Modulo de prueba con sensores para la enseñanza de sistemas digitales en la Carrera de Ingenieria en Sistemas Computacionales de la Universidad Estatal del Sur de Manabi

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UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ

UNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS TÉCNICAS

CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

PROYECTO DE TITULACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL

TÍTULO DE

INGENIERO EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

TEMA

MÓDULO DE PRUEBA CON SENSORES PARA LA ENSEÑANZA DE SISTEMAS

DIGITALES EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES DE LA UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ

AUTOR

CARLOS ANTONIO VÉLIZ ORTIZ

TUTOR

DR. JULIO ALBERTO CEDEÑO FERRIN

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I

CERTIFICACIÓN

El suscrito Dr. Julio Cedeño Ferrín. En mi calidad de Tutor de Proyecto de Titulación de

la Universidad Estatal del Sur de Manabí.

Certifico:

Haber realizado el seguimiento del proyecto de titulación del egresado de la carrera de

ingeniería en Sistemas Computacionales Sr. Carlos Antonio Véliz Ortiz CI. Nº

1312536012 mismo que versa: “Módulo de prueba con sensores para la enseñanza de

Sistemas Digitales en la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales de la Universidad Estatal del sur de Manabí”, proyecto que ha sido revisado, analizado y

cumple con los parámetros establecidos por la Universidad, para su presentación y sustentación.

Es todo lo que certifico en honor a la verdad.

Atentamente

Dr. Julio Cedeño Ferrín.

(3)

II

AUTORIA

Carlos Antonio Véliz Ortiz, egresado de la Universidad Estatal del Sur de Manabí, de la

Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales, asume la responsabilidad de todos los criterios emitidos en el presente proyecto de titulación que versa “Módulo de prueba

con sensores para la enseñanza de Sistemas Digitales en la Carrera de Ingeniería en

Sistemas Computacionales de la Universidad Estatal del sur de Manabí” así como declara

su derecho de autoría de la investigación exclusivamente y los derechos patrimoniales de la misma a la Universidad Estatal del Sur de Manabí.

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III

APROBACION DEL TRIBUNAL EXAMINADOR

Los miembros del tribunal examinador aprueban el informe de investigación, sobre el tema: “MÓDULO DE PRUEBA CON SENSORES PARA LA ENSEÑANZA DE

SISTEMAS DIGITALES EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS

COMPUTACIONALES DE LA UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ”

Jipijapa, ………..del 2017

MIEMBRO DEL TRIBUNAL MIEMBRO DEL TRIBUNAL

(5)

IV

DEDICATORIA

A Dios, por darme la oportunidad de vivir y por estar conmigo en cada paso que doy, por

fortalecer mi corazón e iluminar mi mente y por haber puesto en mi camino a aquellas

personas que han sido mi soporte y compañía durante todo el periodo de estudio.

A mis padres por ser el pilar fundamental en todo lo que soy, en toda mi educación, tanto

académica, como de la vida, por su incondicional apoyo y por demostrarme a diario todo

ese amor y confianza perfectamente mantenido a través del tiempo que ha sido de ayuda

para que todo este trabajo haya sido posible.

Mis abuelos maternos que aún tengo la dicha de tenerlos a mi lado gracias por quererme

y apoyarme siempre, esto también se lo debo a ustedes.

Mis hermanos, por ser mi mayor inspiración, por estar conmigo y apoyarme siempre, los

quiero mucho.

A mis primos y amigos, por compartir los buenos y malos momentos.

¡Gracias a ustedes por apoyarme siempre!

(6)

V

AGRADECIMIENTO

En primer lugar doy infinitamente gracias a Dios, por haberme dado fuerza y valor para

culminar esta etapa de mi vida.

Agradezco también la confianza y apoyo brindado por parte de mi madre, que sin duda

alguna en el trayecto de mi vida me ha demostrado su amor, corrigiendo mis faltas y

celebrando cada uno de mis triunfos.

A mi padre, que siempre lo he sentido presente en mi vida. Y sé que está orgulloso de la

persona en la cual me he convertido.

A Luis Sánchez y Flor Merchán, por haberme brindado una cálida acogida dentro de su

hogar en lo que fue mi estadía en el Cantón Jipijapa; me demostraron su apoyo en el

transcurso de mi carrera universitaria, por compartir momentos de alegría, tristeza y

demostrarme que siempre podré contar con ellos.

Al Ing. Julio Cedeño por todo su apoyo y colaboración para la elaboración de este

proyecto.

Agradezco a mis tíos tanto paternos como maternos, quienes con su ayuda, cariño y

comprensión han sido parte fundamental de mi vida.

(7)

VI

RESUMEN EJECUTIVO

La finalidad del presente proyecto investigación, es el de realizar una evaluación de la

aplicación de un Módulo de prueba con sensores para la enseñanza de Sistemas Digitales,

en la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales de la Universidad Estatal del

Sur de Manabí.

En este trabajo de tesis se ha diseñado un Módulo de prueba con sensores que sirva de

apoyo en la asignatura de Sistemas Digitales, donde el docente pueda trabajar

conjuntamente con los estudiantes en el proceso de enseñanza aprendizaje aplicando las

tecnologías de los sensores.

El estudio se fundamentó a través de una investigación de campo, sobre el problema

planteado, donde se establece la implementación de un Módulo de prueba en el proceso

de enseñanza-aprendizaje de la asignatura de Sistemas Digitales, para los estudiantes de

la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales de la Universidad Estatal del Sur

de Manabí, año 2017.

PALABRAS CLAVE.

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VII

EXECUTIVE SUMMARY

The purpose of this research project, is to make an assessment of the application of a test

module with sensors for teaching Digital Systems in Engineering in Computer Systems

from the State University of Southern Manabi.

In this thesis it has designed a test module that supports sensors on the subject of Digital

Systems, where the teacher can work with students in the teaching-learning process by

applying sensor technologies.

The study was based through a field research on the problem, where the implementation

of a test module is set in the process of teaching and learning of the subject Digital

Systems, for students of the School of Engineering Computer Systems State University

of Southern Manabi, 2017.

KEYWORDS.

(9)

VIII

INDICE GENERAL

CERTIFICACIÓN ... I

AUTORIA ... II

APROBACION DEL TRIBUNAL EXAMINADOR ... III

DEDICATORIA ... IV

AGRADECIMIENTO ... V

RESUMEN EJECUTIVO ... VI

EXECUTIVE SUMMARY ... VII

INDICE GENERAL ... VIII

INTRODUCCIÓN ... 1

I. TÍTULO DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN ... 3

II. EL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ... 3

2.1. Definición del problema ... 3

2.2. Formulación del problema ... 3

2.3. Preguntas derivadas – sub preguntas ... 4

III. OBJETIVOS ... 5

3.1. Objetivo general ... 5

3.2. Objetivos específicos ... 5

IV. JUSTIFICACIÓN ... 6

V. MARCO TEORICO ... 7

5.1. Antecedentes investigativos ... 7

5.2. BASES TEÓRICAS ... 10

5.2.1. Tipos de señales ... 10

5.2.1.1. Señal digital ... 10

5.2.1.2. Señal análoga ... 10

5.2.2. Modulación digital ... 10

5.2.3. Conversor analógico-digital ... 11

5.2.4. Sensores ... 11

5.2.4.1. Características de los sensores ... 12

5.2.4.2. Características dinámicas ... 13

(10)

