Tinkercad Circuits - ARDUINO Y LA SIMULACION

 PREGUNTAS THINKERCAD

1.    Pregunta: ¿Qué es Tinkercad?

2.    2. Pregunta: ¿Qué sucede en la plataforma si conectas mal un cable o no pones una resistencia al hacer un prototipo?

3.    3. Pregunta: ¿Para qué sirve específicamente el Monitor Serie en las simulaciones de Arduino?

4.    4. Pregunta: ¿Qué función cumplen los "Puntos de interrupción" (Breakpoints) al momento de buscar errores en el código?

5.    5. Pregunta: ¿Cuál es la limitación que tiene Tinkercad respecto al uso de librerías para sensores complejos?

1. ¿Qué es Tinkercad Circuits?

Tinkercad es una plataforma web gratuita desarrollada por Autodesk (los mismos creadores de AutoCAD). Aunque empezó como una herramienta de diseño 3D, incorporó un simulador de circuitos electrónicos que incluye microcontroladores, siendo el Arduino UNO R3 su principal estrella.

Al ejecutarse 100% en el navegador, no necesitas instalar ningún software (como el IDE de Arduino tradicional) ni comprar componentes físicos para empezar a crear.

2. ¿Para qué se usa principalmente con Arduino?

• Prototipado de bajo riesgo (y costo cero): Te permite armar circuitos complejos antes de comprar los componentes. Si conectas mal un cable o no pones una resistencia, Tinkercad simulará el fallo (por ejemplo, mostrando un LED "explotando" o un mensaje de advertencia) pero no quemarás dinero real.

• Diseño de lógica y programación: Es ideal para probar tu código (C++) para ver si la lógica funciona antes de pasarlo a la placa física.

• Educación y docencia: Permite a principiantes entender el flujo de la corriente, el uso de la protoboard (placa de pruebas) y los conceptos básicos de programación sin la frustración de los falsos contactos eléctricos de la vida real.

3. Características y Herramientas Clave para Arduino en Tinkercad

Para tus simulaciones, contarás con este arsenal de herramientas dentro de la plataforma:

A. Catálogo de Componentes

Tinkercad tiene una biblioteca enorme. Para Arduino, dispones de:

• Placas: Arduino UNO, Micro y Attiny.

• Actuadores: LEDs, tiras Neopixel, motores DC, servomotores, motores paso a paso, zumbadores (piezoeléctricos), relés y pantallas LCD.

• Sensores: Ultrasónicos (distancia), PIR (movimiento), fotorresistencias (luz), TMP36 (temperatura), potenciómetros, teclados matriciales, etc.

• Componentes pasivos y de conexión: Protoboards de varios tamaños, resistencias, capacitores, diodos, transistores, multímetros y osciloscopios virtuales.

B. Entorno de Programación Dual

Una de las mayores ventajas es cómo te permite programar el Arduino:

• Por Bloques: Si no sabes escribir código, puedes usar bloques visuales (estilo Scratch). Es perfecto para entender la lógica (bucles, condicionales).

• Bloques + Texto: Te muestra los bloques y, al lado, el código en C++ que esos bloques generan automáticamente. Ideal para hacer la transición a la programación real.

• Solo Texto: Un editor de código tradicional en C++ igual al del Arduino IDE.

C. Simulación Interactiva en Tiempo Real

Cuando haces clic en "Iniciar simulación", el Arduino virtual "cobra vida":

• Si tienes un sensor de temperatura, puedes hacer clic sobre él y aparecerá un deslizador para subir o bajar los grados virtuales y ver cómo reacciona tu código.

• Si tienes un sensor de luz, puedes simular que se hace de noche.

• Si tienes un motor, verás cómo gira y a cuántas RPM lo hace.

D. Monitor Serie y Trazador (Plotter)

Al igual que en la vida real, Tinkercad incluye un Monitor Serie. Esto es vital en Arduino. Sirve para que la placa "te hable" imprimiendo valores en la pantalla (ej. Serial.println(distancia);). También incluye un trazador que convierte esos datos en gráficos en tiempo real.

