Modelo 6: Puerta automática

 

¡Fuera de mi camino!

 

 

Grado escolar
6-8
Tiempo requerido
2 clases dobles
Nivel de dificultad
Model: medio, Programación: medio
Tipo de modelo
Modelo de mesa para puertas automáticas industriales

DESCRIPCIÓN DEL MODELO / TAREA

Los alumnos (SuS) planifican y realizan una maqueta de una puerta que se abre y se cierra automáticamente.
En función de la necesidad de diferenciación, el sistema automático puede activarse mediante diversos sensores:

  • Botón manual (circuito básico),
  • tarjeta magnética de acceso (diferenciación 1) o
  • detección de movimiento (diferenciación 2).

El tiempo de cierre puede ajustarse de forma variable mediante la programación. 

USO COTIDIANO

La función de un movimiento mecánico accionado automáticamente e iniciado por un sensor está cada vez más presente en la vida cotidiana de los alumnos (puerta del coche, portón trasero de los vehículos, puerta del ascensor, grifo automático, etc.). El desencadenamiento de una función automatizada (por ejemplo, mediante interruptores, cambios de luminosidad, movimiento o control gestual) siempre ha sido muy motivador, al igual que la combinación de movimientos mecánicos con controles modernos. La orientación preprofesional también desempeña un papel importante en lo que respecta al uso, la comprensión, el desarrollo y la optimización del sistema correspondiente. 

Preguntas guía

  • ¿Dónde se instalan las puertas automáticas en la vida cotidiana? (Comunicación)
  • ¿Qué opciones de activación existen para accionar la puerta? (Comunicación)
  • ¿Cómo se puede convertir un movimiento giratorio en un movimiento lineal? (Creatividad)
  • ¿Qué bucles temporales son útiles para el funcionamiento? (Pensamiento crítico, colaboración)

 

Relación con las asignaturas

 

Informática
Fundamentos de la programación de varios sensores, bucles temporales
Tecnología
Calibrar, fabricar y optimizar un objeto
Física
Aspectos mecánicos y cinemáticos de los movimientos

Plan de clases

 

Fase de introducción

Discusión de la lección (sin app)

  • Consultar escenarios en los que una puerta accionada automáticamente facilite procesos mecánicos en la vida.
  • Recoger diversos sistemas posibles de la vida cotidiana de los alumnos.
  • Presentación de la tarea.
  • Discutir los intervalos de tiempo significativos (retardos) y definir los bucles de tiempo.
  • Discutir la realización de posibles soluciones cinemáticas (rotación/traslación) y determinar la realización cinemática del accionamiento.

Asistencia en caso necesario

  • Mostrar sensores, actuadores y componentes del kit de construcción, utilizar medios de presentación si es necesario.
Fase de planificación

Discusión de la lección

  • El profesor especifica el procedimiento utilizando los pasos de trabajo de la app.

Trabajo en pareja o individual (con la aplicación)

  • Los alumnos se familiarizan con la aplicación y descargan la tarea correspondiente.
  • Los alumnos completan la primera tarea de la aplicación.
  • En la aplicación, crean listas de requisitos para las piezas mecánicas y los sensores necesarios para la apertura y cierre automáticos de la puerta.

Debate en clase (sin aplicación)

  • Se discuten los posibles sensores que se pueden utilizar (diferenciación). Se definen los requisitos mínimos de la tarea: 1 sensor para abrir la puerta.
  • Se discute el procedimiento para una mayor diferenciación.

