, en qu uni-dad de medida se trabajar.

2. Una vez introducidos los datos del polgono, se proceder al clculo del permetro y la super-ficie.

3. Habr que implementar el programa que dibuje el polgono regular correspondiente al nmerode lados deseado. Aqu se deben poder elegir el color y el tamao del lpiz.

4. A continuacin, aparecer dibujado el polgono en el escenario; tambin aqu se mostrarn losvalores del permetro y de la superficie.

5. Finalmente, se podr guardar el resultado obtenido en el dispositivo de almacenamiento me-diante la opcin Archivo | Guardar como.


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COMPETEN

CIASBSICASObserva detenidamente el siguiente organigrama y realiza las tareas planteadas:

Estructuras algortmicas

Tareas

1. A qu tipo de estructura algortmica bsica corresponde cada uno de los bloques del organi-grama?

2. Qu operacin se realiza en el bloque c? Y en el bloque d?

3. A partir del organigrama anterior, obtn el valor de salida S cuando a la entrada se dan los va-lores indicados en la siguiente tabla:

4. Describe brevemente los pasos seguidos en el organigrama.

5. Con la aplicacin del organigrama anterior, qu actividad se pretende resolver? Cmo se llamael algoritmo que representa este organigrama?

6. A partir del organigrama, escribe el programa correspondiente para poder ser ejecutado conSmallBasic.

Entrada Salida

A B S18 12

12 25

60 34

80 160

369 216

120 252

1 008 832

1 036 29 785

NO S

Inicio

FIN

B > A

Introducir valores A y B

R = residuo de A/B

C = AA = BB = C

R = 0NO S

A = BB = R Salida B

Bloque a

Bloque b

Bloque c

Bloque d

Bloque e

Bloque f

Tecnologa6

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SNTESIS

Elabora tu propio resumen de la unidad, completandocon las palabras clave los espacios en blanco.

1. Un __________ es una secuencia ordenada deoperaciones que se han de seguir para resolver un__________.

2. Las tres estructuras __________que permitenexpresar un algoritmo son: secuencial, __________ e iterativa.

3. En los lenguajes de programacin de alto_______,la sintaxis es parecida al lenguaje __________ ylos programas son ms fciles de implementar.

4. Un __________es una secuencia de instruccionesejecutadas por un ordenador con el objetivo derealizar una __________ determinada.

5. Una __________, en WinLogo, es una orden que setransmite al ordenador y que este __________inmediatamente.

6. Un _______es un conjunto de rdenes agrupadascon la finalidad de resolver un problema ________.

7. El lenguaje de _________Basic fue uno de los msutilizados en los primeros ordenadores __________.

8. La instruccin __________, en Basic, permiteponer un comentario sobre el objetivo del pro-grama, pero no __________ a su ejecucin.

9. El lenguaje de programacin Scratch dispone deun rea de __________ muy intuitiva y__________ a la programacin de objetos.

Palabras clave

REM, humano, ejecuta, instruccin, nivel, afecta, al-goritmo, programa, tarea, trabajo, condicional, pro-blema, programacin, procedimiento, orientada,bsicas, personales, primitiva

Control por ordenadorTIC

TecnoTIC

La domtica es el conjunto de tecnologas quehacen posible automatizar las distintas instalacio-nes de que dispone una vivienda. Endesa pone anuestra disposicin interesantes actividades rela-cionadas con la domtica, la energa y el tipo deiluminacin.

Entra en la pgina que encontrars en:http://www.editorialteide.es/?8934 y pulsa enel bloque Endesa educa: Nios y Energa.

En el apartado Domtica, encontrars dife-rentes actividades interactivas referentes a laclimatizacin, el riego, la iluminacin, etc.

En los apartados: La energa se mueve y Tipo de iluminacin, tambin encontrars interesantesactividades interactivas.


27

ACTIVIDADES

Actividades finales

1. El diagrama de flujo de la figura representa elalgoritmo seguido para que, a partir de un nme-ro dado, nos diga si es par o impar.

a) Copia el algoritmo en tu cuaderno de tecnolo-ga y completa los espacios vacos.

b) Aplica el algoritmo para resolver las siguientesecuaciones:

x2 4x + 3 = 0

2x2 7x + 15 = 0

3x2 = 12x

3. El organigrama inferior representa el posible algo-ritmo que ha de seguirse para detectar la averade una linterna de petaca. Cpialo en tu cuadernoy rellena los espacios vacos.

4. Implementa el algoritmo en forma descriptiva y eldiagrama de flujos de cada una de las siguientessituaciones:a) Antes de salir de casa observas el tiempo, por

si fuese necesario coger el paraguas.b) Por la maana ests en la cama hasta que

suena el despertador.c) Al medioda, al salir de clase, vas a comer a

casa y por la tarde vuelves al colegio.

