PROYECTO: BOLÍGRAFO DÍGITAL PARA WII

Cómo motivar a los estudiantes mediante actividades científicas atractivas

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PROYECTO: BOLÍGRAFO DÍGITAL PARA WII

Alfredo Pérez Real COLEGIO EL CARMEN

Manises Introducción: El presente proyecto pretende que el alumnado relacione su entorno con las materias que se imparten dentro del currículo de Tecnologías, en concreto la electrónica y los sistemas de control. La utilización de elementos propios de consolas de videojuegos, nos proporciona una alta motivación y más si dentro del proyecto se incluye el análisis técnico de la misma. Así la finalidad del proyecto es confeccionar un bolígrafo digital que interactué con el mando de Wii, de forma que podamos convertir cualquier superficie, en una superficie táctil a nuestro bolígrafo. Inicialmente a alguien le puede parecer excesivamente complicado, pero dado que el software de control ya ha sido implementado, el proyecto está perfectamente adaptado a la enseñanza secundaria.

Objetivos:

Motivar al alumnado con un elemento lúdico como es la consola de juegos Wii. Utilización del método de proyectos por los alumnos. Aplicar las diferentes fases que componen el método de resolución de problemas

tecnológicos. Realizar informes (memorias técnicas) sobre la génesis, el desarrollo y los

resultados de proyectos técnicos. Analizar objetos y sistemas técnicos del entorno, para comprender las razones de su

diseño, así como el funcionamiento, los mecanismos de control y sus aplicaciones. Comprender los principios físicos aplicados en el mando de Wii Explicar las propiedades y las aplicaciones de algunos componentes electrónicos

pasivos, como las resistencias y los condensadores, e indicar los códigos que los definen.

Exponer las herramientas y las técnicas más empleadas en los trabajos de electrónica.

Recordar las normas y las precauciones necesarias para el empleo seguro de la corriente eléctrica.

Diseñar y montar circuitos electrónicos sencillos. Emplear simuladores para analizar el comportamiento de los circuitos electrónicos. Utilizar el ordenador como dispositivo de control.


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Relación del tema propuesto con el currículo del Curso: Está relacionado con los apartados de electrónica y control en Tecnología de 3º o 4º de

ESO

Material y recursos necesarios: Los recursos a utilizar dependerán exactamente del diseño que realice cada alumno, si bien seguro que acabarán utilizando los siguientes recursos.

Ordenador. Componentes Electrónicos: LED, resistencias, portapilas, cableado, interruptores,

etc. Video-proyector. Internet Móvil con cámara. Software de simulación: Crocodile Clips

Para el profesor:

Ordenador Dispositivo Bluetooth, si no está integrado en el ordenador. Un Wiimote, o mando de wii. Una Wii a fin de que expliquen el funcionamiento del mando a partir de la práctica. El juego WiiSports, pues es el mejor para que puedan llegar a comprender el

funcionamiento.

Software de control para el mando Wii

Normas de seguridad:

Las propias del aula de tecnologías. Especial cuidado con el soldador, para no quemarse, ni dejarlo sobre la mesa.

Procedimiento:

1. El enunciado del problema técnico es: “Confeccionar un boligráfo dígital que interactue con el mando de Wii, de forma que podamos convertir cualquier superficie, en una superficie táctil a nuestro bolígrafo”

2. Iniciamos el proyecto con los videos extraidos de los proyectos del doctor Johnny

Chung Lee, http://johnnylee.net/projects/wii/


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3. Posteriormente de forma rápida se recuerda el proceso de resolución de problemas técnicos:


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4. Se le proporciona al alumno el guión de la memoria que deberá entregar al final del proyecto con los siguientes puntos, pudiendo ampliarlos cuando crea necesario.

1. Introducción al problema propuesto.

2. Investigación y documentación.

2.1. Funcionamiento de un mando Wii.

a) Componentes electrónicos.

b) Comunicaciones.

c) Principios físicos que usan los componentes para posicionar el mando.

d) Interacción con la consola.

2.2. Búsqueda de soluciones ya implementadas anteriormente.

3. Propuesta de la solución propia.

3.1. Pros.

3.2. Contras.

4. Diseño.

4.1. Dibujo.

4.2. Diseño del circuito electrónico.

4.3. Simulación.

4.4. Elección de componentes y cálculo de presupuesto.

4.5. Elaboración de un plan de construcción.

5. Construcción del prototipo

6. Evaluación del prototipo.

7. Mejoras introducidas tras la evaluación.

7.1. Diseño de las mejoras (ver punto 4)

7.2. Resultado de la evaluación tras las mejoras.

8. Demostración pública.

9. Valoración personal.


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Notas de especial interés para el profesorado.

1. Para comprobar que funcionan los LEDs se utiliza una cámara de video, lo más práctico es verlo a través de la cámara de un móvil.

2. Si finalmente optan por integrarlo en un rotulador, que sea bastante grueso, como para que quepa un portapilas tamaño AA

3. Hay que instalar el software de control, en el ordenador del profesor. Así después de varias pruebas, nos gustó el software “Smoothboard”, que si bien es shareware, no impide para nada las pruebas con los bolígrafos.

