Modelo 10: Plotter

¡Escribo y pinto tu idea!

Grado escolar

5 - 7

Tiempo requerido

2 (hasta 8) clases dobles

Nivel de dificultad

Modelo: medio a difícil, Programación: medio a difícil

Tipo de modelo

Dispositivo móvil, puede colocarse y utilizarse individualmente

DESCRIPCIÓN DEL MODELO / TAREA

Los alumnos (SuS) planifican y realizan un trazador que pueda registrar rutas y permitir así la creación automatizada de dibujos lineales. Para ello, se construye un trazador de dos ejes que puede desplazarse en las direcciones x e y mediante un accionamiento helicoidal. El plóter puede desplazarse con seguridad a su posición inicial o final mediante un final de carrera para cada eje. Los recorridos de desplazamiento se miden mediante ruedas de impulsos con 4 impulsos por revolución, de modo que el trazador puede posicionarse con precisión a ¼ de revolución.

USO COTIDIANO

La activación automática de un proceso tiene un fuerte efecto motivador en los alumnos. La creación automática de dibujos lineales es rápida y fácil de comprender para todos. Dos posibles adiciones a la tarea básica permiten
individualizar el tema. El tema podría integrarse en la orientación preprofesional en relación con las tecnologías de la información o las profesiones del diseño. La impresión o el dibujo automatizados (ploteo) se utilizan aquí en muchos ámbitos. En particular, el registro de movimientos basado en sensores es cada vez más importante en muchos ámbitos de la tecnología de producción, por ejemplo, el corte por láser o la impresión 3D. El plóter de dos ejes es, por tanto, una muy buena introducción a la producción automatizada de 3 ejes.

Preguntas guía

¿Dónde se puede utilizar el dibujo o el corte automáticos en la vida cotidiana? (Comunicación)
¿Qué funciones debe cumplir el sistema? (Colaboración)
¿En qué condiciones debe encenderse o apagarse el sistema? (Pensamiento crítico)
¿Qué hay que tener en cuenta para garantizar que el sistema pueda utilizarse con distintos soportes (papel, película) y que funcione de la forma más sólida y fiable posible? (creatividad)

Relación con las asignaturas

Informática

Conceptos básicos de programación, bucles temporales, guardar variables, comparaciones, bucles, recorridos

Tecnología

Construcción estable, tecnología de construcción, engranajes, conversión de rotación en movimiento lineal

Física

Motor eléctrico, cambio de movimiento, movimiento lineal

Matemáticas

Sistema de coordenadas, geometría de coordenadas, funciones lineales

Plan de clases

Debate en clase (sin app)

Anuncia el tema; si es necesario, utiliza «Impresora 3D en acción» o muestra el control de persianas/pantallas en el aula.
Preguntar en qué consiste este sistema de control, automatización frente a control manual
Consultar escenarios en los que se utilicen sistemas técnicos que se mueven lineal y automáticamente (persianas enrollables, puerta de patio, impresora 3D, fresadora CNC, plotter de corte...)
Discutir las posibles aplicaciones de los escenarios recopilados.
Determine los requisitos de un plóter de dos ejes.
Discutir las ventajas e inconvenientes de los distintos tipos de accionamiento (cadena/ruedas/sinfín).
Explicar la necesidad de un final de carrera, un control de límite o de tiempo y un interruptor de parada de emergencia.

Asistencia en caso necesario

Muestre los sensores, actuadores y componentes del kit de construcción, utilice medios de presentación si es necesario.

Discusión de la lección

Se elaboran conjuntamente el procedimiento de construcción del modelo y la función que se desea conseguir.
Se especifican o discuten los pasos de la secuencia 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 reconocen las funciones útiles de un plotter.
Los alumnos crean una lista de requisitos para el dispositivo.

Trabajo opcional en pareja o en grupo (sin aplicación)

Los alumnos pueden dibujar el posible plóter de dos ejes.
Los alumnos discuten sus resultados en el grupo y deciden un diseño.

Trabajo en pareja o individual

Los alumnos utilizan la aplicación para construir el trazador. La aplicación les guía a través del programa en pequeños pasos.

Trabajo en pareja o en grupo

Los alumnos escriben el programa del plóter de dos ejes (2 motores / 4 botones). La aplicación les guía a través del programa en pequeños pasos.
La aplicación proporciona ayuda.
El programa completo se transfiere al controlador RX.

Trabajo en pareja o en grupo

El plóter se pone en funcionamiento y se prueba.
El programa se inicia y se detiene pulsando el botón On/Off del controlador.
Se deben encontrar y eliminar posibles fallos de funcionamiento en la secuencia de funciones.
Posible solución de problemas mediante las sugerencias de la aplicación.
Posible optimización del hardware (p. ej., segunda guía lineal, segundo final de carrera, optimización del soporte de agujas) y de la programación.

Opcional: Presentación y asignación de las diferenciaciones

En la aplicación se ofrece la posibilidad de diferenciar a los alumnos rápidos.
El profesor se dirige a los alumnos que cumplen los requisitos. El procedimiento posterior se realiza utilizando la aplicación.

Debate en sesión plenaria

Debriefing del proyecto en clase.
Aclaración de las posibles aplicaciones futuras en la vida cotidiana (transferencia del tema a la vida cotidiana), por ejemplo, plóter, impresora, fresadora CNC, producción automatizada.

Información y consejos

Indicaciones metodológico-didácticas

Opciones de diferenciación

A los alumnos más rápidos se les puede asignar la tarea de alargar o acortar el tiempo de juego.

Aspectos motivadores

Los alumnos están familiarizados con las máquinas de agarre por diversos lugares de la vida cotidiana. Tal vez ya hayan manejado una máquina de pinzas de este tipo. Estar en el «lado de la producción» en lugar de en el «lado del operario» puede llenarles de orgullo.

Material adicional

Si se dispone de ellas, se pueden presentar imágenes de máquinas libres para la introducción al tema.
Si es necesario, medios de dibujo (papel, pizarra o pantalla de proyección).

Instrucciones de construcción

Esquema eléctrico

Funciones del modelo y sus soluciones técnicas

Función de los sensores/actuadores

Solución técnica

Ejecución de un movimiento en la dirección x

Control del motor del eje x

Ejecución de un movimiento en la dirección y

Activación del motor del eje y

Parada del movimiento en la dirección x

Evaluación de las señales en el final de carrera

Parada del movimiento en la dirección y

Análisis de las señales en el final de carrera

Control del movimiento en la dirección x

Evaluación de las señales en el contador/botón de rotación

Control del movimiento en la dirección y

Evaluación de las señales en el contador/botón de rotación

Inicio de un dibujo

Introducción de una señal en el botón On/Off del controlador

Fin/parada de emergencia

Introducción de una señal en el botón On/Off del controlador

Lista de materiales

Sensores

Función

1 Botón de encendido/apagado del controlador

Encendido del plóter
Parada de emergencia del plóter

2 botones

Finales de carrera ejes x e y

2 botones

Contador de rotación por eje en pasos de 90

Actuadores

Función de actuador

2 motores

Movimiento

1 LED

Indicación de estado Soporte para clavijas