Proyecto Tecnológico
Ing. Inf. Marlene Adelaida Candia Sosahttps://drive.google.com/file/d/1UJd8oBbrrJfkevthooWqPbTbxRAQD1LD/view?usp=sharing
RESUMEN
El proyecto se resume en el diseño y montaje de un innovador dispositivo o periférico de entrada utilizando la tecnología infrarroja y tinta digital como elementos bases, reciclando elementos, haciendo un dispositivo útil a muy bajo costo. El periférico permite interactuar con una pizarra digital desde un mando a distancia, básicamente está formada por una caja oscura que contiene en su base una cámara web (dispositivo de captación de luz infrarroja), esta caja tiene una lámina de acrílico semi transparente sobre la caja equivalente a la superficie de la pizarra, un lápiz construido con un diodo LED, una batería y un interruptor que en contacto con la lámina acrílica permite clickar la pizarra digital a distancia. Se utilizan softwares de reconocimiento (Touch Lib) y de Tinta digital (Screen Marker) para hacer funcionar el dispositivo. A diferencia del modelo industrial de pizarras digitales interactivas, el modelo del Touch Board ofrece un bajo costo de montaje y el mando a distancia que no presentan los modelos de fábrica, esto último libera al orador del trabajo de alzar los brazos para puntear sobre la pizarra digital interactiva ya que posee un panel reducido al tamaño de un cuaderno sobre el cual va dando los click’s con el marcador infrarrojo, así mismo al no estar frente a la pizarra no produce la molesta sombra del orador, ni éste siente las molestias características en sus ojos por la proyección con el proyector multimedia.
INTRODUCCION
Dentro del ambiente de alta tecnología en la que nos encontramos es cada vez más común toparnos con innovaciones y proyectos alternativos de reingeniería que permiten a las sociedades contar con un alto grado de comunicación y acceso a la información. Del mismo modo somos consientes de las limitaciones adquisitivas de una gran parte de la sociedad mundial, es por ello que adoptar medios alternativos disponibles para cubrir las mismas necesidades se ha vuelto cada vez más usual. El campo de la investigación y el desarrollo juegan un papel preponderante en estos estratos sociales en donde la capacidad de autogerenciar es la clave para el éxito de las organizaciones. Los accesos remotos, video conferencias, aulas virtuales y otros se han vuelto comunes dentro del ámbito financiero, empresarial y educacional. De aquí a un tiempo han surgido numerosos dispositivos de proyecciones a nivel bi y tridimensional para exposiciones, dispositivos con alto valor económico, la pizarra digital y la pizarra digital interactiva han ganado terreno en el plano de la oratoria y exposición posibilitando una mayor interacción entre orador, público y material proyectado. Siguiendo en el campo de la investigación nos hemos interesado por los distintos usos que se puede dar a la luz infrarroja y mediante ensayos hemos comprobado que con recursos disponibles y la utilización de la luz infrarroja podemos obtener un modelo de pizarra interactiva digital eficiente y de muy bajo costo.
OBJETIVO
Montar un dispositivo periférico de entrada de mando a distancia que capte rayos infrarrojos y se lo utilice como cursor para la interacción con de la pizarra digital mediante software de reconocimiento de rayos infrarrojos y de simulación de tinta digital
RELEVANCIA DEL TRABAJO
Concretar este proyecto implica un significativo aporte en el campo de la tecnología e innovación sin olvidar el valor agregado de mando a distancia que incorpora este modelo. Como aporte educativo otorga beneficios altamente satisfactorios considerando al trabajo como proyecto replicable en áreas de estudio tecnológico, así mismo la reducción del costo del periférico ofrece mayores posibilidades de implementación en las aulas que el modelo estándar de fabricación industrial.