5. Dado el siguiente algoritmo en lenguaje colo-quial, rellena la tabla de la derecha:

Entrada (A, B, C)

Si A>B, entonces,valor = A

De otra manera,valor = B

Si C>valor, enton-ces, valor = C

2. El diagrama de flujo adjunto representa el algo-ritmo que hay que seguir para resolver una ecua-cin de segundo grado.

Completa los cuadros correspondientes a cadabloque para cada una de las entradas dadas en latabla adjunta:

NO

Bloque a

Bloque b

Bloque c

Bloque d

S

Inicio

FIN

Residuo = 0

Introducir nmero n

Obtener resto de n/2

Nmero IMPAR Nmero PAR

Bloque Entrada

a 20 15

b

c

d

S NO

Inicio

FIN

Introducir coeficientes a, b, c

Las races son: No hay races reales

Funciona

correctamente la

linterna?

S

NO

NO

NO S

S

S

La linterna no funciona

Cambiar labombilla

La pila est gastada

Verificar el interruptor ylos contactos elctricos

Entrada Salida

ValorA B C4 1 6

2 7 3

9 5 5

Diseo,construccin y programacinde robots

7

Los robots didcticos son una herramienta ideal enel aprendizaje de los sistemas de control autom-tico, ya que, de una forma amena y divertida, es po-sible poner en prctica los conocimientos y la propiacapacidad inventiva de los que participan en esta ac-tividad.

Los robots didcticos rastreado-res nombre por el que se les co-noce estn entre los modelosms utilizados. Se trata de robotsque siguen una lnea blanca sobrefondo oscuro (o a la inversa), for-mando un circuito muy revirado.

Tecnologa7

30

1. Los robots didcticos rastreadores

El objetivo de estos robots es pasar el circuito con la mxima velocidad sin salirde la lnea. Aunque este tipo de robot puede ser muy sencillo, permite que hayadiversos niveles de complejidad constructiva, as como la aplicacin de variastcnicas para su control. Asimismo, puede abrir un amplio abanico de posibili-dades en la opcin tecnolgica que implemente el control: con rels, con elec-trnica digital, con microcontrolador o con PLC.

Elementos que constituyen un robot

Los elementos bsicos de un robot rastreadorson: el chasis, los sensores, los motores, laplaca de control y la alimentacin.

El chasis

Es la parte que soporta todos los elementos quecomponen el robot. Esencialmente, est formadopor un cuerpo en el que se montan los motores,los sensores, la placa de control y el grupo de ali-mentacin formado generalmente por pilas.

El material con el que se puede construir puedeser muy diverso y, seguramente, es donde sepuede desarrollar ms la creatividad y la imagi-nacin.

Aunque no lo parezca, tambin es una de las par-tes ms importantes, ya que repercute muy di-rectamente en el comportamiento del robot y ensu control.

Para que el robot se comporte de forma estable ysiga la trayectoria de la lnea de una forma msprecisa, adems del tipo de control, se debe teneren cuenta algunos aspectos bsicos:

1. El centro de gravedad debe estar lo ms cerca posible del eje de traccin. Esdecir, las pilas (alimentacin), que seguramente es la parte ms pesada, setienen que colocar sobre el eje de traccin. Tambin se debera tener encuenta que el centro de gravedad ha de estar lo ms bajo posible.

Diferentes prototipos de robots rastreadores.

MOTOR IZQUIERDO

MOTORDERECHO

FONDOOSCURO

SENSORIZQUIERDO

SENSORDERECHO

SENTIDO DE AVANCE

Lnea blanca

RUED

A IZ

QU

IERD

A

RUED

A D

EREC

HA

ALIMENTACIN

CHASIS

DISPOSITIVO DE CONTROL

Diseo, construccin y programacin de robots 7

31

A partir de estas premisas, podemos re crearnos y aplicar todos los conocimien-tos tericos y prcticos adquiridos en la materia de tecnologa para realizar eldesarrollo de la estructura.

Una de las partes ms importantes es la base del robot donde se han de fijar losmotores, los sensores y la rueda trasera. En esta base o estructura tambin se co-locarn la placa de control y las pilas de alimentacin. Por lo general, la dificul-tad ms grande es la fijacin de los motores y de la plaqueta de sensores.

Una manera de obtener un chasis original es utilizar como base un DVD contres bandas dobladas, para fijar los diferentes elementos del robot.

Para montar las ruedas se pueden emplear CD/DVD usados, que pueden fijarsecon cola adhesiva o con tornillos en la pieza que va acoplada al eje del motor(pieza en cruz roja). Para que no patinen, es decir, para que traccionen bien, secoloca una cinta de caucho elstica alrededor del CD. Esta cinta es la que se uti-liza para tapar, provisionalmente, pequeas fugas en tuberas de agua (se puedecomprar en ferreteras). La placa de control y las pilas se pueden fijar con cintavelcro, adhesiva por un lado y velcro por el otro (la venden en ferreteras).