E. Herramienta de Depuración (Debugger)

Esta es una ventaja que Tinkercad tiene sobre el Arduino IDE físico básico: puedes poner "Puntos de interrupción" (Breakpoints) en tu código de texto. Esto pausa la simulación en una línea específica para que veas qué valor exacto tienen tus variables en ese instante. Es la mejor forma de encontrar errores.

---

4. ¿Cómo es el flujo de trabajo típico?

Si vas a hacer una serie de simulaciones, este será tu ciclo de trabajo estándar:

1. Ensamblaje (Hardware): Arrastras un Arduino y una protoboard al área de trabajo. Arrastras tus componentes (ej. un LED y una resistencia) y dibujas los cables haciendo clic entre los pines.

2. Programación (Software): Abres la pestaña "Código", seleccionas el modo (Texto, por ejemplo) y escribes tus instrucciones (pinMode, digitalWrite, etc.).

3. Testeo (Simulación): Inicias la simulación. Observas si el comportamiento es el esperado.

4. Corrección: Detienes la simulación, cambias conexiones físicas o corriges el código, y vuelves a probar.

5. Exportación: Una vez que funciona perfecto, Tinkercad te permite descargar el archivo  para abrirlo en tu computadora y subirlo a un Arduino físico real. También genera automáticamente un diagrama esquemático y una lista de materiales (BOM).

6. 
   

7. 
   

EXAMEN DE PERIODO

 EN GRUPO DE 3 ESTUDIANTES

 ESCRIBA EN UNA HOJA EL EJERCICIO Y RESUELVALO

NOTA: PUEDEN USAR SUS CUADERNOS COMO APOYO PARA RESOLVERLOS

1. El Guardia de la Montaña Rusa 🎢🛑

El contexto:
¡Conseguiste un trabajo de verano en el parque de diversiones de la ciudad! Te han asignado a la atracción más extrema: "El Tornado". Por reglas de seguridad, solo pueden subir personas que tengan 14 años o más. Hay una larga fila de un grupo de amigos y tienes la lista con todas sus edades, en total son 25 personas, pero revisarlas mentalmente una por una es muy aburrido.

Tu misión:
Crear un programa automático que lea la lista de edades del grupo de amigos y lance un mensaje por cada uno de ellos, avisando si tienen permiso para subir o si se tienen que quedar comiendo helado abajo.

Reglas y herramientas que debes usar:

1. Ten en cuenta el numero de personas: El numero de amigos/personas te dice el margen superior del ciclo for..

2. Un ciclo : Para revisar cada una de las edades dentro de la lista automáticamente.

3. Un condicional : Para tomar la decisión. Si la edad es mayor o igual a 14, imprime un mensaje de bienvenida. Si es menor, imprime un mensaje de rechazo.

Ejemplo de cómo debería funcionar:

Tienes 12 años: Lo siento, te toca esperar comiendo helado. 🍦
Tienes 15 años: ¡Puedes subir, abróchate el cinturón! 🎢
Tienes 11 años: Lo siento, te toca esperar comiendo helado. 🍦

2. El Asistente del Colegio Trinitario 🏫📝

El contexto:
Imagina que eres el asistente del profesor de Matemáticas en el Colegio Trinitario. El periodo escolar ha terminado y el profesor necesita calcular las notas finales de sus 30 estudiantes. A cada estudiante se le tomaron 3 calificaciones en el periodo. Para aprobar Matemáticas, el promedio final debe ser de 3.5 o superior. Como hacer esto a mano es muy aburrido, ¡vas a crear un programa que lo haga por él!

Tu misión:
Crear un programa que se repita exactamente 30 veces. En cada repetición, el programa debe preguntarle al profesor el nombre del estudiante, luego pedirle sus 3 calificaciones, calcular el promedio y avisar inmediatamente si ese estudiante aprobó o reprobó.

Reglas y herramientas que debes usar (¡Prohibido usar listas! 🚫):

1. Un ciclo : Como son 30 estudiantes, usa la función range(30) o range(1, 31) para que el ciclo se repita esa cantidad de veces sin necesidad de crear una lista.

2. Pedir datos (: Primero pide el nombre (texto).

3. Convertir a decimales (: Luego pide las 3 notas. Recuerda que las notas pueden tener decimales (como 3.8 o 4.2), así que debes usar float(input(...)) en lugar de int().

