tecnoloxia.org

Tecnoloxía na Educación Secundaria

Subcampións en robótica

O pasado 26 de abril o alumnado de Tecnoloxía de 4ºESO e de Tecnoloxía Industrial I de 1ºBacharelato do IES Primeiro de marzo participou na V Competición de Robots da Universidade de Vigo. Un equipo de 4º de ESO acadou o segundo posto e dous equipos de 1ºBach pasaron á final, aínda que alí non houbo sorte.

Moitos parabéns!

 


Os sensores do teu móbil

Que é un sensor?

Sensores hai por todas partes, están integrados en infinidade de dispositivos de todo tipo.

A función dos sensores é medir magnitudes físicas variables, como a temperatura, a humidade, a presión atmosférica, a presión sonora, a intensidade da luz, a velocidade, etc.

Para poder procesar esta información cun dispositivo electrónico cómpre transformar estas magnitudes en sinais eléctricos. Nestes casos os sensores reciben o nome de transdutores, aínda que os podamos chamar sensores de forma xenérica.

Por exemplo, cun encóder ou codificador óptico podemos detectar a velocidade e o ángulo de xiro dun dispositivo mediante un emisor e un receptor de luz. Estanse a transformar as magnitudes de velocidade e desprazamento angular en sinais eléctricos codificados.

Os sensores do móbil:  *#0*#

Sabías que levas unha chea de sensores no teu peto? Se tes un terminal Android podes ver os sensores que leva incorporados escribindo *#0*# no teclado do teléfono.

Aparecerá unha pantalla na que se mostra un menú de información. Por exemplo, atoparás as cores RGB que te axudarán a atopar píxeles mortos na pantalla, os altofalantes ou a cámara. Entre as opcións do menú atopamos a de sensor. Se accedes a ela aparecerá unha pantalla na que poderás ver os datos rexistrados polos diferentes sensores do móbil.

Se non vos funciona o código *#0*# pode ser que non estea habilitado no voso dispositivo. Outra opción para ver os sensores do móbil é instalar unha app que permita visualizalos,  como por exemplo Sensor Multitool Unha vez instalada podedes seleccionar o que queredes ver no menú que hai arriba á esquerda. O problema destas aplicacións é a publicidade que hai que aturar.

Segundo sexa o teu modelo de teléfono aparecerán diferentes sensores, pero seguro que atopas os seguintes:

Acelerómetro

[imaxe de developers.google.com]

Serve para coñecer o movemento e orientación do móbil para, por exemplo, cambiar a orientación da pantalla. É un compoñente microelectromecánico (MEMS) que funciona detectando a aceleración dunha peza móbil nos tres eixes, X, Y e Z. Segundo sexa o movemento desta peza obtemos cambios na capacitancia e diferentes voltaxes nos tres eixes, voltaxes que nos valen como datos para coñecer a orientación.

[imaxe de luisllamas.es]

Na pantalla de sensores proba ver os valores de X, Y e Z cando cambias a orientación do móbil.

Xiroscopio

O xiroscopio é outro sistema MEMS que complementa a información sobre a orientación do móbil que ofrece o acelerómetro engadindo a medición da rotación ou xiro do móbil sobre si mesmo.  Grazas a el o móbil pode medir os pequenos xestos e xiros que realizamos, por exemplo, cando estamos a manexar un xogo de carreiras de coches.

Cando o móbil xira sobre si mesmo actúa a forza de Coriolis provocando unha vibración que produce un cambio na capacitancia do sistema nos distintos eixes. Deste xeito podemos medir a velocidade angular que se produce e coñecer o xiro.

Na pantalla de sensores podes ver os valores ou unha gráfica. Verás que, a diferencia do acelerómetro, este sensor non ofrece datos de inclinación nos eixes X, Y, Z, senón que detecta o movemento de xiro e a súa dirección.

[imaxe de developers.google.com]

Magnetómetro


Se, por exemplo, queremos usar o sistema de comunicación GPS do móbil cando imos conducindo ou camiñando e queremos que o mapa estea orientado sempre cara ó norte ou que xire en todo momento para orientarse na nosa dirección, necesitamos un compás. Esa é a función do magnetómetro, que é o encargado de medir o campo magnético terrestre. Segundo sexa o campo magnético detectado teremos datos de voltaxe diferentes e o móbil recoñecerá cal é a orientación respecto ao norte e nos dará os datos de azimut, pitch e roll (azimut, inclinación e balanceo)

Na pantalla de sensores visualiza os datos do magnetómetro e intenta detectar a posición do norte.

[imaxe de developers.google.com]

Sensor de proximidade

O sensor de proximidade normalmente está na parte superior do teléfono, xunto a cámara. Nos móbiles úsase principalmente para detectar que temos o móbil pegado á cara, por exemplo cando falamos por teléfono, e desconectar a pantalla táctil para que non premamos sen querer nela.

