ANEXOS MANUAL DE EJERCICIOS

ANEXOS
!"#$"%&'(&()(*+,+,-.&/&0,+"1(&(1(*+,.(.&2--3&456789:;&<5=:9>6?&@@AA&&&B&
(1"!(#&+-#C*-%&@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@A&&DE&
$#,'"'&','"+C,+"&&@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@AA&&DF&
Presentación de PowerPoint:
Sistemas automaticos y de control (version en catalán) !!!!.. 33
Proyecto modelo 4º ESO Barrera de parking (version en catalán) .. 43
MANUAL DE EJERCICIOS-PICAXE EXERCISES BOOK
Introduction
S4A (Scratch for Arduino) is a programming application that allows to not expertise
programmers to enter into the programing world of microcontrollers, such as Arduino
or in our case as Picaxe board.
S4A is a derivative program from Scratch, it provides blocks for managing sensor
and actuactors connected to the Picaxe hardware platform.
The main objective of this manual is to attract the interest from people into the
programming world of microelectronics and to provide a basic start in programing the
picaxe board.
To start
Turn on the computer and from the Desktop click on the icon S4A
1
Once open S4A application (see picture below) we can see four main panels.
On the left side we have the blocks panel, on its upper part we have the different
options available: Motion, Looks, Sound, Pen, Control, Sensing, Operators,
Variables.
In the centre we have the programming panel on its upper side there are three tabs:
Scripts, Costumes, Sounds.
On the right side of the application we have the graphic panel, at present we have
displayed by default the Arduino board. Below this graphic panel we have the
objects or sprites panel. In this panel we can create, edit and select objects (sprites)
In this panel we can select any object available to program in the main programming
panel.
Next we will open the program called modif03 to visualize the Picaxe board.
On the main menu where it says File, Edit, and Help we will select the File option
and in the submenu that will appear we select Open (see image below)
2
Once selected the Open option it will appear two new windows. One in the graphic
panel with the following message “Searching board” and another window in the
main programming panel with the following message “Close dialog”
Once these two windows appeared, we have to wait that the window appeared in the
graphic panel disappears. This means that the picaxe board has been found and
connected. Next, we have to click yes on the other window that is prompting us if we
want to close de dialog.
Next it will come up another window prompting us “Save the current project” we
select yes or not. In that case we will select No.
3
The window below is the window that it would come up if we decided to save the
program
Once we finish with the last procedure either save it or not, a new window will appear
on the screen Open Project window. In this window under Scratch projects we will
select the first program “chi35a54A” and press OK
4
Again we will wait till the emerging window (Searching board) on the graphic
environment disappeared to confirm that the connectivity with the Picaxe board has
been established.
Next we will press OK on the message window that says “Remote sensor
connections enabled”
5
Once we open the program “chi35aS4A” we will see the picaxe board displayed on
the graphic panel as also part of the programing objects involved in this program.
(See next picture)
On this Picture below it can be observed the rest of the programming panel display
6
Exercise SC01
As a first exercise we will modify the settings of some of the objects, In that case we
will select to modify the green, yellow and red led’ settings.
The green led settings will become:
“When 1 key pressed” digital 10 on; “When 2 Key pressed” digital 10 off”
The yellow led settings will become:
“When 6 key pressed” digital 11 on; “When 7 Key pressed” digital 11 off
The red led settings will become:
“When 8 key pressed” digital 13 on; “When 9 Key pressed” digital 13 off
Once we have applied the requested modifications we will save the program under
the following name EX1
Exercise SC2
We will open the program “MODIF03” following the procedure we mentioned
previously before.
In this new picture. We can see extra objects appeared on the graphic panel
displayed
7
Exercise SC03
We are going to save this open program as “SC3”. Once we have done that, we will
get rid of the servo block.
To do that, just drag the programing objects to the left objects panel and left them
there and they will be removed from the main programing panel.
Down the graphic panel on the panel where are displayed all the objects available on
the graphic panel, we will select the ones we want to remove. Pressing the left key of
the mouse will open a small menu where we will select the delete option. We will do
this procedure for as many objects we decided to delete. In this occasion we will
delete objects 7 and 6.
We will also remove the boxes display on the graphic panel. To do that we will go to
the Variables option on the left top panel. Once selected we will see different
variables. We will untick the variables, Temperature, and Voltage. Once done that
you will be able to observe that two boxes will disappear from the graphic panel.