IX

5.2.6. Sensor infrarrojo ... 14

5.2.7. Sensor humedad temperatura ... 14

5.2.8. Sensor PIR ... 15

5.2.9. Sensor de humedad suelos ... 15

5.2.10. Sensor de corriente ... 16

5.2.11. Sensor de humo ... 16

5.2.12. Sensor de color ... 16

5.2.13. Sensor de monóxido de carbono ... 17

5.2.14. Sensor de sonido ... 17

5.2.15. Sensor de gotas de agua ... 17

5.2.16. Sensor nivel agua ... 18

5.2.17. Sensores de gas ... 18

5.2.18. Sensor de llamas ... 18

5.2.19. Sensor de obstáculos ... 19

5.2.20. Módulo bluetooth ... 19

5.2.21. Sensor de luz ... 20

5.2.22. Sensor de luz rayos ultravioleta ... 20

5.2.23. Sensor de humedad del suelo y detector de lluvia ... 20

5.2.24. Sensor tarjeta RFID ... 20

5.2.25. Aprendizaje ... 21

5.2.26. Estrategias de enseñanza-aprendizaje ... 21

5.2.26.1. Aprendizaje basado en problemas ... 21

5.2.26.2. Estudio de casos ... 22

5.2.26.3. Método de proyectos ... 22

5.2.26.4. Aprendizaje basado en la investigación social y el trabajo colaborativo. 22 5.2.27. Métodos de enseñanza-aprendizaje ... 22

5.2.27.1. Métodos orales ... 23

5.2.27.2. Métodos intuitivos ... 23

5.2.27.3. Métodos prácticos ... 23

5.2.27.4. Método expositivo ... 23

5.2.27.5. Método de trabajo independiente ... 23

5.2.27.6. Método de elaboración conjunta ... 23

(11)

X

5.2.27.8. Método reproductivo ... 24

5.2.27.9. Método de exposición problémica ... 24

5.2.27.10. Método investigativo ... 24

5.2.28. Sistema de enseñanza ... 24

5.2.28.2. Funcionalidad en la enseñanza ... 25

5.2.28.3. La enseñabilidad externa a la ciencia ... 25

5.2.29. Patrones de Aprendizaje ... 26

5.2.30. La Teoría Crítica de la enseñanza ... 26

5.2.31. Robótica pedagógica ... 27

5.2.31.1. Aportes cognoscitivas de la robótica pedagógica ... 27

5.3. MARCO CONCEPTUAL ... 28

VI. HIPÓTESIS ... 31

6.1 Variables ... 31

6.1.1 Variable Independiente ... 31

6.1.2. Variable Dependiente ... 31

VII. METODOLOGÍA ... 33

7.1. Métodos ... 33

7.1.1. Método de Campo ... 33

7.1.2. Método analítico ... 33

7.1.3. Método Estadístico ... 33

7.1.4. Método Bibliográfico ... 33

7.2. Población y Muestra ... 33

7.2.1. Población ... 33

7.3 Técnicas ... 34

7.3.1. Encuesta ... 34

7.3.2. Entrevista ... 34

7.4. Recursos ... 34

7.4.1. Talento Humano ... 34

7.4.2. Materiales ... 34

7.4.3. Tecnológicos ... 35

7.4.4. Económicos ... 35

VIII. PRESUPUESTO ... 36

(12)

XI

X. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ... 46

PROPUESTA ... 47

I. TÍTULO DE LA PROPUESTA ... 47

II. DESCRIPCIÓN DE LA PROPUESTA ... 47

III. DESARROLLO DE LA PROPUESTA ... 48

Objetivos ... 48

Objetivo General ... 48

Objetivos Específicos ... 48

IV. METODOLOGÍA DE LA PROPUESTA ... 48

V. ANÁLISIS PREVIO A LA PROPUESTA ... 49

MANUAL TECNICO ... 50

VI. DISEÑO DE LA PROPUESTA ... 64

VII. PRUEBAS DE LA PROPUESTA ... 66

MANUAL DE PRÁCTICA ... 67

VIII. IMPLEMENTACIÓN ... 84

IX. CRONOGRAMA DE LA PROPUESTA ... 85

X. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 86

XI. BIBLIOGRAFÍA ... 88

(13)

XII

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 ... 37

Tabla 2 ... 38

Tabla 3 ... 39

Tabla 4 ... 40

Tabla 5 ... 41

Tabla 6 ... 42

(14)

XIII

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Gráfico 1 ... 37

Gráfico 2 ... 38

Gráfico 3 ... 39

Gráfico 4 ... 40

Gráfico 5 ... 41

Gráfico 6 ... 42

(15)

1

INTRODUCCIÓN

Las tecnologías electrónicas con la aplicación de sensores, siempre han logrado

un papel notable en la práctica docente hacia la comunidad estudiantil. Por esta

razón la presente investigación tiene como principal propósito que los docentes y

estudiantes apliquen las tecnologías con sensores en el proceso de enseñanza

aprendizaje en la asignatura de Sistemas de Digitales.

De esta manera el planteamiento y desarrollo del proyecto de investigación se

fundamenta en cumplir con los objetivos y además cumplir con la propuesta de

implementar un módulo de prueba con sensores para la enseñanza de Sistemas Digitales

en la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales de la Universidad Estatal del

Sur de Manabí.

El siguiente trabajo que se pone en consideración, está estructurado por los

siguientes capítulos:

En el capítulo I, se refiere al tema de tesis investigado.

En el capítulo II, comprende el problema de la investigación.

En el capítulo III, se plantea el objetivo general y los objetivos específicos de la

tesis.

En el capítulo IV, hace referencia a la justificación de tema tratado en la presente

investigación.

En el capítulo V, analiza el marco teórico que es la esencia de la investigación del

desarrollo de la tesis que trata los siguientes temas: Se analiza los antecedentes

investigativos y las bases teóricas.

En el capítulo VI, se refiere al planteamiento de la hipótesis y las variables

independiente y dependiente de la tesis.

En el capítulo VII, trata sobre la metodología que se aplicó.

En el capítulo VIII, se determina el presupuesto del proyecto investigado.

En el capítulo IX, se encuentran los resultados de la investigación de campo,

porcentualizados, tabulados, graficados e interpretados.

(16)

2

Al final se establece la propuesta donde también se incluye el manual de usuario

y manual técnico, con el propósito de establecer acciones integradoras que

permitan fortalecer las prácticas de laboratorio en beneficio de los estudiantes,

también están definidas las conclusiones y recomendaciones, en base a los

resultados obtenidos de la investigación que se relacionan, con los objetivos

alcanzados y planteados en el proyecto y por último se encuentra toda la

bibliografía utilizada en la investigación.

Este trabajo, se pone a consideración a las autoridades, profesores y estudiantes

que conforman la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales de la

Universidad Estatal del Sur de Manabí, especialmente a la signatura de Sistemas

Digitales, para que los estudiantes sean más competentes, aprendiendo a utilizar

un módulo de pruebas con sensores para mejorar el proceso de enseñanza

(17)

3

I. TÍTULO DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

Módulo de prueba con sensores para la enseñanza de Sistemas Digitales en la Carrera de

Ingeniería en Sistemas Computacionales de la Universidad Estatal del sur de Manabí.

II. EL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

2.1. Definición del problema

El problema del presente trabajo de investigación versa en el diseño de un módulo de

prueba para realizar prácticas con sensores de apoyo para la asignatura de Sistemas

Digitales para la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales de la Universidad

Estatal del Sur de Manabí, con el fin de mejorar el proceso de enseñanza aprendizaje en

esta asignatura por parte de los docentes y estudiantes de esta institución.

Para efectuar este trabajo se realizó una investigación de campo donde se pudo constatar

que en el Laboratorio de Electrónica y Robótica no cuenta con una herramienta

tecnológica con sensores, motivo por el cual se sigue impartiendo la educación tradicional

y llevando al estudiante a un aprendizaje moderado y de esta manera tener la oportunidad

de perfeccionar su conocimiento con ayuda de las tecnologías con Sistemas Digitales,

muy necesarias en esta área.