Responde

1. Dnde debe estar situado elcentro de gravedad de unrobot rastreador de competi-cin? Justifica la respuesta.

2. Por qu va bien hacer un di-seo que permita regular la al-tura de los sensores respecto alsuelo?

Analiza

3. Observa los robots de la figura inferior. Vers que tienen diversos dimetros de ruedas. Cmo crees que puedeinfluir este dimetro en el funcionamiento del robot?

2. Los sensores deben instalarse en la parte delantera y hande estar avanzados respecto al eje de traccin, como m-nimo 40 o 50 mm. Los sensores tienen que colocarse auna distancia del suelo de 5-10 mm, para lo cual se hande poder regular en altura, ya que influyen muchos fac-tores en el momento de ajustar la sensibilidad y capta-cin de la lnea que se ha de seguir: cantidad de luz, tipode suelo (brillante, mate), si es negro, etc. Hay que pen-sar que los sensores trabajan por reflexin (emisor/re-ceptor) y captan la luz ambiental del entorno.

3. En la parte de detrs, se coloca una sola rueda, si es po-sible, una rueda loca, para que no domine sobre la trac-cin.

4. Normalmente, en los concursos de robots seguidores sehan de tener en cuenta unas normas sobre las dimensio-nes; estas medidas estn alrededor de 200 200 mm,como mximo.

Robot rastreador con chasis hecho con un DVD doblado.

Tecnologa7

32

Los sensores

Son los elementos que se encargan de detectar la lnea blanca y enviar la infor-macin al dispositivo de control para que sea procesada y poder efectuar as laaccin programada de avance. Por regla general, dos es el nmero habitual desensores, aunque puede que solo haya uno o que el robot lleve tres o ms, segnla precisin que se quiera conseguir.

Los sensores ms utilizados en robots ras-treadores son los CNY70, debido a su pre-cio econmico, a su simplicidad y a su buenfuncionamiento. Se trata de un sensor lla-mado de reflexin infrarroja (ptico), quefunciona por efecto de un emisor (diodo),que emite un rayo de luz infrarroja, y un re-ceptor (fototransistor), que recibe la sealde luz.

Estos son los encargados de diferenciar lalnea blanca del fondo negro, ya que el rayo

infrarrojo se refleja y hace que el sensor detecte y enve una seal de deteccina la placa de control.

El CNY70 tiene cuatro pines de conexin, dos de los cuales corresponden al fotodiodo emisor (A = nodo y K = ctodo) y dos al fototransistor receptor (C = colector y E = emisor).

Cuando la luz infrarroja se refleja en la lnea blanca y llega al receptor, el tran-sistor se pone a conducir, es decir, deja pasar la corriente (cuanta ms luz hay,ms conduce el fototransistor).

Para obtener una seal elctrica efectiva de control, es necesario disear un cir-cuito electrnico muy sencillo, compuesto bsicamente de dos resistencias: R4(220 ) y R5 (100 ). La resistencia R4 limita la corriente que puede circular porel diodo emisor, que como mximo puede ser de 20 mA. Si sobrepasa este valor,puede estropearse el diodo. La resistencia R5 tiene la misin de evitar un cor-tocircuito entre VCC (+) y la masa () cuando el transistor se pone a conducir.

Cuando el transistor conduce, al recibir la luz infrarroja proveniente del foto-diodo (rebotando en la lnea blanca), se comporta como un interruptor cerradoy, por tanto, da una seal negativa GND (). Cuando no conduce, en la terminalde salida hay 5 V (+). El hecho de proporcionar una seal negativa indica que lalgica que sigue es NPN y la entrada de la placa de control debe estar diseadapara poderla reconocer.

Existen muchos tipos de sensores, mecnicos o electrnicos: finales de carrera, mi-crorruptores, sensores magnticos, inductivos, capacitivos, ultrasonidos, etc. A lossensores tambin se les llama captadores o detectores.

Sensor CNY70.

A

E

K

C

CNY70. Vista superior del sensor.

A E

CK

EMISORA K C E

RECEPTOR

LNEA BLANCA

Esquema del sensor CNY70.

Esquema de la seal del sensor.

Analiza

6. Observa el esquema del sensor. Qu tendramos que hacer paraobtener una seal positiva en lugar de negativa cuando el sensordetecta la lnea?

Responde

4. Qu tipo de sensor es elCNY70?

5. Observa el esquema deseal del sensor y explicaqu seal se emite cuandoel sensor detecta la lneablanca o no la detecta.


33

Los motores

Los motores son los elementos que realizan el movimiento del robot. Recibenla seal de alimentacin de la placa de control para poder avanzar y seguir lalnea blanca.

Existen muchos tipos de motores, pero los ms utilizados en robtica didcticason los llamados servomotores. Los servomotores o servos incorporan unmotor de corriente continua, un sistema de reduccin mecnica y un circuitoelectrnico que permite hacerlos girar el ngulo deseado. Si se quieren utilizarcomo un sistema de traccin del robot, se tienen que modificar para que el ejequede liberado y funcionen como motores de corriente continua.

