Sesión 8: Señales análogas y digitales
Objetivo de la sesión
Identificar las señales análogas y digitales, reconociendo su uso en artefactos y objetos cotidianos.
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¡A ejercitarse!
¿Alguna vez han hecho cuclillas? Hoy iniciarán la sesión haciendo unas muy especiales. Realizar actividad física es fundamental para tener energía en su día a día y conservar una buena salud.
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Organicen dos grupos. Cada grupo deberá ubicarse en una fila en lados opuestos del salón.
Cada grupo hará un tipo de cuclillas diferente: uno hará cuclillas digitales y el otro hará cuclillas analógicas.
Una cuclilla digital tiene dos estados:
- Totalmente agachado, que se representa con 0.
- Totalmente de pie, que se representa con 2.
Una cuclilla analógica tiene 3 estados:
- Totalmente agachado, que se representa con 0.
- Con las piernas flexionadas alrededor de 45 grados, que se representa con 1.
- Totalmente de pie, que se representa con 2.
Estén atentos a los números que diga su docente en voz alta. Cuando diga el número 0 todos deben agacharse; cuando diga el número 2 todos deben ponerse de pie y cuando diga el número 1 solo quienes estén en el grupo de cuclillas analógicas adopta la posición; los demás deben permanecer quietos.
Conclusión:
Así como algunos de ustedes podían adoptar varias posiciones
y otros solo podían adoptar dos, las señales que reciben o emiten algunos sistemas pueden tener dos estados (como prendido y apagado)
o varios estados (como el volumen de un radio).
Aprendan
En esta sesión van a comprender qué son las señales digitales y analógicas y van a experimentar con las señales que están disponibles en la PlayShield.
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Todos los sistemas funcionan con entradas y salidas. En general, los sistemas tecnológicos funcionan con señales eléctricas y casi todos los artefactos y sistemas tecnológicos manejan señales digitales y analógicas para funcionar.
Señales Digitales
Son señales que admiten o toman solamente dos valores o estados: alto (se puede representar con 1) y bajo (se puede representar con 0).
Un ejemplo sencillo de un artefacto que maneja una señal digital es un interruptor de luz, ya que la señal puede estar encendida (estado alto o 1) y apagada (estado bajo o 0).
La placa Arduino utiliza los valores de 0 (estado bajo) y 254 (estado alto) para representar el estado de sus señales digitales. También maneja los estados 0 = 0V (estado bajo) y 1= 5V (estado alto). De acuerdo con el programa que estén desarrollando, deben usar los valores que mejor se adecúen a la situación.
En la gráfica pueden ver cómo se comporta la señal digital que llega a la PlayShield cuando se programa el encendido y apagado de una de sus luces led.
Señales Analógicas
Son señales que admiten o toman cualquier valor dentro de un rango definido. Por ejemplo, si el rango es entre 1 y 5, puede tomar valores como 1.2, 1.35, 2.3, 3.25, etc.
Un ejemplo sencillo de un artefacto que maneja una señal analógica es una perilla para graduar la intensidad de luz de un bombillo. En ese caso pueden elegir cualquier valor para la intensidad de luz entre 0 (que corresponde a la luz apagada) y el valor máximo de intensidad de luz que tenga el bombillo.
La placa Arduino utiliza valores entre 0 y 1024 para representar el estado de sus señales. También maneja valores entre 0V y 5V.
En la gráfica pueden ver cómo se comporta la señal analógica que llega a la PlayShield cuando se programa la graduación de la intensidad de una de sus luces led.
PWM
Se refiere a la modulación por ancho de pulso y es una técnica que se utiliza para simular el comportamiento de una señal analógica con base en una digital.
La placa Arduino recibe entradas digitales y analógicas. Sin embargo, las salidas que genera son solo digitales, no analógicas.
Para complementar esa deficiencia se implementa la técnica PWM, que es un proceso que hace que la placa Arduino simule señales analógicas.
Conclusión:
Con las placas Arduino y PlayShield tenemos la posibilidad de manejar dos tipos de señales:
- Digitales: que tienen solo dos estados, 0 y 1(o encendido y apagado).
- Analógicas: que pueden tomar valores dentro de un rango determinado.
Para implementar salidas de tipo analógico con la placa Arduino se usa la técnica PWM.
Ahora van a poder visualizar las señales analógicas y digitales que se pueden obtener de la PlayShield e interactuar con ellas.
Conecten la placa Arduino a mBlock, descarguen y abran el programa para probar las señales y sigan los pasos del videotutorial. Después, respondan las preguntas de la sección Hazlo tú… de la Bitácora.
Discutan las siguientes preguntas con su docente y sus compañeros.
1. ¿En qué artefactos del salón de clase pueden identificar señales digitales
y analógicas?
2. ¿Creen que existen otros tipos de señales?, ¿para qué se podrían usar?
3. Si las señales digitales y analógicas se emiten desde la PlayShield, en este caso, ¿para qué se usa la placa Arduino?
Recuerden
En los proyectos y prácticas que van a desarrollar en este nivel, van a utilizar señales digitales y analógicas. La placa Arduino y la PlayShield pueden recibir, procesar y emitir (o simular) señales de tipo digital y analógico. La elección del tipo de señal y los parámetros con los que las van a trabajar depende del tipo de programa para usar computación física que quieran desarrollar.
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Admiten o toman solamente dos valores o estados: alto (se puede representar con 1) y bajo (se puede representar con 0).
señales analógicas como salidas, pero las puede simular usando la técnica PWM.
Actividad extra
Modificar programas y compararlos con su versión original ayuda a comprenderlos y manejarlos mejor. Cuando se modifican valores de parámetros en los programas muchas veces el resultado que se obtiene no es el esperado; sin embargo, esto permite entender cuáles valores pueden usarse y cuáles no.
Modifiquen valores en el programa base de esta sesión.
Por ejemplo, reemplacen el primer cero (0) que aparece por un uno (1). Carguen el programa, ejecútenlo y observen qué cambia en la gráfica. Después, vuelvan a escribir el cero y cambien otro valor.
¿Qué pueden aprender de los bloques y los parámetros?, ¿es posible poner cualquier número en los espacios en blanco?