En la actualidad las instituciones educativas de nivel superior fomentan la participación

de las tecnologías con la aplicación de sensores como recursos didácticos para los

procesos de enseñanza aprendizaje en diferentes áreas tecnológicas.

2.2. Formulación del problema

¿De qué manera influirá la implementación de un módulo de prueba con sensores para la

enseñanza de Sistemas Digitales en la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales

(18)

4

2.3. Preguntas derivadas – sub preguntas

¿De qué forma ayudará el módulo de prueba con sensores en la enseñanza de Sistemas

Digitales en la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales de la Universidad

Estatal del sur de Manabí?

¿Los estudiantes podrán diferenciar y utilizar los diferentes tipos de sensores en la

realización de una práctica?

¿Qué beneficios se obtendrá al incorporar los sensores en el módulo de pruebas?

¿Existirá cambios en la enseñanza de Sistemas Digitales con la elaboración de un manual

técnico y de prácticas?

¿Se podrá realizar diferentes aplicaciones prácticas en Sistemas Digitales con el diseño

(19)

5

III. OBJETIVOS

3.1. Objetivo general

 Diseñar un módulo de prueba con sensores para la enseñanza de Sistemas

Digitales en la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales de la

Universidad Estatal del Sur de Manabí.

3.2. Objetivos específicos

 Determinar los tipos de sensores que serán utilizados en el módulo de prueba

para la enseñanza de Sistemas Digitales.

 Desarrollar una guía de apoyo técnico y de práctica para armar circuitos

digitales con la aplicación de sensores.

 Elaborar un módulo de prueba con sensores para la enseñanza de Sistemas

(20)

6

IV. JUSTIFICACIÓN

Los constantes cambios en la educación, conlleva que los estudiantes se actualicen con

nuevas tecnologías electrónicas, cambiando notablemente su conocimiento.

El presente proyecto de investigación se realizará en la Carrera de Ingeniería en Sistemas

Computacionales de la Universidad Estatal del Sur de Manabí, en donde el estudiante

podrá utilizar las diferentes herramientas didácticas que ofrecen la tecnología de la

electrónica con la aplicación de los sensores en el proceso de enseñanza aprendizaje de

la asignatura de Sistema Digitales.

Con la implementación de un módulo de prueba para realizar prácticas con sensores en la

asignatura de Sistemas Digitales, se logrará mejorar la calidad en enseñanza aprendizaje.

Es de mucho beneficio porque se fomenta una enseñanza-aprendizaje en forma

teórica-práctica, por ser una asignatura que requiere la aplicación de nuevas herramientas

tecnologías y desarrollar de manera óptima las clases, fortaleciendo la mentalidad

investigadora en los estudiantes.

Constituye un apoyo justificable en la asignatura de Sistemas Digitales de la Carrera de

Ingeniería en Sistemas Computacionales de la Universidad Estatal del Sur de Manabí, y

serán favorecidos los docentes y estudiantes, porque tendrán un proceso de aprendizaje

(21)

7

V. MARCO TEORICO

5.1. Antecedentes investigativos

(Tacuri Fernández, 2011), afirmó que en el presente trabajo se diseñó e implementó un

sistema de monitorización y alerta temprana, desarrollada para los laboratorios de la

Escuela de Ingeniería Electrónica. Para ello se analizó y comparó, los diferentes

elementos disponibles en el mercado como también las tecnologías más apropiadas para

el desarrollo del sistema, entre ellos se menciona al microprocesador PIC16F877A,

sensor MQ-6 de GLP, sensor de temperatura Lm35, el sensor QRD1114, los módulos de

radio frecuencia Tx FST-4 y RX CSZ-3, display de cristal líquido, cable de datos dku-5,

celular Nokia 3220, diodos led, sirenas DC, además del software Proteus, Microcode,

IcProg.E.

Al implementar el sistema, se logró dar alerta en caso de fugas de gas, minutos después

de haberse iniciado la fuga, en el caso de la elevación de temperatura, se debió comparar

con lecturas más anteriores, y finalmente el sensor de humo tiene características similares

al sensor de gas, es decir que con la implementación del sistema se puede prevenir con

un 90% incendios causados por fugas de gas, con un mínimo de falsas alertas. El diseño

es de gran ayuda, pues cuenta con características muy importantes, como la alta

sensibilidad y la gran adaptación, ya sea para las infraestructuras o para otros tipos de

parámetros a monitorizar, lo que se debe tener en cuenta, es que el sistema es vulnerable,

por lo que hay que tomar las correcciones del caso, y no olvidarse que la correcta

calibración de los sensores dará una eficiencia del 100% al sistema.

(Alcivar Jaramillo, E. D., Rojas, M., & Miguel, L, 2015), manifestaron que el nuevo

modelo de educación superior y desarrollo tecnológico en el que está inmerso nuestro

país, exige la implementación de nuevas formas de aprendizaje de simulación de procesos

industriales y aplicaciones reales con tecnología moderna que permita al estudiante estar

capacitado y ser competitivo para enfrentar los retos que presenta la industria productiva

alimenticia, para ello se investigó la manera de automatizar el proceso de llenado de cajas

mediante la programación con el controlador lógico programable PLC SIEMES S7-200,

(22)

8

software amigable con el usuario STEP7 MICROWIN que está dirigido a los estudiantes

que cursan la cátedra de automatización de procesos, de esta manera se diseñó el módulo

didáctico que consta de tres motorreductores, una banda transportadora, un tren de

rodillos, una electroválvula, un cilindro neumático, un sensor fotoeléctrico, un sensor

resistivo que se acopla con un circuito de acondicionamiento de señal, todo este sistema

funciona mediante el PLC y los botones de mando, que automatiza el proceso de llenado

de cajas de 4kg, simulando la actividad en un empresa alimenticia, para que los

estudiantes adquieran experiencia en el uso de nuevas tecnologías, también cuenta con

un programa de mantenimiento preventivo y correctivo, para mantenerlo correctamente,

indicaron también que al finalizar este trabajo se automatizo el sistema de llenado, lo que

tecnifica el método de enseñanza-aprendizaje, con lo que se obtiene que en un futuro

como profesionales contribuyan a mejorar y desarrollar la matriz productiva del país.

(Nepas, C., Patricio, B., Quisphe, Q., & Leonor, A, 2011), manifestaron que el presente

proyecto desarrolla un prototipo contador de personas, utilizando sensores piroeléctricos

y ultrasónicos; que permiten determinar cuando una persona pasa por un punto fijo y a la

vez, con la ayuda de un software específico, permite determinar la dirección de paso por

ese punto.

Para la visualización y manejo de los datos generados por el prototipo, se utiliza una

interfaz gráfica realizada en Visual Basic.net, este prototipo es diseñado para ser usado

en lugares cerrados, debido a todos los factores climáticos que lo pueden afectar,

describiendo el funcionamiento de los contadores de personas actualmente en uso y se

detallan las principales características del hardware que conforma el prototipo y se

describen los diferentes casos que se pueden presentar al momento de contar personas.

Se presenta el diseño del hardware, firmware y software, además, el proceso de

construcción e implementación del prototipo, así como las pruebas realizadas tanto en el

laboratorio como en el campo, se realiza el cálculo de error con el que trabaja el prototipo

y el análisis de costos del proyecto es presentado y se da una perspectiva de la

introducción del prototipo en el mercado.

(Ramírez, J. M. V., & González, H. R., 2015). Los autores manifestaron que en este

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9

sensor ultrasónico que le permita al robot navegar de manera libre. Para esto, el sensor

funciona como emisor y receptor de un pulso que es enviado cada 10 microsegundos, lo

que le permitirá calcular la distancia a la que se encuentra cualquier objeto e implementar

un giro para que el robot no choque contra dicho objeto. Se utilizan secuencias para

caminar y girar, según lo requiera el robot, este trabajo cumple con el objetivo de dar

autonomía al robot y puede mejorar si se desarrolla por medio de redes neuronales.

