Modelo 8: Máquina de dulces

¡Dame dulces!

Grado escolar
6-8
Tiempo requerido
2 clases dobles
Nivel de dificultad
Modelo: medio, Programación: pesado
Tipo de modelo
Máquina expendedora: un dispositivo estacionario, personalizable para dispensar diferentes pequeñeces (dulces, pastillas, suplementos alimenticios)

DESCRIPCIÓN DEL MODELO / TAREA

Los estudiantes planifican y realizan un dispensador automático para almacenar y dispensar de manera específica pequeños artículos, como dulces. La selección del producto deseado se realiza mediante un botón pulsador en un plato giratorio motorizado. El producto es visible pero no puede ser retirado aún. Solo a través de un sistema de acceso utilizando un interruptor magnético (contacto Reed), se puede retirar el producto. Para esto, se abre un seguro de acceso motorizado. Para ampliar el sistema, se puede integrar una lámpara de advertencia (LED) que indique cuándo el producto se puede retirar de manera segura. Antes de cerrar el seguro, esta lámpara parpadea como advertencia.

 

RELEVANCIA COTDIANA

La operación automática de una máquina y la entrega de un objeto comestible tienen un fuerte efecto motivacional para los estudiantes. En la vida cotidiana, hay muchas soluciones comparables conocidas (máquina de chicles, máquina expendedora de bebidas, autos de choque...). Sin embargo, también se conoce el incentivo de manipular un sistema profesional en beneficio propio. De aquí se derivan consideraciones para diseñar nuestra propia solución de manera transparente pero también lo más segura posible contra manipulaciones.

Preguntas guía

  • ¿Qué funciones deben cumplirse para activar un proceso mediante código? (Comunicación y colaboración)
  • ¿Cómo puede seleccionar el usuario los productos contenidos en el dispensador automático? (Comunicación y colaboración)
  • ¿Cómo puede protegerse el producto dentro del dispositivo o cómo se puede permitir el acceso a él? (Creatividad y pensamiento crítico)
  • ¿Qué aspectos de diseño se deben considerar para proteger el dispositivo contra manipulaciones y hacerlo lo más robusto posible? (Creatividad y pensamiento crítico)


Relación con las asignaturas
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Informática
Fundamentos de la programación, interruptores, sensores, bucles de tiempo
Matemáticas
Ángulo del círculo
Economía
Estrategias de venta
Física
Medición de magnitudes físicas (ángulo de rotación, tope final)

Plan de clases
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Fase de introducción

Conversación en clase (sin aplicación)

  • Investigar aplicaciones cotidianas en las cuales procesos son activados por instalaciones controladas por codificación.
  • Discutir las posibilidades de manipulación de dichas instalaciones y cómo protegerlas contra la manipulación.
  • Analizar las ventajas y desventajas de diferentes métodos de protección contra la manipulación.
  • Decidir qué sensores y actuadores se utilizarán. Se discute el principio de funcionamiento de los sensores y del actuador.
  • Posiblemente, presentar las primeras opciones de diferenciación.
  • Definir conjuntamente con el docente la función básica que la instalación deberá lograr y discutirla en grupo.

Mostrar sensores, actuadores y componentes del kit, utilizando medios de presentación si es necesario

Fase de planificación

Conversación en clase (con aplicación)

  • El docente guía el proceso utilizando los pasos de trabajo proporcionados por la aplicación

Trabajo en pareja o individual (con aplicación)

  • Los estudiantes se familiarizan con la aplicación y descargan la tarea correspondiente.
  • Los estudiantes completan dos tareas de planificación del sistema en la aplicación

Trabajo opcional en pareja o grupo (sin aplicación)

  • Los estudiantes esbozan un posible diseño del sistema, discuten los resultados y llegan a un acuerdo sobre un diseño
Fase de construcción

Trabajo en pareja o individual (con aplicación)

  • Los estudiantes utilizan la aplicación para construir el dispensador automático. La aplicación guía paso a paso a través del programa
Fase de programación