Este tipo de motor tiene muchas ventajas en aplicaciones de robtica, pero unade las ms importantes es que se alimenta de corriente continua, la cual se puede encontrar fcilmente en las pilas o bateras. Las caractersticas ms importan-tes de los motores de corriente continua son:

Su giro es reversible. Cambiando la polaridad podemos invertir fcilmente elsentido de giro del motor.

Se puede variar la velocidad fcilmente. La velocidad vara en funcin de latensin (V) aplicada. Estos motores disponen de un reductor mecnico (en-granajes), lo que hace que la velocidad de giro sea ideal para los movimien-tos de los robots rastreadores.

Par motor importante.Al contar con un reductor, el par motor o fuerza de giroes elevada y suficiente para que el robot se mueva de forma continua.

El circuito que activa el motor est formado por un transistor BDX53,que dispone de una resistencia de 330 en la base para polarizarloy de un diodo LED que sirve de indicador de funcionamiento. Si el cir-cuito integrado (PICAXE) no es capaz de dar la intensidad suficientepara hacer funcionar el motor, es necesario aadir un transistor.

Servomotor.

Vista lateral del servomotor.

Vista superior del servomotor.

Caractersticas

SERVO HITEC HS422

Tensin de funcionamiento 4,8 V a 6 V

Velocidad a 6 V aprox. 1 rev/s (60 rpm)

Fuerza a 6 V 4,1 kg cm

Corriente en reposo 8 mA

Corriente en funcionamiento 150 mA s/carga

Corriente mxima 1100 mA

Dimensiones 40,6 19,8 36,6

Peso 45,5 g

Rodamiento principal Metlico

Engranajes reductores Plstico

Esquema de control del motor.

Responde

7. Por qu hay que poner un transistor para activarel motor?

8. Qu es un servo? Qu hay que hacer parautilizarlo como un sistema de traccin delrobot?

Analiza

9. Observa el esquema de control delmotor. El transistor Q1 pone en mar-cha o para el motor del robot. Qutendramos que hacer para que elmotor girara en sentido contrario?

Tecnologa7

34

La placa de control

Es la parte del robot en la que se implementa el algoritmo de control gracias alcual, mediante los sensores y los motores que tiene conectados, el robot escapaz de seguir la lnea. Se pueden utilizar diversas tecnologas de control, eneste caso hablaremos del PICAXE, que es un circuito electrnico integrado quese puede programar fcilmente con un PC.

Placa de control con microcontrolador

PICAXE-08M.

Este circuito integrado dispone de ocho pines de conexin, dos de los cuales seemplean como entradas (sensores) y dos como salidas (motores).

Esquema electrnico de la placa de control

Alimentacin. Regulador de tensin a 5 V DC.

Circuito de sensores. Entradas: SI y SD.

Circuito de motores. Salidas: MI y MD.

Circuito de control: PICAXE.

Circuito de comunicacin con el PC. Puerto serie RS232.

4

3

2

1

5

1

5

4

32


35

Alimentacin

El robot necesita energa para alimentar los diferentes componentes del circuitoplaca de control, sensores y motores. Y para que el robot se pueda mover deforma autnoma, se usa un lote portapilas de cuatro unidades de 1,5 V del tipoLR6-AA, que nos proporciona una tensin de 6 V, la cual alimentar la placa decontrol.

Tal como muestra el esquema, el circuito se puede alimentar directamente conun lote de pilas de 6 V (4 1,5 V), o bien con una tensin superior si incorpo-ramos un regulador de voltaje LM7805.

Despus del lote de bateras, hemos de insertar el diodo D1, destinado a que, encaso de inversin accidental de la polaridad de las pilas, el circuito quede pro-tegido, ya que este diodo solo conduce si el positivo de las bateras est situadoen su nodo.

Lote de cuatro pilas de alimentacin delrobot.

Las pilas se utilizan en transistores, juguetes, linternas, relojes, calculadoras, etc.Contienen metales pesados como el mercurio, el cadmio o el plomo, que son po-tencialmente peligrosos para la salud y el medio ambiente.

Si las pilas se tiran incontroladamente al medio, la lluvia puede arrastrar los me-tales pesados que contienen hacia los cursos de agua subterrneos, desde los cua-les pueden pasar a los ros y al mar, con el posible efecto nocivo sobre los seresvivos. En caso de quemas incontroladas, los metales se pueden vaporizar y dis-persar por el aire y, cuando llueve, ser arrastrados hacia la tierra y los cursos deagua. La mayor parte de los metales pesados son bioacumulativos y pasan de unorganismo a otro a travs de la cadena alimentaria.

Por todo ello, las pilas se consideran residuos especiales y estn sujetas a una re-cogida y tratamiento especficos.

Esquema del circuito de alimentacin.

Analiza

11. Qu problema podra pre-sentar el circuito de alimen-tacin si suprimimos el diodoD1? Razona la respuesta.

12. Busca informacin sobre lanormalizacin del tipo de pilas(normas: EE. UU., IEC y ANSI).Indica las tensiones y las me-didas normalizadas.