(Escalas Rodriguez G. , 2015) Manifiesta que en la actualidad se dispone de una multitud

de recursos tecnológicos que permiten automatizar procesos físicos, estos procesos

ahorran tiempo y energía al hombre, el internet, la interconexión de redes y la potencia

computacional de los dispositivos permiten generar nuevos servicios y aplicaciones que

mejoran la calidad de vida de las personas, por otro lado las empresas son conscientes

que para progresar deben hacer uso de las nuevas tecnologías para poder mejorar sus

servicios.

Indicaron también que en este proyecto se automatizaron los sistemas de riego que

instalado en una jardinería, para ello se va a crear una plataforma que va a permitir al

usuario ver los datos meteorológicos y tener un control total sobre su sistema de riego,

este sistema engloba una serie de sensores conectados a un microcontrolador, a su vez

controlado por un microprocesador con salida a internet, lo que permitirá controlar la

aplicación a distancia, siendo los sensores como los demás dispositivos de bajo costo.

El sistema se va a llamar Regpi, y este proyecto contempla una primera parte de este

donde permitirá obtener los datos de los sensores a través de un navegador, con lo que se

permitirá monitorizar todo el sistema y el objetivo final de todo el sistema contempla una

plataforma que permita la automatización total del sistema, manteniendo informado al

usuario de los datos meteorológicos, la cantidad de agua consumida, y ser notificado en

caso que haya alguna fuga en el sistema y además, se podrá ampliar fácilmente la red de

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10

5.2. BASES TEÓRICAS

5.2.1. Tipos de señales

5.2.1.1. Señal digital

Este tipo de señal es conocida también como: señal binaria, señal discreta, señal lógica,

señal todo o nada (TON), sólo pueden adoptar uno de dos posibles estados o niveles es decir el estado de señal “0” y el estado de señal “l”, a estos estados, al relacionarlos de

acuerdo a su condición eléctrica se dice: no existe tensión y existe tensión, la magnitud

de la tensión no interesa ya que dependerá del diseño del componente electrónico que

pueda asumir esta tensión nominal. (Tumbaco Londa, 2013)

5.2.1.2. Señal análoga

Se conoce como señal análoga, a aquella cuyo valor varía con el tiempo y en forma

continua, pudiendo asumir un número infinito de valores entre sus límites mínimos y

máximos, los parámetros físicos utilizados en los procesos industriales, que en forma de

señal análoga pueden ser controlados y medidos son: Temperatura, velocidad, presión,

flujo, nivel, etc. (Tumbaco Londa, 2013)

5.2.2. Modulación digital

Modular básicamente consiste en convertir una señal digital en una señal analógica que

irá variando su amplitud, frecuencia, fase o bien amplitud y fase conjuntamente, según

los valores que vaya tomando la señal digital de información, estas señales de datos de

terminales digitales y dispositivos electrónicos, generalmente no se transmiten a gran

distancia en la forma de señal de banda de base, es decir, tal como se generan, sino que

se transmiten en forma de una señal modulada en forma analógica, en efecto, los impulsos

o dígitos binarios modulan una portadora sinusoidal cuya frecuencia es compatible con el

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11

5.2.3. Conversor analógico-digital

Se define como el proceso por el cual se obtiene una secuencia de muestras a partir de

una señal continua y el tiempo de adquisición que transcurre entre cada una de las

muestras se conoce el periodo de muestreo, cuyo inverso se define como frecuencia de

muestreo, el cual se mantiene constante para la mayor parte de aplicaciones. (Iza Corrales,

2010)

5.2.4. Sensores

Un sensor es un dispositivo capaz de transformar magnitudes físicas o químicas, llamadas

variables de instrumentación, en magnitudes eléctricas, y estas dependen del tipo de

sensor como: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación,

desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc, la magnitud eléctrica

obtenida puede ser una resistencia eléctrica, una capacidad eléctrica, una tensión eléctrica,

o una corriente eléctrica, que están siempre en contacto con la variable a medir o a

controlar, hay sensores que no solo sirven para medir la variable, sino también para

convertirla mediante circuitos electrónicos en una señal estándar (4 a 20 mA, o 1 a 5VDC)

para tener una relación lineal con los cambios de la variable censada dentro de un rango,

para fines de control de dicha variable en un proceso.

Por lo tanto es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar

la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo, así tenemos el termómetro

de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse

por la acción de la temperatura, un sensor también es un dispositivo que convierte una

forma de energía en otra y estos son los elementos de medición de parámetros o variables

del proceso.

Los sensores pueden ser usados también como indicadores y pueden ser de varios tipos:

Sensores de contacto: Son aquellos que realizan la medida en contacto directo, real y

físico con el producto o materia. Ejemplos: Sensores de boya para medir nivel en un

(26)

12

Sensores de no contacto: Se basan en propiedades físicas de los materiales, son más

exactos, pero propensos a interferencias del medio ambiente. Ejemplos: sensores

ultrasónicos, sensores ópticos, etc.

Sensores digitales: Trabajan con señales digitales o señal PWM, en código binario,

pueden representar la codificación de una señal analógica, o también la representación de

dos estados on/off. Ejemplo: Sensores tipo switch.

Sensores analógicos: Proporcionan medidas continuas, los rangos típicos son de 0 a

20mA, 4 a 20mA, 0 a 5V, 1 a 5V, entre otros. Ejemplos: Sensores capacitivos, sensores

piezoresistivos, etc.

Sensores mecánicos: Son aquellos que traducen la acción física del elemento medido, en

un comportamiento mecánico, típicamente de movimiento y/o calor. Ejemplos:

Barómetro, termómetro de mercurio, etc.

Sensores electro-mecánicos: Este tipo de sensor emplea un elemento mecánico elástico

combinado con un transductor eléctrico. Ejemplos: Sensores resistivos, sensores

magnéticos, etc.

5.2.4.1. Características de los sensores

Características estáticas

Rango de medida: Es el conjunto de valores que puede tomar la señal de entrada

comprendidos entre el máximo y el mínimo detectados por el sensor con una tolerancia

de error aceptable.

Resolución: Indica la capacidad del sensor para discernir entre valores muy próximos de

la variable de entrada, indica también que variación de la señal de entrada produce una

(27)

13

Precisión: Define la variación máxima entre la salida real obtenida y la salida teórica

dada como patrón para el sensor.

Repetitibilidad: Indica la máxima variación entre valores de salida obtenidos al medir

varias veces la misma entrada con el mismo sensor y en idénticas condiciones

ambientales.

Sensibilidad: Indica la mayor o menor variación de la señal de salida por unidad de la

magnitud de entrada, cuanto mayor sea la variación de la señal de salida producida por

una variación en la señal de entrada, el sensor es más sensible.

Ruido: cualquier perturbación aleatoria del propio sistema de medida que afecta la señal

que se quiere medir.

5.2.4.2. Características dinámicas

Velocidad de respuesta: Mide la capacidad del sensor para que la señal de salida siga

sin retraso las variaciones de la señal de entrada.

Respuesta en frecuencia: Mide la capacidad del sensor para seguir las variaciones de la

señal de entrada a medida que aumenta la frecuencia, generalmente los sensores

convencionales presentan una respuesta del tipo pasabajos.

