Proyecto Laboratorio Virtual de Electronica- La Paz Bolivia
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Proyecto Laboratorio Virtual de Electronica- La Paz Bolivia

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Este es un proyecto que esta en desarrollo y mejora continua

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  • Antecedentes Descripción del problema
  • Antecedentes Descripción del problema
  • Objetivo General Diseñar un prototipo de “Laboratorio Virtual”, que a través de Internet pueda ser una herramienta interactiva para el estudio y experimentación de los dispositivos electrónicos básicos. El estudiante podrá experimentar libremente sobre dispositivos reales sin estar físicamente en laboratorio. Las mediciones respectivas se las realiza con la Placa de Adquisición de Datos conectada al servidor. Objetivos Específicos Utilizar una Plataforma Educativa Virtual, que permita la comunicación entre docente y estudiante, ofreciendo un entorno educativo con todas las ventajas que esto conlleva. Desarrollar una aplicación Web con una presentación didáctica para el estudiante. Proponer un sistema de información en el servidor capaz de gestionar el registro, avance y resultados de cada estudiante. Diseñar un interfaz de conexión entre servidor y el kit de circuitos. Proponer un kit de circuitos que cumpla con un objetivo de aprendizaje en Electrónica.
  • Con este proyecto se pretende lograr: La instalación, configuración y utilización de la Plataforma Virtual Educativa: MOODLE, que se usara como entorno de Aprendizaje/Enseñanza. La creación de una interfaz basada en el lenguaje Java, que permita leer datos del puerto serial y que pueda usarlo para presentarlos al estudiante en la Web a través de un Applet. El diseño de una Placa de Adquisición de Datos sencilla, que sirva de interfaz entre el puerto del servidor y el Kit de Circuitos. Donde haremos uso de un Microcontrolador que provea todos los elementos necesarios para la adecuación, control, adquisición de las señales de los circuitos del Laboratorio, además de la recepción y transmisión desde y hacia el servidor. El montaje de un Kit de Circuitos Básicos que busque un objetivo de aprendizaje para el estudiante. Este proyecto, presentara un prototipo, tanto del Curso Virtual como de La Placa de Adquisición de Datos conectada al servidor sin desarrollar un curso completo de alguna asignatura ya que lo que se quiere es proponer una herramienta tecnológica que pueda ser usada por los docentes para crear sus propios cursos virtuales y armar sus unidades didácticas para lograr los objetivos de aprendizaje procurados.
  • Educación Virtual ============= La Educación Virtual es uno de los términos que actualmente se ha utilizado mucho en el ámbito pedagógico y se entiende como el uso de nuevas tecnologías y herramientas de aprendizaje como complemento a procesos sincrónicos y asincrónicos de comunicación y enseñanza. La Educación Virtual incluye herramientas que facilitan los procesos de aprendizaje donde se sustenta el acto pedagógico con soportes tecnológicos, como complemento a procesos sincrónicos y asincrónicos de comunicación y enseñanza. Teoría del aprendizaje didáctica y pedagogía E-learning Entornos E-learning y Gestión de Cursos Moodle Moodle en la Umsa Didáctica Virtual El Constructivismo en la Pedagogía Redes Educativas Universitarias UMSATIC Arquitectura de tres niveles
  • Propuestas de Foros Internacionales como lo es VIRTUAL EDUCA, promueven Encuentros Internacionales anuales logrando ser un foro latinoamericano de encuentro y un ámbito multilateral de convergencia, entre los que se analizan y debaten ideas, proyectos y actuaciones innov@doras. En tal foro participan profesionales tanto en la Educación como de la rama Tecnológica, quienes con su compromiso, colaboración y apoyo han contribuido a que VIRTUAL EDUCA sea hoy día una iniciativa ampliamente reconocida en América Latina y el Caribe, teniendo participado en este encuentro Organizaciones Internacionales como: La OEA, Organización de los Estados Americanos La OEI, Organización de Estados Iberoamericanos La UNESCO, Org. de Naciones Unidas para la Educación, Ciencia y Cultura MERCOSUR Parlamento Latinoamericano La OUI, Organización Universitaria Interamericana COLAM, Colegio de las Américas Ministros de Educación de países Latinoamericanos y del Caribe Rectores de Universidades de países Latinoamericanos y del Caribe En los Encuentros, en los que como se mencionó participan organizaciones importantes a nivel mundial, se trata de crear un estado de opinión en la sociedad en un momento en el que las nuevas tecnologías representan una gran oportunidad frente al cambio de los modelos de producción. Es necesario que Bolivia participe mas activamente y es una responsabilidad muy urgente para la UMSA en particular.
