jueves, 16 de junio de 2022

PILOTANDO DRONES Y ESTUDIANDO SU FÍSICA (1ºPMAR)

Introducción

Ya hace tiempo que teníamos en mente construir uno o varios drones básicos a partir de motores, acelerómetros, sensores de gravedad y algún controlador como arduino. El principal problema que hemos tenido hasta ahora es que por mucho que avancemos, el curso acaba, los alumnos se marchan, y debemos empezar de nuevo la tarea. 

Durante el presente curso hemos tenido algo parado este tema. Sin embargo, a final de curso, aprovechando estos días raros de la última semana en los que generalmente faltan muchos alumnos, hemos decidido impartir unas clases de física de vuelo de los drones, y de pilotado básico de los mismos.

Física y mecánica de rotación de hélices

Básicamente hemos de entender que para elevar un dron necesitamos unas hélices que generen una presión bajo el dron mayor que sobre el mismo. Esto generará un empuje hacia arriba que si supera al peso del aparato conseguirá una elevación.

Si disponemos de una sola hélice, el cuerpo del dron giraría en sentido contrario al de la hélice, necesitando algún sistema adicional para contrarrestar este movimiento. En un helicóptero existe una hélice en la cola que permite contrarrestrar de una forma sencilla esta situación. Nosotros sin embargo, usaremos una configuración "Quad-rotor X" en donde se disponen de 4 motores con 4 hélices, girando dos en cada sentido y contrarrestándose entre si los movimientos de rotación. No obstante existen otras muchas configuraciones, tal y como se muestra en la imagen siguiente.

Distintas configuraciones de drone en función de la distribución de motores y hélices
Distintas tipos de dron en función de la configuración de motores y hélices

Distintos tipos de movimiento del dron

Durante las clases de "vuelo de drones" se les explicó a los alumnos los movimientos básicos del mismo, y cómo se conseguían en función del giro de las hélices. Estos movimientos son:

  • Flotación. Todos los motores giran a la misma velocidad obteniendo un empuje hacia arriba similar al peso del dron. Es posible que algún motor deba modificar su velocidad en el proceso de calibrado ya que los motores no son perfectos, y las condiciones medioambientales pueden variar en cada momento.
  • Ascenso vertical. Se consigue aumentando la velocidad de giro de los 4 motores de forma simultanea y en la misma proporción. (Figura G)
  • Descenso vertical. Se consigue disminuyendo la velocidad de giro de los 4 motores de forma simultánea y en la misma proporción. (Figura H)
  • Yaw o Guiñada (giro). Para girar en sentido horario, se debe aumentar la velocidad de los motores que rotan en sentido antihorario y compensar disminuyendo la velocidad de los que giran en sentido horario. Análogamente si deseamos una guiñada en el sentido contrario, debemos proceder de forma opuesta. (Figuras E y F)
  • Pitch (desplazamiento hacia adelante o hacia atrás). Un desplazamiento hacia adelante se consigue disminuyendo la velocidad de rotación de los motores delanteros y compensando con un aumento en la velocidad de los traseros. Esto produce un cabeceo hacia adelante y por tanto un desplazamiento en esa dirección. Si el desplazamiento fuera hacia atrás, habría que actuar de forma opuesta. (Figuras A y B)
  • Roll (desplazamiento lateral). Al igual que ocurre con el pitch, si queremos mover el dron a la izquierda, debemos disminuir la velocidad de giro de los dos motores izquierdos y compensar aumentando la velocidad de los motores derechos. Esto produce un alabeo hacia la izquierda (inclinación hacia la izquierda) y un desplazamiento en esa dirección. Si deseásemos por el contrario un desplazamiento a la derecha, actuaríamos de forma opuesta. (Figuras C y D)

 

Volando drones en la cancha

Después de la clase teórica de drones, pasamos a la clase práctica y divertida, donde algunos alumnos se atrevieron a volar drones, con algo de miedo por su parte, y con más miedo aún por parte del profesor. Hay que reconocer que no se produjeron demasiadas situaciones de riesgo (para la salud de los allí presentes), aunque sí que hubo alguna situación de riesgo para la salud del dron, sobre todo cuando nuestro alumno J.R.C. lo estrelló contra los árboles (fueron momentos de tensión extrema).  