Estabilidad: Indica la desviación en la salida del sensor con respecto al valor teórico

dado, al variar parámetros exteriores distintos al que se quiere medir (condiciones

ambientales, alimentación, etc.). (Estrella Regalado, 2010)

5.2.5. Sensor ultrasónico

El sensor ultrasónico tiene la función de detección de un objeto a distancia por medio de

la emisión de una onda de ultrasonido, que es una onda acústica o sonora cuya frecuencia

está por encima del umbral de audición del oído humano (aproximadamente 20.000 Hz),

y utiliza una onda ultrasónica para determinar la distancia a un objeto, como un modelo

(28)

14

la distancia de la trayectoria en base al tiempo de emisión y para iniciar la medición, como

ejemplo en el sensor SR04 el pin Trig debe recibir un pulso de alto (5V) durante al menos 10μs, esto iniciará el sensor y transmitirá 8 ráfagas ultrasónicas a 40 kHz hasta que la

ráfaga sea reflejada y cuando el sensor detecta la ráfaga reflejada se establecerá el pin

Echo a alto (5V) y espera por un período determinado (ancho), que es calculada de forma

proporcional a la distancia; para obtener la distancia mida la anchura (Ton) de pin Echo.

(JuárezLópez, 2014)

5.2.6. Sensor infrarrojo

Este tipo de sensor emplea un emisor de luz infrarroja con su respectivo receptor, sus

principales desventajas son la interferencia de la luz ambiental y que depende del color y

propiedades de las superficies de los objetos interceptados por la señal, el

acondicionamiento tanto para enviar la señal que active al emisor como para llevar la

señal del receptor a un microcontrolador es bastante sencillo, constituyéndose en su

principal ventaja y suele emplearse en robots para la detección de una línea pintada en el

piso, debido a las interferencias que se pueden presentar es más utilizado en la detección

de cortas distancias.(Utreras, 2004)

5.2.7. Sensor humedad temperatura

Es un dispositivo electrónico que se instala en el suelo a la profundidad que se desea y

mide la humedad volumétrica y la temperatura del suelo que lo rodea, está constituido de

dos partes: La primera es el dispositivo sensor propiamente dicho que consiste en un

capacitor de placas planas paralelas cuya capacitancia varía con la humedad del suelo y

la segunda es el circuito electrónico que permite convertir el valor de la capacitancia

mencionada en una señal eléctrica útil, codificarla y transmitirla digitalmente, además se

incluye un sensor de temperatura y también una fuente de alimentación conmutada.

Debido que estos sensores están en contacto directo con el suelo y deben permanecer

durante años en esa posición, el circuito electrónico y el capacitor sensor han sido

diseñados con un sistema de aislamiento con resina y pintura epoxy que impide que el

(29)

15

5.2.8. Sensor PIR

Sensor de movimiento pasivo infrarrojo también conocido como sensor PIR (Passive

Infra Red) es un dispositivo que mide cambios en los niveles de radiación infrarroja

emitida por un objeto localizado a una distancia máxima de 5 metros, detectando el

movimiento usando el promedio del calor irradiado en el tiempo y como respuesta a esta

variación cambia el nivel lógico de su línea de salida (0-1), es de bajo costo y tamaño se

utiliza en sistemas de alarmas, iluminación y robótica, posee 3 terminales 2 para

alimentación y una de salida (detección de movimiento), la conexión a un dispositivo

digital se realiza por medio de este último terminal, está fabricado de un material

cristalino que genera carga eléctrica cuando se expone a la radiación infrarroja y contiene

filtros especiales llamados lentes Fresnel que enfocan las señales infrarrojas sobre un

elemento sensor y los cambios en la cantidad de radiación producen cambios de voltaje

que son medidos por un amplificador integrado al sensor, por lo tanto cuando las señales

infrarrojas del ambiente donde está ubicado el sensor cambian, el amplificador activa su

salida para indicar movimiento y la salida permanece activa durante unos segundos lo

que permite a un dispositivo digital conectado a su salida determinar que existe

movimiento, este sensor está ajustado desde su fabricación para la detección del cuerpo

humano, funciona detectando cambios en el promedio de captura de calor irradiado cerca

al infrarrojo (5 metros de radio) y si la persona permanece quieta frente al sensor no lo

detecta más. (Vega, 2014)

5.2.9. Sensor de humedad suelos

Es un dispositivo resistente que responde a los cambios de la humedad y temperatura del

suelo, una vez instalado intercambia agua con la tierra circundante por lo que se mantiene

en equilibrio con ella a medida que el suelo se va secando el agua se elimina del sensor,

lo cual hace que aumente su resistencia. Cuando el suelo se humedece su resistencia

disminuye, proporcionando de esa forma una indicación relativa del contenido de agua

del suelo. Este sensor posee una gran estabilidad, lo cual elimina la necesidad de

(30)

16

5.2.10. Sensor de corriente

El sensor de corriente teóricamente se basa en el efecto Hall (usa el campo magnético de

la corriente a sensar) que entrega un voltaje lineal proporcional a la corriente aplicada en

sus pines de medición, también proporciona soluciones económicas y exactas para la

detección actual de la C.A. o de la C.C. en sistemas industriales, comerciales y de

comunicaciones y es fácil de integrar en equipos siendo sus usos típicos en el control de

motor, detección y control de cargas (Amperios), protección en fuentes de alimentación

y protección de avería por sobre intensidad de corriente.(Tami Moreno, 2014)

5.2.11. Sensor de humo

Un sensor de humo es un dispositivo de seguridad sensible a la presencia de las partículas

visibles e invisibles de combustión dispersas en el aire, que al activarse este sensor genera

una señal que es transmitida a la tarjeta de control para que esta actúe según su

configuración, de esta manera se evita un posible incendio.(Chipuxi, 2015)

5.2.12. Sensor de color

Este sensor permite identificar el color del objeto, está basado en un sistema óptico

compuesto por tres diodos emisores de luz (LED) que emiten en el espectro visible de

varias señales diferentes, ejemplo: roja (R), verde (G) y azul (B), estas señales cromáticas

inciden sobre el objeto cuyo color se quiere reconocer y se detectan por un circuito capaz

de convertir el nivel óptico de la señal reflejada/dispersada de cada uno de los leds en una

señal digital, cuya frecuencia es proporcional a la potencia óptica recibida (conversor

luz-frecuencia), el procesamiento de dicha señal digital para la obtención de la gama de

colores se realiza con un microcontrolador y pueden identificar una gama de 16 colores

(31)

17

5.2.13. Sensor de monóxido de carbono

Es un sensor de alta precisión y también es sensible a LPG (gas licuado del petróleo)

propano e hidrógeno, pero también permite medir otros gases como metano, humo y

vapores de combustibles, este sensor presenta una baja conductividad en aire limpio, que

irá aumentando conforma crezca la concentración de gas. Algunas veces viene montado

sobre una placa y cuenta con un circuito integrado cuya circuitería facilitan su

conexionado, la lectura de valores lo puede realizar mediante una entrada analógica con

una tarjeta arduino y la salida digital para accionar un indicador, también incorpora un

potenciómetro para realizar un ajuste manual.(Sánchez Torrecilla, 2015)

5.2.14. Sensor de sonido

Detecta la cantidad de sonido pero no ningún tipo de tono o modulación, posee muchas

aplicaciones que se le pueden dar, este sensor lee el sonido ambiental y regresa una

medida de 0 a 100% y se puede configurar para que lea decibeles o decibeles ajustados,

es decir en términos muy simples los decibeles ajustados solo incluye sonidos que el oído

humano puede escuchar, al contrario de los decibeles normales que podría incluir

frecuencias que sólo el sensor capta.(Benavides)

5.2.15. Sensor de gotas de agua

Es un sensor de lluvia tanto digital cómo analógico que permite medir las gotas de agua

que caen sobre la placa con líneas, en el caso del pin digital obtiene la señal con un

comparador, y el pin analógico transmite la señal en función del voltaje de la placa de

detección. Para su conexión basta con conectar los pines a la alimentación de 3-5 V, el

tercer pin analógico de entrada de datos se conecta al dispositivo que puede ser una tarjeta