Trabajo en pareja o grupo (con aplicación)

  • Los estudiantes escriben el programa para el dispensador automático. La aplicación guía paso a paso a través del programa; se ofrece ayuda en la aplicación.
  • El programa se carga en el controlador RX
Fase de experimentación y prueba

Trabajo en pareja o grupo (con aplicación)

  • Se pone en funcionamiento y se prueba el dispensador automático.
  • Se deben detectar y corregir posibles fallos en el funcionamiento.
  • Se ofrece ayuda en la aplicación para estos fines.
  • Es posible realizar ajustes adicionales en la programación (como bucles de tiempo para el cierre de la extracción).
  • Se puede realizar una prueba de protección contra manipulaciones de la instalación, si es necesario
Fase de conclusión

Opcional: Presentación y asignación de diferenciación (con aplicación)

  • La profesora o profesor puede abordar a los estudiantes que podrían beneficiarse de la diferenciación. Se discuten las oportunidades de optimización del sistema (indicador óptico).
  • La aplicación guía a los estudiantes rápidos a través de los pasos necesarios

Discusión en pleno

  • Revisión posterior del proyecto en el conjunto de la clase.
  • Se identifican las fortalezas y debilidades de las soluciones y se aplican a automatismos cotidianos

 

Información y consejos
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Indicaciones metodológica-didácticas
​

Opciones de diferenciación

Se puede agregar un LED verde al sistema y programarlo para que indique la autorización óptica de la extracción del producto (LED verde). También se puede programar una función intermitente que señale el cierre del seguro de extracción.

Aspectos motivacionales

Los dulces en sí mismos tienen un cierto efecto en los estudiantes. Pero también la entrega automatizada de cosas tangibles (en lugar de solo información) tiene un atractivo. El tema relacionado de la manipulación de la información (en este caso, de la información de entrada) es conocido por los estudiantes y relevante en muchos otros aspectos de la vida. Ambos factores permiten fomentar la motivación intrínseca.

Material adicional

  • Opcional: medios para dibujar (papel, pizarra blanca o superficie de proyección)

Instrucciones de construcción

Esquema eléctrico

Funciones del modelo y sus soluciones técnicas
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Funciones de los actuadors/sensores

 

Solución técnica

 

Detección de una señal para la rotación del almacén de productos

 

 

Evaluación de la señal del pulsador de entrada

 

Rotación del almacén de productos

 

 

Control del motor del carrusel giratorio

 

Posición de parada del almacén de productos

 

 

Evaluación de la señal controlada por leva del pulsador de posición

 

 

Verificación de la legitimación para la entrega

 

 

Activación del contacto Reed

 

Apertura del sistema de acceso

 

 

Control del motor de la barrera mediante un bucle de tiempo

 

 

Tiempo de espera del control del motor para la extracción del producto.

 

 

Bucle de tiempo

 

Cierre del sistema de acceso

 

 

Control del motor de la barrera mediante un bucle de tiempo

 

 

Apagado del motor del sistema de acceso

 

 

Evaluar la señal del interruptor de fin de carrera

 

Diferenciación 1: Visualización óptica de que los productos pueden ser retirados

 

 

LED verde parpadea

 

Diferenciación 2: Indicación visual de que el sistema de acceso está a punto de cerrarse

 

LED verde parpadea

Listas de materiales

Lista de materiales para el circuito básico de un dispensador automático

Sensores

Función


1 botón


Señal para el motorreductor 1


1 botón


Interruptor de final de carrera para el motorreductor 1
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1 botón


Interruptor de final de carrera para el motorreductor 2


1 Contacto Reed


Señal para el motorreductor 2


​​

 

Actuadores

Función


1 motorreductor 1


Rotación del almacén de productos


1 motorreductor 2


Apertura del sistema de acceso

 


​


Lista de materiales para la tarea de diferenciación del dispensador automático
​

Actuadores

Función


1 LED,verde


Indicador óptico

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