4. Operadores matemáticos: Suma las 3 notas y divide el resultado entre 3 para sacar el promedio. (Pista: ¡Usa paréntesis para la suma!).

5. Un condicional : Para decidir si el promedio es mayor o igual a (>=) 3.5.

Ejemplo de cómo debería funcionar:

Computadora: "--- Estudiante 1 ---"
Computadora: "Ingresa el nombre del estudiante:"
Usuario: "Camilo"
Computadora: "Ingresa la nota 1:"
Usuario: "4.0"
Computadora: "Ingresa la nota 2:"
Usuario: "3.0"
Computadora: "Ingresa la nota 3:"
Usuario: "3.8"
Computadora: "Camilo tiene un promedio de 3.6. ¡APRUEBA! 🎉"
Computadora: "--- Estudiante 2 ---"

(... y así hasta llegar a 30) 

EVALUACION DE PERIODO

 LEA CON ATENCION Y RESPONDA

1. ¿cuál es la diferencia principal entre los bloques setup() y loop() en la programación de Arduino?

A) setup() se repite todo el tiempo como respirar, y loop() se hace solo una vez al despertar.

B) Ambos bloques sirven para lo mismo, pero setup() es para los sensores y loop() para los motores.

C) setup() se ejecuta una sola vez (como ponerse el uniforme), y loop() se repite continuamente todo el día.

D) setup() sirve para apagar el robot y loop() para encenderlo.

2.  En la explicación de la electricidad usando la analogía de la manguera de agua, ¿qué representa la "Resistencia"?
A) La fuerza del agua saliendo de la manguera.
B) Un apretón en la manguera que deja pasar menos agua.
C) La cantidad total de agua que fluye por la manguera.
D) El color de la manguera.

3. ¿Por qué es necesario utilizar un Puente H (L298N) para controlar los motores del robot?
A) Porque es el encargado de enviar sonidos como un murciélago.
B) Porque Arduino es muy rápido y el Puente H lo hace más lento.
C) Porque el Puente H almacena el código que nosotros escribimos.
D) Porque Arduino es "débil" y se quemaría al intentar darle fuerza directamente a los motores.

4. ¿Cómo detecta el sensor infrarrojo que el robot está sobre la línea negra en el proyecto del Carro Seguidor de Línea?
A) Porque el color negro emite un sonido que el sensor escucha.
B) Porque el color negro hace que la luz rebote directamente al sensor.
C) Porque el color negro "se traga" (absorbe) la luz y no rebota.
D) Porque la línea negra empuja físicamente al sensor.

5. En la lógica del Carro Evita Obstáculos, ¿qué debe hacer el robot inmediatamente después de detectar que un objeto está a menos de 20cm?
A) Girar a la derecha y luego acelerar.
B) Detenerse, retroceder un poco y luego girar a la derecha.
C) Seguir adelante pero mucho más lento.
D) Encender una luz LED para avisar del peligro.

 

6. ¿por qué es indispensable diferenciar entre la polaridad (el polo positivo y el polo negativo) al conectar los cables?
A) Para que el robot pueda moverse mucho más rápido.
B) Para evitar quemar los componentes electrónicos.
C) Para que el código en Arduino pueda compilar correctamente.
D) Para darle más amperaje a los motores.

7. En la sección de resolución de problemas (Debugging), si te das cuenta de que el robot gira en círculos sin sentido, ¿cuál es la causa más probable según el texto?
A) Un cable de un motor está invertido.
B) El sensor ultrasónico no está emitiendo sonido.
C) Las pilas tienen demasiado voltaje.
D) Te faltó escribir el bloque void setup().

8. ¿Cuál es el principio físico que utiliza el sensor infrarrojo (TCRT5000) para saber si está sobre la línea negra o sobre el piso blanco?
A) El color blanco absorbe la luz y el negro la refleja.
B) Emite un sonido y mide el tiempo que tarda el eco en regresar de la línea.
C) El color blanco refleja la luz infrarroja y el color negro la absorbe (no recibe rebote).
D) Usa una pequeña cámara digital que toma fotos del piso y busca colores.

