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¿Qué hacen las interfaces que recolectan
datos? ¿Qué clases de interfaces existen y cómo
se conectan a un computador?
Las interfaces para la recolección de datos
se conectan a los computadores y se les pueden acoplar sensores; así,
convierten las lecturas tomadas por estos , en datos que el computador
puede usar. Además, mediante circuitos llamados convertidores
análogo-digital (A-D), transforman en números las señales
variables continuas emitidas por los sensores. Estos números
se convierten en valores reales que aparecen en la pantalla, por medio
de un programa de computador.
Algunas de las interfaces para la recolección
de datos - llamadas interfaces colectoras de datos (data logres) tienen
memoria y suministro de energía propios y pueden registrar datos
sin estar conectadas a un computador.
INTERFACES PARA RECOLECCIÓN DE DATOS PARA PUERTO ANÁLOGO
Algunos computadores, como el Acorn BBC [2], se diseñaron para
uso general en los colegios y tienen varios puertos que permiten la
conexión con equipos externos. Un puerto particularmente útil
es el análogo, el cual permite la conexión de equipos
que producen señales análogas [3]. El convertidor A-D
en el computador BBC, que viene incorporado al aparato, convierte esas
señales a números que los programas pueden mostrar o utilizar
para crear gráficos.
Los usuarios de este tipo de computador, encontraron
que podían conectar los sensores directamente en el puerto análogo
y escribir un programa corto para que se vieran los valores que se reciben
de los sensores. Sin embargo, pronto se dieron cuenta que las personas
con menos conocimientos técnicos tenían necesidad de algo
más que 'enchufar y listo' y fue así cómo se desarrolló
la interfaz para puerto análogo [3] en sus diferentes formas.
Para computadores más nuevos, es posible comprar un puerto análogo
complementario, pero se debe calcular el costo adicional antes de tomar
esa decisión además de tener en cuenta que con el ajuste
de la tarjeta para el nuevo puerto se restringirá el uso del
computador.
Una interfaz estándar para puerto análogo,
tendrá conectores en los que se pueden instalar hasta cuatro
sensores análogos y hasta dos interruptores digitales. Esto posibilita
un rango razonable de sensores pero éstos no se auto identifican
(esto es, identificarse por sí mismos); para lograr lecturas
confiables, usted tendrá que 'decirle' al software qué
sensores están conectados. Las interfaces para puerto análogo
son simples, resistentes y ofrecen una buena solución costo-beneficio
para esos colegios que todavía tengan en funcionamiento computadores
con este tipo de puertos (o que tengan computadores más nuevos
a los que le hayan añadido un puerto análogo). Sin embargo,
la interfaz únicamente servirá mientras estos computadores
estén en servicio, así que es buena idea escoger un fabricante
cuyos sensores también se puedan utilizar con interfaces más
costosas.
INTERFACES PARA RECOLECCIÓN DE DATOS A TRAVÉS
DE PUERTOS SERIALES
Como lo implica el nombre, las interfaces para recolección de
datos a través de puertos seriales se conectan en el puerto serial
del computador [4]. Casi todos los computadores tienen de una u otra
forma este tipo de puerto y algunos tienen hasta dos, que pueden parecer
ligeramente diferentes y tener un número distinto de pines [4].
Antes de comprar, asegúrese de que la interfaz de puerto serial
que haya escogido tenga cable de conexión y software
apropiados para los computadores en los que la va a usar. Si desea utilizar
la interfaz en varios tipos de computador, entonces, obviamente, tendrá
que comprar conectores y software adicionales.
Una ventaja de una interfaz de puerto serial para
recolección de datos es que no es especifica para un tipo de
computador. Así que si usted tiene varias clases de computadores
o planea cambiarse a un sistema diferente en algún momento en
el futuro, podrá seguir utilizando la interfaz siempre y cuando
el software esté todavía disponible. Sin embargo,
está interfaz será más costosa que una interfaz
para puerto análogo, porque tiene más elementos electrónicos
en su interior. Esta interfaz debe permitir que los sensores se auto
identifiquen .
Muchas de las interfaces de puerto serial para
la recolección de datos también se pueden utilizar sin
tener que conectarlas a un computador.