FUNDAMENTACIÓN
La constante búsqueda de tecnologías alternativas y la permanente investigación de recursos disponibles en el campo tecnológico, hacen posible que se emprendan proyectos como este, que permiten establecer un ambiente de aprendizaje constante y sin límites para quienes optan como meta la innovación y la reingeniería de herramientas. Cuando convergen distintas disciplinas de las áreas surgen cuestionamientos del cómo funcionan los dispositivos actuales, cual es su arquitectura y cuáles son sus limitaciones, al mismo tiempo que se potencian estas interrogantes y surgen las posibles alternativas de solución o mejoras. Atreverse a llevar a cabo este tipo de desafíos son experiencias que llevan a concretar la investigación, la experimentación y la reingeniería; factores que favorecen de manera indiscutible para el aprendizaje significativo que persigue el sistema globalizado.
MARCO REFERENCIAL
Periféricos de entrada Los periféricos de entrada son dispositivos hardware (físicos) que nos permiten introducir datos a una CPU para su procesamiento, entre los más utilizados tenemos; mouse, teclado, cámaras, micrófonos, scanner, lápiz óptico, etc. La luz infrarroja La radiación infrarroja, radiación térmica o radiación IR es un tipo de radiación electromagnética de mayor longitud de onda que la luz visible, pero menor que la de las microondas. Consecuentemente, tiene menor frecuencia que la luz visible y mayor que las microondas. Su rango de longitudes de onda va desde unos 0,7 hasta los 300 micrómetros. La radiación infrarroja es emitida por cualquier cuerpo cuya temperatura sea mayor que 0 Kelvin, es decir, −273,15 grados Celsius (cero absoluto). Los infrarrojos se pueden categorizar en: infrarrojo cercano (0,78-1,1 µm) infrarrojo medio (1,1-15 µm) infrarrojo lejano (15-100 µm)
INFORMACIÓN GENERAL DEL TRANSMISOR Y RECEPTOR INFRARROJO
Algo muy importante en estos módulos es que el LED infrarrojo del transmisor debe estar apuntando directamente hacia el receptor. Estos dos dispositivos pueden ser implementados en dos distintas formas: · En modo interruptor. · En modo detector. Para cada caso lo que cambia es la forma en cómo está armado el receptor. El transmisor siempre tiene la misma configuración. DIAGRAMA DE LOS CIRCUITOS A continuación se muestran los circuitos del transmisor y receptor infrarrojos.
MODOS DE OPERACIÓN
a. Modo Interruptor. En este modo de operación el transmisor envía pulsos de luz infrarroja hacia el receptor. Para esto ambos deben estar alineados de tal forma que el trasmisor proyecte sus pulsos directamente hacia el diodo IR del receptor. De esta forma, cada vez que los pulsos sean interrumpidos por algún obstáculo, se accionará algún sistema que realice alguna acción específica, como, sonar una alarma, dejar de cerrar una puerta (ascensores), etc. Sin el uso de cualquier lente la distancia máxima de transmisión será de 5 a 8 pies. El receptor tiene una corriente máxima de salida de 100 [mA]. Para aplicaciones que utilicen más de 100 [mA] se necesitará un relay. El relay deberá soportar una corriente de entrada de hasta de 100 [mA] en un rango de 6 a 15 [V] continuos. Además el contacto de salida del relay debe soportar la corriente máxima de la carga a utilizar. Por ejemplo, si se desea operar con una carga de 5 [A] el contacto del relay necesita soportar a lo menos la corriente de 5 [A]. Este es un sistema sencillo que permitirá detectar algún obstáculo que se encuentre directamente entre la línea de transmisión del transmisor y receptor. Figura 3.- Circuito adicional para Receptor en modo interruptor b. Modo Detector. En este modo de operación el receptor detecta el rayo infrarrojo y mientras lo reciba accionará algún mecanismo eléctrico o electrónico. Se puede utilizar para hacer comandar mecanismos a distancia, hacer destellar luces, etc. También existe la posibilidad, si se desea encender algún aparato, o luz por cierto periodo de tiempo, de utilizar un circuito de cierre (o latching circuit). De esta forma el circuito de cierre puede ser activado con un pulso IR y permanecer encendido hasta que un segundo pulso IR sea recibido. Figura 3.