Bye bye cable USB (S4A)

La tecnología Bluetooth, Estándar IEEE 802.15.1, utiliza la técnica FHSS (Espectro ensanchado por saltos de frecuencia) permitiendo comunicaciones (voz y datos) sin cables entre varios dispositivos a corta distancia. Se basa en transmisiones de radio de onda corta en la banda de los 2,4 GHz, creando redes de área personal y consumiendo con ello poca energía.

La técnica FHSS consiste en dividir la banda de frecuencia de 2.402 - 2.480 GHz en 79 canales, denominados saltos, de 1 MHz de ancho cada uno y, después, transmitir la señal utilizando una secuencia de canales que sea conocida, tanto para la estación emisora como para la receptora. Por lo tanto, al cambiar de canales con una frecuencia de 1600 veces por segundo, el estándar Bluetooth puede evitar la interferencia con otras señales de radio.

Para trabajar con Bluetooth en S4A, hay que configurar la velocidad de transmisión de datos (BPS) en el módulo bluetooth que deseemos utilizar, fijándola a 38400bps. Enviar y recibir datos del dispositivo bluetooth a arduino es bastante fácil, pero configurarlo es otra cosa, y a eso vamos en este post. Pero antes de ello, hemos de conocer qué módulos bluetooth podríamos utilizar.

Los módulos Bluetooth del mercado HC-06 y el HC-05, gracias a sus puertos TxD y RxD, nos permiten realizar comunicaciones inalámbricamente (hasta 10mts max) resultando muy fáciles de manejar gracias a su SPP (Serial Port Protocol) de bajo consumo, ya que trabajan a 3.3V, aunque pueden conectarse a 5V. 

El módulo bluetooth HC-06 sólo opera de modo Esclavo, a diferencia del HC-05, que ofrece una mejora con respecto a precio y características, ya que es un módulo Maestro-Esclavo. Esto quiere decir que además de recibir conexiones desde un PC o tablet, también es capaz de generar conexiones hacia otros dispositivos Bluetooth. En principio, podremos usar cualquiera de ellos ya que nuestro dispositivo bluetooth será el esclavo y el PC el maestro.

En la siguiente imagen podemos ver los módulos bluetooth HC-05 que podemos encontrarnos. Personalmente, prefiero el HC-05 con botón reset.

Módulos bluetooth HC-05. Fuente:Cecilio Ruiz

La siguiente figura muestra los módulos HC-05 y HC-06:

Módulos HC-05 y HC-06. Fuente: Martyn Currey

Un módulo Bluetooth puede configurarse usando un software que se comunique con él, como es el programa Tera Term. Programa gratuito que puede descargarse del siguiente link:
https://en.osdn.jp/projects/ttssh2/releases/ 

 

Tera Term

Obviamente, necesitamos un módulo bluetooth (mejor el HC-05 con botón reset), y 1 módulo USB a TTL con sus drivers de instalación:

 Yo utilizo el módulo Adaptador USB a TTL RS232 CH340G SERIAL 3.3v 5v. Sus drivers pueden descargarse del siguiente link: http://www.5v.ru/zip/ch341ser.zip

Módulo bluetooth HC-05 con NENO (Arduino Uno). Susana Oubiña Falcón (CC-BY)

La primera prueba, puede verse en el siguiente pequeño vídeo:

S4A funcionando con Bluetooth from Susana Oubiña Falcón on Vimeo.
Prueba de la tarjeta NENO trabajando con S4A por bluetooth

Practicando con S4A II (Práctica 11)

El objetivo de esta práctica es conseguir medir la Temperatura Ambierte de una habitación (ojito, no la exterior) utilizando el sensor de temperatura LM35DZ. En fin, que lo que vamos a crear es un termómetro.

Se petende además, que el sensor nos avise, por medio del encendido de un LED, del intervalo de temperatura en el que nos encontramos, aportándonos una medida exacta de la temperatura del local.

El sensor de temperatura LM35DZ es un sensor digital que posee 3 terminales. Los dos de los extremos irán a la alimentación y tierra y, el central, se conectará a un pin analógico y es el encargado de captar datos, entregándonos una tensión que es proporcional a la temperatura medida por el dispositivo sensor. En la siguiente imagen podemos ver como es físicamente el sensor. Se parece a un transistor porque es un modelo de la serie TO-92.