The other blue boxes will be removed clicking on them with the left button and
selecting the option “hide” (See picture below)
8
Exercise SC04
On the Picture below we can observe the blocks under the option “Motion” as well as
the “Scripts” written to Objeto3 (the helix)
Remaining in Objeto3 we will go to the “Customs” area and once there we will
create two more customs using the copy option.
9
Once done that we will modify custom 2 and custom 3 colours. To do that we will
press the “Edit” button, which will display the Paint Editor where we can do the
modifications, we wish.
As part of the exercise you have to change the costumes colours as mentioned:
Disfraz 1
orange colour
Disfraz 2
blue colour
Disfraz 3
green colour
10
To make effective the change of colour on the blades of the helix it is necessary to
go to the script of the Object3 and from the “Looks” option on the left panel select
“switch to costume disfraz (chosen)”
Next we will save to SC04
11
Exercise SC05
In this new exercise we will change the graphic panel background. The object panel
below the graphic panel select the “Stage” icon. Once you have done that on the
programing panel click the backgrounds tab. You will see three buttons Paint, Import
and Camera, select “Import”
Once you select Import a new window will come up with different files to open where
you will find different backgrounds (see picture below) Select the Sports folder and
once inside select playing field and press OK.
12
Save the program as SC05
Exercise SC06
In this new exercise we will configure the program to obtain a traffic light pattern
when we press the F key.
Please see the picture below and observe the bottom part of the programing panel
were you will be able to see the beginning of this program.
As part of this exercise you need to complete this program.
Remember that the interval frequency between lights have to be 10 seconds.
Once you achieve successfully the requested exercise save it under SC06 name.
13
Exercise SC07
The following exercise has the same traffic light pattern as the previous exercise but
in this program the way it is configure differs in that we use global variables. In the
previous exercise we did not use variables and were working in parallel the physic
environment and the graphic environment using independent programs at the same
time. Using variables we are working in the same environment both areas the physic
and the graphic environments.
The first think you need to do is to define the variables. In this exercise we will define
three variables Green, Yellow and Red.
Normally the first letter of a variable is written in capitals.
To create variables we will go to the left object panel and select the option variables
(see picture below). Once selected you will see different options available in the
panel below, select “Make a variable” and one window will come up prompting you
for a variable name. Type in “Green” to create this variable and assigned for all the
sprites and press OK
Follow the same procedure for the other two variables we want to create “Yellow”
and “Red”. Once created the required variables we will have to reprogram the main
program located in the object called chi35.
We will replace the block we have on the picture above for the ones we can see on
the picture below using mainly the variables instead of the blue objects everywhere.
14
Exercise SC08
The following exercise is similar to the previous traffic light. The difference is that the
light pattern repeats itself continuously until a key is pressed. At this first stage we
will work with the parallel programing. To start please open the program you save
before as SC6.
In the main program panel you will find a subprogram that it starts saying “when key f
pressed”” In this subprogram you have to added a the block that says “repeat until”
and nest all the block that already were available in it. (See picture below)
Another important aspect of this pattern sequence program is to synchronise the led
from the picaxe board with the leds represented in the SCADA graphic panel
environment. To achieve that we need to program each of the objects that represent
the leds, objects 1, 2 and 5 displayed in the screen below. As you can see on the
picture below, the object 1 is selected and it’s Script shown in the main programming
panel.
15
Exercise SC09
The SC09 program has been designed using global variables. What does it means
global variable? It means a variable that works in all the objects created in the
project.
Exercise SC10
In this exercise when we press the f key we get the following sequence: green led on
and motor clockwise on, after 10 seconds the green led and motor turns off and
Yellow led turns on, after two seconds, de yellow led turns off and the red led switch
on, after five seconds the red led turns off.
Also it has been incorporated the functionality of one of the switches available in the
Picaxe board, defined in the programs as a sensor Digital 2. Observing its script we
will see that went we press the switch the green led goes on and when is release get
off. Another feature incorporated in the main program is the functioning of motor7 in
the sequence we got when we press the key f.
16
The three following windows display the objects programming scripts for green,
yellow and red leds
17
Exercise SC11
This exercise has been created using mainly global variables. In this exercise we can
also see how a switch sensor is configured to work on the Picaxe board. (See picture
below) and as in the previous program the incorporation of motor 7 to the sequence
we programmed when we press f key.
18
In the following picture we can observe the object 1 script. This script uses the Green
global variable to represent the green led in the graphic display.
The screen below shows us the helix Objeto3 script. In this script we can see blocks
using the Motor7 variable.
19
Exercise SC12
In this exercise we have incorporated the functionality of a servo (see picture below)
The helix script program is using the three options have been defined for the variable
Motor7 at the main program.