Consiste nun LED e un detector de luz infravermella. O LED emite un un feixe de luz IR que ao rebotar nun obxecto que se atopa próximo incide sobre o receptor, que detecta a que distancia está. É de curto alcance, polo que só detectará obxectos moi próximos.

Na pantalla de sensores proba achegar a man ao sensor de proximidade. Verás que o móbil responderá cambiando a pantalla de cor e vibrando, segundo o modelo de móbil que teñas. A que distancia realiza a detección?

Sensor de impresións dixitais

Os móbiles máis modernos incorporan un sensor das impresións dixitais que permite que só unha persoa poda desbloquear o dispositivo. Baséanse en sensores ópticos ou capacitivos que recoñecen as liñas da nosa pegada segundo a intensidade de luz ou capacitancia que detecta o receptor respectivamente. Unha vez obtida a información compáraa coa imaxe dixital almacenada na memoria que usamos para calibrar o sistema de seguridade.

[imaxe de androidauthority.com]

Máis sensores

Hai moitos máis sensores no teu móbil. Podes atopar o sensor de luz ambiental, que permite que podamos elixir brillo automático, barómetro, que permite medir a presión atmosférica ou a altitude, sensor de temperatura, de humidade, pulsómetro, podómetro, … unha chea deles. Incluso a propia pantalla do teu teléfono é un sensor que permite manexar o móbil tocando nas diferentes posicións. Investiga como funcionan e aprovéitaos.

Unha roda para o escornabot

[Escornabot Brivoi]

Escornabot é un robotiño deseñado para educación infantil e primeiros cursos de primaria que leva anos percorrendo os coles de todo o mundo. É software e hardware libre, o que implica que calquera pode coller os deseños, a electrónica e o software e modificalos a gusto.

Agora desde twitter lanzan o escornareto “Deseña a túa roda”. Trátase de personalizar a roda do escornabot e compartila antes do 24 de febreiro de 2019. Se participas entrarás no sorteo dun escornabot.

Como podes participar? Explícannolo en thingiverse

Os que xa participastes no deseño de engrenaxes para o reto da oshwdem tédelo fácil, pois o procedemento é similar: partimos da roda xa deseñada totalmente lisa, debuxamos sobre a superficie e facemos os buratos que precisemos para crear unha figura.

Se che resulta máis cómodo que usar o stl, podes descargar aquí o ficheiro RodaEscorna.stp (zip) para traballar a partir del.

Unha vez deseñada debes compartila facendo remix na páxina de thingiverse e subir alí o teu modelo stl, e se queredes podedes facer mención a @escornabot en twitter para avisar.

Xa tedes tarefa para estas vacacións de Nadal. Eu xa fixen algunhas:


A música do ordenador cuántico IBM Q

Hai tempo que amosamos por aquí o artigo “a música das fábricas“, no que viamos como as máquinas eran capaces de facer ritmos e son do máis acompasado. Hoxe temos aquí a música que fai un ordenador cuántico IMB Q. Podédela escoitar a partir do minuto 1:32.

A computación cuántica aínda está en cueiros, non pode substituír a electrónica, pero todo se andará. De momento podemos ir vendo de que vai, coñecer un pouco o seu interior e escoitar a súa música.

Máis información: IMB Q. The future is quantum


As engrenaxes polo miúdo

Estamos a preparar o reto de impresión 3D da OSHWDem imprimindo engrenaxes para levar alí, e a verdade é que nolo poñen moi doado. Collemos os modelos dxf xa feitos, extruímos e limitámonos a debuxar o interior e imprimir. Pero a cousa ten algo máis de chicha. Como debuxariamos nós engrenaxes axustadas a unha táboa perforada determinada? Imos ver como facelo para poder construír nos institutos unha parede destas e adaptala ao espazo que teñamos.

Os parámetros

Antes de nada deberiamos coñecer algunhas cousiñas sobre as engrenaxes rectas, que son as que imos fabricar.

Circunferencia primitiva e diámetro primitivo (Dp): A circunferencia primitiva é a circunferencia ao longo da cal engrenan os dentes. Poderiamos substituír dúas engrenaxes por dúas rodas de fricción coas circunferencias primitivas e obteriamos a mesma relación de transmisión. O diámetro primitivo é o diámetro desta circunferencia.

Dentes (Z): Son os que realizan o esforzo de empurre e transmiten a potencia entre a roda motriz e a conducida. Podemos ter máis ou menos dentes en diferentes rodas dentadas, pero para que engrenen deberían encaixar os uns cos outros.