LM35DZ. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)

Este sensor logrará medir temperaturas positivas, de 0ºC a 100ºC, ofreciéndonos 10mV por 1ºC. El circuito protoboard que vamos a implementar es el siguiente:

Circuito protoboard de la práctica 11. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)

Como la temperatura es una medida que fluctúa mucho con el tiempo (pensar que una pequeña ráfaga de viento la hará oscilar), he decidido realizar un cálculo de errores. Mi programa, creado bajo el entorno S4A, tomará 5 medidas de la temperatura, espaciadas en 1 segundo. A continuación, me mostrará la medida más precisa y su error absoluto, tal y como puede verse en la siguiente imagen que muestra el escenario de la práctica:

Escenario de la Práctica 11. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)

En el siguiente vídeo se describe el funcionamiento de la práctica es:

Práctica 11: Medición de la temperatura ambiente de la habitación con LM35DZ from Susana Oubiña Falcón on Vimeo.
Vídeo que pone en funcionamiento el programa diseñado en la práctica 11. Nos muestra la temperatura ambiente de la habitación, evitando fluctuaciones de la medida con el tiempo mediante un cálculo de errores que estima como medida más fiable la media de 5 valores recogidos en 5 segundos. Además, nos aporta el error estimado.

El desarrollo completo de la práctica puede verse en el siguiente link:

• Práctica 11: Medición de la temperatura ambiente de una habitación con el LM35DZ

Ejemplos usando NENO

La tarjeta NENO, actualmente en su versión 1.0, mejora las prestaciones de su predecesora, la tarjeta teclado K4S, añadiendo nuevos elementos. Además de los 3 pulsadores (A, B y C), 3 diodos (rojo, amarillo y verde), un zumbador y un potenciómetro, elementos que ya incluye la tarjeta K4A, presenta los siguientes componentes electrónicos: un micrófono o sensor sonido, un diodo RGB, un sensor analógico de temperatura (LM35) y una LDR o sensor de iluminación.

A continuación muestro los vídeos de algunas prueba que he creado con esta tarjeta:

• 1. NENO

 

1. NENO (LEDs, pulsadores, micrófono, timbre y RGB) from Susana Oubiña Falcón on Vimeo.

En este vídeo se observa cómo podemos interactuar con el S4A utilizando la tarjeta NENO. De ella he programados los 3 pulsadores, los 3 LEDs, el micrófono (que se activa con un soplido o con una plamada o con un ruido alto), el timbre y el LED RGB (en este caso se enciende en color verde).

• Balada de Saxo

 

 2. Prueba Balada de Saxo (RGB, Potenciómetro, Diodos) from Susana Oubiña Falcón on Vimeo.
En este vídeo se observa cómo podemos programar el potenciómetro, diodos LED y diodo RGB de la tarjeta NENO dentro del entorno S4A.

• El potenciómetro se programa para modificar los colores del título.
• Los diodos LEDs se aplican al objeto arduino botón.
• El diodo RGB se observa en el objeto arduino globos.

• 3. NENO

3. NENO (Sensor T y sensor Luz) from Susana Oubiña Falcón on Vimeo.
En este vídeo se observa una posible aplicación, llamémosla utilidad, de lo sensores temperatura y luz de la tarjeta NENO.
El sensor temperatura nos proporciona la temperatura ambiente de la habitación y el sensor de luz detecta si es dia o noche, es decir, si tenemos o no la luz encendida.

 Siento que la grabación no sea muy buena...crear un buen vídeo conlleva mucho tiempo!!!

Primeros pinitos con el robot mBot

Este verano me llegaron los dos kits de mBot que había patrocinado en KickStart. La casa Makeblock dispone de dos versiones: mBot modelo bluetooth (que es el que yo compré) y mBot modelo 2.4G inalámbrico.