- Circuito adicional para Receptor en modo detector Pizarra digital "Es un sistema tecnológico, generalmente integrado por un ordenador, un video proyector y un dispositivo de control de puntero, que permite proyectar en una superficie interactiva contenidos digitales en un formato idóneo para visualización en grupo. Se puede interactuar directamente sobre la superficie de proyección" Las pizarras digitales de por si son de uso muy frecuentes en la vida cotidiana, no así las interactivas, que a diferencias de las de las anteriores, nos brindan la posibilidad de adentrarnos en un entorno y modo operandi más eficaz e intuitivo para el usuario y el espectador. El inconveniente que presentan estos dispositivos, son su alto costo de fabricación y adquisición, con un valor promedio de unos 1900 dólares la unidad. Sin embargo, el concepto tecnológico por el cual se basan dichos dispositivos, es relativamente sencillo y fácilmente de duplicarlos con el concepto de desarrollo de la así llamada tecnología alternativa. Pizarra Digital Interactiva Las pizarras digitales interactivas o PDI por sus siglas en ingles, poseen un gran número de ventajas con respectos a las PD, entre ellas destacan la posibilidad de almacenamiento del rayado de pantalla de la clase desarrollada, lo que permite la mejor distribución de los datos de la clase por medio de unidades de almacenamiento masivo, reduciendo así la necesidad de una transcripción manual. Si se cuenta con los recursos necesarios, tales como una conexión a internet de alta velocidad, el uso de las PDI, puede incluso eliminar la necesidad de la presencia física del disertante, permitiendo a este poder desarrollar cursos a distancia en tiempo real. Las utilidades de esta tecnología, solo se ven limitadas por la imaginación del operador o del equipo de diseño, encargado del desarrollo de este dispositivo multimedio ¿Qué es una pizarra digital? ¿Qué es una pizarra digital interactiva? Distinguimos básicamente dos tipos de pizarra digital, según la forma en la que podamos interactuar con las imágenes proyectadas:
a. PIZARRA DIGITAL SIMPLE (PD): "Sistema tecnológico, generalmente integrado por un ordenador y un videoproyector, que permite proyectar contenidos digitales en un formato idóneo para visualización en grupo. Se puede interactuar sobre las imágenes proyectadas utilizando los periféricos del ordenador: ratón, teclado..." La superficie de proyección puede ser una pizarra blanca (recomendado), una pantalla de proyección o incluso una pared blanca. La interacción se realiza necesariamente con los periféricos del ordenador: teclado, ratón, tableta gráfica... (Conviene sean inalámbricos tipo Bluetooth).
¿Qué es una PDIp?
Es una PD en la que disponemos además de una tableta gráfica y de un pack de software PDI. De esta manera se puede interactuar desde cualquier punto de la clase (si la tableta gráfica es inalámbrica) y se pueden aprovechar todas las funcionalidades del software que acompaña a las PDI: tinta digital, editor de presentaciones, recursos de apoyo...
b. PIZARRA DIGITAL INTERACTIVA (PDI): "Sistema tecnológico, generalmente integrado por un ordenador, un videoproyector y un dispositivo de control de puntero, que permite proyectar en una superficie interactiva contenidos digitales en un formato idóneo para visualización en grupo. Se puede interactuar directamente sobre la superficie de proyección." Su valor añadido frente a la PD es que permite interactuar directamente sobre la superficie de proyección mediante un lápiz-puntero (o con los dedos si es una PDI táctil). La superficie de proyección suele ser una pizarra blanca que incluye en su interior el "dispositivo de control de puntero". Si este dispositivo es una cajita externa transportable que se puede adherir a cualquier pizarra blanca la PDI se denominará PIZARRA DIGITAL INTERACTIVA PORTABLE. Comprar una PDI significa comprar tres cosas: - Un ordenador (conviene que el aula tenga conexión a Internet). - Una pizarra blanca que integre el "dispositivo de control de puntero" (o una pizarra blanca normal y un dispositivo PDI portable). En ambos casos se incluye un pack de software PDI: driver PDI, tinta digital, editor multimedia, recursos de apoyo... - Y un videoproyector (conviene esté fijo en el techo o integrado en la parte superior de la pizarra blanca).