(32)

18

5.2.16. Sensor nivel agua

Son sensores de nivel de líquidos controlaran la altura mínima y máxima del depósito,

activan y desactivando la bomba de llenado según sea necesario, estos son de tipo flotador

para montaje en el interior de depósitos, están fabricado con polipropileno, son aptos para

agua y líquidos similares actúan cuando el flotador magnético llega a la posición más

alejada de la tuerca, cerrara su contacto y la sujeción al depósito se realiza mediante

rosca.(Bermúdez Alegre, 2014)

5.2.17. Sensores de gas

Los sensores de gases más utilizados se basan en óxidos semiconductores cuya

conductividad eléctrica se ve modulada como consecuencia de la reacción producida

entre el semiconductor y los gases presentes en la atmósfera, el dióxido de estaño es uno

de los semiconductores que se utiliza como material activo en sensores de gases y sus

propiedades de sensado (sensibilidad, selectividad y reproducibilidad) dependen de varios

factores, siendo los más relevantes el tamaño de partícula, distribución de tamaño de

partícula y área superficial específica. Mediante la detección de las variaciones de

conductividad eléctrica en la película del dióxido de estaño por el fenómeno de adsorción,

se detectan las partículas de gas presentes en el ambiente y un par de electrodos

parcialmente embebidos en el óxido del metal mide el cambio de conductividad del sensor

y este cambio es proporcional a la concentración del gas.

Debido a que su sensibilidad depende fuertemente de la temperatura de operación, es

necesario controlar cuidadosamente dicha temperatura, por tal motivo, el calefactor

integrado de platino cumple la doble función de calefactar y controlar la temperatura

deseada, pueden detectar una gran gama de gases en rangos de ppm (partes por millón) o

combustibles y hay de diferentes características de respuesta variando los materiales, las

técnicas del proceso y la temperatura de trabajo.(Tacuri Fernández M. F., 2011)

5.2.18. Sensor de llamas

La función de este sensor es de medir la radiación de infrarrojos que tienen las fuentes de

(33)

19

lo tanto son detectores de infrarrojo y luz, actuando cuando la ignición de una llama

provoca una ionización de gases que generan un patrón típico en ultravioleta y se

estabiliza, es fácil medir su espectro infrarrojo con una fotorresistencia diseñada para este

propósito y también responden ante una determinada longitud de onda característica de

las llamas cercana a los 760 nm. Poseen 4 pines de los cuales el primer pin es de entrada

de datos analógicos, por donde el sensor envía los datos a la placa, el segundo pin es el

de alimentación a 5V, el tercer pin es el de tierra y el cuarto pin que es para entradas

digitales, por lo general en este dispositivo se encuentra integrado en un soporte con un

potenciómetro que regula la sensibilidad del mismo. (Ruiz Villalta, 2015)

5.2.19. Sensor de obstáculos

Están basados en un led infrarrojo y un receptor bajo la configuración auto réflex (ambos

elementos en paralelo), además poseen unos potenciómetros para regular la sensibilidad

de estos mismos de tal forma que detecte el objeto deseado a la distancia que uno requiera

y su diferencia entre otros es la dirección en la que detectan los objetos en relación a su

fijación, por lo tanto estos sensores detectarán objetos ubicados al mismo nivel que su

plano de fijación.(Pachamango, 2014)

5.2.20. Módulo bluetooth

Utiliza la comunicación serie para establecer un canal por donde poder enviar y recibir

información, la información se envía con una velocidad de 115200 baudios, los pines del

bluetooth se conectan a las entradas en serie con el dispositivo que los controla, tiene un

bajo consumo de energía, lo hace perfecto para aplicaciones en la micro-robótica. Posee

cuatro pines: TX, RX, VCC, GND, los dos primeros son los encargados de enviar y recibir

(34)

20

5.2.21. Sensor de luz

Este sensor es simplemente una resistencia variable y están fabricados con sulfuro de

cadmio cuyo valor depende de la cantidad lumínica que recibe su superficie, siendo menor

la resistencia cuanta más luz reciba, es decir la principal función de este tipo de sensor es

detectar la existencia de luz en el medio, son baratos, fáciles de usar y pequeños. (Ruiz

Villalta, 2015)

5.2.22. Sensor de luz rayos ultravioleta

Los sensores de radiación UV producen un rango ultravioleta definido entre 254 y 265

nanómetros para determinar el punto exacto de su longitud de onda y utilizan diodos

emisores de luz leds de radiación ultravioleta, ya que es exacta en su calibración y puede

encontrarse justo en los 254nm (muy eficaz para romper las cadenas de ADN de los

microorganismos), por otro lado, la luz led es de larga duración y poseen un bajo consumo

de electricidad.(Lema Carrera, 2015)

5.2.23. Sensor de humedad del suelo y detector de lluvia

Los sensores permiten obtener los rangos de valores necesarios para el respectivo control

de humedad de suelo y la presencia o ausencia de lluvia, los cuales se utilizan para

humedad del suelo y detector de lluvia respectivamente, estos dispositivos electrónicos

pueden proporcionar valores analógicos y digitales debido al C.I. LM393 que está

incluido en cada uno de los sensores.(Rojas Pérez, 2015)

5.2.24. Sensor tarjeta RFID

Los sensores RFID permiten la identificación de objetos de forma inalámbrica vía radio,

sin la necesidad de que exista contacto o línea de visión directa entre el lector y el objeto,

la identificación se realiza mediante la integración o incorporación de un transponder o

tag al objeto, el cual es el encargado de transmitir los datos que contiene cuando detecta

que está siendo interrogado por un lector RFID, el sistema RFID utiliza un lector con un

(35)

21

alrededor un campo electromagnético de modo que al acercarse una tarjeta al campo, ésta

se alimenta eléctricamente de esta energía inducida y puede establecerse la comunicación

lector-tarjeta, esta identificación por radiofrecuencia permite la captura e identificación

automática de información, almacenamiento y recuperación remota de datos.

Una de las ventajas de la identificación por radiofrecuencia es que el intercambio de

información entre la etiqueta y el lector se realiza vía radiofrecuencia, sin la necesidad de

que exista contacto físico o visual (línea de vista) aunque en determinados casos es

necesaria cierta proximidad entre los elementos, los RFID emplean señales de

radiofrecuencia (en diferentes bandas dependiendo del tipo de sistema, típicamente 125

KHz, 13,56 MHz, 433-860-960 MHz y 2,45 GHz).(Herrera, 2015)

5.2.25. Aprendizaje

Es un proceso que garantiza un cambio en la capacidad del estudiante, que se puede

deducir de su comportamiento, se trata de un proceso de elaboración de la información,

desde la percepción hasta la memorización, que se ve influenciada por eventos externos.

Por lo tanto, la formación se concibe como una estructura de eventos externos planificada

intencionalmente como estimular, informar, recordar, material de forma clara, apoyar el

aprendizaje, etc. para apoyar a los procesos internos de aprendizaje.

5.2.26. Estrategias de enseñanza-aprendizaje

Están relacionadas con la concepción del estudiante como protagonista de su aprendizaje,

son un tipo de metodologías activas y participativas que distan mucho de las metodologías

expositivas o pasivas centradas en el docente.

5.2.26.1. Aprendizaje basado en problemas

Relacionadas también con la concepción del estudiante, son tipo de metodologías activas

y participativas, aunque en este caso lo importante no es dar solución a un problema sino

(36)

22

5.2.26.2. Estudio de casos

Esta estrategia pretende que los estudiantes asimilen una situación lo más realista posible,

definan los problemas asociados, y después reflexionen, analicen y discutan en grupo las

diferentes alternativas, llegando a sus propias conclusiones sobre las acciones que

deberían emprender o sobre la resolución del problema. Se distinguen tres tipos de

estudios de casos: cerrados (centrados en el estudio de situaciones y en el análisis crítico

de decisiones tomadas), de resolución de problemas y toma de decisiones, y simulaciones

y juegos de rol.

