Sesión 9: Actuadores de movimiento
Objetivo de la sesión
Comprender la naturaleza, utilidad, características principales y vinculación de los actuadores de movimiento en el desarrollo de sistemas automatizados para entornos sostenibles, así como su mediación a través de señales PWM.
Tecnología para cuidar el agua
El agua es un recurso no renovable y vital, no solo para la raza humana sino para los animales, plantas y cualquier ecosistema. Por eso debemos ayudar a cuidarlo. Una gran idea para este propósito es vincular los sistemas automatizados.
A pesar de que el agua es un recurso vital, tres de cada diez personas en el mundo carecen de acceso a servicios de agua potable. Además, contaminamos este recurso ya que más del 80 % de las aguas residuales resultantes de actividades humanas se vierten en ríos o mares sin ningún tratamiento.
Es hora de unir esfuerzos para cuidar el agua del planeta. Ustedes pueden contribuir no solo cuidando el agua y generando conciencia en sus familiares y amigos, sino, también, desarrollando sistemas automatizados que protejan el agua potable, evitando su contaminación y ayudando a que sea un recurso accesible para la humanidad.
Observen el siguiente video, respondan las preguntas de la Bitácora de la sección Para empezar… y compartan sus ideas con su equipo.
Aprendan
El movimiento en los sistemas automatizados facilita el cumplimiento de diferentes tareas. En esta sesión conocerán las características y el funcionamiento de los actuadores de movimiento como el servomotor a partir de señales PWM.
La placa Arduino tiene entradas y salidas digitales, y únicamente maneja entradas analógicas, es decir, no tiene la capacidad de emitir salidas analógicas para programar funcionalidades como arrojar diferentes intensidades de brillo con las luces led o reproducir sonidos en diferentes frecuencias con el buzzer. Para simular una señal analógica se debe hacer uso de PWM que es un tipo de señal eléctrica utilizada en circuito con señales digitales .
La PlayShield cuenta con los siguientes pines de conexión PWM: D11, D10, D9, D6, D5, D3.
Servomotor
Es un actuador de movimiento cuyos componentes principales son: un motor eléctrico, un juego de engranajes y una pequeña tarjeta de control. Estos componentes hacen que el servomotor tenga la capacidad de mover el motor en ángulos entre 0° y 180°.
Observen la sintaxis que deben usar para programar el uso del servomotor en Arduino IDE.
Librerias
Las librerías en Arduino IDE son un conjunto de instrucciones que optimizan la escritura del código. Para programar actuadores como el servomotor y la pantalla LCD, es necesario instalar librerías y así garantizar su funcionamiento. Observen el proceso para seleccionar e instalar librerías en Arduino IDE.
Ejemplos
Sigan las instrucciones para probar un programa que permite mover el servomotor y variar un ángulo de movimiento entre 0° y 180°.
- Conecten el servomotor al pin D10 de la PlayShield como lo indica el diagrama de conexión, luego conecten la placa Arduino al computador.
- Descarguen el Programa 1, ábranlo y súbanlo a la placa Arduino.
- Observen el funcionamiento y el giro que realiza el servomotor.
- Observen el análisis del programa e identifiquen las funciones utilizadas para programar el uso del servomotor.
- Creen un programa para fijar la posición del servomotor de acuerdo con los ángulos: 0°, 45°, 90°, 135° y 180°. Así, emularán los movimientos de los brazos mecánicos que utilizan algunos sistemas automatizados industriales para hacer tareas como almacenar tanques de agua para llevar a lugares con acceso limitado.
- Completen la actividad de la sección Hazlo tú… de la Bitácora.
Recuerden
El movimiento en los sistemas automatizados facilita el cumplimiento de ciertas tareas. El actuador de movimiento, servomotor, requiere de PWM para usarse dentro de sistemas automatizados en Arduino IDE.
- El servomotor es un actuador de movimiento compuesto principalmente por un motor eléctrico, un sistema de engranajes y una tarjeta de control. Estos componentes le permiten controlar el ángulo de giro del eje, que varía entre 0º y 180º.
- El funcionamiento de un servomotor es analógico porque toma valores dentro de un rango establecido. Al ser una salida analógica, se debe emular a partir de PWM.
- Para programar algunos sensores y actuadores como el servomotor o la pantalla LCD es necesario agregar e instalar librerías, las cuales permiten optimizar el código de programación a partir de un conjunto de funciones e instrucciones definidas.
Los actuadores de movimiento facilitan procesos industriales que requieran fuerza. Cumplen un papel importante en el desplazamiento y movimiento de objetos que son accionados para el cumplimiento de tareas; por ejemplo, las compuertas de las hidroeléctricas, o en sistemas inteligentes de ahorro de agua que limitan el paso de agua en un tiempo determinado, los cuales garantizan un uso responsable de este recurso vital.
Actividad Extra
Crearán un modelo para representar el funcionamiento de un sistema de ahorro de agua que permita, por un tiempo determinado, el paso de agua de un grifo. Además, conocerán una buena práctica ambiental.
- Descarguen el Programa 2 y completen la programación. Tengan en cuenta las características que debe tener este sistema automatizado. Guíense con el video.
- Finalizado el proyecto, coméntenlo para describir su funcionamiento y guárdenlo porque lo seguirán trabajando la próxima sesión.
Buenas practicas Ambientales
La ducha es el elemento que más agua puede desperdiciar en los hogares. Un baño de cinco minutos consume, en promedio, 95 litros de agua, según la OMS.
Les recomendamos ducharse en el tiempo necesario para no desperdiciar agua.
