Actividad: Enviar SOS en código Morse con un LED

La actividad de enviar un mensaje SOS mediante un LED es fundamental porque introduce el uso de señales digitales, temporización precisa y protocolos de comunicación, conceptos esenciales para que un ingeniero pueda comprender cómo un robot o satélite transmite información mediante señales luminosas o radioeléctricas.

1. Introducción y Alineación con los ODS

Este proyecto permite simular un sistema básico de comunicación óptica, similar a los utilizados en exploración espacial, rescate y robótica autónoma.

ODS 9 (Industria, Innovación e Infraestructura): Promueve el desarrollo de tecnologías de comunicación y control digital mediante hardware accesible.

ODS 4 (Educación de Calidad): Introduce a los estudiantes en programación estructurada, electrónica básica y pensamiento lógico.

ODS 11 (Ciudades y Comunidades Sostenibles): Los sistemas de señalización luminosa son esenciales en seguridad, transporte y emergencias.

2. Descripción de Hardware y Software

Hardware

LED (Diodo Emisor de Luz): Se utiliza como dispositivo de salida para representar las señales cortas (·) y largas (—) del código Morse.

Resistencia de 220 Ω: Se aplica para limitar la corriente que atraviesa el LED y evitar que se queme.

Cables de conexión: Permiten unir el LED y la resistencia con los pines del Arduino.

Arduino Uno: Se usa para generar las señales digitales (HIGH/LOW) y controlar la temporización mediante funciones como delay().

Software

Arduino IDE: Se utiliza para escribir, compilar y cargar el programa que controla el LED.

Lógica de temporización: Se aplica para definir la duración de un punto (·), una raya (—), las pausas entre señales y la repetición del mensaje SOS.

3. Diagrama de Conexiones

Basado en la Actividad 1 del PDF, el circuito se arma así:

• Ánodo del LED (pata larga): Conectado al pin digital 13 del Arduino.
• Cátodo del LED (pata corta): Conectado a una resistencia de 220 Ω.
• Resistencia: Conectada al pin GND del Arduino.
• Arduino: Alimentado por USB.

Este montaje permite que el pin 13 controle el encendido y apagado del LED de forma segura.

4. Software (Código Programado)

Este código genera el mensaje SOS (··· ——— ···) y lo repite tres veces, usando funciones para puntos, rayas y pausas.

int led = 13;

void setup() {
pinMode(led, OUTPUT);
}

// Duración de un punto
void dot() {
digitalWrite(led, HIGH);
delay(250);
digitalWrite(led, LOW);
delay(250);
}

// Duración de una raya
void dash() {
digitalWrite(led, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(led, LOW);
delay(250);
}

// Pausa entre letras
void letterPause() {
delay(1000);
}

void loop() {
for(int i = 0; i < 3; i++) {
// S = ···
dot(); dot(); dot();
letterPause();

// O = ---
dash(); dash(); dash();
letterPause();

// S = ···
dot(); dot(); dot();
letterPause();

delay(2000); // Pausa entre repeticiones

 }
}

5. Salida (Comportamiento Esperado)

Al cargar el programa en el Arduino:

• El LED parpadeará tres puntos (S)
• Luego tres rayas (O)
• Luego tres puntos (S)
• Todo el mensaje se repetirá tres veces
• Entre cada repetición habrá una pausa de 2 segundos

Secuencia visual esperada:

SOS
SOS
SOS

Cada punto dura 0.25 s y cada raya 1 s, lo que permite distinguir claramente el mensaje.

Actividad: Medición de Presión con Sensor de Fuerza

1. Introducción

Este proyecto consiste en construir un dispositivo que mide la presión aplicada sobre un sensor de fuerza (FSR) y, adicionalmente, calcula la altura aproximada respecto al centro de la Tierra utilizando la relación entre presión y altura atmosférica.

¿Qué hace y para qué sirve?

• Mide la fuerza aplicada manualmente sobre el sensor.
• Calcula la presión resultante aplicando la fórmula:

[
Presión = Fuerza / Superficie
]

• Relaciona la presión atmosférica con la altura sobre la Tierra, usando principios de física básica:

[
Altura = (Presión inicial — Presión final) / (Densidad del aire * Gravedad)
]

Relación con los ODS (Objetivos de Desarrollo Sostenible):

• ODS 4 – Educación de Calidad: Aprendizaje práctico de física y electrónica.
• ODS 9 – Industria, Innovación e Infraestructura: Fomenta la innovación con dispositivos educativos.
• ODS 13 – Acción por el Clima: Comprensión de fenómenos atmosféricos y presión en relación con la altura.

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2. Descripción

Hardware necesario

• Arduino Uno o compatible
• Sensor de fuerza (FSR)
• Resistor de 10 kΩ
• Cables de conexión
• Protoboard o placa de pruebas
• PC para programación

Software necesario

• Arduino IDE
• Librerías estándar de Arduino (Serial)
• Opcional: Excel o Google Sheets para visualizar datos en tiempo real

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3. Diagrama de conexiones

Arduino 5V ----+----[FSR]----+---- GND
               |             |
               |             |
              A0             10kΩ

Explicación:

• Un extremo del FSR se conecta a 5V y el otro extremo a A0 y a un resistor que va a GND.
• Forma un divisor de voltaje, donde la lectura depende de la fuerza aplicada.

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4. Software

Código Arduino para medir fuerza, calcular presión y altura aproximada:

const int fsrPin = A0;         // Pin analógico conectado al FSR
const float areaFSR = 0.0002;  // Área del sensor en m²
const float P0 = 101325.0;     // Presión a nivel del mar en Pa
const float rho = 1.225;       // Densidad del aire kg/m³
const float g = 9.81;          // Aceleración gravedad m/s²

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int valorFSR = analogRead(fsrPin);
  
  // Convertir valor analógico a fuerza (N) - ejemplo lineal
  float fuerza = valorFSR * (10.0 / 1023.0); // 10 N máximo
  
  // Calcular presión: P = F / A
  float presion = fuerza / areaFSR; // Pa
  
  // Calcular altura aproximada sobre la Tierra
  float altura = (P0 - presion) / (rho * g); // m
  
  Serial.print("Valor FSR: "); Serial.print(valorFSR);
  Serial.print(", Fuerza: "); Serial.print(fuerza); Serial.print(" N");
  Serial.print(", Presión: "); Serial.print(presion); Serial.print(" Pa");
  Serial.print(", Altura aprox.: "); Serial.print(altura); Serial.println(" m");
  
  delay(500);
}

Explicación didáctica:

• analogRead mide la fuerza aplicada al sensor.
• La fuerza se convierte a presión usando el área del sensor.
• La presión se usa para estimar la altura respecto a la presión estándar a nivel del mar.

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5. Salida: Ejemplo de monitor serial

Al aplicar fuerza sobre el FSR, el monitor serial muestra:

Valor FSR: 512, Fuerza: 5.0 N, Presión: 25000.0 Pa, Altura aprox.: 624 m
Valor FSR: 600, Fuerza: 5.86 N, Presión: 29300.0 Pa, Altura aprox.: 617 m
Valor FSR: 300, Fuerza: 2.93 N, Presión: 14650.0 Pa, Altura aprox.: 627 m

Esto permite visualizar en tiempo real cómo cambia la presión y la altura según la fuerza aplicada.