Responde

10. Si queremos conseguir 6 Vcon cuatro pilas de 1,5 V,cmo las tenemos que co-nectar, en serie o en paralelo?

Tecnologa7

36

2. Funcionamiento de los robots rastreadores

Cuando los dos sensores detectan la lnea, el robot debe seguir una trayecto-ria recta. Esto implica que tanto el motor derecho como el izquierdo han degirar de forma simultnea en sentido de avance.

Cuando solo el sensor de la izquierda detecta la lnea, el robot tiene que girarhacia la izquierda; por lo tanto, el motor de la derecha avanza y el de la iz-quierda se para.

Cuando el nico sensor que detecta la lnea es el derecho, el robot gira haciala derecha; por lo tanto, el motor izquierdo avanza y el derecho se para.

Con esta lgica se puede realizar un algoritmo de funcionamiento muy simple y sencillo, con la intervencin de dos sensores, que sern los que proporcionenla entrada de informacin en el sistema de control, y de dos motores, como ele-mentos de salida, que darn lugar al movimiento de seguimiento de la lnea.

Estructura interna del robot. Parte inferior del robot.

El funcionamiento de los robots rastreadores o seguidores de lnea se puede expli-car de forma simplificada basndonos en cmo detectan los sensores y actan losmotores. Recordemos que nuestro robot est formado por dos sensores, dos mo-tores y la placa de control. El color verde de los sensores indica que detectan lalnea blanca. El color verde de las ruedas indica que los motores estn funcionando.

LNEA BLANCA

Responde

13. Si solo alimentamos el motorde la derecha, hacia dndegira el robot?

14. Si conectamos un motor yparamos el otro, el robot gira.Qu tendramos que hacerpara ampliar o disminuir eldimetro del giro?

Debate

16. Haced un debate en pequeos grupos sobre la cuestin planteada en laactividad 15.

Analiza

15. Qu se debera hacer en elcaso de que ninguno de lossensores detectara nada(robot perdido)?


37

Recordemos que algoritmo quiere decir conjunto finito de instrucciones pasoa paso que sirven para ejecutar o resolver un problema. El algoritmo nos da lasolucin genrica de un problema y lo podemos utilizar todas las veces que sepresente ese mismo problema.

En el caso de un robot rastreador, podramos decir que el algoritmo es la se-cuencia de acciones que los motores deben producir despus de que los senso-res detectan una lnea, a fin de poder seguirla sin perderla.

El desarrollo del algoritmo lo realizaremos a partir de dos tipos de control: com-binacional y/o secuencial.

Control combinacional

Hablamos de control combinacional cuando las salidas (motores) dependen delestado combinatorio de las entradas (sensores)

En todo circuito de control es necesario definir las variables de entrada y de salida.

Las variables de entrada son las que proporcionan informacin en forma deseales de control o deteccin; en este caso llamaremos variables de entradaa los dos sensores que detectarn la lnea blanca: SI (sensor izquierdo) y SD(sensor derecho).

Las variables de salida son los actuadores que queremos hacer funcionar yque darn movimiento al robot; en el robot sern los dos motores: MI (motorizquierdo) y MD (motor derecho).

ESTADO 0

ESTADO 1

ESTADO 2

ESTADO 3

SI SD MI MD

0 0 1 0

0 1 1 0

1 0 0 1

1 1 1 1

FUNCIN

COMBINACIONAL

PLACA DE CONTROL

FUNCIN COMBINACIONAL

SD o

MI

MD

SALIDAS = f (ENTRADAS)

SI

SD

MI

MD

SENSORES

SEALES DE ENTRADA

MOTORES

SEALES DE SALIDA

SI o

Responde

17. Cul es la diferencia entreuna variable de entrada y unavariable de salida?

18. Si el robot dispusiera de una si-rena que se encendiera cuan-do est perdido, esta sirenaqu sera, una variable de en-trada o de salida? Justifica larespuesta.

19. Cuntas variables de entraday de salida tiene un robot ras-treador sencillo?

3. Estudio del algoritmo de control de un robot didctico rastreador

Las condiciones combinacionales de funcionamiento sern las siguientes:

El robot siempre tendr que avanzar: a la derecha, a la izquierda o recto.

ESTADO 0: se establecer una prioridad inicial, de forma que cuando nodetecte ningn detector, el robot girar hacia la derecha (por ejemplo),haciendo girar el MI para que encuentre la lnea.

ESTADO 1: cuando detecte el SD, el robot girar a la derecha, haciendogirar el MI.

ESTADO 2: cuando detecte el SI, el robot girar a la izquierda, haciendogirar el MD.

ESTADO 3: si detectan los dos sensores, se puede establecer que el robotavance en lnea recta; por lo tanto, podemos hacer girar los dos motores a la vez.

Tecnologa7

38

Recordemos que, en un sistema combinacional formado por dos variables deentrada, el nmero de combinaciones posibles viene dado por la expresin: 2n

(n = nmero de variables de entrada).