Ciertamente el vuelo resulta un poco complicado si no se ha realizado nunca. Si estamos en un espacio relativamente pequeño y con obstáculos, hay que estar muy atento. Nunca realizar vuelos excesivamente rápidos o altos. Rectificar constantemente y siempre tener en mente el punto de referencia del dron, y no el nuestro. A veces uno puede desorientarse y dar una orden incorrecta al dron por un pequeño despiste.


 
 

Tomando fotos y videos con el dron

Si volar el dron puede resultar complicado, tomar fotos con el mismo puede resultar mucho más difícil. Imaginemos que vamos conduciendo un coche y queremos hacer una foto en ese momento. Es, además de difícil, peligroso. Pues bien, con el dron ocurre lo mismo. 
Nuestro dron cuenta con su propio mando de vuelo, que permite realizar todo tipo de desplazamiento y orientar la cámara. Sin embargo, las fotos se toman con el teléfono móvil, conectado al dron por wifi. Si el piloto controla la trayectoria, y además debe enfocar, y finalmente disparar la foto, o es un experto, o corre el riesgo de estrellar el dron en el proceso. Viendo la complejidad de estas maniobras e intentando minimizar el riesgo, optamos por que un profesor pilotara y otro distinto tomara las fotos. El problema es que el piloto controla la posición de la cámara, y por tanto enfoca a ciegas o de forma aproximada. Es por ello por lo que solo realizamos unas cuantas fotos, y un tanto "cutres". En cuanto al video, aún no lo hemos probado.
 



Alumnos de 1º PMAR
Profesores: 
   Pablo Díaz Márquez
   Óscar García Jiménez
 

domingo, 22 de mayo de 2022

SEMANA TECNOTIC

 

Dentro de las actividades del proyecto Cultura STEAM Norba hemos organizado nuevamente la SEMANA TECNOTIC, un clásico ya en nuestro centro educativo. A través de talleres relacionados con las diferentes tecnologías y las novedades tecnológicas más actuales pretendemos animar a todos, alumnado y profesorado a iniciarse en el mundo de las nuevas tecnologías, la impresión 3D, la robótica y la programación. Dicha semana se celebró del 28 de marzo al 1 de abril de 2022.
 Aquí podéis ver con detalle los talleres y los grupos participantes en las diferentes actividades:


El lunes 28 comenzamos nuestras actividades con talleres de SCRATCH en los que nuestros alumnos aprendieron a programar por bloques y también a aplicar esta programación a nuestros robots mbots:
 



El martes, 29 de marzo, tuvimos talleres sobre la SEGURIDAD EN INTERNET pues consideramos muy importante formar a nuestros chicos y chicas en el uso responsable de las redes sociales y en la navegación segura por la red. Los talleres fueron on-line, impartidos por INCIBE (Instituto Nacional de Ciberseguridad) y en ellos aprendimos a detectar las noticias falsas entre otras muchas cuestiones interesantes. Podéis encontrar información en su web: https://www.is4k.es/





Los alumnos se interesan realmente en las actividades de programación que les proponemos, una que repetimos cada año es la HORA DE CÓDIGO en la que nuestros chicos eligen uno de los juegos y, atendiendo a las indicaciones, van aprendiendo los diferentes tipos de bloques y funciones. 
 
En este enlace podéis aprender también: https://hourofcode.com/es/learn
 


Hace unos años conocimos a José Dulac en la feria STEAM de Plasencia. Nos encandiló con su discurso y su fascinación por la tecnología. Junto con Cristina son el alma de Pluma y Arroba y nos visitaron para mostrar a nuestros alumnos múltiples dispositivos tecnológicos y abrirles una ventana a el futuro que ellos mismos van a diseñar y construir dentro de pocos años. 
Podéis visitar su web: Pluma y arroba











Pues hasta aquí nuestro breve resumen de la III Semana Tecnotic del IES Norba Caesarina dentro de nuestro proyecto STEAM en INNOVATED. Esperamos poder seguir programando más talleres y actividades el próximo curso. 