RECOLECTORES DE DATOS
Un recolector de datos es una interfaz autónoma de puertos: serial
o USB [5]. Estos tienen su propia memoria y su propio abastecimiento
de energía, para permitir la colección y almacenamiento
de datos durante un determinado período. Puede conectarse a distintos
tipos de computador para transferir datos e instrucciones.
Algunos recolectores de datos se deben programar
desde el computador con instrucciones específicas acerca de qué
se debe registrar y cuándo hacerlo; luego, se desconectan del
computador para transportarlos. Algunos se pueden activar oprimiendo
un botón y comenzar así la recolección con cualquier
clase de sensor que esté conectado, esto continuará hasta
que se le desactive. Algunos tienen pantallas indicadoras para mostrar
datos en forma gráfica a medida que estos se recopilan, característica
que permite a los estudiantes ver que está ocurriendo (¡y
asegurarse de que el aparato está funcionando!). Algunos recolectores
pueden almacenar en la memoria, al mismo tiempo, más de un conjunto
de datos y todos pueden transferirlos a un computador anfitrión
para analizarlos.
Lo que puede ser un problema con estos equipos
es la duración de las baterías. Estos recolectores se
pueden programar para que registren datos durante semanas, siempre y
cuando las baterías funcionen (una regla práctica es pensar
que éstas van a durar, la mitad del tiempo que dicen los fabricantes).
Es recomendable utilizar un adaptador de energía eléctrica
para asegurarse de que, después de un largo periodo de registro,
se van a obtener datos que valga la pena analizar.
Es predecible que mientras más funciones
tenga un recolector de datos, mayor sea su costo. Vale la pena considerar
si usted realmente necesita todas las funciones avanzadas que ofrece
un recolector costoso, comparándolo con una interfaz de precio
moderado que permite hacer el registro de datos a través de un
puerto serial o USB [5].
INTERFACES PARA MEDICIÓN Y CONTROL
Algunos equipos pueden llevar a cabo tanto la recolección de
datos como el control de aparatos externos. Puesto que estas funciones
requieren una cierta cantidad de energía para activar los aparatos,
éstos deben permanecer conectados a la red eléctrica.
Tal vez son más costosos que una interfaz directa para registro
de datos pero vale la pena hacer una comparición de costos, especialmente
si el precio puede compartirse entre varios departamentos con distintas
necesidades.
Por ejemplo, en el mismo colegio el departamento
de ciencias puede querer utilizar el dispositivo principalmente como
interfaz para recolección de datos, mientras que el departamento
de tecnología lo va a utilizar para controlar los computadores.
Así, ambos departamentos se podrán beneficiar de un ahorro
en los costos u obtener más interfaces por su dinero, y podrían
también tener la oportunidad de utilizar las funciones adicionales
del aparato. Por ejemplo, en la clase de ciencias se podría utilizar
este elemento para controlar la temperatura de un recipiente para baño
maría mientras se registra el porcentaje de una reacción
a esa temperatura; y en la clase de tecnología se podrían
controlar los equipos de un invernadero controlado por computador, en
respuesta a los valores que reciben de los sensores.
Esta podría ser una solución para
usted, pero asegúrese de que el equipo que haya escogido no sacrifique
las funciones de medición o control a cambio del simple hecho
de que ambas estén disponibles en un mismo elemento.
FABRICANTES DE INTERFACES PARA RECOLECCIÓN DE DATOS
Los fabricantes enumerados a continuación producen interfaces
para registro de datos, software y sensores para el área de educación.
Además, producen recursos adicionales tales como hojas de cálculo
o folletos con ideas para utilizar en las
¿Qué tipo de sensores existen
y qué hacen? Es cierto que el valor de un sistema de recolección
de datos depende de la calidad de sus sensores; después de todo,
por lo general, la interfaz únicamente es un medio para transferir
los datos desde los sensores hacia la pantalla del computador. Los sensores
se pueden usar para registrar cambios ambientales en función
del tiempo o para registrar el tiempo que transcurre entre un hecho
y otro. Los sensores análogos miden variables tales como temperatura,
luz, presión o humedad. Los sensores digitales miden si un interruptor
está prendido o apagado y generalmente se usan para cronometrar
o señalar acontecimientos. Todas las interfaces para el registro
de datos aceptan sensores análogos y en su mayoría también
aceptan señales digitales.
