Sistema de Tanques

Presentación

Se propone armar una maqueta/prototipo a escala de un sistema de tanques interconectados, que simule el sistema de suministro de agua que existe en las casas y los edificios. El llenado de los tanques y las bombas se controlará midiendo el nivel del agua presente en cada tanque con sensores de ultrasonidoSensor de distancia ultrasónicoSensor que mide distancias emitiendo un pulso de sonido ultrasónico y midiendo el tiempo hasta que el eco regresa tras rebotar en un obstáculo. Tiene cuatro pines: VCC y GND para la alimentación, Trigger para disparar el pulso y Echo para detectar su llegada., que comandan una electroválvulaElectroválvulaActuador que permite o interrumpe el paso de un fluido. Se acciona a través de su propia alimentación, por lo que tiene únicamente dos pines: sus estados posibles son activada o no, y se puede controlar mediante una salida digital y un relé. y una bomba sumergible a través de relésReléDispositivo electromagnético que funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico: un electroimán abre o cierra contactos de otros circuitos independientes. Permite controlar con bajo voltaje dispositivos que utilizan mayor voltaje.. En el nivel más avanzado se propone incorporar Internet de las Cosas (IoT)IoT (Internet de las Cosas)Interconexión digital de objetos cotidianos con internet. Permite, por ejemplo, enviar los datos de un sensor a una central y visualizarlos desde un dispositivo móvil. Requiere un dispositivo capaz de conectarse a internet y un servidor que reciba y aloje los datos. para generar un registro sobre el llenado de los tanques.

A lo largo de toda la guía vas a encontrar términos técnicos resaltados: al tocarlos se despliega su definición, tomada del glosario original del proyecto. Allí está la información técnica necesaria para poner el proyecto en funcionamiento, con aclaraciones sobre los diversos elementos electrónicos involucrados así como también conceptos claves.

Cómo está organizado

• Nivel inicial: controlar el ingreso del agua al tanque a través de una electroválvula (que regule el ingreso) y un sensor ultrasónico (que mida el nivel de llenado) conectados a una placa ArduinoArduinoPlaca electrónica con un microcontrolador programable y comunicación USB/serial. Desde la computadora, un IDE permite escribir el código, compilarlo y cargarlo en la placa. Tiene entradas y salidas digitales (0 a 13) y entradas analógicas (A0 a A5). (o su equivalente ESP32ESP32Placa con un microcontrolador de Espressif que trae WiFi (y Bluetooth) integrados. Se programa desde el Arduino IDE igual que un Arduino, con pines llamados GPIO. En este proyecto reemplaza al conjunto Arduino UNO + módulo OBLOQ para el nivel IoT.).
• Nivel intermedio: agregar un segundo tanque y una bomba sumergible que envíe agua del primer tanque al segundo.
• Nivel avanzado: informar los datos obtenidos a un dispositivo móvil a través de Internet de las Cosas (IoT).

Esta reedición web conserva la estructura y la propuesta didáctica del material original de 2019, con las actualizaciones registradas en la ficha del proyecto: se programa directamente en C++ (mBlock3 fue discontinuado), el nivel IoT se resuelve con el WiFi nativo del ESP32 (el módulo OBLOQ fue discontinuado), el Arduino IDE se presenta en su versión 2.x actual, la práctica usa electroválvula y bomba de baja tensión (la conexión a 220 V del original queda como extensión exclusiva del docente), se agrega a los insumos la electroválvula que la ficha original omitía, el control de llenado suma una histéresis que evita el traqueteo del relé y la publicación IoT se hace por cambios, para respetar el límite de la cuenta gratuita de Adafruit IO.

Cierre y extensiones

Una vez finalizado este proyecto, si se quiere continuar, es posible extenderlo. Una opción sugerida es:

• Calcular, teniendo en cuenta la capacidad total del tanque y la distancia que lee el sensor ultrasónico, cuánta capacidad disponible queda en el tanque, es decir, cuánto falta para que se llene (en litros). Luego, se puede armar un programa que recupere esa información y la publique a través de IoT.

El proceso de resolución de problemas como los que se han planteado aquí permite la movilización y la integración de distintos saberes, en la búsqueda de soluciones posibles a una situación dada. Si bien la información fue presentada a modo de instructivo, se espera que sean los estudiantes, organizados en pequeños grupos, quienes vayan encontrando las mejores formas para construir los dispositivos. Esto implica preparar los materiales para que cada grupo cuente con todo lo necesario para la construcción del proyecto. Además, en el interior de cada grupo, los estudiantes deben distribuirse los roles y las tareas de acuerdo a las demandas que van teniendo en las actividades.

Basado en la obra original Saberes Digitales — INET / EDUCAR, Ministerio de Educación, Cultura, Ciencia y Tecnología de la Nación Argentina (2019).