20
On the picture below we can see the servo script to work on the graphical display
Exercise SC13
On this program we have incorporated the light sensor functioning (see below, on the
two images)
21
As can be seen in the picture below, when the variable passed to 1 the costume will
be light on ( farola encendida) if not light off (farola apagada)
22
The same will apply to the background if the variable is 1, we will have one
background if is not, we will have another background.
Exercise SC14
In this exercise we will see how to setup the voltmeter (Analog0)
23
24
EXAMEN CONTROL
Nombre y apellidos:................................................................... Fecha:...................
1- De las cuatro imágenes representadas abajo, marca con una flecha cual es la correcta.
(0,5 puntos)
2- La imagen de la izquierda no es
correcta. Encuentra los errores
marcándolos con una flecha y da la
solución.
(1 punto)
25
3- Indica con una
flecha lo que no
es correcto, y di
que sacarías o
que
añadirías
para que lo fuera.
(1 punto)
4- Indica con una flecha cuál de las imagines de abajo es la correcta,
teniendo en cuenta que la bombilla 1 es la amarilla, la 2 es la roja, la
3 es la verde y la 4 es la gris. (1 punto)
26
5- Coge la imagen de la
izquierda
como
referencia I diseña una
secuencia
de
un
semáforo
con
un
intervalo de 8 minutos
entre los cambios de luz
(2 puntos)
digital 10= Green
digital 11= Yellow
digital 13= Red
6- Siguiendo la imagen de la
izquierda diseña un programa que
apretando la tecla v, además de la
secuencia que ya existe se
encienda el motor cuando se
encienda el led amarillo y se
apague cuando el led rojo se
apague. (3 puntos)
7-Cogiendo la imagen de la
izquierda como referencia, modifica
el subprograma para que cuando se
apriete el sensor se encienda el
motor además y se apague cuando
se deje de apretar. (1,5puntos)
Esta obra está bajo una
Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0 Internacional.
27
Unidad didáctica: Control
CURSO ESCOLAR
GRUPO CLASE
PERIODO
DURACIÓN
PROFESOR/A
2013/2014
4º (ESO)
2º Trimestre
5 semanas; 10 horas
Oscar Viñes Estebanell
ÁREA
TEMA UNIDAD DIDÁCTICA
INTRODUCCIÓN
Tecnología
Control
Transmitir el conocimiento de control con la tecnología Scada
OBJETIVOS
CONTENIDOS
COMPETENCIAS BÁSICAS
- Saber que son los sistemas de
control y para que se pueden utilizar.
- Identificar los diferentes elementos
de un sistema de control y reconocer
su función
- Comprender la diferencia entre los
diferentes sistemas de control, dar
ejemplos y describir su
funcionamiento.
- Conocer diferentes tipos de control
utilizados a lo largo de la historia,
describiendo sus ventajas e
inconvenientes.
- Diseñar y ejecutar pequeños
programas utilizando Scratch for
Arduino
Conceptos
-Sistemas de control. Tipos. Realimentación.
-Sensores, relés, transistores,
-Control por ordenador. Entradas y salidas de
datos. (señales analógicas y digitales)
- Programación.
Procedimientos
-Análisis, diseño y simulación de sistemas de
control
-Realización de programas de control que
permitan obtener datos del exterior y activar
distintos dispositivos de salida.
-Elaboración de diagramas de flujo y
programas de control, simulando su
Competencia en comunicación lingüística.
Al utilizar la plataforma S4A (Scratch for Arduino) estamos
obligando indirectamente al alumnado a familiarizarse con el
vocabulario inglés. También el libro de ejercicios está diseñado
con las explicaciones en inglés con lo cual forzamos más a los
alumnos a aprender la lengua inglesa.
Competencia matemática.
Durante el proceso de programación del kit Picaxe, utilizando la
aplicación S4A podemos reforzar parte de las materias
matemáticas. Trabajando con conversiones o simbología
matemática, así como en la creación de variables.
Competencia en el conocimiento y la interacción con el
mundo físico.
Es evidente que cualquier sistema de domótica, tiene una
directa interacción con el mundo físico, con este proyecto los
alumnos podrán ver el potencial que tiene la tecnología Scada y
como
28
OBJETIVOS
CONTENIDOS
COMPETENCIAS BÁSICAS
- Realizar cálculos sencillos de
programación
-Identificar los errores al diseñar un
programa de control utilizando
Scratch for Arduino
funcionamiento mediante el ordenador,
obteniendo datos de distintos sensores y
proporcionando, a partir de estos datos, la señal
adecuada a los actuadores.