lunes, 16 de mayo de 2022

Construcción de maquetas para la implementación de domótica

 Como se ha comentado en la entrada anterior (ver enlace), se realizan varias maquetas previendo la colocación de uno o varios sensores en dicha maqueta. Estos sensores serán los de presencia (PIR), los de humedad y temperatura (DHT11), el de temperatura de alta sensibilidad (LM35) y el de humedad del terreno. Restan otros tipos de sensores como el de resistencia del terreno (muy similar al último) y la captación de energía solar a partir de una placa fotovoltaica (kit solar) para huerto, que se realizarán el próximo curso.

Igualmente, los alumnos de segundo de Bachillerato, han diseñado pequeñas piezas en 3D en el programa Tinkercad, simulando mobiliario, que después han servido para imprimir dichas piezas y desarrollar los pequeños diseños realizados (ver documentación fotográfica).

 



 


sábado, 14 de mayo de 2022

Sensores para casas domóticas TIN I_humedad de la tierra, temperatura, LDR, PIR

Llega el momento de realizar el broche final a los proyectos sobre diseño de una vivienda autosuficiente / domótica realizado por los alumnos de 1º Bachillerato, siguiendo las siguientes premisas recibidas durante todo el curso y tras la exposición del desarrollo de cada uno de los apartados (ASPECTOS GENERALES, DISEÑO, ENERGÍA, ADAPTABILIDAD,...) llega el momento del análisis de los distintos tipos de sensores para implementarlo en la casa domótica.

1. PROYECTO VIVIENDA AUTOSUFICIENTE DOMÓTICA 2021/22_

01. INFORMACIÓN PREVIA: ENERGÍA

02. INFORMACIÓN DOMÓTICA

03. ADAPTABILIDAD, AISLAMIENTOS, CARACTERÍSTICAS TÉCNICA

PRÁCTICAS TINKERCAD-ARDUINO**

**niveles iniciales de encendido de diodos leds y servomotores, así como la simluación de alguno de los sensores analizados posteriormente (LDR, PIR o presencia,...). Nivel 1º Bachillerato (sensores casas domóticas) y nivel 4º ESO (control de diodos leds, servomotores,...)

**Para l@s alumn@s de 1º y 2º ESO se realizan las primeras prácticas en los talleres realizados tanto en la SEMANA AULA ABIERTA, como en la SEMANA TECNOTIC (ver enlaces).

1.1. SENSORIZACIÓN DE LA VIVIENDA (DOMÓTICA).

Todos los sensores trabajados con los alumn@s de TIN I se implementarán posteriormente a una maqueta construida durante el curso y que responden a una serie de estándares de diseño, propuestos previamente (ver punto anterior), en los cuales ha tenido cabida los conceptos de energía sostenible y adaptabilidad, enfocados ambos conceptos a tenerse en cuenta a la hora de realizar el esquema domótica y justificar así una serie de respuestas técnicas.

En todos los casos, se ha realizado primeramente la simulación del circuito en Tinkercad para posteriormente realizarlo en la placa física de Arduino, con lo resultados que expondremos a continuación.

 Principalmente, se trabajan los siguientes sensores:

-SENSOR DE PRESENCIA (PIR) (enlace ficha) en placa de arduino. En el apartado referido en el proyecto a la seguridad (Domótica) se plantea este sensor de presencia para controlar el espacio exterior de la vivienda.

 


-SENSOR DE LUZ (LDR). En la maqueta de la vivienda se pide que se realice un control de la cantidad de luz que incide en la vivienda (exposición futurible de paneles fotovoltaicos) y, además, que cada vez que no incida luz directa en el LDR (noche) se encienda una luz (diodo LED).


 

- SENSOR DE TEMPERATURA. Este sensor tendrá mucha importancia a la hora de analizar la temperatura de cada una de las estancias de la vivienda e incidir en un termostato. Se analizan los datos de salida en el monitor serie del programa IDE Arduino (printpantalla). Para realizar la prueba los alumnos de primero han observado los datos de temperatura cuando han interactuado con el sensor y cada vez que alcanzaba un valor se encendía un testigo (diodo LED).


