En los nuevos currículos de Tecnología se incorporan contenidos relativos a el control y la robótica, sin tener en cuenta el elevado coste que supone, para los Centros o departamentos, la adquisición de nuevos equipos que permitan poder experimentar en el taller dichos contenidos con los alumnos .

CONTROLABOT (1)

Metodología clásica de la robótica en el taller de Tecnología.

En los nuevos currículos de Tecnología se incorporan contenidos relativos a el control y la robótica, sin tener en cuenta el elevado coste que supone, para los Centros o departamentos, la adquisición de nuevos equipos que permitan poder experimentar en el taller dichos contenidos con los alumnos .

La solución típica por parte del profesorado, consiste en aprovechar las dotaciones de tarjetas controladoras (tipo Inves, Enconor, CNICE) que se recibieron en los Institutos en los años 90 o quizás posteriores dotaciones de ladrillos Lego (adquiridas por las Consejerías de Educación de algunas Comunidades); el problema surge cuando existen insuficientes unidades de los equipos citados (con un precio mínimo de alrededor de 100 euros por unidad), de modo que es complicado que cada uno de los seis grupos de trabajo (compuesto de 4 ó 5 alumnos) con los que se organiza normalmente una clase en el taller de Tecnología, pueda disponer de su propia tarjeta o ladrillo.

Aunque cualquiera de estas circunstancias pueda solventarse por parte del profesor, con estrategias metodológicas diversas e imaginativas que aprovechen nuestros siempre escasos recursos, creo que todos estamos de acuerdo en que son contenidos que deben ser tratados dignamente, ya que además suponen para muchos chicos y chicas, el punto de partida para ser atraídos hacia estudios tecnológicos posteriores.

Las tarjetas controladoras a las que me he referido anteriormente, utilizan el lenguaje LOGO para su programación, y para funcionar, se conectan con el ordenador a través del puerto serie (Enconor) o paralelo (Inves, CNICE); además se necesita cargar un programa de cierta complejidad que las permita entenderse con el ordenador y con el software de programación correspondiente.

En este punto es, en mi opinión, donde los alumnos (y sobre todo las chicas) se asustan con la robótica, perdiendo muchos el interés hacia los conocimientos relativos al ámbito de la Tecnología, la cual se muestra conceptualmente inabordable. Pasan de un modo súbito, dsde montar sencillos circuito eléctricos (por ejemplo, un mando con pulsadores conectado mediante un cable a un dispositivo móvil) o electrónicos (tipo sensores de luz con transistor y relé para activar un motor incidiendo en una LDR con una linterna) que pueden llegar a comprender, hasta trabajar con una tarjeta comercial llena de elementos electrónicos, componentes integrados y relés, es decir, de circuitería excesivamente compleja.

No cabe duda del potencial que tienen estas tarjetas para automatizar todo tipo de proyectos utilizando sus entradas y salidas digitales o analógicas, pero creo que es de sumo interés que además los alumnos comprendan qué está pasando en cada dispositivo utilizado (así como a través de los cables con los que se conectan al ordenador) cada vez que se ejecuta una instrucción de programación.

Aprovechando los ordenadores antiguos.

En los ordenadores o portátiles de última generación prácticamente han desaparecido los puertos de conexión con periféricos de tipo paralelo o serie, siendo sustituidos por el puerto USB. Entender el funcionamiento de los dos últimos citados resulta difícil incluso para cualquier profesor del área, sin embargo ocurre justo lo contrario con el puerto paralelo que, a grandes rasgos, puede ser explicado a los alumnos y ser utilizado por ellos con soltura, tanto para establecer su cableado, como para programar a través de él.

Cualquier ordenador antiguo (incluso con procesador Pentium I) que disponga de puerto paralelo, puede ser utilizado para el desarrollo de las prácticas y circuitos que pasaré a describir a lo largo de este monográfico; no se necesitan tampoco requerimientos especiales de memoria Ram, excepto la que permita poner a funcionar el sistema operativo (desde Windows 95). Es importante saber que si nuestro sistema operativo va a ser el 2000 ó el XP, debemos instalar un fichero especial en el sistema, tal y como se explica al descargar la aplicación gratuita “UserPort” (existen otras, pero esta es la más recomendable).

Dicho de otro modo, podemos aprovechar un montón de ordenadores desechados del aula de informática de nuestro Instituto o inutilizados por los profesores y por los mismos alumnos debido, sobre todo, a su incapacidad de conectarse en buenas condiciones a Internet; además existen en el mercado virtual muchos sitios donde adquirir equipos de segunda mano a muy bajo coste, y con garantía de al menos un año.

Breve introducción al puerto paralelo.

Al ser un puerto inventado por los ingenieros de IBM para conectar una impresora a los primeros ordenadores allá por 1981, tiene desde mi punto de vista, un carácter tecnológico muy primitivo que le proporciona un gran atractivo hoy día. Durante su funcionamiento se transmite un byte de información digital en cada instrucción efectuada desde el ordenador y los 8 bits que lo componen se transmiten a la vez (en paralelo) y desde su correspondiente pin numerado del puerto; en cada uno de ellos se podrá conectar un cable que nos lleve una señal digital desde el ordenadorhasta el dispositivo exterior que queramos controlar.

