Retos avanzados con micro:bit
- Mejorando el termómetro
- Aprender con un led la diferencia entre analógico y digital
- Bloques de entradas: sonómetro, magnetómetro y acelerómetro con una sola línea de código
- Nivel de burbuja usando el giroscopio
- Lectura puerto USB por MakeCode o Coolterm
- BLUETOOTH un poco de teoría
- BLUETOOTH extensión en Makecode
- BLUETOOTH programa en Makecode
- BLUETOOTH programa Serial Bluetooth Terminal
- BLUETOOTH con App Inventor. Extensiones
- Avanzado BLUETOOTH App Inventor programa
Mejorando el termómetro
Programación del termómetro
El siguiente programa proporcionará el valor numérico de la temperatura ambiente en grados Celsius cada vez que se pulse el botón A. La variable temperatura (ºC) se encuentra disponible en el menú Entrada.
El evento al iniciar comienza encendiendo un punto de la matriz de LED a modo de piloto de funcionamiento. El brillo de la pantalla se ajusta a un valor bajo para conseguir un bajo consumo de energía.
Por otro lado, cada vez que se pulse el botón A, ocurrirá un evento del tipo al presionarse el botón A que subirá el brillo de la pantalla al máximo (255) y mostrará la temperatura mediante una cadena de texto deslizante, para volver más tarde a dejar encendido el piloto de funcionamiento a bajo brillo.
La temperatura indicada será algo superior a la ambiental. Esto ocurre porque el sensor de temperatura se encuentra en el microprocesador y éste se calienta ligeramente cuando la placa está en funcionamiento. Martínez de Carvajal (2019) establece el error medio en 3ºC, por lo que habrá que restar 3 al valor mostrado en pantalla para obtener la temperatura real. La manipulación de la placa con los dedos también contribuye al calentamiento y al error en la medida de la temperatura.
Podemos añadir un evento de tiempo para que el termómetro muestre la temperatura cada cierto tiempo. Para ello debemos usar el evento cada ms, dentro del menú Bucles.
Cada 30000 ms, o cada 30 segundos, el programa mostrará la temperatura aunque no haya sido pulsado el botón A. Dentro del bucle de tiempo no se sube el brillo, así que los dígitos se mostrarán con bajo brillo para ahorrar batería.
Es posible mejorar un poco más el programa haciendo que micro:bit muestre tres veces la temperatura cada 30 segundos. Podríamos repetir sin más la sentencia mostrar cadena temperatura (ºC) tres veces dentro del bucle de tiempo, pero en su lugar vamos a usar un bucle del tipo repetir veces , que también se encuentra en el menú Bucles.
Nótese que el programa ejecuta un bucle cada 30 segundos, y que dentro de ese bucle se ejecuta otro bucle que muestra la temperatura tres veces seguidas. Al hecho de introducir un bucle dentro de otro se le llama anidar bucles.
Mejorando la lectura del sensor de temperatura
Para corregir el error de 3 grados Celsius en la lectura del sensor, bastará con restar 3 al valor de la variable temperatura (ºC). El menú Matemática contiene bloques para realizar operaciones aritméticas. Si se usa el bloque de resta - dentro de los bloques mostrar cadena resulta sencillo realizar la corección necesaria. El código del termómetro completo quedará:
Los dos bloques mostrar LED han sido sustituidos por dos bloques graficar x y para conseguir que el código sea algo más compacto.
Aprender con un led la diferencia entre analógico y digital
Vamos a conectar un led, el pin corto (-) al GND y el otro al pin0
Ulrich Pedersen Dah & Ture Reimer-Mattesen Center for Underisningsmidler CPU
Vamos a ver la diferencia entre estos dos métodos de encender y apagar la luz
Ulrich Pedersen Dah & Ture Reimer-Mattesen Center for Underisningsmidler CPU
El programa en digital es sencillo
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Y el programa en analógico
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Bloques de entradas: sonómetro, magnetómetro y acelerómetro con una sola línea de código
Sensor de sonido
Para usar los sensores integrados de micro:bit no es necesario cargar ni inicializar bibliotecas de código. Las medidas de los sensores se encuentran disponibles en el menú Entrada en forma de variables. En el lenguaje de bloques las variables se representan mediante rectángulos de extremos redondeados.
La versión 2 de micro:bit dispone de un micrófono que además de grabar sonidos puede medir el nivel de ruido. La variable nivel de sonido nos dará lecturas entre 0 (nivel mínimo de sonido) y 255 (nivel máximo). Estos niveles no se corresponden con ninguna unidad física, como el dB por ejemplo, y deben usarse con fines comparativos.
La razón de que algunos sensores de micro:bit proporcionen medidas entre 0 y 255, es que con un byte (8 bits) sólo se pueden representar 28 = 256 números distintos, es decir, el 0 y los 255 primeros números naturales.
