Física y arduino con Spinners

Ya tenemos claro que a los chavales les gusta ¿por qué no usarlo para que aprendan?

Los diseñan
Los construyen
Aprenden:
- Física:
  - Rozamiento
  - Momento de inercia
- Diseño 3D
- Mecánica
- A emprender
  - Presupuestos
  - Relaciones comerciales
  - Estimar el tiempo
Competiciones
- Medida de velocidad y duración con Arduino: Tacómetro
  - Sensores para medir la rotación
  - Interrupciones hardware
  - Medida de tiempos
  - Cálculo de velocidades angulares

Funcionamiento

Video Comparativa rendimiento rodamiento cerámico (2$) con uno metálico (0,20$)

Diseños

Spinners con tuercas M8,10,m12

Spinner con 3 tuercas M10

(tarda 1 hora a 0.3)

otros diseños de spinners con tuercas

Spinner con leds

Compras

100 tuercas M10por 22€

100 rodamientos 608zz por 36€

10 rodamientos 608zz por 2,5€

20 rodamientos 608zz Abec9 (sin freno) unos 15€

Construcción

Limpieza

limpieza

Medidas

Medida de la rotación con un osciloscopio

F. Malpartida ha utilizado un osciloscopio y un sensor óptico para ver el giro

Diseño del banco de trabajo

También propone usar un sensor inductivo

Medida de rotación con Arduino

El montaje es muy sencillo: un sensor de luz conectado al pin analógico A0

Diseño del banco de pruebas

Código superSimplificado

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

void loop() {
  Serial.println(analogRead(A0));
}

Test v0.1

Código con cálculo de derivada

#define PIN_SENSOR_OPTICO A0
#define PIN_POTENCIOMETRO_UMBRAL_MAX A3
#define PIN_POTENCIOMETRO_UMBRAL_MIN A2

#define PIN_LED 13

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(PIN_LED,OUTPUT);
}

int old_valorSensor=0;

void loop() {
  int valorSensor=analogRead(PIN_SENSOR_OPTICO);
  int diffSensor=valorSensor-old_valorSensor; // Calculamos la diferencia con el valor anterior
  old_valorSensor=valorSensor;


// Usamos dos potenciometros analogicos para ajustar el umbral mínimo y máximo
  int valorPotUmbralMax=analogRead(PIN_POTENCIOMETRO_UMBRAL_MAX);
  int valorPotUmbralMin=analogRead(PIN_POTENCIOMETRO_UMBRAL_MIN);

  Serial.println(String(valorPotUmbralMin)+
      ", "+String(valorSensor)+
      ", "+String(diffSensor)+
      ", "+String(valorPotUmbralMax));

  // activamos el led cuando el valor esté entre los umbrales
  if((valorSensor>valorPotUmbralMax) && (valorSensor<valorPotUmbralMin))
  { digitalWrite(PIN_LED,HIGH);}
  else
  { digitalWrite(PIN_LED,LOW);}
}

Practicas a realizar

"Carreras" de spinners:
- Cuál dura más tiempo girando
- Cuál adquier mayor velocidad
Construcción
- A partir de diseños ya hechos
- Crear diseños para maximizar la inercia, la velocidad...
Montaje del banco de medida
Estudio de la física del movimiento

Dibujando los datos

python y matlib

plotting arduino data

python & arduino

plotCat

python plot serial data

Trabajando la probabilidad con spinners

Se trata de medir la probabilidad de que el spinner termine apuntando dentro de una de las zonas y luego comparar las frecuencias medidas con las probabilidades esperadas