El puerto tiene 25 pines clasificados en cuatro grupos: ocho pines de salida o de Datos (del número 2 al 9), ocho de puesta a tierra (del número 18 al 25), cinco de entrada o de Estado (del 10 al 13 y el 15) y cuatro pines de Control (que no usaremos). Como consecuencia tenemos la posibilidad de enviar 8 señales electrónicas desde el ordenador y de detectar fácilmente hasta 5 señales desde el exterior; para ello bastará utilizar un cable para cada uno de estos pines, junto con uno más, conectado a los pines de masa (GND).

Los diodos led que voy a montar en mi placa electrónica, a modo de display, se van a alimentar únicamente con la corriente proporcionada por las propias salidas del puerto, es decir, sin necesidad de baterías externas: en la mayoría de los PC el puerto paralelo proporciona corriente suficiente (unos 20 mA) para una clara indicación visual de los diodos.

Como primer ejemplo, la programación del encendido de un diodo led sólo necesitaría de dos cables, lo que configura un circuito electrónico elemental (y conocido por los alumnos) compuesto por el ordenador (que hace de fuente de alimentación), cable de salida, resistencia de protección (que puede ser de valor 220 ohmios), diodo led y cable de puesta a tierra. Si queremos programar tres leds de distintos colores a modo de semáforo, sólo necesitaremos tres cables de salida más uno común de puesta a tierra, pasando el circuito a tener una configuración en paralelo: enlazamos así el mundo del control con los conceptos más básicos del estudio de la electricidad. Finalmente, si conectamos 8 diodos leds (con su resistencia de protección) tendremos que utilizar 9 cables para programar sus secuencias de encendido desde el puerto.

En las tiendas de electrónica pueden adquirirse conectores macho de 25 pines con los que fabricarse un cable que sirva para unir nuestros dispositivos con el puerto hembra del ordenador: es una opción que considero mucho más didáctica que el utilizar cables de tipo paralelo con su cableado completo y oculto; otra alternativa interesante puede ser pelar la funda exterior de algún cable paralelo standard antiguo y dejar sólo los cables del interior correspondientes a los pines que se vayan a utilizar.

Para programar con los alumnos recomiendo utilizar el lenguaje LOGO a través del programa de distribución gratuita MSWLogo en su versión 6.3c (anterior y distinta de la última desarrollada por el CNICE, que es la 6.5 y que sirve para las controladoras comerciales). Las ventajas frente a otros lenguajes de programación son la sencillez de su sintaxis, su vocabulario en castellano y , por supuesto, la facilidad que tiene el usuario para comunicarse con el puerto paralelo.

Construcción de una mini-tarjeta con 8 leds.

Para elaborar una pequeña tarjeta con 8 diodos led (cada bit de información va ha ser visualizado en un led de salida) basta con conectar cada uno de ellos en serie con una resistencia de unos 300 ohmios sobre un pletina de pruebas de fibra de vidrio con topos de soldadura (de venta en cualquier tienda de componentes electrónicos). Los tamaños standard de una pletina pequeña suelen ser de 77 x 90 mm ó de 100 x 80 mm, pero para esta experiencia bastará con utilizar una mitad (puede cortarse fácilmente con una sierra de metal).

Lo más correcto, dado que así aparecen en las tarjetas comerciales, sería utilizar diodos leds del mismo color ordenados en línea y con la salida correspondiente al pin 2 del puerto conectado al led situado más a la derecha; esta disposición tiene la ventaja de permitir que los alumnos entiendan fácilmente el paso de la numeración en código decimal a código binario, lo cual supone su iniciación en el mundo digital.

En mi caso he decidido realizar la tarjeta en un cuadrado de 5 x 5 cm (que descubrí que me cabía en un envase de plástico de los utilizados en los bricolajes para clasificar tornillos) y disponiendo los leds en dos líneas, ligeramente desplazadas, con una secuencia de colores rojo – verde – amarillo; además he utilizado una pletina con tiras de cobre cada 5 mm para así reducir el número de soldaduras; por contra, hay que eliminar algunas partes de la tira de cobre (utilizando la punta de una tijera o un cutter) para evitar cortocircuitar los diodos o las resistencias. Al colocar los componentes, he tratado de crear dos líneas transversales de eliminación del cobre en cada tira (como puede observarse en la foto).

El circuito tiene un esquema simbólico sencillo, repitiéndose ocho veces la conexión: cable del pin de un dato, diodo led (polarizado correctamente), resistencia de protección (que puede también situarse antes del led) y conexión común al cable de puesta a tierra, realizada en mi caso con grapas soldadas a las pistas, de modo que unen las ocho líneas transversalmente para terminar en una novena pista en el extremo de la placa donde conectar el cable de masa que vuelve al pin 18.

Para conectarme con el ordenador he utilizado un cable paralelo antiguo que he dejado con una longitud de más o menos 1 m; después de quitar su vaina exterior y su empantallado de aluminio, he cortado todos los cables sobrantes conectados a los pines que no voy a utilizar y sólo he dejado los que van del pin 2 al 9 más el de masa (aunque no se si es del todo necesario, yo he unido con un cable todos los pines de puesta a tierra, del 18 al 25). El último paso ha sido soldar cada cable a su pista correspondiente, aunque previamente, para asegurar su resistencia a más que posibles tirones, he anudado los hilos de cada cable tras hacerlos pasar por dos orificios contiguos de la placa.

Conclusión

Hasta aquí queda descrito el modo de construcción de la tarjeta, dejando para los próximos capítulos de este monográfico la parte de su puesta en funcionamiento, con ejemplos de programación, así como el conexionado de sensores a los denominados pines de entrada o Estado.