El bloque plot bar graph of del menú LED permite construir un sencillo medidor de sonido ambiente. Como 255 es un valor muy alto de intensidad de sonido, ajustamos el rango de medida de la barra, up to, a la mitad, es decir, a 128. Así la barra reflejará mejor el sonido de una voz o el sonido ambiental normal.
La variable nivel de sonido debe arrastrarse desde el menú Entrada. En el momento en el que la variable haya sido introducida en el programa, el simulador de micro:bit cambiará, mostrando una barra ajustable que simulará el nivel de sonido captado por el micrófono. El valor numérico del nivel de sonido simulado también será mostrado al lado del LED del micrófono.
Tras descargar el programa en la placa real, la matriz de LED representará continuamente el sonido recogido por el micrófono en forma de barra vertical. El LED del micrófono iluminado indicará que micro:bit está captando sonido.
Una tarjeta micro:bit ejecutando este programa puede agotar un par de pilas alcalinas IEC R03 (AAA) en unas 40 horas (Frost 2018). Para ahorrar energía y prolongar la autonomía del medidor podemos reducir tanto el brillo de la pantalla como el número de medidas por segundo que realiza el sensor. Para conseguir esto último introduciremos en el bucle para siempre un bloque pausa (ms). Si el bloque se ajusta a 100 ms, el sensor sólo realizará 10 mediciones del nivel de sonido cada segundo.
Magnetómetro y acelerómetro
Con una mínima modificación, el código anterior puede usarse para monitorizar aquellas magnitudes que puedan variar rápidamente. Por ejemplo, podemos usar el sensor integrado de campo magnético (magnetómetro) para medir el campo magnético de la Tierra, el de una imán o el de una masa de hierro.
Podemos acceder al sensor mediante la variable fuerza magnética (µT), que proporciona la inducción magnética medida en microtesla. Al cargar el programa, micro:bit comenzará a medir el campo magnético terrestre que varía, según la localización, entre 25 y 65 µT. Nótese que el magnetómetro no limita sus medidas al valor de 255.
Otra medida interesante es la de la aceleración de la placa. La variable de acceso al acelerómetro se llama aceleración (mg) y proporciona las aceleraciones medidas en milésimas de g. Cuando la placa esté en reposo medirá la aceleración de la gravedad terrestre, que es de 1 g. Los movimientos bruscos de la placa en cualquier dirección deberían alterar el valor medido.
Nivel de burbuja usando el giroscopio
Mediante el sensor de fuerza, micro:bit puede determinar para cada uno de los tres ejes coordenados las proyecciones de la aceleración de la gravedad y, a partir de ellas, el giro de la placa con respecto al plano horizontal.
Vamos a usar la medida del giro de la placa para programar un sencillo nivel de burbuja. La burbuja será un punto luminoso en la pantalla LED de micro:bit. Cuando el punto se encuentre en el centro de la pantalla, cuyas coordenadas son (2,2), micro:bit estará nivelado. Si micro:bit está desnivelado hacia la izquierda o hacia la derecha, el punto se dibujará desplazado en esas direcciones.
La estructura del código, compuesto por múltiples sentencias condicionales, es muy similar al de la brújula analógica presentada en el apartado anterior.
El código consta de un único evento temporal dentro del cual se evalúa el giro de la placa cada 250 ms y que, en función del ángulo de inclinación, enciende el punto correspondiente. Por ejemplo, si la placa se inclina hacia la izquierda con una rotación inferior a -5º, se encenderá el punto situado más a la izquierda, cuyas coordenadas son (0,2). En caso contrario, si la placa está incilinada hacia la izquierda menos de -2º, se encenderá el siguiente punto, de coordenadas (1.2), y así sucesivamente.
Lectura puerto USB por MakeCode o Coolterm
Podemos enviar datos por el puerto USB y visualizarlos en el ordenador
Hemos elegido el sensor de luz, pero PUEDE SER CUALQUIER SENSOR
https://makecode.microbit.org/S14202-21125-85484-72930
METODO VISUALIZACIÓN EN EL MISMO MAKECODE
Debajo del simulador podemos ver una evolución de los datos que lee
y el resultado es muy visual
METODO COOLTERM
Este método es utilizando un programa que lo podemos descargar en esta página https://freeware.the-meiers.org/
Es un programa libre, y portable, es decir es una carpeta con un ejecutable y programas accesorios
lo ejecutamos
En Connection - Options
Subimos la velocidad a 115.200 baudios
Al darle a conectar se ven los datos numéricamente
LA VENTAJA DE COOLTERM ES QUE LEE CUALQUIER DISPOSITIVO (MICRO:BIT, ARDUINO, ECHIDNA....)