  • Los LMS, son programas instalados en un servidor local o remoto, que sirven para administrar, distribuir y controlar las actividades de formación presencial o a distancia de un centro educativo. Sus funciones principales son gestionar usuarios, recursos y actividades de formación, administrar el acceso, controlar y hacer el seguimiento del proceso de aprendizaje, realizar evaluaciones, generar informes y gestionar servicios de comunicación. Un LMS registra usuarios, organiza catálogos de cursos, almacena datos de los usuarios y provee informes para la gestión. Suelen incluir también herramientas de comunicación al servicio de los participantes en los cursos. Se han desarrollado varias así llamadas Plataformas Educativas, mencionamos las mas destacadas como Delicious, Firefox, Google Reader, Skype, WordPress, Google Search, Moodle, Blogger y Dokeos. Existen gran mayoría de plataformas, tanto comerciales como de código abierto. En el ámbito universitario es la WebCT la plataforma más utilizada junto con Edustance y se está empezando a implantar con fuerza la plataforma de licencia libre Moodle . Moodle es… Un sistema de gestión de cursos de distribución libre que ayuda a los educadores a crear comunidades de aprendizaje en línea. Este tipo de plataformas tecnológicas también se conocen como LSM[1]. Al igual que E-learning las definiciones para Moodle son muchas, esto de acuerdo al punto de vista de los que las dan, aquí recopilamos las más importantes: Moodle, tiene un Entorno de Enseñanza/Aprendizaje que ofrece la Creación de Cursos, Recursos, Actividades en Grupo como foros, wikis, chats, glosarios, base de datos y Actividades Individuales como tareas, cuestionarios, lecciones, hot potatoes, jclics, quaderns virtuals, y otras.
  • Tiene el propósito de : > Poder funcionar en redes computacionales heterogéneas > Independiente de la plataforma en la que se vaya a ejecutar. > El cargador de clases es el responsable de encontrar y cargar los bytecodes que definen las clase. Una vez que se cargan, los bytecodes son verificados antes de que se puedan crear las clases reales. > Los cargadores de clases son a su vez clases Java, pero, ¿como se carga el primero?. En principio una máquina virtual Java debe incluir un cargador de clases primario , que es el encargado de arrancar el sistema de carga de clases. Este cargador estará escrito en un lenguaje como el C y no aparece en el contexto Java. > El cargador primario carga las clases del sistema de archivos local de modo dependiente del sistema. > El cargador de clases cumple también varias tareas relacionadas con la seguridad: > El responsable de cargar las clases del paquete java.* es el cargador primario , de hecho, todas las clases de este paquete tienen un cargador de clases null. Este hecho es importante para la seguridad por dos razones: en primer lugar nos garantiza que se cargaran correctamente, algo muy importante, ya que son básicas para el correcto funcionamiento del sistema, y en segundo tambien nos asegura que se cargarán del sistema de archivos local, lo que evita que una aplicación remota pueda reemplazarlas. > El cargador de clases proporciona espacios de nombres diferentes para clases cargadas de orígenes diferentes, lo que evita que haya colisiones de nombres entre clases cargadas desde orígenes distintos. Clases cargadas de fuentes diferentes no pueden comunicarse dentro del espacio de la máquina virtual, lo que evita que programas no fiables obtengan información de otros que si lo son.
  • El proceso de adquisición de datos, consiste en tomar un conjunto de variables físicas medibles y convertirlas en tensiones eléctricas, de tal manera que puedan ser procesadas por una PC. Luego, una etapa de acondicionamiento que adecua la señal a niveles compatibles con el elemento que hace la transformación a señal digital. El elemento que hace dicha transformación es la Placa de Adquisición de Datos. Una vez que las señales eléctricas se transformaron en digitales dentro de la memoria de la PC, se las puede procesar con un programa de aplicación adecuado al uso que el cliente desea, o archivarlas en disco duro, graficarlas en pantalla, enviarlas por modem-fax, imprimirlas por impresora, etc. Entre las ventajas que se obtienen con una Placa de Adquisición de Datos están, la flexibilidad de procesamiento, posibilidad de realizar las tareas en tiempo real o en análisis posteriores, gran capacidad de almacenamiento, rápido acceso a la información y toma de decisión, posibilidad de emular una gran cantidad de dispositivos de medición y activar varios instrumentos al mismo tiempo, facilidad de automatización, y otras. Para todos estos objetivos se requiere una etapa de acondicionamiento que adecua la señal a niveles compatibles con el elemento que hace la transformación a señal digital (Pc). El elemento que hace dicha transformación es la Placa de Adquisición de Datos que se encargara de procesar las señales que se envían y reciben del Kit de Circuitos. Una vez que las señales eléctricas se transformaron en digitales dentro de la memoria de la PC, se las puede procesar con un programa de aplicación y/o guardarlas en disco duro, graficarlas en pantalla, enviarlas por modem-fax, imprimirlas por impresora, etc. De la misma manera que se toma una señal eléctrica y se transforma en una digital dentro del ordenador, se puede tomar una señal digital o binaria y convertirla en una eléctrica, en este caso el elemento que hace la transformación es una Placa de Adquisición de Datos de salida o también llamada de control. La señal dentro de la memoria de la PC la genera un programa adecuado a las aplicaciones que quieran los objetivos del sistema desarrollado y luego de procesada la señal, es recibida por circuitos digitales para realizar las tareas para las que fueron generadas como movimientos mecánicos, generación de señales de control, etc. Actualmente ya existen distintos tipos de Placas de Adquisición de Datos desarrollados para aplicaciones específicas a las necesidades y/o objetivos perseguidos por los desarrolladores. Para el presente proyecto mencionamos a aquella que puede ser usada tanto en la industria como también en el ámbito de la educación, uno de los ejemplos muy claro y destacado es Labview. Labview es un software que nos sirve para crear instrumentos virtuales a medida entre otras muchas cosas. Mediante el uso de unas tarjetas de adquisición de datos conectadas por USB, PCI o cualquier otro tipo de puerto, se puede capturar los datos para su posterior procesamiento y presentación en el ordenador. Labview permite una programación con un lenguaje gráfico basado en un modelo de cajas que se interconectan unas con otras.