 

 

-SENSOR DE HUMEDAD (TIERRA). Sensor fundamental al inicio de nuestro proyecto, ya que integra, además de la domótica de una vivienda autosuficiente (huerto propio), la humeda en el entorno de la vivienda y su posterior uso (irrigación, riego por goteo, pautar fertilización,...). Este análisis de datos, únicamente se ha podido realizar desde el punto de la humedad puntual de una prueba, llevando este punto al próximo curso 2022/23 al huerto del propio centro, en segundo de Bachillerato.


 
1.2.MAQUETAS DONDE SE IMPLEMENTARÁN LOS CIRCUITOS DE CONTROL CON ARDUINO.
 
A continuación se realiza la documentación fotográfica de los proyectos / maquetas de los diseños realizados en bocetos previos y el desarrollo a partir del dibujo técnico en Sketchup y Homebyme.

          1. Construcción de maqueta previos diseños / bocetos previos (se jutifican dichos diseños en exposición oral)
          2.  Implementación de sensores (ver punto anterior)
          3.  Diseño y fabricación de elementos reales, con impresora 3D (TIN II)
 



viernes, 6 de mayo de 2022

PROYECTO: DISPOSITIVO ANÁLISIS CO2 realizado por HÉCTOR GÓMEZ HERNÁNDEZ (2º Bachillerato)

Durante el presente curso se ha propuesto al alumno Héctor Gómez de 2º Bachillerato un dispositivo para el análisis de la cantidad de CO2, ganando un primer premio en el apartado de Tecnología, con el trabajo coordinado por el profesor José Luis Plaza Sanz (Dpto. de Física y Química).

Artículo del blog del centro donde se informa sobre el concurso organizado por la UEX "Investigar en ciencias"

TÍTULO: Análisis de la calidad del aire en tiempo de pandemia por medio de un medidor de CO2 autoconstruido


                                                 Enlace a artículo completo DIARIO HOY

Igualmente, en el siguiente enlace, se encuentra el proyecto realizado por Héctor Gómez sobre el medidor autoconstruido de CO2. ENLACE A PROYECTO.

lunes, 4 de abril de 2022

PONENCIAS CIENTÍFICO-TECNOLÓGICAS DIA 29 DE MARZO: JOSÉ DULAC

El pasado 29 de marzo y enmarcado en el Mes Cultura STEAM de nuestro instituto,  nos visitaron José Dulac y Cristina Alconada, dos maestros jubilados que disfrutan
haciendo lo que más les gusta: enseñar.

Nos presentaron el taller “En torno a Leonardo” con el que, utilizando la metodología STEAM acercan la figura y obra de Leonardo da Vinci.

José llegó con una maleta cargada de artilugios con los que fue mostrando a los alumnos la evolución de la tecnología desde los tiempos de da Vinci hasta los nuestros.

Partiendo de la observación de la naturaleza, con el lanzamiento al aire de una hoja de arce seca, pasando por el tornillo aéreo de Leonardo da Vinci o su ornitóptero, llegamos hasta los modernos drones.



Con su energía y pasión, José atrapó desde el primer instante a los asistentes mostrándoles un holograma por aquí, un pájaro volador por allá hasta que finalmente llegó al terreno de la drónica y nos enseñó a manejar un dron. 



Algunos de los alumnos pudieron interactuar con todos los objetos que fue sacando de su maleta y quedaron encantados con este estupendo taller.





Tanto José como Cristina nos dieron toda una lección de energía, sabiduría y buen rollo y como consejo para nuestro día a día, la frase :"Nunca dejes de aprender".

jueves, 24 de marzo de 2022

CONCLUSIÓN PONENCIAS CIENTÍFICO TECNOLÓGICAS

Durante los días 21, 22, 23 y 29 de marzo se han celebrado en el IES Norba Caesarina una serie de ponencias científico-tecnológicas destinadas al alumnado de Bachillerato, que ha tenido como objetivo acercar el mundo profesional, universatorio y de las instituciones públicas a ese alumnado que está a punto de comenzar su andadura en los estudios superiores y en los ciclos formativos de grado superior. 