5.2.26.3. Método de proyectos

En este caso, los objetivos son más a largo plazo, presenta un carácter interdisciplinar, y

se trata de un método centrado en el estudiante que se integra con prácticas del mundo

real. Los tipos de proyectos pueden ser de producción, de utilización, de resolución de

problemas o de carácter científico.

5.2.26.4. Aprendizaje basado en la investigación social y el trabajo colaborativo.

Promueve la reflexión, el descubrimiento y las propuestas creativas para la solución de

problemas sociales, las estrategias pueden ser de tipo: confirmación/verificación,

investigación estructurada, investigación guiada o investigación abierta. (Marín Juarros,

2014)

5.2.27. Métodos de enseñanza-aprendizaje

Los procedimientos didácticos se encuentran en unidad dialéctica con los métodos, son

un detalle de estos y complementan la forma de asimilación de los conocimientos que

(37)

23

5.2.27.1. Métodos orales

Poseen una fuente esencial para la obtención del conocimiento, la palabra y las formas

de estos métodos se encuentran: la narración, la conversación y la explicación.

5.2.27.2. Métodos intuitivos

Están dirigidos a la asimilación del contenido, a través de la utilización de los medios de

enseñanza y aprendizaje.

5.2.27.3. Métodos prácticos

Son esenciales para la formación y el desarrollo de habilidades y hábitos; incluyen: la

ejercitación, la realización de tareas prácticas y los trabajos de laboratorio.

5.2.27.4. Método expositivo

Se dirige principalmente hacia la apropiación de nuevos conocimientos por los

estudiantes, en él predomina la exposición por parte del docente.

5.2.27.5. Método de trabajo independiente

El estudiante realiza tareas de forma independiente, bajo la dirección del docente.

5.2.27.6. Método de elaboración conjunta

(38)

24

5.2.27.7. Método explicativo-ilustrativo

El docente transmite conocimientos y el estudiante los reproduce; este método incluye: la

descripción, la narración, la demostración, los ejercicios, la lectura de textos y todo tipo

de recursos para el aprendizaje.

5.2.27.8. Método reproductivo

Provee al estudiante de un modelo, una secuencia de acciones o un algoritmo, para

resolver situaciones con idénticas o similares condiciones.

5.2.27.9. Método de exposición problémica

El docente expone el contenido, mostrando la o las vías de solución de un determinado

problema, es un diálogo mental entre el docente y el estudiante; el primero se apoya en

preguntas a las que él mismo responde y demuestra la lógica del razonamiento, para así

guiar el pensamiento del segundo.

5.2.27.10. Método investigativo

El estudiante realiza actividad de búsqueda independiente, en la solución de los

problemas y en el planteamiento de estos. (Echevarría, B. M. S., Morel, N. I., González,

M. H., & García, C. R. H, 2010)

5.2.28. Sistema de enseñanza

El actual sistema de enseñanza presenta entre sus bases tres supuestos o principios que

son los que configuran la idea de enseñanza. Ellos han permanecido inalterables a través

de toda la historia del proceso de enseñanza formal, lo que les ha permitido el que se les

(39)

25

5.2.28.1 La transmisión de conocimientos

El acto de enseñanza ha sido concebido siempre como uno comunicacional, es decir, un

proceso en el cual alguien comunica algo a alguien, en este caso serían el docente y el

estudiante. A su vez, el proceso comunicacional se ha concebido como un proceso de

transmisión: un mensaje que se envía y es recibido. Como en la docencia universitaria la

materia prima que se manipula es el conocimiento, se concluyó en que el proceso de

enseñanza es uno, en el cual el docente transmite conocimientos a sus estudiantes.

5.2.28.2. Funcionalidad en la enseñanza

Manifiesta el carácter funcionalista que se le atribuye a la enseñanza de una disciplina, es

decir, a la pretensión de que la transmisión de contenidos correspondientes a una

asignatura genera como efecto la formación del estudiante en el marco de la disciplina

que se esté considerando. En donde, la formación académica, cualquiera que ella sea, se

concibe a partir del cuerpo de contenidos que se organizan para lograr el efecto deseado.

5.2.28.3. La enseñabilidad externa a la ciencia

El funcionalismo en la enseñanza ha dado lugar a una tesis según la cual, la

responsabilidad y garantía de tal funcionalismo descansa en un cuerpo disciplinario ajeno

y externo a la ciencia que se enseña, esto supone que la ciencia, para efectos de la

enseñanza, es un campo de aplicación de una disciplina llamadaPedagogía, que se supone

dentro de la lógica de este esquema, es la encargada de enseñar cualquier cosa y cuando

de la enseñanza de la ciencia se trata.

La Pedagogía decidiría cuáles son los principios y procedimientos que deben aplicarse a

la ciencia en cuestión para efectos de su enseñanza. Aun cuando se considera la Pedagogía

contempla principios universales que son aplicables a cualquier ciencia, presenta también

principios y procedimientos diferenciados según naturaleza de la disciplina que pretenda

(40)

26

cuenta la peculiaridad de la Ciencia, sigue considerando como un campo de aplicación

externo y ajeno a ella. (A Villarroel, 2010)

5.2.29. Patrones de Aprendizaje

La definición y análisis de los patrones de aprendizaje, en el que propone un modelo

conceptual, teórico e instrumental tomando en cuenta cuatro factores específicos: las

concepciones de aprendizaje, las de procesamiento, las estrategias de regulación y la

orientación motivacional hacia el aprendizaje.

En función de cómo se caracteriza el propio estudiante en cada uno de estos factores, y

según una serie de combinaciones entre las sub-categorías de dichos factores, se

identifican estilos de aprendizaje, además el término patrones de aprendizaje lleva

implícita una concepción de modificabilidad en función de factores contextuales que no

se asume en la concepción de los estilos de aprendizaje, más estables y cognitivamente

enraizados y tales patrones configuran una preferencia del estudiante por formas

específicas para acceder, procesar, regular, producir y orientar motivacionalmente sus

acciones de aprendizaje. (Martínez-Fernández, 2012)

5.2.30. La Teoría Crítica de la enseñanza

Esta teoría, considera que se debe cuestionar las formas, métodos y técnicas que se han

venido empleando en los procesos educativos, en donde integra todos los factores que

influyen en la evolución de los estudiantes y en la consolidación de sus conocimientos.

La teoría crítica cree que el conocimiento procede del recorrido que hace el estudiante a

través de múltiples procesos de enseñanza, inclusive de aquellos que no están

programados por los objetivos de aprendizaje. Considera importante que se sigan los

lineamientos que marquen los docentes; pero cuestiona la utilización de un método único

(41)

27

5.2.31. Robótica pedagógica

La robótica pedagógica es una disciplina que permite concebir, diseñar y desarrollar

robots educativos para que los estudiantes se inicien desde muy jóvenes en el estudio de

las ciencias y la tecnología, se ha desarrollado como una perspectiva de acercamiento a

la solución de problemas derivados de distintas áreas del conocimiento como las

matemáticas, las ciencias naturales y experimentales, la tecnología y las ciencias de la

información y comunicación entre otras donde integra diferentes áreas del conocimiento.

