El Sistema Autónomo
¡Ingenieros e ingenieras de fluidos y analistas de datos, escuchad con atención!
Hemos superado las primeras fases de estabilización con un éxito rotundo. Hasta ahora, nuestras placas Micro:bit y los sensores del Smart Science IoT Kit han operado simplemente como medidores de información, vigilaban el nivel de agua y nos enviaban los datos a nuestras pantallas OLED. Ahora debemos lograr que nuestros sistemas de soporte vital reaccionen mecánicamente.
Conocer lo que sucede en la base no sirve de nada si no podemos hacer que la estación actúe físicamente para evitar el colapso. Si nuestros protocolos de emergencia no responden de forma automática mientras intentamos restablecer los valores normales, la estación entera podría colapsar ante la fuerza del océano.
En la práctica anterior, nuestro terminal de diagnóstico se limitaba a leer y mostrar porcentajes. Pero en esta nueva etapa, vamos a enseñarle a pensar y a actuar. Un sistema de soporte autónomo no espera órdenes, toma decisiones por sí mismo para aislar el peligro y proteger la vida. Para lograr esto, utilizaremos las condiciones lógicas.
Divisiones operativas, preparad vuestros entornos de desarrollo en MakeCode y revisad las conexiones de vuestros actuadores.
¡A sus puestos de control!
Lectura facilitada
¡Atención, ingenieros de fluidos y analistas de datos! Habéis hecho un trabajo excelente. Hasta ahora, nuestras placas Micro:bit y los sensores han funcionado como observadores. Vigilaban el agua y nos daban los datos en la pantalla. Pero ahora, saber qué pasa no es suficiente.
🌊 El problema. El mar no espera
En el fondo del océano, el peligro aparece de repente. No sirve de nada saber que hay una grieta si la estación no hace nada para arreglarla. Si esperamos a que un humano tome todas las decisiones, podría ser demasiado tarde.
🧠 La solución. Un sistema que "piensa" solo
En esta fase, vamos a convertir a la estación en un protector autónomo. Queremos que el sistema tome decisiones mecánicas por sí mismo para salvar a la tripulación.
Para lograrlo, usaremos la herramienta más importante de la programación: Las condiciones lógicas.
⚙️ ¿Cómo vamos a programar el "instinto" de la base?
Usaremos la regla del SI ocurre esto... ENTONCES haz aquello:
- SI el sensor detecta que el nivel de agua es peligroso...
- ENTONCES el sistema debe activar los motores para cerrar las compuertas o encender las alarmas de emergencia.
Recuerda. Ya no solo conectamos cables para ver números. Ahora estamos programando el instinto de supervivencia de la Estación Abyss-Zero.
📋 Pasos para el equipo de control
- Preparad el equipo. Abrid el programa MakeCode en vuestros ordenadores.
- Revisad las conexiones. Comprobad que los cables y los motores (actuadores) están bien puestos.
- Cread las reglas. Programad las condiciones para que la estación reaccione rápido ante cualquier inundación.
¡A vuestros puestos de control! Hoy nos convertimos en expertos en automatización.
Lo que necesitamos saber antes de comenzar
En esta sección encontramos los conceptos y contenidos que necesitamos conocer antes de comenzar la actividad. Estos conocimientos nos ayudarán a entender mejor el reto y a trabajar con más seguridad. En esta etapa crítica en la estación Abyss-Zero, los/as ingenieros/as de fluidos y analistas de datos debemos dar un paso más, automatizar las respuestas físicas de la base ante el incremento de humedad y el control de una válvula de escape del agua.
- Física y Química. Comprenderemos cómo detectar niveles críticos de humedad en el entorno de la base y automatizar un sistema mecánico de secado o ventilación para restablecer la homeostasis ambiental.
- Matemáticas. Transformaremos los niveles de agua en porcentajes exactos. Usaremos umbrales numéricos para programar el cierre proporcional de las compuertas mediante un servomotor.
Robótica y Pensamiento computacional
Los Términos
- Sistema Autónomo
-
Conjunto de hardware y software capaz de realizar tareas y tomar decisiones sin intervención humana directa.
- Bucle de Retroalimentación (Feedback)
-
Proceso en el que la salida del sistema (ej: enfriar) vuelve a ser analizada por la entrada (sensor) para ajustar la acción futura.
- Actuador
-
Dispositivo que recibe una orden del procesador y realiza una acción física, como el motor del ventilador o una pantalla.
- Servomotor
-
Actuador que permite controlar con precisión la posición angular, utilizado para simular el accionamiento de una compuerta.
- Escritura Digital (Digital Write)
-
Comando de programación que envía una señal de encendido (1) o apagado (0) a un actuador conectado a la placa.
- Autorregulación
-
Capacidad del código para corregir automáticamente las desviaciones de los parámetros ideales de la misión.
- Condicional Anidado
-
Estructura lógica en la que una instrucción "Si... entonces" se encuentra dentro de otra, permitiendo evaluar múltiples condiciones jerárquicas.
Video
Aquí tenemos un vídeo que nos explicará mejor los términos.
Presentación
Aquí tenemos una presentación de los conceptos que debemos comprender de la actividad.
Haz clic aquí para abrir la presentación en pantalla completa.
Física y Química
Los Términos
- Homeostasis
-
Capacidad de un sistema para mantener una condición interna estable y en equilibrio frente a cambios en el entorno.
- Transferencia de Calor
-
Proceso por el cual la energía térmica se mueve de un cuerpo con mayor temperatura a otro con menor temperatura.
- Convección
-
Mecanismo de transferencia de calor que ocurre mediante el movimiento de un fluido, como el aire expulsado por un ventilador.
- Refrigeración
-
Proceso de reducción o mantenimiento de la temperatura de un espacio mediante la extracción de calor.
- Equilibrio Térmico
-
Estado en el que dos sistemas que están en contacto alcanzan la misma temperatura y cesa el intercambio de calor.
- Humedad Relativa
-
Proporción de vapor de agua presente en el aire en comparación con la cantidad máxima que podría contener a esa temperatura.
Video
Aquí tenemos un vídeo que nos explicará mejor los términos.
Ya sabemos un poquito más sobre la misión en Abyss-Zero.
Presentación
Aquí tenemos una presentación de los conceptos que debemos comprender de la actividad.
Clicamos en presentación para ver a pantalla completa.
Matemáticas
Los Términos
- Umbral Crítico (Threshold)
-
Valor mínimo o máximo establecido en una variable que, al ser alcanzado, dispara una respuesta automática del sistema.
- Intervalo de Seguridad
-
Conjunto de valores numéricos comprendidos entre dos límites que garantizan el funcionamiento óptimo de la estación.
- Desigualdad
-
Relación matemática que compara dos expresiones usando los signos mayor que (>), menor que (<) o sus variantes.
- Rango de Actuación
-
Diferencia entre el valor máximo y el mínimo en el que un actuador debe permanecer encendido para corregir una desviación.
- Variable de Control
-
Dato que el programa monitoriza constantemente para decidir si debe activar o desactivar los protocolos de emergencia.
- Ecuación de Primer Grado
-
Igualdad algebraica que los técnicos deben resolver para determinar el punto exacto en el que la compuerta debe cambiar su ángulo de apertura.
Video
Aquí tenemos un vídeo que nos explicará mejor los términos.
Con este vídeo el equipo de matemáticas está casi preparado para abordar la misión.
Presentación
Aquí tenemos una presentación de los conceptos que debemos comprender de la actividad.
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