BLUETOOTH un poco de teoría
ONDAS
Una onda es una señal que se propaga por un medio. Por ejemplo el sonido, que es una onda mecánica que viaja usando el aire o cualquier otro material. Pero en el caso de las señales eléctricas pueden ser enviadas por el cable o a través del vacío (no necesitan un medio para transmitirse).
Dependen de 3 parámetros principalmente:
- Amplitud: altura máxima de la onda. Hablando de sonido representaría el volumen. Si nos referimos a una onda eléctrica estaríamos representando normalmente el voltaje.
- Longitud de onda λ: distancia entre el primer y último punto de un ciclo de la onda (que normalmente se repite en el tiempo).
- Frecuencia f : Número de veces que la onda repite su ciclo en 1 segundo (se mide en hertzios).
- Periodo T es simplemente es la inversa de la frecuencia. T=1/f
La relación entre ellas es muy fácil pues las ondas electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz c y si velocidad es espacio/tiempo luego c = λ/T luego c= λ*f
Dentro del espectro electromagnético encontramos diferentes tipos de señales dependiendo de las características de su onda.
TRANSMISIÓN INALÁMBRICA: BLUETOOTH. 
- Hoy en día, este grupo está formado por miles de empresas y se utiliza no sólo para teléfonos sino para cientos de dispositivos.
- Bluetooth es una red inalámbrica de corto alcance pensada para conectar pares de dispositivos y crear una pequeña red punto a punto, (sólo 2 dispositivos).
- Utiliza una parte del espectro electromagnético llamado “Banda ISM”, reservado para fines no comerciales de la industria, área científica y medicina. Dentro de esta banda también se encuentran todas las redes WIFI que usamos a diario. En concreto funcionan a 2,4GHz. (Un G son 109) luego entre FM y Microondas.
¿Sabias que?
Su curioso nombre viene de un antiguo rey Noruego y Danés, y su símbolo, de las antiguas ruinas que representan ese mismo nombre.
Hay 3 clases de bluetooth que nos indican la máxima potencia a la que emiten y por tanto la distancia máxima que podrán alcanzar:
También es muy importante la velocidad a la que pueden enviarse los datos con este protocolo:
Mbps : Mega Bits por segundo. MBps: Mega Bytes por segundo.
kb = 1.024 b M = 1.024 k G = 1.024 M
¿Te atreves a calcularlo …. ?
¿Cuántos ciclos por segundo tendrán las ondas que están en la Banda ISM? ¿Cuál es el periodo de esas ondas?
Solución
a) f = 2.4G
b) λ=c/f= 12.5cm o sea, las antenas tendrían que ser de esta longitud. Hay muchos trucos para reducirla, una de ellas es la forma de serpiente que puedes ver en el HC-06
¿Te atreves a calcularlo...?
¿A qué distancia y cuanto tiempo tardarían en enviarse los siguientes archivos por Bluetooth?
- Un vídeo de 7Mb usando versión 2 clase 2
- Una imagen de 2.5Mb usando versión 3 clase 1
- Un archivo de texto de 240KB usando versión 1.2 clase 1
Solución
1) 7Mb / 3Mbs = 2.3 seg.
2) 2.5Mb / 24Mbs = 0.1 seg.
3) 240 kB 8b/B = 1.920 kb 1.920 kb / 1.024 = 1.875 Mb 1.875Mb / 1Mbs = 1.875 seg.
¿Bluetooth clásico o Bluetooth Low Energy = BLE?
Es un protocolo similar al clásico Bluetooth pero diseñado a consumir menos potencia manteniendo funcionalidad. Su popularidad ha crecido en multitud de dispositivos
En robótica, el clásico device que utiliza BLE es la Micro:bit. Aunque la Micro:bit no tiene Wifi integrada, posee una radiofrecuencia que podemos configurar para Bluetooth (hay que elegir, o utilizar sus comandos de Radio o utilizar comandos de Bluetooth)
Por eso a la hora de elegir la APP tienes que tener en cuenta:
- Si acepta Bluetooth clásico o BLE
- Que la APP acepte leer datos desde el robot como enviar
Nosotros hemos elegido uno sencillo que cumple las dos condiciones (hay muchas APPs) Serial Bluetooth Terminal
BLUETOOTH extensión en Makecode
En Makecode instalaremos la siguiente extensión
Entramos en Extensiones
Buscamos Bluetooth y elegimos la esta :
Nos dirá que es incompatible con la radio, y hay que eliminar la radio y poner Bluetotth, aceptamos :
Por si acaso...
