Modelo 3: Modelo de puerta

¿Se permite el acceso?

Nivel escolar

11 – 13

Tiempo necesario

2 clases dobles (ampliables hasta 8 CD)

Nivel de dificultad

Modelo: medio, programación: medio

Tipo de modelo

Modelo de puerta para el control de acceso

DESCRIPCIÓN DEL MODELO / TAREA

Los alumnos planifican y realizan un modelo de puerta para el control de acceso mediante sensores de un almacén ficticio. Partiendo de una apertura y cierre sencillos del modelo de puerta controlados mediante un interruptor de parada de emergencia, en un segundo paso se utilizan interruptores de fin de carrera para proteger el mecanismo y, en un tercer paso, se utilizan LED de advertencia para visualizar la actividad del accionamiento de la puerta. Para ello, se debe programar y poner en funcionamiento una sencilla indicación gráfica de los botones «Open», «Close» y «Emergency Stop» en la pantalla del controlador TXT 4.0.

RELACIÓN CON LA VIDA COTIDIANA

En particular, la integración en un contexto de aplicación realista tiene un alto grado de motivación. La integración de la temática en la orientación preprofesional podría realizarse en relación con los campos profesionales de la mecatrónica o la tecnología de la información. En estos campos se utiliza la apertura y el cierre automatizados en muchos ámbitos. En particular, la apertura automatizada de puertas o persianas se utiliza cada vez más, no solo en la industria, sino también en el ámbito doméstico.

Preguntas clave

¿Cómo se pueden medir los topes finales, las interrupciones y las distancias con ayuda de los sensores? (Comunicación e información)
¿Qué sensores permiten supervisar y controlar adecuadamente el accionamiento de la puerta? (Colaboración)
¿En qué condiciones debe el sistema anteponer la protección del usuario a la función? (pensamiento crítico)
¿Qué hay que tener en cuenta para que los sensores puedan utilizarse en diferentes escenarios de aplicación y el sistema funcione de la forma más robusta posible? (creatividad)

Referencia del compartimento

Informática

Programación avanzada, bucles condicionales, funciones, codificación, pantallas gráficas.

Matemáticas

Cálculo de términos

Técnica

Construcción estable, control de actuadores, lectura de sensores, técnica de construcción

Física

Barrera fotoeléctrica, medición de distancias con el sensor ultrasónico

Desarrollo de la clase

Charla en clase

Anuncio del tema
Preguntar cuáles son los requisitos esenciales para la apertura o el cierre automático de un modelo de puerta o portón.
Preguntar por situaciones en las que se utilizan sistemas de puertas que se abren y cierran automáticamente.
Debatir las posibilidades de aplicación de las situaciones recopiladas (por ejemplo, puerta de garaje, puerta de patio, puerta de acceso, puerta corredera, persiana enrollable).
Determinar los requisitos para el montaje del experimento.

Ayuda, si es necesario

Mostrar los sensores, actuadores y componentes del kit de construcción; utilizar medios de presentación si es necesario

Charla en clase

Se elaboran conjuntamente el procedimiento para construir el modelo y la función que se pretende conseguir.
Se indican y comentan los pasos de trabajo de la aplicación.

Trabajo en pareja o individual

Los alumnos se familiarizan con la aplicación y descargan la tarea correspondiente.
Los alumnos definen funciones útiles del control con el controlador TXT 4.0.
Los alumnos crean con ayuda de la aplicación la lista de requisitos para el modelo de puerta que se va a construir.

Trabajo opcional en pareja o en grupo

Los alumnos esbozan las posibles estructuras del modelo de puerta y lo construyen libremente.
Los alumnos debaten los resultados en grupo y se deciden por un diseño.

Información y avisos

Indicaciones metodológicas y didácticas

Posibilidades de diferenciación

Dependiendo de la duración de la serie de clases y del nivel de los alumnos, se puede

omitir el escenario introductorio de la apertura y el cierre del modelo de puerta sin pulsador final y verificado manualmente
modificar el diseño del experimento e instalar/utilizar sensores en otros lugares.
Se puede mejorar la cerradura con código.
Se puede organizar un concurso «¿Quién descifra el código?» para premiar la mejor programación de una cerradura con código (convirtiendo el modelo de puerta en una caja fuerte que hay que descifrar o proteger).
Los alumnos pueden formular otros escenarios de aplicación y llevarlos a cabo, incluyendo el montaje y la programación.

Aspectos motivacionales

El tema del control automático del movimiento es conocido por todos los alumnos en su vida cotidiana. En muchos hogares, las persianas, toldos o puertas de garaje con apertura automática, entre otras muchas aplicaciones inteligentes, forman parte desde hace tiempo de la vida cotidiana. Las cerraduras electrónicas con código se utilizan cada vez más para controlar el acceso a los edificios.

Materiales adicionales

Si se dispone de ellos, se podría utilizar un vídeo para la fase introductoria del tema.
Si se dispone de ellos, se pueden utilizar materiales para programar cerraduras con código.
Utilizar medios de dibujo (papel, pizarra blanca o pantalla de proyección).

Instrucciones de montaje

Esquema eléctrico

Funciones del modelo y sus soluciones técnicas

Función de los sensores/actuadores

Solución técnica

Señales luminosas de LEDs rojas

Control de los LEDs durante un movimiento de la puerta

Interrupción de la barrera fotoeléctrica

Bloqueo del movimiento de la puerta

Sensor ultrasónico

Detección de aproximación

Diferenciación

Diseño de sistemas de seguridad de puertas o controles de puertas de diferente complejidad (cerradura por código, combinación de entradas de sensores)

Lista de materiales

Sensores	Función
1 pulsador On/Off en el controlador TXT 4.0	1. Encendido del control de la barrera 2. Parada de emergencia de la barrera
1 sensor ultrasónico	Detección de aproximación
1 cámara USB	Detección de color
1 fototransistor	Detección de interrupción de la barrera fotoeléctrica, receptor
2 mini pulsadores	Interruptores de fin de carrera para el control de la puerta

Actuadores	Función
1 pantalla del controlador TXT 4.0	Visualización
2 LED (2 × rojas)	Advertencia
1 motor con encoder	Movimiento de la puerta
1 LED (blanca)	Movimiento de la puerta