Ciencia con micro:bit: Adquisición de datos

La adquisición y el procesamiento de datos es una de las habilidades fundamentales cuando se hace experimentación en un área de la ciencia. También es muy importante cuando un sistema interactúa con su entorno, para indicarle como actuar. Para entender esta habilidad y cómo se aplica, es posible realizar de forma sencilla un experimento simple con la tarjeta micro:bit con alguno de sus sensores incluidos. En este caso usaremos el sensor de temperatura y vamos a registrar las mediciones durante un minuto.

Adquisición de datos

Lo primero que necesitamos hacer es obtener los datos a procesar. Para ello tenemos que utilizar una función que mida la señal del sensor y con qué frecuencia deseamos hacerlo. En este caso podemos leer cada segundo la temperatura del ambiente. Para desplegar la información podemos usar la matriz LED e indicar el dato obtenido.

Temperatura con matriz LED

Este es el diagrama a bloques con el que puedes desplegar la temperatura del sensor en la matriz LED. Sin embargo, este método es ineficiente, dado que depende de que nosotros registremos los datos manualmente. Para evitar esto, podemos enviar los datos de forma serial mediante USB y registrarlos en la computadora.

Con este programa, la temperatura que mida el sensor se mostrará en la matriz LED. Vía: MakeCode micro:bit

Temperatura mediante USB

Para registrar los datos a través del puerto USB, necesitamos emparejar nuestro micro:bit con el editor de código MakeCode. Cuando conectamos la tarjeta, el navegador debe mostrar una advertencia que nos permita hacer esto. Una vez emparejados podremos descargar nuestro código directamente a la tarjeta.

Después, vamos a hacer el programa que tome los datos de temperatura del sensor y activaremos la ventana del monitor serial. Desde el editor agregamos un bloque avanzado «Serial write value» y dentro del bloque añadimos la variable de entrada «Temperature», agregamos un bloque de pausa de 1 segundo y con esto tendremos nuestro programa. Si seleccionamos el botón Show Console Device.

Programa para obtener los datos del sensor y enviarlos por USB. Vía: MakeCode micro:bit

Al instante se nos muestra la ventana con los datos medidos por la tarjeta. Intenta moverla un poco o calentarla con tu aliento para cambiar la temperatura del sensor. Cuando hayas terminado de adquirir los datos, podemos dar clic en el botón de pause y con esto se detendrá la medición. Si seleccionamos el botón para descargar, obtendremos un archivo de valores separados por comas (.csv).

Esto es lo que nos muestra el editor al seleccionar el botón Show Console. Aquí podremos observar la información que mide la tarjeta. Vïa: MakeCode micro:bit

Adquisición por radiofrecuencia

Para este método se requieren dos tarjetas micro:bit. Una de ellas estará midiendo la temperatura y mandando la información por radiofrecuencia. El segundo estará conectado a la PC y recibirá los datos que mande el otro micro:bit. Para codificar el programa vamos a necesitar unos bloques del grupo Radio y una variable llamada temperatura.

En el primero le decimos que mande un mensaje que indique que es el micro:bit que envía los datos y pondremos el grupo de radio (42). Después, en el bloque que se ejecuta de forma continua, añadimos el bloque set y le mandamos la medición de la temperatura. Luego le decimos que mande el dato por radio y por ultimo que lo despliegue en la matriz. Ponemos una pausa cada segundo y lo cargamos a una tarjeta.

Programa a grabar en el primer micro:bit, el que tomará los datos de temperatura. Vía: MakeCode micro:bit

En el segundo le indicamos el mismo canal que configuramos en el transmisor (42). Pondremos que despliegue los datos cada que reciba un mensaje de radio y que active el último LED de la última columna cada que reciba un dato. Si todo funciona correctamente, deberías ver un LED encenderse y en el editor deberías poder activar el modo de gráfica para observar mejor los datos.

Programa a grabar en el segundo micro:bit, el que irá conectado a la computadora. Vía: MakeCode micro:bit

Procesamiento

Con el archivo .csv que generamos podemos analizar los datos que obtuvimos. Podemos determinar máximos o mínimos históricos, la temperatura promedio, graficar el comportamiento de la temperatura a lo largo del periodo de muestreo y más. Para ello sólo se necesita un programa de ofimática, como Excel y seleccionamos los datos a procesar.

Conclusiones:

Este ejercicio resulta excelente para llevar a cabo en una asignatura de física o estadística, donde se requiera observar un fenómeno y analizar su comportamiento. En este caso el sensor es un termómetro, pero podemos usar el magnetómetro en presencia de un imán o analizar la conductividad de un material con las entradas analógicas. Incluso se pueden hacer otras variantes con un mismo sensor, en el que la creatividad del instructor sea la limitante.

Referencias:

Data Analysis

Science Experiments 01 Data Collection

Vía: micro:bit.org