Kit mBot Bluetooth. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)

Viene con un librito de instrucciones para montarlo, pero estas las podemos descargar del siguiente link. Tras montarlo, me ha quedado una cosa molona, como podéis ver en la siguiente imagen:

mBots Bluetooth. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)

A mayores, he comprado una matriz de LEDs para cada robot y que pienso acoplárselas en cuanto disponga de un tiempo para ello:

Matriz de LEDs vista frontal. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)

Matriz de LEDs vista trasera. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)

Esta elemento, colocado en el robot, nos daría el efecto que se observa en la siguiente figura. Pensar que la matriz de leds se puede programar de modo que, por ejemplo, simule los ojos en el robot y dar, con ello, más realidad y alegría al mBot:

mBot con Matriz de LEDs.

mBot se puede manejar por control remoto. Si, viene con un mando a distancia que presenta bastantes funcionalidades. Por cierto, algo que no aún no había leido cuando filmé la siguiente siguiente prueba:

mBot controlado por mando a distancia from Susana Oubiña Falcón on Vimeo.
Primera prueba del mBot dirigido por mando a distancia

Como véis, es importante leerse antes los manuales. En mi caso, me pudo más la impaciencia. La cuestión es que, el mando a distancia, nos aporta muchas más funciones que las que yo en principio observé: control de velocidad, seguidor de línea, etc, tal y como se describen en la siguiente imagen:

Resumen control del mando a distancia.

mBot también puede controlarse mediante una aplicación de móvil. La aplicación mBot para Android y Apple puede descargarse del siguiente link. En el siguiente vídeo, de pobre calidad ya que se hace difícil controlar el móvil y a la vez grabar con la tablet, ofrezco una pequeña prueba de su manejo:

• Robot mBot controlado por mBot App

¿Cómo programarlo? No he investigado mucho pero entiendo que son muchos los caminos y esta gran variedad hace posible que podamos utilizar estos robots en diferentes niveles educativos: Primaria, Secundaria y Bachillerato.

Su placa es una mCore que no es más que una placa compatible Arduino Uno y, por lo tanto, podría conectarse al programa S4A con el firmware correspondiente para S4A y ser programado con ese software. La verdad es que aún no lo he probado.

Obviamente, se puede programar con el IDE de arduino, pero también podríamos usar el programa Scratch 2.0 offline. En el siguiente tutorial, en castellano, se nos dice cómo conectar el robot con el editor de scratch 2.0 offline:

• Tutorial mBot&Scratch2.0

Finalmente, y muy importante, Makeblock ha creado su propia versión de scratch, por así decirlo, ya que su interfaz y manejo es muy muy parecida al scratch. Se llama mBlock y está genial ya que, según vas programando el robot con comandos (como en scratch) puedes ir viendo su código fuente en Arduino en su latera derecho. Su curva de aprendizaje es muy rápida si ya se sabe programar en scratch. Este software puede descargarse del siguiente link:

• Software mBlock

Para cualquier descarga de drivers, librerías y firmwares, podemos entrar en el siguiente enlace:

• Descargas

Presentación de "Practicando con S4A"

Portada de "Practicando con S4A" realizada por Sesé Gonzalez. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)

¿El por qué de "Practicando con S4A"?

• Tras trabajar con Scratch en las versiones 1.4 y 2.0, decidí dar un paso más en la robótica educativa “económica” y adentrarme en el entorno S4A (Scratch for Arduino). Sin duda un acierto porque presenta un gran potencial en la materia de Tecnología. Obviamente, en un mundo donde la automatización juega un rol tan importante, que nuestros alumnos/as aprendan y desarrollen con la robótica es, como mínimo realista y siempre muy valioso para su formación integral. Su utilidad no radica exclusivamente en la posibilidad de que el alumnado programe, automatice y realice un control sensorizado de un proyecto tecnológico que de solución a un problema real. Además, como en los sueños, dentro de S4A suceden cosas extraordinarias permitiendo que el docente vaya más allá y lo explote para mostrar a sus alumnos/as, de forma práctica y más atractiva, el funcionamiento y aplicaciones de contenidos muy específicos de nuestra materia. 

• Personalmente, considero que este software no sólo es apto ni debe únicamente enfocarse en el nivel de la ESO. Es un hecho que, fuera de España, se emplea y tiene éxito en la enseñanza primaria mostrándose como una maravillosa herramienta que ayuda y potencia la creatividad, la innovación, la curiosidad y el auto-aprendizaje de los estudiantes, permitiéndoles desarrollar sus proyectos en múltiples materias y logrando que comuniquen lo abstracto con lo concreto.

