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Proyecto 15

Sistema Lumínico

Diseño y construcción de una maqueta/prototipo de un sistema de iluminación domiciliario con encendido automático por sensor de movimiento y por nivel de luz exterior.

Dificultad:
Nivel educativo:
Secundario. Ciclo Básico.
Plataformas:
Arduino UNO R3 ESP32 DevKit
Electrónica Programación Sensor: Sensor PIR (movimiento) Sensor: Sensor LDR (fotorresistencia) Actuador: Módulo relé

Así funciona

Mirá el comportamiento del proyecto funcionando. Más abajo tenés la guía paso a paso para construirlo y programarlo.

La simulación arranca sola cuando llegás. Podés pausarla cuando quieras.

Empezá el proyecto

Elegí un nivel para arrancar. Cada uno retoma el anterior y sube la complejidad: si es tu primera vez, empezá por el inicial — ahí se arma la base del circuito.

  1. Inicial Luces automáticas con sensor de movimiento
  2. Avanzado Luz según la luz: el sensor LDR

Objetivos

  • Aproximarse al conocimiento y al manejo de distintos componentes electrónicos mediante la construcción de un sistema automatizado de encendido y apagado de luces.
  • Introducirse en el armado de circuitos utilizando placas de control, sensores de movimiento y actuadores.
  • Analizar y desarrollar la programación de estructura secuencial de un programa que permita el encendido y apagado de luces del interior de una casa en función de la presencia de personas en los ambientes (nivel inicial) y de las condiciones lumínicas del exterior (nivel avanzado).

Antes de empezar

  • Arduino IDE 2.x instalado en la computadora

Insumos

La lista se ajusta a la plataforma elegida en el selector del encabezado.

  • Foto de Módulo relé
    Módulo relé × 1

    Con ESP32, verificá que el módulo se dispare con señal de 3,3 V (los módulos con optoacoplador suelen hacerlo) o alimentalo con 5 V desde el pin VIN.

  • Foto de Sensor PIR de movimiento
    Sensor PIR × 1
  • Foto de Fotorresistencia (LDR)
    Módulo sensor LDR (fotorresistencia) × 1

    De tres pines (VCC, GND y salida analógica), con el divisor de tensión incorporado. Si usás un LDR suelto, sumá una resistencia de 10 kΩ para armar el divisor.

  • Lámpara LED de baja tensión (12 V o menos) con su fuente, o un LED con resistencia × 1

    Es la carga segura que conmuta el relé durante toda la práctica en el aula.

  • Foto de Protoboard
    Protoboard × 1
  • Foto de Cables dupont macho-macho
    Cable dupont macho-hembra × 20
  • Foto de Cables dupont macho-macho
    Cable dupont macho-macho × 20
  • Filamento PLA para impresora 3D × según modelo
    Opcional

    Solo si se imprime la maqueta de la casa que aloja el sistema (el paquete de fabricación 3D de esta reedición está a diseñar).

  • Foto de Arduino UNO R3
    Arduino UNO R3 × 1
    Solo Arduino UNO R3
  • Foto de Placa ESP32 DevKit
    Placa ESP32 DevKit v1 × 1
    Solo ESP32 DevKit
  • Foto de Cable USB tipo B
    Cable USB tipo B × 1
    Solo Arduino UNO R3
  • Foto de Cable micro USB
    Cable micro USB (con línea de datos) × 1
    Solo ESP32 DevKit
  • Foto de Fuente de alimentación
    Fuente de 9 V 1 A (plug centro positivo, 5,5 x 2,1 mm) × 1
    Opcional Solo Arduino UNO R3

    Para alimentar la maqueta sin la computadora. El ESP32 se alimenta directamente por USB con una fuente de 5 V.

  • Lámparas de 220 V con portalámparas, enchufe y cable × hasta 4
    Opcional

    Extra del original. La conexión a 220 V es una extensión EXCLUSIVA del docente, con instalación supervisada: la práctica del aula se realiza con la lámpara de baja tensión.

Equipamiento del taller

  • Computadora
  • Impresora 3D
  • Soldador
  • Estaño
  • Alicate
  • Pinza de punta
  • Pinza brusela

Fabricación digital

  • Impresión 3D Archivos en preparación

    PLA · stl, 3mf

    Maqueta para impresión 3D (a diseñar para esta reedición; el original no incluía modelo descargable)

  • Corte láser CNC Archivos en preparación

    MDF 3 mm · dxf, svg

    Rediseño de la maqueta para corte láser en MDF 3 mm

Presentación

Se propone armar la maqueta/prototipo de un sistema automatizado de iluminación para un hogar. Este contará con un sensor de movimiento que detectará la presencia de personas en los ambientes. En base a esta medición, el sistema encenderá la luz cuando los espacios se encuentren habitados y la apagará cuando no lo estén.

En el nivel avanzado, se incorpora un sensor LDR que permitirá determinar la cantidad de luz que proviene del exterior. El sistema se programará para que las luces del interior se enciendan o se apaguen automáticamente en función de la medición del sensor.

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: instalación y programación de un sistema de luces de encendido automático con sensor de movimiento (sensor PIR y módulo relé).
  • Nivel avanzado: incorporación de un sensor del nivel de luz del exterior, en función de cuyas mediciones se encenderá o apagará el sistema.

Este proyecto no tiene nivel intermedio: del nivel inicial se pasa directamente al avanzado. Esta reedición web conserva la estructura y la propuesta didáctica del material original de 2019, con tres actualizaciones registradas en la ficha del proyecto: se programa directamente en C++ (mBlock3 fue discontinuado), el Arduino IDE se presenta en su versión 2.x, y la práctica conmuta una lámpara de baja tensión (la conexión de lámparas de 220 V queda como extensión exclusiva del docente).

Cierre y extensiones

Una vez finalizado este proyecto, si se quiere continuar, es posible extenderlo. Estas son algunas opciones sugeridas:

  • Agregar un display LCD que nos permita visualizar los ambientes de la casa donde las luces se encuentran encendidas.
  • Programar un “modo de vacaciones”, utilizando un módulo reloj, para determinar distintos horarios de encendido y apagado de las luces.
  • Controlar el encendido y apagado de luces 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).