Hardware
El sistema EDA tiene como objetivo suministrar a estudiantes y docentes una plataforma de tecnología educativa fácil de usar, de operación y mantenimiento sencillos, y elevada confiabilidad.
EDA está compuesto por:
- Placa Arduino Uno
- Shield EDA
- Sensores y actuadores
- Accesorios opcionales (gabinete y móviles)
El shield EDA es un circuito impreso que utiliza placas Arduino UNO para su funcionamiento. El circuito tiene cuatro entradas y cuatro salidas del tipo RJ45. El shield EDA permite agregar un Puente "H" opcional para manejar motores de corriente continua. En caso de no ser necesaria, puede anularse dicha funcionalidad por medio de jumpers.
La alimentación del sistema se puede realizar a través del conector USB del Arduino o con una fuente de alimentación o batería de 6-12Vcc.
En el circuito impreso aparece rotulado un conjunto simplificado de conexiones. En realidad, en los distintos conectores está disponible la totalidad de las líneas de entrada/salida de la placa Arduino.
El gabinete opcional es un diseño compuesto por tres pares de tapas de acrílico de 5mm que se ensamblan a presión, sin necesidad de tornillería. Las tapas de acrílico han sido producidas con el método de construcción de corte láser. Está disponible una plantilla (en formato PDF) en escala 1:1 para poder replicar las mismas.
Los sensores y actuadores son los bloques mínimos que cumplen funciones básicas de entrada y salida en el sistema EDA.
En el sistema EDA, estos bloques vienen integrados con una caja de instalación tipo RJ45 estándar para facilitar su conexión.
Sensores disponibles:
- Potenciómetros
- Pulsadores
- Joysticks
- Sensor LDR
- Sensor de ultrasonido
- Sensor de temperatura/humedad ambiente
- Sensor de humedad de suelo
Actuadores disponibles:
- LEDs
- Buzzers
- Servo SG90
- Servo de rotación contínua
- Motores de corriente contínua (con puente H opcional)
- Pantallas LCD y OLED
- LEDs RGB
- Sensores magnéticos, piezoeléctricos, táctiles, de movimiento, de proximidad, etc.
- Relés y solenoides
- Accesorios de comunicación (serial, inalámbrica, bluetooth, etc.)
Se estableció una norma de conectividad basada en cables de red ethernet, con conectores RJ45 de 8 contactos. La norma seleccionada es eléctricamente compatible con los cables y conectores de red disponibles en el mercado.
Arduino maneja tres tipos de señales principales:
- Señales digitales
- Señales analógicas
- Señales PWM
En la siguiente tabla encontraremos la correlación entre los cables RJ45, los pines de EDA, y las cajas de accesorios:
| Conector (señal) | Cables ethernet (568B) | Caja RJ45 EDA |
|---|---|---|
| 1 (GND) | Blanco/Naranja | Azul |
| 2 (Ain) | Naranja | Naranja |
| 3 (Dout) | Blanco/Verde | Negro |
| 4 (Motor+) | Azul | Rojo |
| 5 (Ain) | Blanco/Azul | Verde |
| 6 (Motor-) | Verde | Amarillo |
| 7 (Servo/PWM) | Blanco/Marrón | Marrón |
| 8 (5V) | Marron | Blanco |
 |
 |
Si uno desea realizar un proyecto utilizando las líneas de entrada salida analógicas y digitales, puede disponer de ellas ya que están presentes distribuidas entre los conectores RJ45 según las siguientes tablas:
| Entradas/Salidas Analógicas | Ficha RJ45 | Puertos EDA |
|---|---|---|
| Analog 0 | Pin 5 | S1 |
| Analog 1 | Pin 5 | S2 |
| Analog 2 | Pin 5 | S3 |
| Analog 3 | Pin 5 | S4 |
| Analog 4 | Pin 2 | E1 y E3 |
| Analog 5 | Pin 2 | E2 y E4 |
| Entradas/Salidas Digitales | Ficha RJ45 | Puertos EDA |
|---|---|---|