Trabajo opcional en pareja o en grupo (sin aplicación)

  • Los alumnos esbozan un posible sistema
  • Los alumnos discuten los resultados y acuerdan un diseño.
Fase de construcción

Trabajo en pareja o individual

  • Los alumnos utilizan la aplicación para construir la puerta automática. La aplicación les guía por el programa en pequeños pasos.
Fase de programación

Trabajo en pareja o en grupo

  • Los alumnos escriben el programa para el control de la puerta (botón como sensor). La aplicación les guía a través del programa en pequeños pasos.
  • La aplicación proporciona ayuda.
  • El programa se transfiere al controlador RX.
Fase de experimentación y prueba

Trabajo en pareja o en grupo

  • Puesta en funcionamiento de la unidad de control de la puerta
  • Se deben encontrar y subsanar posibles fallos en la secuencia de funciones. Se ofrece ayuda en la aplicación.
  • Se llevan a cabo las posibles optimizaciones del hardware y la programación de los bucles de tiempo.
Fase de conclusión

Opcional: Presentación y asignación de las diferenciaciones
La posibilidad de diferenciación para alumnos rápidos se ofrece en la aplicación:

  • Diferenciación 1: Control adicional mediante un interruptor magnético
  • Diferenciación 2: Control adicional mediante control gestual

El profesor se dirige a los alumnos que cumplen los requisitos. El procedimiento posterior se realiza mediante la aplicación.

Debate en sesión plenaria

  • Debate del proyecto en clase.
  • Si es necesario, se discuten los resultados de la diferenciación. Se demuestra el uso de otros controles de sensores.
  • Se reconocen y discuten los puntos fuertes y débiles de las soluciones.
  • Se identifican y discuten las posibilidades de optimización / necesidades en soluciones cotidianas (transferencia del tema a la vida diaria) (por ejemplo, barrera de luz, luz de advertencia...).

 

Información y consejos
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Indicaciones metodológico-didácticas

 

Opciones de diferenciación

El modelo (botón de tarea básico en el interior) es especialmente adecuado para la diferenciación. En función del tiempo disponible, el sistema puede complementarse con un interruptor de activación magnética en la parte delantera de la puerta (contacto Reed) y/o un sensor de movimiento (sensor de gestos RGB) en la parte interior de la puerta con poco esfuerzo. La programación mediante bucles adicionales produce un gran efecto gracias a otras opciones de activación para abrir la puerta. 

Aspectos motivacionales

Existe un gran deseo de disponer de un sistema que pueda controlarse de tantas formas distintas como sea posible utilizando una gran variedad de sensores. La familiaridad con diversas soluciones cotidianas también significa que es probable que haya interés en añadir otros componentes útiles al sistema (por ejemplo, indicación visual del estado del sistema, función de aviso antes de que se cierre la puerta, etc.).

Material adicional

  • Opcional: Medios de dibujo (papel, pizarra o pantalla de proyección)

Instrucciones de construcción

Esquema eléctrico

Funciones del modelo y sus soluciones técnicas

 

Funcionamiento del sistema

 

Solución técnica

 

Activación de la apertura de la puerta (vista desde el interior)
​

 

Pulsación de un botón

 

Posición final para puerta abierta

 

 

Contador de impulsos

 

Final de carrera para puerta cerrada
​

 

Activación del final de carrera (pulsador)

 

Apertura de la puerta

 

Apertura de la puerta mediante motor y
tornillo sin fin

 

 

Cierre de la puerta
​

 

Cierre de la puerta mediante motor y tornillo sin fin

 

Diferenciación 1: Activación de la apertura de la puerta (vista desde el exterior)

 

Activación de un contacto Reed mediante un imán

 

Diferenciación 2: Activación automática de la apertura de la puerta (vista desde el interior)
​

 

Activación del sensor gestual RGB

Lista de materiales
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Lista de materiales del circuito básico 

 

Sensores

 

 

Función

 

1 pulsador

 

 

Activa el proceso de apertura de la puerta

 

1 pulsador

 

 

Desconecta el motor cuando la puerta está cerrada

 

1 pulsador

 

Determinación de la posición final de la puerta abierta (contador de impulsos)
​

 

Diferenciación 1: 1 contacto Reed

 

 

Activación del proceso de apertura de la puerta

 

Diferenciación 2: 1 sensor gestual RGB

 

Activación del proceso de apertura de la puerta

 

 

 

 

Actuadores

 

 

Función del actuador

 

1 motor con reductor

 

Apertura/cierre de la puerta
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