• Reconozco que mis primeros pinitos con S4A fueron pobres en cuanto a calidad pero, al mismo tiempo alentadores; presentía su utilidad en mis aulas. Por experiencia, sé que su curva de aprendizaje es rápida si se domina la programación en scratch y si se dispone de un pequeño hardware para implementar las primeras ideas. En mi caso, una placa Arduino Uno y una Picoboard. Pero el crecimiento de esta curva se amplifica considerablemente si el usuario trabaja con tutoriales completos en lugar de meras guías que omiten la explicación desarrollada y detallada de cada pequeña práctica.

• Resulta difícil evolucionar por uno mismo y dar rienda suelta a la imaginación si no disponemos de unos conocimientos iniciales a partir de los cuales avanzar. Pulular por la red, buscando información e investigando el campo S4A fueron mis pasos iniciales en este programa y tras este sondeo, asumí que el material publicado y orientado a educación no se había enfocado para dummies. En mi opinión, esos documentos, imágenes y vídeos, estaban poco desarrollados y no era tan sencillo asimilar su información. Un problema a dos bandas. Por un lado, asumí que mis alumnos/as no serían capaces de entenderla, y por otro lado, incluso un docente precisaría “gastar” horas en trabajo e investigación antes de sentirse capaz de aprovechar esta herramienta en su aula. Viendo estas carencias en cuanto a la ausencia de tutoriales completos y prácticos enfocados a la materia de tecnología, me lancé a la creación de mi primera práctica y esa llevó a la segunda y así sucesivamente. Y casi sin darme cuenta, de forma accidental y por un vacío, se fue gestando este libro. 

• La documentación que aborda “Practicando con S4A” se ha estructurado en cuatro partes. Aunque la primera describe de forma resumida algunas generalidades del programa, el libro no es un tutorial que se limite a explicar la herramienta. Debe entenderse como un trabajo práctico, siempre muy mejorable y orientado hacia la materia de Tecnología. Por este motivo, el segundo punto es el más relevante. En él se describen, paso a paso y en detalle, posibles y pequeñas prácticas que se pueden desarrollar en las aulas taller con: objetivos, montaje eléctrico, objetos y su programación en el entorno S4A, así como, el vídeo demostrativo del funcionamiento de la práctica. Espero y deseo que ellas sirvan como aprendizaje hacia el desarrollo de un proyecto final: construir y programar un “robot” funcional a través del entorno S4A. Un robot que aporte solución a un reto, a un problema o a un desafío.

• Al igual que en el entorno Scratch, considero interesante la posibilidad que ofrece el software S4A en cuanto a la combinación del mismo con otras posibles tarjetas de sensores. Buscando abrir una ventana a este atractivo, sensorizar entornos, nace un tercer apartado que enfoca el uso educativo de S4A hacia los dispositivos K4S, NENO y PicoBoard en sus tres versiones. 

• Por último pero no por ello carente de alicientes, he desarrollado un cuarto apartado de mejoras que acierto en llamar “Un paso más”. Con él pretendo orientar al lector hacia un mayor aprovechamiento de la herramienta, ofreciendo utilidades relativas a un conexionado más independiente y a una calidad de diseño. Funcionalidades que aplicadas, enriquecen multitud de proyectos del aula taller de Tecnología. En este punto y como colofón, veo conveniente descubriros un futuro campo de trabajo, ScratchX. Seductora herramienta que hoy en día se encuentra en fase beta y que, en mi opinión, sucederá o como mínimo complementará, al software S4A.

• Al libro le faltan unos retoques: desarrollar el apartado de la segunda versión de la Picoboard. Una tarjeta de sensores diseñada y pensada para este programa y que estoy convencida que será muy muy funcional en nuestras aulas. Habrá que esperar un poco! 
 

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El libro "Practicando con S4A", con formato digital e ISBN 978-84-608-1890-8, está finalizado. Obviamente, todo es mejorable!

Índice de "Practicando con S4A". Susana Oubiña Falcón (CC-BY)