Esa integración es facilitada por el mismo robot y se vuelve significante la conexión entre

la acción concreta y la codificación simbólica de las acciones, utilizando robots

pedagógicos. Se trata de crear las condiciones de apropiación de conocimientos y permitir

su transferencia en diferentes áreas del conocimiento, también privilegia el aprendizaje

inductivo y por descubrimiento guiado. La inducción y el descubrimiento guiado se

aseguran en la medida en que se diseñan y experimentan un conjunto de situaciones

didácticas construccionistas y es a partir de estas definiciones, que se han realizado

muchas investigaciones y trabajos que pretenden contribuir al desarrollo de un marco

teórico y conceptual en educación para la robótica pedagógica, así como para la

construcción de entornos de aprendizaje en distintos medios y niveles.

5.2.31.1. Aportes cognoscitivas de la robótica pedagógica

Los principales aportes cognoscitivas de la robótica pedagógica en la integración de

distintas áreas del conocimiento:

Operación con objetos manipulables, favoreciendo el paso de lo concreto hacia lo

abstracto.

Apropiación por parte de los estudiantes de distintos lenguajes (gráfico, icónico,

matemático, natural, etcétera) como si se tratara del lenguaje matemático.

Operación y control de distintas variables de manera síncrona.

El desarrollo de un pensamiento sistémico y sistemático.

Construcción y prueba de sus propias estrategias de adquisición del conocimiento

(42)

28 Creación de entornos de aprendizaje.

El aprendizaje del proceso científico y de la representación y modelización matemáticas.

Creación de un ambiente de aprendizaje lúdico y heurístico. (Ruiz-Velasco Sánchez, E.,

García Méndez, J. V., & Rosas Chávez, L. A, 2010)

5.3. MARCO CONCEPTUAL

Frecuencia: Es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo

de un fenómeno o suceso periódico y su unidad es Hertz. (Álvarez Cabezas, 2016)

Indicador lógico: Placa que permite introducir entradas en un puerto y ver el estado de

las salidas en otros dos puertos mediante diodos leds. (Diz, J., Garcia, J. F., & Dominguez,

J, 2012)

Señal PWM: Señal digital de modulación por ancho de pulsos, que simula una señal

analógica aplicada sobre una carga. (Álvarez Cabezas, 2016)

LED: Light-emitting diode, diodo emisor de luz. (Andrés Palacios, 2015)

Emisor de infrarrojos: Dispositivo capaz de emitir luz infrarroja en la frecuencia

adecuada o sea es un dispositivo con un material semiconductor capaz de emitir radiación

electromagnética.(Núñez, 2013)

Radiación infrarroja: Se denominan radiaciones infrarrojas a las radiaciones

electromagnéticas cuyas longitudes de onda están comprendidas entre 760 y 10000

nanómetros (un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro).(Chingay, 2013)

Arduino: Plataforma open-hardware basada en una placa con entradas y salidas

analógicas y digitales, con un microcontrolador, un entorno de desarrollo integrado para

facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares. (Marin Moncada, 2014)

Dispositivos electrónicos: Combinación de componentes electrónicos organizados en un

(43)

29

Microcontrolador: Es una computadora de un solo chip, micro se refiere a que el

dispositivo es pequeño y controlador, es empleado en sistemas de control. (MELCHOR

HERNANDEZ, 2012)

Radiofrecuencia: Espectro electromagnético en el que se pueden generar ondas

electromagnéticas aplicando corriente alterna a una antena. (Ferrer, D., & Hernández, D,

(44)
(45)

31

VI. HIPÓTESIS

¿Con la utilización del módulo de prueba con sensores, permitirá fortalecer en los

estudiantes la enseñanza de Sistemas Digitales?

6.1 Variables

6.1.1 Variable Independiente

Módulo de prueba con sensores

6.1.2. Variable Dependiente

(46)
(47)

33

VII. METODOLOGÍA

7.1. Métodos

7.1.1. Método de Campo: Este método permitió conseguir información necesaria del

lugar donde se desarrolló la investigación mediante entrevistas, observaciones y

encuestas.

7.1.2. Método analítico: A través de este método se realizó el análisis objetivo y

sistemático acerca del diseño y la implantación del módulo de prueba para prácticas con

sensores.

7.1.3. Método Estadístico: Mediante este método se permitió realizar la tabulación

gráfica y porcentual de las encuestas.

7.1.4. Método Bibliográfico: Se aplicó con el propósito de tener la información necesaria

para conocer, ampliar y profundizar conceptos teóricos de diversos autores a través de

libros, folletos, internet, revistas, etc, para estructurar el marco teórico.

7.2. Población y Muestra

7.2.1. Población

 La población objeto de estudio estuvo establecida por los 217 estudiantes de la

(48)

34

7.3 Técnicas

7.3.1. Encuesta

 Dirigida los estudiantes de la Carrera de Ingeniería en Ingeniería en Sistemas

Computacionales de la Universidad Estatal del Sur de Manabí, para conocer las

causas de los problemas de la investigación.

7.3.2. Entrevista

 Esta técnica fue aplicada a los docentes de la Carrera de Ingeniería en Sistemas

Computacionales de la Universidad Estatal del Sur de Manabí.

7.4. Recursos

7.4.1. Talento Humano

 Investigador

 Tutor de tesis

 Estudiantes de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales

 Docentes de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales

7.4.2. Materiales

 Cámara digital

 Fotocopias

 Textos Bibliográficos

 Impresiones

 Materiales de oficina

 Empastados

 Internet

 Viáticos

(49)

35

7.4.3. Tecnológicos

 Computadoras

 Cd

 Cámara digital

 Pendrives

 Impresoras

7.4.4. Económicos

(50)

36

VIII. PRESUPUESTO

Rubro Cantidad Unidad Costo

Unitario($)

Costo

Total($)

Fuente de

financiamiento

Autofinanciamiento

CDs 3 U 0,50 1,50 1,50

Internet 40 Horas 0,70 28 28

Impresiones 700 U 0,05 35 35

Papel bond 1 Resma 5 5 5

Material

bibliográfico

2 Tomos 40 80 80

Fotocopia 150 U 0,30 45 45

Anillado 3 U 2,0 6 6

Empastado 1 U 20 20 20

Módulo de

practicas

1 U 350 350

Total ($) 610,50 610,50

(51)

37

IX.- ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Resultado de las encuestas realizadas a los estudiantes.

1.- ¿Conoce usted la tecnología electrónica de los sensores?

Tabla N° 1

ALTERNATIVAS Nº %

SI 57 26%

N0 160 74%

TOTAL 217 100%

Gráfico N° 1

Fuente: Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales UNESUM Elaborado por: Autor del Proyecto

Análisis e interpretación

De las encuestas realizadas el 26 % de los estudiantes manifestaron que si conocen la

tecnología electrónica de los sensores,mientras que el 74 % respondieron no conocer ésta

tecnología.

De esta manera es necesario que los profesionales en formación apliquen nuevos

conocimientos en electrónica con la tecnología de los sensores para fortalecer el

desarrollo de las prácticas de laboratorio.

SI 26%

NO 74%

(52)

38

2.- ¿Tiene usted conocimiento de los diferentes tipos de sensores utilizados en el

desarrollo de proyectos con Sistema Digitales?

Tabla N° 2

ALTERNATIVAS Nº %

SI 73 34%

N0 144 66%

TOTAL 217 100%

Gráfico v 2

Fuente: Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales UNESUM Elaborado por: Autor del Proyecto

Análisis e interpretación

De las encuestas realizadas el 34% de los estudiantes respondieron tener conocimiento de

los diferentes tipos de sensores utilizados en el desarrollo de proyectos con sistemas

digitales mientras que el 66% no tiene conocimiento sobre los sensores.

Por lo tanto, es muy importante que los estudiantes conozcan y aprendan a utilizar los

diferentes tipos de sensores con la finalidad de que puedan realizar aplicaciones en

circuitos con Sistemas Digitales.

SI 34%

NO 66%

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