No hay un estándar único aceptado
para todos los sensores puesto que cada interfaz para recolección
de datos tiene su propio catálogo de sensores y, desafortunadamente,
estos invariablemente son incompatibles con cualquier otro sistema.
Muchos sensores se pueden auto identificar, es decir, tienen incorporado
un sistema de circuitos que le permite al recolector de datos reconocer
qué sensor tiene conectado y convertir sus señales al
valor correcto. Es imprescindible contar con un rango adecuado de sensores
cuando se va a escoger el sistema que se va a comprar. Es probable que
un conjunto de sensores cueste por lo menos tanto como la interfaz misma,
por lo tanto se debe tener en cuenta el costo total y no solamente el
de la caja de la interfaz.
Todos los sistemas de recolección de datos
ofrecen sensores para temperatura y luz, y probablemente no hay mucho
para escoger entre ellos. Seguramente podrá cubrir con ellos
todas las actividades
que usted planea llevar a cabo [6]. Sin embargo, si desea medir algo
más esotérico como el flujo térmico o la densidad
del flujo magnético, primero deberá cerciorarse de que
el sensor adecuado esté disponible. Además, verifique
el rango de funcionamiento del sensor. Un sensor para un rango de temperatura
entre 10° C y 60° C no es muy útil para medir el punto
de ebullición del agua.
La interfaz para recolección de datos que
debe adquirir alguien que se está iniciando podrá complementarse
con los siguientes sensores:
Equipo de Sensores para Principiantes
2 a 3 para temperatura
1 para nivel de luz
1 para posición
2 para puertas de luz
Además, un departamento podría considerar
adquirir uno o más sensores para medir otras variables.
Sensores Adicionales
sonido
pulso
respiración / movimiento
del pecho
pH
oxígeno
voltaje
medidor de tasas de frecuencia
presión
Usted deberá adquirir sensores que sean
lo suficientemente resistentes para aguantar el desgaste normal. Considere
cómo y dónde se van a usar; por ejemplo, un sensor simple
que se pueda fijar con pegante o cinta adhesiva podría ser más
adecuado para sus necesidades que uno diseñado para transportarse
manualmente.
FABRICANTES DE SENSORES
A continuación presentamos las direcciones
Web de algunos de los fabricantes de sensores más conocidos.
¿Qué software se necesita para que
pueda trabajar con un computador determinado una interfaz para recolección
de datos?
Casi todas las interfaces para el recolección
de datos tienen su propio software especialmente diseñado, el
cual se suministra con la interfaz en forma gratuita o con un costo
adicional. Obviamente, se debe verificar que exista un software adecuado
para su computador antes de comprar un sistema de recolección
de datos y se debe ser muy cauteloso con un fabricante que le diga que
la versión que usted requiere la podrá encontrar 'en poco
tiempo', ¡esto puede significar cualquier cosa, desde cuatro semanas
hasta dieciocho meses!
En el caso especial de las interfaces para puertos
análogos, la mayor parte del software diseñado para trabajar
con una servirá para cualquiera de las otras. Sin embargo, cada
uno de los sensores va a tener tablas de calibración específicas;
por lo tanto asegúrese de tener el software que haga lecturas
exactas con los sensores que esté utilizando.
FABRICANTES DE SOFTWARE
Hay paquetes de software diseñados para trabajar con un amplio
rango de interfaces para recolección de datos. Fueron diseñados
por expertos en ciencias y contienen muchas funciones matemáticas
avanzadas, así como las herramientas gráficas y de análisis,
que usted podría esperar del software para registro de datos.
¿Que se debe tener en cuenta al comprar
un sistema de recolección de datos?
Las interfaces para el registro de datos
se han desarrollado rápidamente en los últimos cinco años,
hasta el punto de que los equipos que se consiguen hoy en día,
por lo general, son confiables, fáciles de usar y deben servir
durante muchos años. En términos de funcionalidad, entre
equipos de categorías equivalentes, no hay mucho para escoger
pero de todas maneras se deben verificar las características
de lo que obtendrá por su dinero. Por supuesto, usted querrá
obtener por su inversión, el mejor equipo posible y hacer el
uso más productivo del mismo.