4. El software de control lo podemos encontrar en:

Original: http://johnnylee.net/projects/wii/

Basado en Java: http://www.uweschmidt.org/wiimote-whiteboard

Shareware: http://www.smoothboard.net/

5. Recordar que sea el software de control que sea, debemos emparejar el mando de Wii con nuestro ordenador. Para ello, le damos a la búsqueda en el ordenador y presionamos los botones del mando de Wii, 1 y 2 a la vez. (Las luces del mando parpadean). Cuando está emparejado el mando, éste muestra una lucecita encendida solo.

6. La página del fabricante del LED donde bajar las hojas de especificaciones técnicas, es: http://www.vishay.com/ir-emitting-diodes/list/product-81011/

7. Para adquirir los LED se pueden adquirir en tiendas online de componentes electrónicos. A continuación se indican algunos enlaces:

a. http://parts.digikey.es/1/1/1239617-emitter-ir-5mm-hi-eff-950nm-tsal6400.html

b. http://es.farnell.com/vishay/tsal6400/ir-emitter-5mm-940nm/dp/3152868


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Tiempo necesario para desarrollar esta práctica: 10 sesiones.

Análisis de las respuestas de los alumnos:

Al ser un proyecto abierto, el alumnado podía optar por diferentes estrategias a la hora de abordar el diseño y construcción del bolígrafo, si bien, después de observar otros diseños a través de Internet, podemos ver dos formas diferentes de abordarlo. La primera y más minoritaria ha sido la adaptación de un bolígrafo-linterna, que disponía de un LED de luz blanca y tres pilas botón.


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La solución más mayoritaria fue la de construirlo a partir de componentes electrónicos sueltos y un rotulador más o menos grueso. Primero se vacía y se abre el rotulador.

Este es un rotulador recién vaciado y cortado. A continuación se mecaniza y se le coloca el circuito. Seguidamente se muestran dos propuestas diferentes, antes del ensamblado final y después.


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En este, el alumno optó por mantener la tapa, que si bien en un principio parece incomodo, durante las pruebas resulto incluso más adecuado que otros modelos.

A los bolígrafos se les puede sustituir la pila, extrayendo el portapilas por la parte trasera.


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Para las pruebas de funcionamiento, aparte de cada uno realizar las pruebas, una alumna probaba todos los modelos, y emitía su valoración de los mismos.


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Detalle del mando de Wii, ubicado para captar la señal.


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Análisis del proyecto presentado por el profesor:

Desde el primer momento el proyecto les resulto muy atractivo y motivador. Si además incluimos en el programa una sesión para jugar a la Wii, con objeto de analizar el funcionamiento del mando, la motivación está más que garantizada. Es más, desde otros cursos recibí quejas, de por qué ellos no hacían un proyecto parecido. En cuanto a la estructura didáctica del proyecto, este quedó realmente dividido en dos partes, puesto que en la primera se documentaron gracias a Internet, del funcionamiento del mando de Wii, además de otros componentes electrónicos. Por otra parte, quedaba la confección del bolígrafo digital, propiamente dicho. Cabe destacar que a la hora de elegir una solución, los alumnos dudaron muchísimo, pues no están muy acostumbrados a decidir, esperando soluciones que partieran del profesor, y obtuvieron guía y consejo, pero no se les indicó la solución exacta a seguir, pues siendo un proyecto abierto, las soluciones pueden ser muy variadas. Esto yo creo que es la parte que menos les gustó, aunque se compensa al final cuando su bolígrafo funciona. Otro punto que les costó bastante, fue a la hora de decidir que LED elegir, así que se les facilitó información relacionada con el mando de Wii. Éste registra ondas de λ= 940nm. Como seguían muy perdidos, se les proporcionó las hojas de características de 3 modelos de LED de la marca VISHAY, TSAL5300, TSAL 6400 y TSAL 7400. Así el alumnado debía decidir cuál de estos tres LED que emiten una λ= 940nm, era el más adecuado y por qué. Finalmente todos se decidieron por el 6400 o por el 7400, cuya apertura φ/2=25 ̊ . Una vez elegido la sorpresa fue que no encontramos el componente en las tiendas especializadas de nuestra ciudad, por lo que tuve que realizar el pedido por internet, de los TSAL 6400.


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Haciendo por último, balance entre las expectativas planteadas al inicio y el resultado final, destacaremos que: El proyecto ha sido muy motivador para el alumnado y fomenta el aprecio por las

áreas técnicas como posible salida después de la ESO.

El alumno aprecia la parte práctica en su vida cotidiana de la electrónica y el

control.

Todos los dispositivos al finalizar, funcionan correctamente, por lo que el alumnado

está muy satisfecho de su propio trabajo y además se ha divertido.

Como punto negativo, indicar que se alcanzaron menos contenidos de los

propuestos inicialmente, para el tiempo invertido durante el proyecto. En especial lo

relativo a otros componentes electrónicos.

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