| Digital 0 | Sin uso | (RX de Arduino) |
| Digital 1 | Sin uso | (TX de Arduino) |
| Digital 2 | Pin 2 | S1 y S3 |
| Digital 3 | Pin 2 | S2 y S4 |
| Digital 4 | Pin 7 | E1 y E3; S1 y S3 |
| Digital 5 | Pin 4 | E1 y E2; S1 y S2 |
| Digital 6 | Pin 4 | E3 y E4; S3 y S4 |
| Digital 7 | Pin 6 | E1 y E2; S1 y S2 |
| Digital 8 | Pin 6 | E3 y E4; S3 y S4 |
| Digital 9 | Pin 7 | E2 y E4; S2 y S4 |
| Digital 10 | Pin 3 | S1 |
| Digital 11 | Pin 3 | S2 |
| Digital 12 | Pin 3 | S3 |
| Digital 13 | Pin 3 | S4 |
| Entradas/Salidas Digitales | Ficha RJ45 | Puertos EDA |
|---|---|---|
| 5 Vcc | Pin 8 | todos los conectores |
| GND | Pin 1 | todos los conectores |
Por ejemplo, si conectásemos un LED al conector S1 de EDA, de la siguiente manera:
| Arduino | EDA | S1 | S2 | S3 | S4 | E1 | E2 | E3 | E4 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| D0 | s/uso (RX) | ||||||||
| D1 | s/uso (TX) | ||||||||
| D2 | Digital IN 2 | 2 | 2 | ||||||
| D3 | Digital IN 3 | 2 | 2 | ||||||
| D4 | Servo/PWM 4 | 7 | 7 | 7 | 7 | ||||
| D5 | Motor 1 + | 4 | 4 | 4 | 4 | ||||
| D6 | Motor 2 + | 4 | 4 | 4 | 4 | ||||
| D7 | Motor 1 - | 6 | 6 | 6 | 6 | ||||
| D8 | Motor 2 - | 6 | 6 | 6 | 6 | ||||
| D9 | Servo/PWM 9 | 7 | 7 | 7 | 7 | ||||
| D10 | Digital OUT 10 | 3 | 3 | ||||||
| D11 | Digital OUT 11 | 3 | 3 | ||||||
| D12 | Digital OUT 12 | 3 | 3 | ||||||
| D13 | Digital OUT 13 | 3 | 3 | ||||||
| A0 | Analog IN 0 | 5 | 5 | ||||||
| A1 | Analog IN 1 | 5 | 5 | ||||||
| A2 | Analog IN 2 | 5 | 5 | ||||||
| A3 | Analog IN 3 | 5 | 5 | ||||||
| A4 | Analog IN 4 | 2 | 2 | ||||||
| A5 | Analog IN 5 | 2 | 2 |
El sistema EDA está pensado para ser utilizado en distintos niveles de integración y complejidad.
Los distintos sensores y actuadores del sistema EDA, asistidos por accesorios constructivos opcionales, nos permiten armar una diversidad de dispositivos.
Los dispositivos, al poseer una construcción física asociada con aplicaciones reales, resultan más significativos para los estudiantes.
Accesorios opcionales:
- Gripper
- Barrera
- Semáforo
- Calesita
Por ejemplo, una barrera y un gripper son percibidos como dispositivos diferenciados, a pesar de estar integrados por el mismo actuador servo.
En ese sentido, si bien el control de un servo y el de una calesita es el mismo, resulta diferente la percepción del problema por parte de los estudiantes a la hora de encarar las actividades:
La existencia de estos accesorios permiten, junto con los sensores y actuadores, la concepción de sistemas constituidos por diversos dispositivos relacionados entre sí.
Algunos ejemplos:
- Cabina de peaje (barrera, pulsador y luces)
- Paso a nivel (barrera, semáforo y sonido)
- Juego de un parque de diversiones (calesita, barrera, luces).
Tal como mencionamos en las guías, este tipo de sistemas pueden plantearse como un objetivo de llegada a modo de proyecto o como punto de partida para que, a partir del análisis de un sistema “complejo” pueda identificarse la estructura de dicho sistema y reconocer los distintos elementos para comenzar el abordaje de cada uno de ellos.
En correlación con los niveles de integración de los sistemas a nivel de “hardware”, es posible también hablar de niveles de integración en el software. En ese sentido, es posible, en muchos casos, pensar a los programas como módulos que se van articulando entre sí, para formar productos de creciente complejidad. La programación en bloques colabora con el entendimiento de este paradigma.