22 = 4 combinaciones o ESTADOS

A fin de exponer de una forma ordenada y sistemtica la informacin del sis-tema de control, se utiliza la conocida tabla de la verdad.

La tabla de la verdad est formada por las columnas correspondientes a las va-riables de entrada y las variables de salida que intervienen en el sistema de con-trol combinacional que queremos estudiar.

Dos columnas correspondientes a las variables de entrada: SI y SD. En estas co-lumnas se expresan de forma binaria y ordenada por filas las combinacionesque se pueden producir: 00, 01, 10 y 11. Son los ESTADOS correspondientesa la deteccin de los sensores de la lnea.

Dos columnas correspondientes a las variables de salida: MI y MD. En estas co-lumnas queda reflejado el funcionamiento que se desea obtener, de activacino de parada de las diferentes salidas (motores).

Funciones lgicas.

Diagrama de contactos.

SI SD MI MD

0 0 1 0

0 1 1 0

1 0 0 1

1 1 1 1

ESTADO: 0

ESTADO: 1

ESTADO: 2

ESTADO: 3

1

SD

SI

MI

1

10

0

SD

SI

MD

0

11

MI = SD + SI MD = SI

Una vez que se ha obtenido la funcin lgica (algoritmo) que hace funcionar losdos actuadores del robot, se ha de implementar con alguna solucin tecnolgica.Algunas de las opciones tecnolgicas se pueden implementar con funciones opuertas lgicas, diagrama de contactos o instrucciones lgicas programables.Las instrucciones lgicas programables se utilizan para programar algunos au-tmatas programables (PLC) y para implementar cualquier funcin lgica.

LD Inicio de circuitoAND Conexin serie ( por)OR Conexin paralelo

(+ ms)AND NOT Conexin serie negadaOR NOT Conexin paralela

negadaOUT Activacin salida (=)LD SD Inicio con una variable

de entrada (SD) NA.

OR NOT SI Conecta una variablede entrada (SI) NC enparalelo.

OUTMI Activa la salida (MI)cuando se cumpla lacondicin anterior.

LDSI Inicio con una variablede entrada (SI) NA.

OUTMD Activa la salida (MD)cuando se cumpla lacondicin anterior.

Responde

20. Explica el funcionamiento delcircuito de diagrama de con-tactos cuando SI y SD de-tectan.

21. Explica el funcionamiento deldiagrama de funciones cuandono detecta ni SD ni SI.

Analiza

22. Sabras disear un circuitoque, cuando no detectara nin-guno de los sensores, funcio-nase MD?

INSTRUCCIONES LGICAS PROGRAMABLES:

Analiza


39

23. Se trata de hacer un ejercicio de ampliacin del robot seguidorcombinacional, aadiendo un sensor frontal para evitar topar conlos obstculos.

Descripcin

Queremos automatizar de forma combinacional un robot seguidor.Este robot dispone de dos sensores de seguimiento de lnea (SI) y (SD),con la misma lgica de funcionamiento del robot descrito anterior-mente. Ahora bien, se ha incorporado un tercer sensor ptico frontal(F), que se utilizar para evitar colisionar con los obstculos que puedahaber en su trayectoria de seguimiento de la lnea.

Condiciones de funcionamiento

Variables de entrada: F, SI, y SD y F.

Variables de salida: MI y MD.

Las condiciones combinacionales de funcionamiento sern las siguientes:

Se establecer una prioridad inicial de forma que, cuando ningn detector detecte, el robot girar hacia la derecha (porejemplo), haciendo girar el MI, para que encuentre la lnea.

Cuando detecte el SD, el robot girar a la derecha, haciendo girar el MI.

Cuando detecte el SI, el robot girar a la izquierda, haciendo girar el MD.

Si detectan los dos sensores (SI y SD), haremos que el robot avance en lnea recta, por lo que tendrn que girar los dosmotores (MI y MD) a la vez.

Siempre que detecte F, el robot se tendr que parar.

Cuando F no detecte, el robot tendr que avanzar: a la derecha, a la izquierda o recto.

F SI SD MI MD

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 1 0

1 1 1

a) Acaba de rellenar la tabla de la verdad teniendo en cuenta las condiciones de funcionamiento.

b) Observa la tabla de la verdad y deduce las funciones lgicas para cada sentido de giro (mediante diagramas de Karnaugh).

c) Implementa las funciones lgicas que has deducido con puertas lgicas y diagrama de contactos.

MI

MD


SI

F

SI

Tecnologa7

40

Como se ha visto en el apartado anterior sobre los circuitos combinacionales, lasfunciones resultantes dependen exclusivamente de las variables de entrada; esdecir, el valor de las seales de salida en un instante determinado depende delvalor de las seales de entrada en el mismo momento. Cuando las seales de entrada varan, el valor de salida tambin vara, dependiendo de la funcin o ex-presin lgica. Ahora bien, en algunas aplicaciones es necesario que el valor dela seal de salida no dependa slo de las entradas de ese mismo momento, sinoque tambin tenga en cuenta el valor que han tenido las entradas anterior-mente. Estos circuitos son aquellos en los que una misma combinacin de en-tradas da lugar a un diferente estado de las salidas. En los circuitos que se hanestudiado hasta ahora, esto no era posible, por lo que se da un tipo de lgica di-ferente, que se denomina lgica secuencial o circuitos lgicos secuenciales.