En primer lugar, decida en qué lugar
se va a utilizar el equipo. Si solamente lo va a usar en el laboratorio
de ciencias, entonces probablemente le servirá una interfaz para
puerto serial; si usted quiere llevar a cabo el registro de datos lejos
del computador o si el departamento de tecnología participa en
el control del computador, debería entonces considerar la compra
de un recolector de datos o de una interfaz de medición y control.
En cualquier caso, asegúrese de que el software se pueda instalar
en los computadores que tenga su colegio en la actualidad y en los que
pueda llegar a tener en el futuro.
Usted comprará un sistema de recolección;
no solamente una interfaz para recolección, sino también
un conjunto de sensores, un cable de conexión y software. Tenga
en cuenta el costo de todo eso. Asegúrese de que el sistema escogido
tenga el rango (número, cantidad) de sensores que usted requiere;
piense en términos de un conjunto básico de los que se
usen con más frecuencia para cada una de las interfaces, más
uno o dos de los más costosos. La mayoría de los fabricantes
ofrecen alguna clase de equipo para principiantes.
Preguntas para hacer:
¿Por qué
utilizar un sistema de recolección de datos?
¿Dónde
se usará el registro de datos para mejorar el aprendizaje de
las ciencias?
¿Qué estilos
de enseñanza son los más apropiados para llevar a cabo
la recolección de datos ?
¿Dónde
va a encajar la recolección de datos en el desarrollo de la
capacidad de los estudiantes en TICs?
¿Cómo se
va a entrenar el personal para que aprenda a usar el sistema?
¿Qué se
tiene en el momento?
¿Qué sensores
se deben incluir?
¿Quién
va a organizar el equipo para cada clase y quién hará
su mantenimiento?
¿Qué provisiones
se deben tomar para hacer el mantenimiento del equipo?
¿Cómo se
va a almacenar el equipo?
ORGANIZACIÓN DE
LOS RECURSOS
¿Qué factores se deben tener
en cuenta en el uso y organización del sistema de recolección
de datos?
Como se hace con cualquier otro aparato,
el sistema de recolección de datos se debe almacenar de modo
seguro y además, se le debe hacer mantenimiento. Hay que tener
en cuenta que estos equipos presentan sus propios problemas. Más
o menos una docena de sensores, cada uno con 60 cm. de cable, uno o
dos cables que sirven de conectores, un suministro de energía
y un cable de conexión eléctrica pueden volverse todo
un lío. Se necesita una provisión suficiente de bandas
elásticas cuando se van a empacar los cables. Las interfaces
para el registro de datos con baterías, desechables o recargables,
también requieren mucho cuidado. Revise las instrucciones del
fabricante acerca de cómo obtener el mayor rendimiento de las
baterías. Si usa baterías recargables, piense en cómo
asegurarse de que estén totalmente cargadas antes de usarlas.
En el aula, la experiencia ha demostrado
que un sistema de recolección de datos se guarda mejor acompañado
de una lista de chequeo, que los estudiantes deben consultar al empacarlo.
Los estudiantes que no hayan usado antes el equipo pueden beneficiarse
con la lista de chequeo. A veces, tal vez durante una sesión
introductoria, los estudiantes deberían armar su propio aparato
de recolección de datos – esto contribuye de manera importante
al desarrollo de sus capacidades en TICs. Otras veces, se deberían
tener listas varias actividades para que los estudiantes puedan utilizar
al máximo el tiempo de clase realizando investigaciones. En este
último caso tal vez necesitará contar con la experiencia
de un técnico.
Todo el personal que va a utilizar el equipo
va a necesitar tiempo para familiarizarse con este y en especial con
el software, que puede tener funciones avanzadas muy útiles que
los estudiantes pueden desconocer o no saber manejar y van a necesitar
que el maestro se las enseñe.
CARACTERÍSTICAS QUE
SE DEBEN TENER EN CUENTA
Para las interfaces de recolección
de datos
Buen diseño -
resistente, seguro y confiable
Sensores precisos
Software de calidad
- fácil de utilizar con buenos medios de análisis
Compatibilidad con los
computadores del colegio – los que ya existen y los que se pueden
adquirir.
