¿Computación Física?

Es la que la que estudia la conexión entre el mundo físico y los ordenadores.

Esta conexión es bi-direccional, es decir, puede

consistir en sensar información del entorno y

enviarla a ordenadores para su procesado o

bien, el uso de información para controlar

motores, solenoides, sistemas de calor y otros

dispositivos capaces de actuar sobre el

entorno.

La computación física se centra mayormente en la

relación entre humanos y en como las máquinas

pueden intervenir para mejorarla. De ese modo, este

campo se diferencia de otros como la robótica o

sencillamente la informática. Si bien las herramientas

son las mismas, el campo de aplicación no es

necesariamente igual.

Aparece por primera vez en el libro Physical

Computing by Dan O’Sullivan and Tom Igoe -

2004-Un poco de historia

Al diseño de objetos y espacios que reaccionan a cambios en el entorno y

actúan en este, Se basa en la construcción de dispositivos que incluyen

microcontroladores, sensores y actuadores que pueden tener capacidades de comunicación con la red u otros

dispositivos.

Se descarga de aquí:

Evolución de la computación

ubicua Mark Weiser autor del

concepto en 1988

cuando trabajaba para

Xerox en el laboratorio

de Palo Alto.

Todos para uno

y uno para todos.

Un dispositivo por

persona

Una persona

con numerosos

dispositivos

Mark Weiser ha propuesto tres

modelos básicos que puedan ser

considerados para desarrollar

sistemas ubícuos:

Tabs: dispositivos de escasos centímetros,

que pueden ser llevados por un usuario,

Pads: dispositivos del tamano de una

mano,

Boards: dispositivos que pueden llegar a

medir metros,

Como todas la cosas no se pueden

controlar con pantalla, mouse y teclado

Sensores, los que miden el entorno

Actuadores: los que pueden actuar sobre

los sensores.

Comandadas por microcontroladores comerciales de bajo coste. Ej. de placas son: Arduino, PicAxe,

Basic Stamp, Condor, etc. Hay diferentes tipos: humedad,

presencia, temperatura, acelerómetros,

de campo magnético, botones,

potenciómetros, etc.

Actuadores: motores paso a paso,

motores de corriente continua,

servos, ledes, pantallas, peltzier, etc.

Del mismo modo que las placas

de control pueden capturar

datos de sensores, podrán usar

información venida del

ordenador para controlar algún

aspecto del mundo real.

Ejemplos de software de control

podrían ser: LabView, Simulink

y S4A entre otros.

.

Sensores de

diferentes tipos

Placas de control

ActuadoresSoftware de desarrollo

Software de control

Software de representación

de datos

Del mismo modo que las placas de control pueden capturar datos de sensores, podrán usar información venida del ordenador para controlar algún aspecto del mundo real. Ejemplos de software de control podrían ser: LabView, Simulink y S4A entre otros.

Los datos se pueden capturar a

partir de puertos de

comunicación como el puerto

USB dentro de una Pc para

poder representar sus valores

mediante gráficas, tablas excel

o similar. De este modo se

puede hacer uso de la

tecnología digital dentro de

otros campos eje la física o la

química.

Control automáticoComputación vestible

DomóticaRobótica

Usan las mismas

herramientas, la

diferencia está en los

objetivos

Dispositivos electrónicos (transductores) que pueden medir una

cualidad de nuestro entorno para usarla dentro de un sistema

computacional, desde la temperatura o la humedad hasta la presencia

de personas o el tipo de objeto que alguien sujeta con su mano.

Los sensores responden a los cambios

del entorno con cambios en alguna

propiedad eléctrica como la resistencia,

la corriente o el voltaje

Los microcontroladores pueden leer

cambios de voltaje. Emplean un dispositivo

llamado Conversor Analógico Digital

(ADC) ,y lo transformará en un número

que podremos usar en un programa

•La barrera se controla mediante un controlador que se programa previamente desde una computadora.

•El autito se controla mediante un control remoto manual, a pilas.

Actividad 1:

Actividad:

1. ¿Cómo “sabe” el sistema que tiene que levantar la barrera?

2. ¿Por qué ocurre que la barrera cae sobre el auto?