Estas ponencias estaban integradas en el marco del proyecto "MES CULTURA STEAM NORBA 22" del programa INNOVATED (CITE STEAM).

El interés demostrado por el alumnado en las diversas ponencias se ha demostrado no solo por la alta asistencia y la actitud, sino que también por la cantidad de preguntas que han lanzado a los ponentes de cada una de las ramas y las inquietudes demostradas al finalizar cada una de las charlas.

En las clases posteriores a dicha actividad se ha realizado un sondeo a los alumnos sobre cada una de las charlas y el balance ha sido muy positivo, resaltando la implicación de cada uno de los ponentes en cada uno de los temas tratados en las charlas.

Agradecer, por supuesto, a cada uno de los ponentes, la actitud y la disposición en la exposición de todos contenidos y su amabilidad a la hora de mostrar a estos estudiantes, que se encuentran en la tesitura de qué hacer en un futuro académico muy próximo, la experiencia profesional o de vida que atesoran. Enhorabuena y gracias por vuestro trabajo. 

Para completar la información sobre estas ponencias se pueden concultar las siguientes entradas:

DÍA 1 (21/03/22) _Felipe Alcaide e  Inés Tripiana. Ingenieros de la empresa "CATELSA"

DÍA 2 (22/03/22)_ Román Abadías_ Ingeniero y divulgador científico.

                            _Luis A. Álvarez y Faustino Cordero "SIG Ayto de Cáceres"

                            _Alberto Quesada Pablos. Alumno de la UEX y antiguo alumno

DÍA 3 (23/03/22)_Roberto Rodríguez y José Manuel García. Profesores de la UEX

DÍA 4 (29/03/22)_ José Dulac. Divulgador científico / tecnológico.


miércoles, 23 de marzo de 2022

PONENCIAS CIENTÍFICO-TÉCNICAS 3: DÍA 23 DE MARZO_UNIVERSIDAD DE EXTREMADURA

Como conclusión a las ponencias de la semana, hemos tenido el gran placer de recibir en las instalaciones del centro a los profesores de la Universidad de Extremadura  D. Roberto Rodríguez y D. José Manuel García  que nos contaron su experiencia docente y práctica y, por supuesto, a grandes rasgos las asignaturas de las que está compuesta la carrera de Ingeniería Informática.

 

La afluencia al salón de actos fue máxima, reuniendo a los grupos de 1º de Bachillerato de Tecnología Industrial y a los alumnos de informática de 2º de Bachillerato. Durante su presentación comentaron todas las experiencias derivadas de la Universidad (prácticas en centros de empleo, Programas europeos,..) y resaltaron el campo profesional que se abre a un alumno de esta carrera a corto medio plazo.

 

Vídeo 1 de la ponencia (extracto 3 min) D. Roberto Rodríguez

Vídeo 2 de la ponencia (extracto 3 min) D. José Manuel García

Como conclusión a las ponencias de la semana, hemos tenido el gran placer de recibir en las instalaciones del centro a los profesores de la Universidad de Extremadura  D. Roberto Rodríguez y D. José Manuel García  que nos contaron su experiencia docente y práctica y, por supuesto, a grandes rasgos las asignaturas de las que está compuesta la carrera de Ingeniería Informática.

La afluencia al salón de actos fue máxima, reuniendo a los grupos de 1º de Bachillerato de Tecnología Industrial y a los alumnos de informática de 2º de Bachillerato. Durante su presentación comentaron todas las experiencias derivadas de la Universidad (prácticas en centros de empleo, Programas europeos,..) y resaltaron el campo profesional que se abre a un alumno de esta carrera a corto medio plazo.

Los asistentes realizaron numerosas preguntas que mantuvieron el interés de la ponencia hasta el final sirviendo para despejar algunas dudas que los alumnos podrían tener a la hora de elegir estudios superiores en un futuro próximo.

 

PILOTANDO DRONES Y ESTUDIANDO SU FÍSICA (1ºPMAR)

Introducción Ya hace tiempo que teníamos en mente construir uno o varios drones básicos a partir de motores, acelerómetros, sensores de grav...