Sensores que se auto
identifican
Periodo de garantía,
acuerdos sobre reparación y devolución
Una línea telefónica
de servicio al cliente
Para recolectores de datos
Duración de la
batería
Tiempo máximo
de registro con baterías
Memoria Interna - ¿Cuántos
conjuntos de datos se pueden almacenar?
[2]Acorn: Primera compañía
británica que fabricó computadores personales dirigidos
al público general con tecnología RISC. Inició
operaciones 1988 con la producción del computador “Archimedes”
que llegó a ser muy popular en las escuelas británicas.
http://www.old-computers.com/museum/computer.asp?st=1&c=729
[3] Un puerto análogo permite
que un computador acepte entradas analógicas como las provenientes
de equipos de laboratorio. Se emplean con frecuencia para verificar
medidas de temperatura, movimiento y otras condiciones que varían
continuamente. Un dispositivo muy conocido de este tipo es el módem
(Modulador-Demodulador) que se utiliza para conectarse a Internet; este
convierte señales digitales generadas por el computador en señales
analógicas moduladas, para que se puedan transmitir a través
de una línea telefónica; de igual manera, transforma las
señales analógicas provenientes de la línea telefónica
en señales digitales que puedan ser interpretadas por el computador.
[4] Un puerto serial sincroniza
y controla la comunicación asincrónica entre un computador
y otros dispositivos como impresoras seriales, módems, ratones
y otros computadores. Los puertos seriales pueden parecer ligeramente
diferentes y tener un número distinto de pines:
[5] El Bus de Serie Universal
(USB) provee un estándar para conectar dispositivos a un
computador. Tiene un diseño asimetrico, que consiste de un solo
servidor y multiples dispositivos conectados en una estructura de árbol
mediante dispositivos hub especiales. Se pueden conectar hasta 127 dispositivos
a un solo servidor. Algunos dispositivos no consumen mucha energía,
se pueden conectar sin necesidad de fuentes de poder extra. El USB pude
conectar periféricos como ratones, teclados, escáners,
cámaras digitales, impresoras, discos duros, y componentes de
red (Definición tomada de Wikipedia, http://es.wikipedia.org/wiki/Portada).
[6] Ver el artículo “Sugerencias
para el uso de Sensores y Sondas”, el cual ofrece una serie de
sugerencias sencillas y prácticas para utilizar en educación
básica y media sensores de dióxido de carbono, conductividad,
oxígeno disuelto, fuerza, luz, detector magnético, pH,
presión, respiración, guía de sonar, sonido, temperatura
y voltímetro http://www.eduteka.org/SensoresSondas.php
CRÉDITOS:
Traducción realizada por EDUTEKA del artículo " Data
logging" publicado por Becta en su sección “Las tecnologías
de la Información y las Comunicaciones (TIC) en el currículo
de Ciencias Naturales”
Becta es un socio clave del Gobierno Británico en el desarrollo
estratégico y la distribución de la Tecnología
de la Información y las Comunicaciones (TIC) en escuelas y en
el sector educativo en general. http://www.becta.org.uk/
Publicación de este documento en EDUTEKA: Mayo 08 de 2004.
Última modificación de este documento: Mayo 08 de 2004.
AVISO IMPORTANTE:
Este documento puede ser descargado, copiado e impreso solo para fines
no comerciales.
En todo caso se debe citar a EDUTEKA y a los autores originales de los
artículos. Ver
Politicas de Uso.
Proyecto que promueve la escucha consciente y crítica, para que los estudiantes amplíen su conocimiento musical, identificando elementos básicos como género, ritmo, disposición e instrumentación. Además del contexto social en el que surge la obra musical.
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un
computador. Tiene un diseño asimetrico, que consiste de un solo
servidor y multiples dispositivos conectados en una estructura de árbol
mediante dispositivos hub especiales. Se pueden conectar hasta 127 dispositivos
a un solo servidor. Algunos dispositivos no consumen mucha energía,
se pueden conectar sin necesidad de fuentes de poder extra. El USB pude
conectar periféricos como ratones, teclados, escáners,
cámaras digitales, impresoras, discos duros, y componentes de
red (Definición tomada de Wikipedia, 