3. Proponga resolver el problema, sin agregar elementos al sistema

Controlador

Barrera

Sensor

óptico

AutoControl remoto

manual

Complete los flujos de información del siguiente diagrama de bloques

Actividad 2:

SISTEMAS DE CONTROL CON SENSORES

Ejemplo : riego automático con sensores

¿Cómo es posible lograr un sistema de riego que sea capaz de

reaccionar a los cambios?

El sistema deberá modificar de manera automática la duración del

riego, en función de la humedad existente en el suelo.

A tal fin, el controlador, deberá recibir la información de la variable a

controlar (humedad del suelo) a través de un sensor y tomar

decisiones (actuador)

Programación de la duración del riego : la pantalla indica qué fases del programa

tienen que llevarse a cabo y en qué secuencia.

Diariamente pueden seleccionarse hasta tres intervalos de riego con una duración

entre un minuto y 7 horas 59 minutos cada uno.

Flexibilidad adicional: también puede seleccionarse libremente los días de riego

deseados.

Para ahorrar agua durante el funcionamiento, puede conectarse un sensor de lluvia o

sensor de humedad. Pero también es posible efectuar el riego contando únicamente

con el control del sensor de humedad del suelo.

Dispositivos electrónicos (transductores) que

pueden afectar el entorno transformando un valor

digital en un movimiento mecánico, la producción

de sonido, un cambio de temperatura, o de

intensidad de luz.

Bit-banging: es un término en inglés que quiere decir algo así como

“empujando bits” consiste en usar una serie de pines digitales en un

microcontrolador y mediante una serie de combinaciones de encendido y

apagado se puedan controlar las características del actuador.

Permite la transferencia de grandes cantidades de datos a través de unas

secciones de cables

PWM, del inglés Pulse Width Modulation o modulación por ancho de

pulso: es un método que consiste en poner una señal cuadrada de un

periodo determinado para cambiar la velocidad de motores o la

intensidad de la luz mediante el control de algunos parámetros de la

señal.

El caso de los sistemas de luces de las calles constituye otro ejemplo

de sistemas automáticos con sensores pero sin realimentación.

El caso de los sistemas contra incendios constituye otro ejemplo de

sistemas automáticos con sensores pero sin realimentación.

A los sistemas que poseen esta estructura se los conoce como sistemas con estructuras de control a lazo abierto

Sensor

CONTROL DE LAZO ABIERTO

CONTROL DE LAZO CERRADOA los sistemas que poseen esta estructura se los conoce como sistemas con estructuras de

control a lazo cerrado

Controlador Actuador

Sistema o

proceso a

controlar

Controlador Actuador

Sensor

Sistema o

proceso a

controlar

Sistemas de control a LAZO CERRADO

Controlador Actuador

Sensor

Sistema o

proceso a

controlar

Existen sistemas con sensores en los que no hay lazos de realimentación. Enestos casos, la información que detectan los sensores no proviene de lapropia variable que se desea controlar (el sonido de la sirena- salida).

El sensado está tomado sobre el paso de la persona

Podría ser de lazo cerrado si hubiera un segundo sensor que detectara el paso de la persona y le informara al controlador que apague la sirena

Un circuito de lazo cerrado que controla la propia variable (el sonido de la sirena), seríaaquel que controlase automáticamente el nivel sonoro de la sirena

: 3

Driver Físico

Cada uno de estos Actuadores necesita

un driver físico específico para funcionar

correctamente

Muchos actuadores requieren un sistema

de comunicación digital como un puerto

serie, SPI, o I2C

Ej: Controlar un motor de corriente continua para poder

cambiar su velocidad y dirección simultáneamente desde

un circuito Arduino.

Arduino es una plataforma de Prototipado que incluye circuitos

electrónicos, software y documentación abiertos. Arduino tiene usos

industriales y dentro del hogar, pero se aplica mayormente dentro del

campo educativo por su sencillez de uso y su bajo costo.

Fuente : Robótica. Conectando con el mundo físico Guía

didáctica del módulo 1

http://estatico.buenosaires.gov.ar/areas/educacion/cepa/aavv_e

d_tecnologica.pdf

@marisacon