En Makecode, si vamos a la rueda dentada - Project settings
Hay que tener que cualquiera se puede conectar via Bluetooth
BLUETOOTH programa en Makecode
Realizamos un programa que :
- En inicio
- se active el servicio UART para el envío y recepción de mensajes,
- muestra un mensaje del nombre de la micro:bit, ver más abajo
- Al conectar Bluetooth que muestre un check
- Al desconectar Bluetooth que muestre X
- Al recibir datos, hasta # (puede ser otro carácter) que muestre la frase recibida
- Al presionar el botón A
- Que muestre un mensaje
- Que muestre la temperatura
¿Para qué mostrar el nombre de la micro:bit? Para saber a qué micro:bit conectarte. En una clase con muchas micro:bit es importante este dato. El nombre del equipo está en
https://makecode.microbit.org/S60585-58735-21378-05922
BLUETOOTH programa Serial Bluetooth Terminal
Entramos con el móvil a Google Play e instalamos esta aplicación https://play.google.com/store/apps/details?id=de.kai_morich.serial_bluetooth_terminal
Tiene la ventaja de
- Enviar mensajes
- Recibir mensajes
- Permitir conexiones BLUETOOTH LE (Low emision) que es lo que utiliza MICRO:BIT
Entramos en Devices y en Bluetooth LE y nos conectamos a la Micro:bit
Una vez conectado, podemos:
- enviar un mensaje, que como hemos definido anteriomente en Makecode tiene que ir entre #
- recibir un mensaje, se visuaizará lo que nos envíe la micro:bit que en Makecode lo hemos programado al apretar el botón A
BLUETOOTH con App Inventor. Extensiones
Descargas e instalación
Necesitamos estas extensiones para poder crear una APP que pueda enviar y recibir con nuestra micro:bit
Página de descargas https://iot.appinventor.mit.edu/#/
Una vez descargadas, vamos al APP INVENTOR https://ai2.appinventor.mit.edu y las instalamos en extensiones :
Una vez instaladas, se visualizan como extensiones abajo del menú. Las dos últimas son las que utilizaremos:
La extensión Bluetooth tiene diversas funciones que tienes su descripción aquí (English). Para poder instalarla, vamos al APP INVENTOR https://ai2.appinventor.mit.edu
Avanzado BLUETOOTH App Inventor programa
En DESIGNER
incorporamos:
- HorizontalArrangment para que los botones queden alineados horizontalmente
- Botones
- Scan
- Stop
- Conectar
- Desconectar
- Label que dirá el estado de la conexión. Lo llamaremos LabelEstado
- ListView que lo llamaremos ListBLE donde mostrará los diferentes dispositivos Bluetooth LE que detecta
- TextBox para poner el texto que queramos a enviar a micro:bit
- Un botón Enviar el texto anterior
- Un Label que lo llamaremos LabelTextoRecibido que mostrará el mensaje desde micro:bit
- Añadimos los elementos de las extensiones que hemos instalado anteriormente
- Microbit_UART_Simple
- BluetoothLE
En Blocks
Cuando escaneemos, que el elemento empiece el escaneado y la lista se vuelva visible, además de que LabelEstado diga que esta escaneando
Si ha encontrado un dispositivo, que lo vaya añadiendo a la lista ListBLE
Cuando le digamos que pare, simplemente se lo mandamos al dispositivo y LabelEstado lo informa
Cuando le demos a conectar, pues conecta con el seleccionado en ListBLE y LabelEstado informa
Si conecta, pues LabelEstado informa y ListBLE no es necesaria por lo tanto se oculta, pues entorpece la visión
Si queremos desconectar, pues le decimos al elemento BluetoothLE que desconecte
Si se ha desconectado (voluntariamente al dar al botón anterior, o involuntariamente pues el dispositivo se ha desconectado, o esta muy lejos... etc) que informe
Si apretamos el botón enviar, le enviamos el texto que esta en TextBox entre "#" pues así lo hemos definido en el programa Makecode
Si se ha recibido un mensaje, pues que lo visualice, pero primero comprueba que el mensaje no este vacío
NOTA el mensaje "message" lo arrastras desde la instrucción "when.." tal y como señala la línea roja
La APP a tu móvil
Tienes dos opciones
-
- EN VIVO CONNECT - AI COMPANION esta opción es la más rápida, y realmente lo simula a través de la APP INVENTOR.
- Tienes que tener instalada la APP MIT AI2 COMPANION
- Se le pasa el código de tu APP a la APP
- OTRAS OPCIONES
- EN VIVO CONNECT - AI COMPANION esta opción es la más rápida, y realmente lo simula a través de la APP INVENTOR.
OPCIÓN EN VIVO AI COMPANION
Instalas la APP MIT AI2 COMPANION
En APP INVENTOR
Y sale un código y un QR asociado al código
Abrimos la APP MIT AI2 COMPANION y metemos el código anterior (o lo escaneamos con el QR)
En APP INVENTOR verás que sale una barra de progreso enviando tu APP a tu móvil. Cuando termina automáticamente lo ejecuta.