Actitudes
-Predisposición a conocer distintos sistemas de
control.
-Curiosidad por programar procesos mediante el
ordenador utilizando S4A (Scratch for Arduino).
-Inquietud por aplicar distintas maneras de
programar, utilizando Scratch for Arduino.
-Valoración del uso de vocabulario técnico y la
predisposición a utilizar el inglés durante las
clases de control utilizando Scratch for Arduino.
-Valoración de la importancia creciente en
sistemas automáticos o de control que faciliten la
vida de las personas.
puede aplicarse en el mundo real
que tomar notas y preparar una memoria para su posterior
presentación en clase.
Competencia social y ciudadana.
La presentación de los trabajos realizados en clase desarrolla
un entorno social, así como el trabajo realizado en grupo.
Competencia cultural y artística.
Una vez realizados los ejercicios prácticos donde el alumnado
se familiarizará con el funcionamiento de la programación y
configuración del Kit Picaxe, se requerirá la realización de un
proyecto libre donde apliquen todo lo aprendido. Una parte
artística y creativa se desarrollara en la creación de un nuevo
background o un nuevo objeto.
Competencia para aprender a aprender.
Durante las actividades desarrolladas en estas sesiones el
alumnado necesita comprender todo lo que va realizando para
poder proseguir con las actividades de programación del
sistema Picaxe
METODOLOGIA
COMPETENCIAS BÁSICAS
Exposición de contenidos combinando recursos
audiovisuales en la aula de forma activa.
Relacionar el temario con la realidad actual y
mencionar posibles ejemplos cercanos al entorno
del alumnado.
Actividades: Ejercicios para asimilar la simbología y el
cálculo. Trabajo por proyectos: prácticas en grupos
Competencia autonomía e iniciativa personal.
La ejecución de un proyecto final libre por parte de los alumnos
hace que ellos mejoren aspectos personales como la iniciativa,
su espíritu emprendedor, y su capacidad de evaluar acciones
con creatividad, confianza, responsabilidad, y sentido crítico.
Tratamiento de la información y competencia digital.
Los alumnos trabajaran constantemente con el ordenador, al
mismo tiempo que desarrollaran los ejercicios prácticos, tendrán
que documentar lo que van realizando a nivel digital.
29
DESARROLLO
INICIALES
SECUENCIA DIDACTICA
Actividades
Tiempo
Organización Aula
Recursos
Exposición del programa educativo de control
15'
Grupo Global
Aula ordinaria
Documentación docente
Introducción al tema de control
Vídeos cortos sobre la utilidad de los sistemas de control.
105'
Grupo Global
Aula ordinaria
YouTube Web
Deberes: Investigación de posibles utilidades de los sistemas de control a
treinta años vista. Decisión de formación de grupos.
Libre
Externo Casa
Internet
Ejercicios prácticos: Introducción, familiarización con el programa S4A.
Modificación de teclas. Borrado de objetos. Creación de disfraces. Cambio de
paisaje.
(1,SC3, SC4, SC5)
Ejercicios prácticos: Secuencia de luces programación.
(SC6)
Ejercicios prácticos: Programación usando variables // Secuencia con
repetición. (SC7, SC8)
60'
Grupos de 4
Aula ordinaria
Seguimiento manual de ejercicios
60'
Grupos de 4
Aula ordinaria
Grupos de 4
Aula ordinaria
Seguimiento manual de ejercicios
Ejercicios prácticos: Programación usando variables. Subprogramas.
Encendido de un motor (SC9, SC10)
Ejercicios prácticos: Aplicación de un interruptor, utilidad de un servo.
(SC11, SC12)
60'
Grupos de 4
Aula ordinaria
Grupos de 4
Aula Tecnológica
Seguimiento manual de ejercicios
Ejercicios prácticos: Programación de un sensor de luz y de un Voltimetro.
(SC13, SC14)
60'
Aula Tecnológica
Seguimiento manual de ejercicios
60’
60'
Seguimiento manual de ejercicios
Seguimiento manual de ejercicios
30
SÍNTESIS
Actividades
Tiempo
Organización Aula
Recursos
Valoración de conocimientos, test examen final 4ºESO B
60'
Global
Test de clase
Preparación de una memoria escrita sobre el proyecto realizado 4ºESO A
60'
Grupos de 4
Material personal
Preparación de la presentación oral a clase. Pueden utilizar el proyector.