Módulo (m): Para que dúas engrenaxes engrenen entre si deben ter o mesmo módulo, isto é, a relación entre o diámetro primitivo en mm e o número de dentes.
m=Dp/Z

Paso circular: É a distancia entre dous puntos homólogos de dous dentes consecutivos, medida sobre a circunferencia primitiva. Para que dúas rodas dentadas engrenen deben ter o mesmo paso.
p = ? m

Ángulo de presión: É o que forma a liña de acción coa tanxente á circunferencia de paso. 20 ou 25º son ángulos normalizados.

 

Aplicacións

Hai moitas aplicacións na rede para poder debuxar engrenaxes introducindo os parámetros anteriores. Por exemplo podes usar Metric Spur Gear Generator (online) e exportar a dxf. En Inkscape tes unha ferramenta de xeración de rodas dentadas (Extensións -> Representar -> Engrenaxe -> Engrenaxe), ou se usas Onshape (online) podes instalar un engadido que che facilita moito a tarefa. Hai moitas máis aplicacións, poderás velo se buscas un pouco máis.

Vale, todo isto está moi ben, pero que parámetros introducimos alí? Agora imos con iso :-)

Procedemento

Unha opción sería elixir engrenaxes de diferentes dentes, un módulo común, calcular as distancias ás que se sitúan as diferentes rodas e furar unha táboa segundo estes valores.

Outra opción é adaptar o tren de engrenaxes a unhas distancias prefixadas. Imos coller como modelo a táboa perforada que teñen no local de Bricolabs na Domus: Buratos de 8mm formando unha cuadrícula e separados 31 mm entre si.

Imos calcular os parámetros de dúas engrenaxes cos eixes separados 62 mm. Se queremos engrenaxes do mesmo tamaño o diámetro primitivo de cada unha será de 62 mm.

Agora imos fixar un número de dentes, por exemplo Z1=17. (Despois veremos que non nos valerá calquera número)

O que debemos facer agora é calcular o módulo, que será común a todas as engrenaxes que fagamos despois.

m= Dp/Z=62/17=3,64706

Agora imos calcular o diámetro e dentes dunha roda dentada que engrene cunha das anteriores, pero a unha distancia entre eixes de 3*31= 93mm. O seu diámetro primitivo tería que ser (93-31)*2=124 mm. Como o módulo debe ser o mesmo que o anterior, con el calcularemos o número de dentes:

Z2=Dp/m =124/3,64706=34 dentes

E o mesmo podemos ir facendo collendo diferentes distancias. Por exemplo en diagonal, como na seguinte imaxe, formando un ángulo de 45º. Podemos calcular a diagonal “a”: 2*31=a*cos45 -> a= 2*31/cos45= 87,6812 mm

Polo tanto, o diámetro primitivo da nova roda medirá: (87,6812-31)*2=113,3625mm 

Agora co módulo calcularemos o número de dentes:  Z3= Dp/m= 113,3625/3,64706=31 dentes

E así procederemos sucesivamente para calcular o número de dentes para outras distancias. Ollo! que deberá darnos sempre un número enteiro de dentes (ou moi aproximado). Se un cálculo nos dese 23,5 dentes obviamente non valería, e habería que calcular de novo. Facelo a man resulta pesado, así que mellor será usar unha folla de cálculo ou un script que nos axude. No caso da Oshwdem utilizaron este script para buscar o módulo e dentes para os diámetros que querían.

Por exemplo, poderían valernos os seguintes valores:

Módulo 3,647058824 3,444444444 2,695652174
diámetros dentes dentes dentes
eng1 62 17 18 23
eng2 124 34 36 46
eng3 113,3625 31,08 = 31 32,91 =33 42,05 =42

 

E aquí tendes unha aplicación de scratch para facer os cálculos, e que mostra os conxuntos de valores válidos atopados:

 

Como queremos que as rodas xiren libremente sobre os eixos de 8mm, facemos no centro de cada engrenaxe un burato de 9mm. Evitaremos que se escapen do eixo engadindo unha arandela e unha xunta tórica.

Unha vez calculadas as engrenaxes que necesitamos introducimos os parámetros no noso xerador de engrenaxes favorito seleccionando un ángulo de presión de 20º, debuxamos o interior e imprimimos.

Xa sabemos como se fai, así que podemos adaptar este chulo reto da OSHWDem a calquera parede e co panel perforado que teñamos máis a man. Penso que nos talleres de tecnoloxía non debería faltar unha. Podemos, ademais, conectar un motor e facer cálculos das relacións de transmisión e velocidades angulares, todo iso sobre unha montaxe real.

Actualización:

Estas son as pezas que levamos á OSHWDem2018

E neste enlace podedes ver un vídeo coa montaxe en movemento: https://www.instagram.com/tv/BqE8nCbHV5J/