9.5. Aplicaciones
9.5.1. La Tinta digital La tinta digital traducida al campo de las aplicaciones software son aquellas que nos permiten emular la tinta convencional de los marcadores sobre una superficie definida por micro puntos u hoja inteligente, en el proyecto se presenta al Screen Marker como soft de tinta digital.
9.5.2. Software de reconocimiento Son software que posibilitan la comunicación entre periféricos de E/S (entrada/salida) con alguna CPU (unidad central de procesamiento).
Estos software trabajando bajo protocolos establecidos permiten reconocer los pulsos de información y traducirlos en un entorno aplicativo, el Touch lib es la aplicación presentada en esta oportunidad, un soft que gano popularidad permitiendo entre otras funcionalidades emular las pantallas táctiles desde pantallas convencionales, en este proyecto lo utilizamos como detector de luces infrarrojas
9.5.2.1. Touch Lib Touchlib es una librería para la creación de multi-toque superficies de interacción. Maneja el seguimiento de manchas de luz infrarroja, y envía sus programas de estos eventos multi-táctil, como el 'dedo', 'dedo se movió ", y" el dedo en libertad ". Incluye una aplicación de configuración y unas cuantas demos para empezar, y interface con la mayoría de webcams y dispositivos de captura de vídeo. En la actualidad sólo funciona en Windows, pero se están haciendo esfuerzos para portarlo a otras plataformas
Quién debe usar Touchlib?
El presente trabajo es un proyecto Investigativo, de Desarrollo e Ingeniería
Mediante la ejecución de ensayos en un prototipo del touch board se ha podido verificar la funcionalidad del presente proyecto, sus limitaciones y potenciales usos.
Fecha Actividad / Prueba Conclusión
21-04-2010 Fabricación del lápiz o cursor Resultado positivo en la emisión de luz infrarroja
28-04-2010 Calculo medio de la distancia necesaria entre el dispositivo recolector de luz infrarroja y la superficie plástica a utilizar Mientras menor es la distancia entre el dispositivo y la superficie, menor es el cono de aceptación de los rayos de luz infrarroja
19-05-2010 Prueba del soft de reconocimiento Touch Lib Aplicación multiplataforma para sistemas Windows, Linux y Mac, propicio para emular pantallas táctiles mediante calor y luz
15-06-2010 Testeo del Screen marker Software capaz de simular tinta digital en cualquier entorno de aplicaciones
28-07-2010 Montaje del primer prototipo Touch Board Necesidad de calibración del dispositivo de emisión de luz infrarroja
07-08-2010 2da Prueba del prototipo Modificación del lápiz emisior de luz infrarroja mediante un blindaje en el extremo del LED del lápiz para minimizar el cono de emisión de luz
18-08-2010 3er Prueba del prototipo Reemplazo del dispositivo colector de luz infrarrojo por uno de mejor resolución de pixeles para un mejor manejo del puntero
CONCLUSION Y SUGERENCIAS
El constante cambio e innovación que experimenta la sociedad global da origen a nuevas alternativas sustitutivas de tecnologías que nos permiten satisfacer las necesidades de un sector importante de consumistas. Por otra parte el trabajo en equipo y la constante búsqueda de la información permiten que jóvenes bien orientados por tutores puedan llevan a cabo proyectos de esta envergadura que benefician notablemente tanto a los propios jóvenes así también como a la comunidad educativa toda. Estos proyectos pueden ser ejecutados a gran escala si se cuenta con apoyo financiero ya sea del sector público o privado, pudiendo de esta manera generar un nuevo sector industrial dentro del país. Que gratificante seria contar de aquí a un corto tiempo con la industria de la invención dentro del país, contar con jóvenes y profesionales investigadores que se avoquen a la experimentación y el descubrimiento de tecnologías alternativas que como en este proyecto se presenta sean de bajo costo y con alto grado de utilidad.
BIBLIOGRAFIA
Redes de Computadoras – Tercera Edición - Andrew Tanenbaum https://bibliotecavirtualapure.files.wordpress.com/2015/06/redes_de_computadoras-freelibros-org.pdf www.nuigroup.com/touchlib www.screenmarker.com Consulta a profesionales
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垡
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