Prediseo de una aplicacin tipo sensitive floor para desarrollo de inteligencia kinestsica, utilizando

sensores de fuerza resistivos Paula Gordillo#1, Jorge L. Jaramillo P.#2

#1Profesional en formacin, Universidad Tcnica Particular de Loja #2 Docente de EET, Universidad Tcnica Particular de Loja

Loja, Ecuador

1priselpg@hotmail.com, 2jorgeluis@utpl.edu.ec

Resumen Se describe los resultados obtenidos en el etapa de prediseo de una aplicacin tipo sensitive floor para desarrollo de inteligencia kinestsica, utilizando sensores de fuerza resistivos.

ndice de trminos inteligencias mltiples, inteligencia kinestsica, sensitive floor. aplicaciones electrnicas tipo sensitive floor.

I. INTRODUCCIN

En una trabajo anterior, se describi el estado del arte en el diseo e implementacin de aplicaciones electrnicas orientadas a desarrollar la inteligencia kinestsica en los nios, y, se propuso un prototipo de diseo propio (ver Fig.1).

El prototipo sugerido constar de tres mdulos importantes: un mdulo sensitivo para recepcin de seales de entrada, un mdulo de procesamiento de las seales y su convercin en sonido y voz, y, un mdulo de interfaz con el usuario que permite la interaccin entre la aplicacin y el infante.

En este documento se describe los resultados obtenidos en la etapa de prediseo de cada uno de los mdulos constitutivos del prototipo.

II. CONCEPTUALIZACIN DE LA OPERACIN DEL PROTOTIPO

Para el infante, el prototipo lucir como un teclado de piso (sensible), conformado por diez teclas de diferente color, numeradas del 1 al 10.

Desde la perspectiva del operador, el prototipo presentar una consola de control, a travs de la cual se podr seleccionar uno de tres modos posibles de operacin: musical, numrico, y, de color.

MODULO DE

INTERFACE CON EL

USUARIO

MODULO DE

PROCESAMIENTO

MODULO SENSITIVO

PROGRAMACIN

Visualizacin

FSR

...

Generacin de

voz y notas

Luces LED

9,3V

Ardui no

9,3V

A rdui no

9,3V

Arduino

9,3V

Arduino

Adaptador/Red Elctrica

Amplificacin de sonido

Fig. 1. Diagrama de bloques del prototipo propuesto. Diseo de autores

En el modo musical, el operador podr elegir que el prototipo reproduzca el sonido de uno de diez posibles instrumentos musicales. Adems, podr asignar uno de 10 diferentes notas musicales a cada una de las teclas del piso.

En el modo numrico, el prototipo facilitar 2 rutinas de trabajo. En la primera, cada vez que se presione una tecla, se escuchar el nmero asignado a ella. En la segunda rutina, se escuchar el nmero y el infante deber presionar la tecla respectiva, activando una luz indicativa azul si la respuesta es correcta, o roja para una incorrecta.

En el modo de color, el prototipo facilitar tambin 2 rutinas. En la primera, al presionar una tecla se escuchar el

nombre del color asignado a ella. En la segunda, se escuchar el color y el infante deber presionar la tecla correspondiente, mantenindose los indicativos visuales para las respuestas.

III. PREDISEO DEL PROTOTIPO

A. Arquitectura propuesta

El prototipo estar conformado por tres mdulos de trabajo: sensitivo, de procesamiento, y, de interfaz con el usuario.

B. Sobre el mdulo sensitivo

Este mdulo estar conformado por 2 bloques: de sealizacin luminosa y teclado.

El bloque de sealizacin luminosa estimular la inteligencia viso-espacial del infante, puesto que al presionar cualquier tecla se encender una luz indicativa de un acierto o de un error. En esta etapa, se propuso emplear una cinta genrica de luces LED, tipo 3528RGB para exteriores, disponible en el mercado local (ver Fig.2), de 14,4 W de potencia por metro, y, que opera a 12V. La cinta posee un recubrimiento de silicon que le hace resistente a las pisadas, y, ser recortada en segmentos de 12 cm de largo, y, adherida a cada una de las teclas. En el piso sensible, la circuitera de activacin de cada segmento LED, coexistir con la de los sensores resistivos. De la activacin de los electrodos de control de la cinta LEG RGB depender el color de luz emitido [1].