9. ¿Qué ajuste mecánico es específico y necesario para los sensores infrarrojos en un carro seguidor de línea?
A) Deben estar ubicados al frente, mirando siempre hacia adelante.
B) Deben montarse sobre un servomotor para que giren 180 grados.
C) Deben estar muy cerca del suelo, entre 5mm y 1cm, para no chocar pero poder leer la línea.
D) Deben estar conectados directamente a la batería de 9V.

10. En la lógica de programación del seguidor de línea (con dos sensores), ¿qué acción debe ejecutar el robot si el sensor DERECHO detecta el color negro?
A) Girar a la izquierda.
B) Girar a la derecha para recuperar la línea.
C) Detenerse por completo y apagar los motores.
D) Avanzar recto a máxima velocidad.

MI PRIMER ROBOT - CARRO ROBOTICO

 

 Mi Primer Robot

Unidad 1: ¿Qué es Arduino? (El Cerebro)

Teoría:
Imaginen que Arduino es el cerebro de nuestro robot.

1. Entradas (Sentidos): Sensores que le dicen qué pasa afuera (ojos, tacto).

2. Procesamiento (Pensamiento): El programa que nosotros escribimos.

3. Salidas (Acciones): Lo que el robot hace (mover motores, encender luces).

Concepto clave: La Electricidad

• Voltaje (V): Es la fuerza del agua en una manguera.

• Corriente (I): Es la cantidad de agua que fluye.

• Resistencia (R): Es un apretón en la manguera que deja pasar menos agua.

---

Unidad 2: El Entorno de Programación (El Idioma)

Todo programa de Arduino tiene dos bloques obligatorios. Imagínalo como la rutina de un estudiante:

codeC++

void setup() {
  // Lo que haces UNA VEZ al despertar (ponerse el uniforme).
}

void loop() {
  // Lo que repites TODO EL DÍA (respirar, caminar, estudiar).
}

Reglas de oro (Sintaxis):

• Cada instrucción termina en punto y coma ;

• Las llaves { } encierran un grupo de instrucciones.

---

Unidad 3: Ejercicios de Entrenamiento (Antes del Carro)

Ejercicio 1: "Hola Mundo" (Hacer parpadear un LED)

Objetivo: Entender cómo dar órdenes a un pin.

• Código:

  codeC++

  void setup() {
    pinMode(13, OUTPUT); // Decimos que el huequito 13 enviará energía.
  }
  void loop() {
    digitalWrite(13, HIGH); // Encender (5 Voltios)
    delay(1000);            // Esperar 1 segundo
    digitalWrite(13, LOW);  // Apagar (0 Voltios)
    delay(1000);            // Esperar 1 segundo
  }

---

Unidad 4: Los "Ojos" del Robot (Sensores)

1. El Sensor de Ultrasonido (Evita Obstáculos)

Funciona como un murciélago. Envía un sonido, rebota en la pared y regresa.

• Lógica: Si el tiempo de rebote es corto, el objeto está cerca.

2. El Sensor Infrarrojo (Seguidor de Línea)

Lanza una luz que no vemos.

• Blanco: Rebota la luz (El sensor dice "estoy en blanco").

• Negro: Se traga la luz (El sensor dice "estoy en la línea").

---

Unidad 5: Los "Músculos" (Motores y Puente H)

Arduino es inteligente pero "débil". No puede mover los motores directamente porque se quemaría. Necesitamos un Puente H (L298N), que es como un interruptor de potencia que recibe órdenes de Arduino y toma la fuerza de las pilas.

---

Unidad 6: Lógica de los Proyectos Finales

Proyecto A: Carro Evita Obstáculos (Lógica de Decisión)

Pseudocódigo (Lenguaje humano):

1. Avanzar.

2. Medir distancia con el ultrasonido.

3. SI distancia es menor a 20cm:

   • Detenerse.

   • Retroceder un poco.

   • Girar a la derecha.

4. SI NO:

   • Seguir adelante.

Proyecto B: Carro Seguidor de Línea (Lógica de Comparación)

Usamos dos sensores abajo (Izquierdo y Derecho).

• Si ambos ven BLANCO: Avanzar recto.

• Si el DERECHO ve NEGRO: Girar a la derecha (para volver a la línea).

• Si el IZQUIERDO ve NEGRO: Girar a la izquierda.

• Si ambos ven NEGRO: Detenerse (llegada).