Un ejemplo sera la puesta en marcha y parada de un motor utilizando dos pul-sadores, uno de marcha y otro de parada.

Variables de entrada

M = puesta en marcha

P = parada

Variable de salida

S = puesta en marcha

Variable de memoria

S+1 = seal que se utiliza para saber que la salida (S) se ha activado y entra enel sistema de control un instante despus de haberse activado la seal de salida(S), por eso se llama S+1. Esta seal se denomina realimentacin o retroali-mentacin y es necesaria para mantener la seal de salida (S) activa, aunque lascondiciones de activacin dejen de producirse.

Se podra decir que S+1 es el contacto de un rel, el cual se acciona un instantedespus de haberse activado la bobina (S).

Control secuencial

Hablamos de control secuencial cuando las salidas (motores) dependen de las en-tradas (sensores), del estado del sistema y de su evolucin, es decir, de las propiasvariables de salida.

PLACA DE CONTROL


SALIDAS = f (ENTRADAS, SALIDAS)

SI

SD

MI + 1

MD + 1

MI

MD

SENSORES

SEALES DE ENTRADA

MOTORES

SEALES DE SALIDA

FUNCINSECUENCIAL

SD o

MI

MD

SI o

MI+1

MD+1

FUNCINSECUENCIAL

M

PS+1

REALIMENTACIN

S

M

S

PULSADORESMANDOS

CUADROCONTROL

MOTOR

Ou Ov OwOz Ox Oy

A1 1 3 5

A2 2 4 6

P


41

La secuencia lgica de funcionamiento es la siguiente:

ESTADO 0: posicin inicial. La salida (S) desactivada ylos pulsadores (M y P) sin accionar.

ESTADO 1: puesta en marcha. Se aprieta el pulsador demarcha (M) y se activa la salida (S).

ESTADO 2: puesta en marcha. Mientras se est pul-sando (M), se activa la seal S+1, que depende de la sa-lida (S). Esta seal entra en el sistema de control uninstante despus de haberse activado la seal de sali-da (S).

ESTADO 3: la salida se mantiene activada. Se deja deapretar el pulsador de marcha (M) y la salida sigue ac-tivada gracias a la seal de realimentacin (S+1).

ESTADO 4: parada. Se aprieta el pulsador de parada (P) y se detiene la salida.Asimismo, se podra decir que, si mientras se aprieta el pulsador de parada(P) se pulsa el de marcha (M), tambin se ha de parar la salida; se trata deuna condicin de prioridad de la parada (P) sobre la marcha (M).

ESTADO 5: parada. Un instante despus de haberse parado la salida (S), tam-bin se pierde la seal de realimentacin (S+1). La salida se mantiene parada; esdecir, se deja de apretar el pulsador de parada (P) y la salida se mantiene parada.

Como condicin prioritaria, para simplificar la funcin, se podra decir que siem-pre que se apriete P la salida (S) tiene que estar parada.

0

S-1

M PP M

P S+1

1

11

0

0

0

0S = P M + P S+1 = P (M + S+1)

Un motor es un dispositivo actuador que, como su nombre indica, acta sobre el sistema de automatizacin y realiza las ac-ciones que queremos que se ejecuten, como por ejemplo mover una cinta transportadora, hacer subir o bajar un ascensor, etc.

Un dispositivo preactuador es el elemento que hace que se ponga en funcionamiento el actuador y que, por tanto, se puedaconectar a la caja de control. No podemos poner en funcionamiento un motor de potencia elevada directamente desde unpulsador, hace falta un elemento intermedio preactuador, como puede ser el contactor.

Responde

24. En un sistema secuencial, qu sentido tienen las variables de memoria?

25. Sabes cules son los elementos S y S+1 en el circuito anterior de control de un motor?

26. Sabes cul es la diferencia entre un rel de un contador?

27. Haz una lista de actuadores y preactuadores e indica algunas de las aplicaciones de cada uno.

P M S+1 S

0 0 0 0inicio

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 0

1 1 0 0

1 1 1 0

ESTADO 0

ESTADO 3

ESTADO 1

ESTADO 2

ESTADO 5

ESTADO 4

Tecnologa7

42

Ahora vamos a realizar la implementacin del algoritmo de control para nues-tro robot rastreador. Primero tendremos que definir las variables de entrada, lasde salida y las de realimentacin.

Variables de entrada: SI y SD.

Variables de salida: MI y MD.

Las variables MI+1 y MD+1 sern las seales de realimentacin que se producenun instante despus de la activacin de las seales de salida MI y MD, que sonlas que ponen en marcha los motores de movimiento.