Fig. 2. Vista panormica de una cinta de luces LED tipo RGB. Fuente: http://www.inventable.eu/2011/04/27/anatomia-de-una-leds-string-rgb/

Electrnicamente, el bloque del teclado estar conformado por 10 sensores de fuerza resistivos, distribuidos uno en cada teclas. La funcin de estos sensores es registrar la presencia de un infante en uno de los sectores definidos en el teclado, a travs de la fuerza ejercida en ese punto. La bibliografa muestra que la fuerza puede ser medida empleando sensores piezoelctricos, piezoresistivos, o especiales. Entre estos ltimos se destacan los sensores de fuerza resistivos (SFR), dispositivos de pelcula de polmero, cuya resistencia elctrica vara en funcin de la presin aplicada al rea de

deteccin. Operativamente un SRF, puede detectar fuerza ejercida por cuerpos cuyos pesos oscilen entre 100g y 10Kg [2], [3], [4], [5]. Para este proyecto, se propuso la utilizacin de SFR redondos de la marca Interlink, serie 402 [6], [7].

Fig 3. Modelos de FSR de la marca Interlink [7]

Los SRF se conectarn a un mdulo Arduino, tal como lo muestra la Fig.4 [8].

Fig.4. Conexin de un SRF a un mdulo ARDUINO [7]

C. Sobre el mdulo de procesamiento

Este mdulo albergar 2 bloques: de programacin, y de sonido.

El bloque de programacin se montar sobre la plataforma Arduino ATMEGA 2560 Rev 3 (ver Fig. 5) [10], [11], [12]. El Arduino Mega 2560 es una placa electrnica basada en el microprocesador Atmega 2560, que cuenta con 54 pines digitales de entrada / salida, 16 entradas analgicas, 4 puertas seriales, un oscilador de 16MHz, una conexin USB, un conector de alimentacin, una cabecera ICSP, y un botn de reinicio[13].

Fig. 5. Vista panormica de un placa Arduino ATMEGA 2560 Rev3. Tomado de: http://store.arduino.cc/product/A000067

El bloque de sonido se implementar sobre una placa mp3 player, de Sparkfun Electronics, La placa mp3 player, de Sparkfun Electronicsque utiliza el decodificador VS1053B IC para decodificar archivos de audio en formatos mp3, Ogg Vorbis, AAC, WMA, audio MIDI, e IMA ADPCM (ver Fig. 6) [14], [15]. En el bloque de sonido se reproducir sonidos de instrumentos musicales, y archivos de voz. Para grabar archivos de voz se emplear una tarjeta micro SD de 2 GB.

Fig. 6. Vista panormica de una placa MP3 Player Shield. Tomado de: https://www.sparkfun.com/products/10628

D. Sobre el mdulo de interfaz con usuario

En este mdulo se incluirn los bloques de visualizacin, de amplificacin de sonido, y de alimentacin.

El bloque de visualizacin se montar a partir de un display SainSmart Keypad Shield 1602 LCD Module V3 Keypad Shield (ver Fig.7) [16], [17].

Fig. 7. Vista panormica del teclado SainSmart Keypad Shield 1602 LCD Module V3 Display para Arduino. Tomado de: http://www.sainsmart.com/sainsmart-keypad-shield-1602-lcd-module-v3-display-for-arduino-mega-2560-1280-uno-r3.html

En el bloque de sonido se emplearn parlantes tipo Genius SP-U115 compatibles con la tarjeta MP3 Arduino (ver Fig.9) [18].

Fig. 9. Vista panormica de los parlantes Genius SP-U115. Tomado de: http://www.geniusnet.com/Genius/wSite/ct?xItem=52662&ctNode=1291&mp=1

El bloque de alimentacin ser el encargado de proveer de energa a todo el prototipo. En este proyecto se decidi utilizar un adaptador super power supply AC / DC, modelo SS-WP-090200B, para Vin de 100-240V AC, a 50/60Hz y Vout de 9V DC y 2A [20].

IV. CONCLUSIONES

En esta etapa del trabajo, se ha demostrado la factibilidad de acceder, en el mercado local, a los implementos requeridos por el diseo.

V. REFERENCIAS

[1] INVENTABLE.EU, Anatoma de una LEDs string RGB, posteado [en lnea]. Entrada el 27 de abril del 2011, consultado 2014-10-17. URL:

http://www.inventable.eu/2011/04/27/anatomia-de-una-leds-string-rgb/

[2] ALBN, D. SALAZAR, F. SILVA, F. GUERRN, N. Diseo e Implementacin de Sensores de Temperatura, Presin y Proximidad en un Prototipo de Piel Sensible Para Robots Compaeros Paper [en lnea]. Consultado el 2014-10-03, URL: http://repositorio.espe.edu.ec/handle/21000/4034