4ºESO A
60'
Grupos de 4
Proyector
Recursos: Pagines Web interesantes: Picaxe teaching portal http://www.picaxe.com/Teaching/PICAXE-in-Education/ ; Scratch and Picaxe
https://sites.google.com/site/scratchambpicaxe/home/picaxe-amb-s4a ; Scratch Catala http://scratchcatala.com/tutorial-scratch/ ; Microcontroladors Picaxe
http://www.jorts.net/index.php/Microcontroladors_PICAXE:_Electr%C3%B2nica_did%C3%A0ctica_al_segle_XXI
La biblioteca del centro. Es importante que los alumnos se acostumbren hacer uso de las bibliotecas.
Avaluación: 40% de la nota ejercicios hechos en clase individuales o en grupo, examen final o proyecto 35%, 15% presentación oral. 10%
comportamiento, actitud, puntualidad y entrega de ejercicios al día, puntos positivos o negativos en función de su comportamiento.
La no presentación de los ejercicios no dará acceso a superar la evaluación o a la realización del proyecto.
Criterios de avaluación: Reconocer la importancia que tienen los sistemas de control en nuestra vida cotidiana, así como la evolución que han
experimentado a lo largo del tiempo.
Saber identificar diferentes sistemas de control; Distinguir entre los sistemas de lazo abierto y los de lazo cerrado; Saber realizar programas de control
utilizando Scratch for Arduino; Ser capaz de realizar un proyecto de control Scada y elaborar de forma ordenada una memoria con la información detallada
de los pasos desarrollados para conseguirlo; Utilizar adecuadamente la terminología de control; Comportamiento, actitud, puntualidad y entrega de
trabajos.
31
SECUENCIA DIDACTICA
Atención a la diversidad: Se realizaran agrupamientos flexibles, a ritmos diferentes de trabajo, sin discriminación; Se graduara la dificultad de los
ejercicios prácticos a resolver; Se guiara en mayor o menor grado el proceso para solucionarlos; Se facilitara la evaluación individualizada en la que se
fijaran los objetivos que los alumnos han de conseguir a partir de unos criterios derivados de su situación inicial.
Conexión con otras asignaturas: Matemáticas = Calcular variables y hacer conversiones; Lengua= Expresión oral (presentación), trabajos escritos.
Lengua extranjera = Utilización del programa Scratch for Arduino en inglés, así como el manual de ejercicios escrito en inglés con el propósito que los
alumnos adquieran y refuercen su vocabulario de inglés.
Notas: En esta unidad didáctica se ha introducido la utilización de un entorno grafico SCADA para control.
En un principio el tema de control se presenta en dos clases ordinarias de una hora, donde a través de una presentación de PowerPoint se les empieza a
introducir en el mundo del control. Durante la presentación de PowerPoint hay la exposición de dos videos relacionados donde se les muestra, una parte de
control, con una instalación donde se pueden ver diferentes partes movibles por un sistema neumático.
En el segundo video se les muestra una planta industrial de automóviles y pueden observar el trabajo desarrollado por robots programados específicamente
para ese propósito. Al final de cada video se hará un pequeño debate de cinco minutos, sobre que piensan en relación de estos sistemas en 30 años vista.
Teniendo en cuenta la atención a la diversidad en los dos cursos de 4º de ESO, se ha decidido ajustar el temario al nivel de cada clase. Por este motivo en
el 4A se les evaluara por el proyecto realizado y en el 4B por el examen. La diferencia de horas se compensara en más tiempo para hacer los ejercicios al
4B.
Para la construcción del proyecto se han localizado 2 horas, las cuales se realizaran en la clase ordinaria
La finalidad de realizar un proyecto al final, es para reforzar lo que han aprendido y al mismo tiempo fomentarles la motivación en el tema. Intentando que se
acuerden en el futuro sobre la materia realizada. Otro punto importante es el de fomentar el trabajo en grupo con el objetivo de que entre ellos hablen del
tema y tomen decisiones en conjunto para realizar el proyecto.
Una vez presentados todos los proyectos se hará una votación grupal para decidir cuáles han sido los tres mejores proyectos, valorando los aspectos
estéticos y de utilidad.
Para el curso de 4B se realizara un examen de diez preguntas. Estas preguntas estarán adaptadas si es necesario para la atención a la diversidad.
Cuatro preguntas serán de un nivel básico, tres de un nivel más específico y las últimas tres serán preguntas más complejas para alumnos con un
conocimiento más alto en la materia.
32
Presentación de PowerPoint:
Sistemas automaticos y de control (version en catalán)
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
Proyecto modelo 4º ESO Barrera de parking (version en catalan)
43
44
45
46
47
48