Las condiciones de funcionamiento para el sentido de giro derecho son:

Siempre que el sensor izquierdo (SI) detecte la lnea, se pondr en funciona-miento el motor derecho (MD). Estados: 1 y 2.

Cuando el sensor izquierdo (SI) deje de detectar la lnea, una vez que el motorderecho (MD) ya est en funcionamiento, y siempre que el sensor derecho(SD) no la detecte, el motor derecho (MD) seguir en marcha. Estado: 3.

Cuando el sensor izquierdo (SI) no detecte la lnea y la detecte el sensor de-recho (SD), dejar de funcionar el motor derecho (MD). Estados: 4 y 5.

Cuando detecten los dos sensores la lnea, el robot tendr que avanzar enlnea recta; por tanto, los dos motores debern activarse simultneamente.Estados: 6 y 7.

ESTADO 0

ESTADO 3

ESTADO 1

ESTADO 2

ESTADO 5

ESTADO 4

ESTADO 7

ESTADO 6

SD SI MD+1 MD

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 0

1 1 0 1

1 1 1 1

ESTADO 0

ESTADO 3

ESTADO 5

ESTADO 4

ESTADO 1

ESTADO 2

ESTADO 7

ESTADO 6

SD SI MI+1 MI

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 1 0

1 0 0 1

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

0

SDI SI

SIMD

SD MD+1

0

01

1

1

1MD = SI + SD MD+1MD+1 1

0

SD SI

SDMI

SI MI+1

1

11

1

1

0MI = SD + SI MI+1MI+1 0

Las condiciones de funcionamiento para el sentido de giro izquierdo son:

Siempre que el sensor derecho (SD) detecte la lnea, se pondr en marcha elmotor izquierdo (MI). Estados: 1 y 2.

Cuando el sensor derecho (SD) deje de detectar la lnea, una vez que el motorizquierdo (MI) ya est en funcionamiento, y siempre que el sensor izquierdo(SI) no la detecte, el motor izquierdo (MI) seguir en marcha. Estado: 3.

Cuando el sensor derecho (SD) no detecte la lnea y la detecte el sensor iz-quierdo (SI), dejar de funcionar el motor izquierdo (MI). Estados: 4 y 5.

Cuando los dos sensores detecten la lnea, el robot tendr que avanzar enlnea recta; por lo tanto, los dos motores debern activarse de forma simul-tnea. Estados: 6 y 7.

Analiza

28. Estudia la tabla de la verdadreferente al control combina-cional del robot y las del con-trol secuencial y expn lasprincipales diferencias.


43

Cuando hablamos de tecnologas de control nos referimos al tipo de elementosque utilizaremos para implementar el circuito o algoritmo que controla el robot.Las tecnologas de control se pueden dividir en dos grandes grupos: tcnica ca-bleada y tcnica programada.

Esta divisin de tcnicas de desarrollo tienen en cuenta si el circuito que se im-plementa es permanente (convencional) o programable y flexible. Dentro decada tcnica podemos utilizar diferentes tecnologas a la hora de implementarel algoritmo o circuito que ha de controlar la aplicacin; en nuestro caso, el robotrastreador o seguidor de lnea.

Tcnica cableada

El algoritmo que se ha estudiado, planteado y resuelto para que el robot rastreador siga la lnea se monta de forma fija y cualquier modificacin sobre este circuitocomporta una modificacin de las conexiones y/o los elementos que intervienen.Podramos hablar de dos tcnicas fundamentalmente: digital y con rels.

Digital

Se utilizan puertas lgicas electrnicas; es decir, se conectan los cables o se suel-dan los integrados (chips) de forma que siga el esquema (funciones lgicas). Laspuertas o funciones lgicas ms utilizadas son: AND, OR, INVERSOR, NAND yNORS.

Cualquier cambio en el circuito lgico de control supone rehacer el circuito im-preso, para hacer las nuevas conexiones de las puertas; por eso se trata de unatecnologa cableada.

Dentro de esta tecnologa existen dos grandes familias, la TTL, que trabaja con5 Vcc, y la CMOS, de 5 V a 15 Vcc.

En la prctica, el circuito lgico se convierte en un solo tipo de puertas para queel nmero de chips utilizados sea inferior. Si implementramos el circuito lgicoanterior, tendramos que utilizar tres chips: uno de inversores, un AND y un OR.

Concretar el mismo tipo de puertas implica utilizar menos chips; eso se puedehacer aplicando el teorema de Morgan. En este caso, se ha escogido el CD4011,que es un circuito integrado CMOS que contiene cuatro puertas del tipo NANDy permite ser alimentado de 5 a 15 V. En este circuito, la alimentacin utilizadaser de 6 V, que proporcionar un lote de cuatro pilas de 1,5 V en serie.

Placa de control con puertas lgicas.

Circuitos integrados de puertas lgicas.

Robot con control para puertas lgicas.

MI = SD + SI MI+1

MD = SI + SD MD+1

SI SD

MD

MI

MI

MD

Sistemas 4 Libro 3(150)

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