[3] DE LA FUENTE, Mara. SENSORES. Documento [en lnea]. Consultado el 2014-09-22. URL: http://www.isa.cie.uva.es/~maria/sensores.pdf

[4] SANHUEZA, Ariel. Sensores de Presin, Posteado [en lnea]. Consultado el 2014-10-03. URL: http://sensoresdepresion.blogspot.com/

[5] MUNGUIA, Gabriela. Sensor piezoelctrico, Sitio web [en lnea]. Consultado el 2014-10-17. URL http://www.ceiarteuntref.edu.ar/badarte/node/138

[6] CARRIN, Luis. OCHOA, Daro. VALVRDE, Juan. Analisis del Funcionamiento del Sensor de Fuerza Resistivo (FSR) con LabVIEW, Documento [en lnea]. Entrada 2009. Consultado el 2014-11-03. URL: http://www.datalights.com.ec/site2/images/stories/robotica/nap/nap_fsr.pdf

[7] INTERLINK ELECTRONICS FSR, Force Sensing Resistors Integration Guide. Documento [en lnea]. Consultado el 2014-10-27. URL: https://www.digikey.com/Web%20Export/Supplier%20Content/InterlinkElectronics_1027/PDF/Interlink_Electronics_Integration_Guide.pdf?redirected=1

[8] LADIADA, Force Sensitive Resistor (FSR). Documento en lnea. Consultado el 2014-10-13. URL: http://learn.adafruit.com/downloads/pdf/force-sensitive-resistor-fsr.pdf

[9] INTERLINK ELECTRONICS FSR, Data Sheet 402, Documento [en lnea]. Consultado el 2014-10-30 de la URL: http://dlnmh9ip6v2uc.cloudfront.net/datasheets/Sensors/ForceFlex/2010-10-26-DataSheet-FSR400-Layout2.pdf

[10] ARDUINO. Sitio web [en lnea]. Consultado el 2014-1030. URL: http://arduino.cc/en/pmwiki.php?n=Guide/Introduction.

[11] WIKIPEDIA, Arduino, Artculo [en lnea]. Consultado el 2014-10-30. URL: http://es.wikipedia.org/wiki/Arduino#cite_note-Wiring-2

[12] TAPIA, Carlos. MANZANO, Hctor. EVALUACIN DE LA PLATAFORMA ARDUINO E IMPLEMENTACIN DE UN SISTEMA DE CONTROL DE POSICIN HORIZONTAL. Documento [en lnea]. Consultado el 2014-11-03. URL: http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/5522/1/ UPS-GT000511.pdf

[13] ARDUINO, Arduino Mega 2560 Rev3. Sitio web [en lnea]. Consultado el 2014-10-17. URL: http://store.arduino.cc/product/A000067

[14] SPARKFUN, SparkFun MP3 Player Shield. Sitio web [en lnea]. Consultado 2014-10-20. URL: https://www.sparkfun.com/products/10628

[15] SPARKFUN, VS1053b Ogg Vorbis /MP3/ AAC/ WMA/ MIDI AUDIO CODEC. Documento [en lnea]. Consultado: 2014-10-20. URL: https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/SMD/vs1053.pdf

[16] SAINSMART,SainSmart LCD Keypad Shield For Arduino Duemilanove UNO MEGA2560 MEGA1280. Sitio web [en lnea]. Consultado el 2014-10-21. URL: http://www.sainsmart.com/sainsmart-1602-lcd-keypad-shield-for-arduino-duemilanove-uno-mega2560-mega1280.html

[17] HITACHI, HD44780U (LCD-II) Documento [en lnea]. Consultado 2014-10-21. URL: http://www.dfrobot.com/image/data/DFR0009/HD44780.pdf

[18] GENIUS, Parlantes estreo USB. Sitio web [en lnea]. Consultado el 2014-10-23. URL:

http://www.geniusnet.com/Genius/wSite/ct?xItem=52662&ctNode=1291&mp=1

[19] SL POWER ELECTRONICS, DATA SHEET PW173KB. Documento [en lnea]. Consultado el 2014-10-23. URL: http://www.slpower.com/data/collateral/PW173KB_DS.pdf

[20] AMAZON, Super Power Supply AC / DC Adapter Charger Cord 9V 2A (2000mA) Tuning Fork Negative 5.5mm x 2.1mm 5.5x2.1mm FCC Listed Certified Wall Plug Sitio web [en lnea]. Consultado el 2014-10-23. URL: http://www.amazon.com/Super-Power-Supply%C2%AE-5-5x2-1mm-Certified/dp/B00EA0UEQQ/ref=pd_sim_sbs_e_5