  • El presente proyecto de grado parte de la idea de realizar practicas de laboratorio en el área de la Ingeniería Electrónica de forma virtual, como se lo esta llevando acabo en distintas universidades del mundo dentro en Ingeniería Electrónica y en otras áreas. Pero nuestra intención no es solamente realizar prácticas a través de computadores de manera que por medio de formulas pueda resolver y brindarnos resultados simulados sino de llevar los datos introducidos por estudiantes y docentes, hacia circuitos conectados de forma real y obtener de ellos los resultados para ser visualizados por medio del computador. El sistema desarrollado para llevar a la realidad nuestra idea lo describimos en el siguiente diagrama donde observamos que tanto el docente y los estudiantes de la materia interactúan con el Internet para permitirnos trabajar con una serie de circuitos que se denominará Kit de Circuitos y que persiguen un objetivo de aprendizaje.
  • Este es un diagrama que representa gráficamente el funcionamiento del sistema. Donde se puede observar los tres actores del sistema que son: el estudiante, el docente y el administrador, como estos se relacionan con su entorno. Los estudiantes de forma general pueden acceder al sistema a través de la página Web que forma parte de la Plataforma Educativa Moodle, donde se tiene las lecciones y el acceso a los Applets, aplicaciones que permiten la interacción con los circuitos de la práctica de laboratorio. Disponen también de actividades formativas, actividades evaluativas, recursos correspondientes a cada tema y sitios de discusión. El Docente, también podrá manejar el sistema teniendo activa la ventana del programa servidor desde donde tiene la capacidad de controlar las conexiones de los estudiantes y monitorear el funcionamiento del circuito que se encuentra conectado en la maquina servidora. Y como es obvio también podrá realizar una actualización de la base de datos donde tendremos la lista de estudiantes inscritos en el curso. Asimismo, el docente es el encargado de monitorear los foros para darles soluciones a los estudiantes, subir los cuestionaros con los que los estudiantes son evaluados e incluir las fechas de las actividades. El último actor de nuestro sistema es el Administrador, que realiza tareas de desarrollo del entrono Educativo, la páginas que este entorno contiene, los recursos y del programa que reside en el servidor. Es decir, el administrador es el encargado de mantener el Sitio actualizado. Finalmente, observamos que cada uno de los actores cumple tareas específicas y todos tienen como fin el cumplir con un objetivo de Aprendizaje de la mejor manera posible y aprovechando todas las ventajas de trabajar en una Plataforma Educativa construida para estos fines.
  • Los requerimientos de Moodle son los siguientes: Un Servidor Web. La mayoría de los usuarios usan Apache , pero Moodle debe funcionar bien en cualquier servidor web que soporte PHP, como el IIS (Internet Information Server) de las plataformas Windows. Este Servidor Web debe soportar a PHP y base de datos, MySQL o PostgreSQL. Para la elaboración del prototipo de este proyecto se realizo la instalación de una solución global para la configuración del servidor Web como ser el Appserv subsistema desarrollado para el sistema operativo Windows. GNULinux: LAMPserver: Apache + PHP5 + MySQL Windows: WAPserver: Xammp o Appserv Una instalación de PHP en funcionamiento. PHP 5 está soportado a partir de Moodle 1.4. Una base de datos. Mysql o PostgreSQL, que están completamente soportadas y recomendadas para su uso con Moodle. Mysql 4.1.16 es la versión mínima para trabajar con Moodle 1.6.
  • Con una configuración inicial también del Sitio que tendrá un nombre y características que se definen en un formulario inicial. Deberán ser identificadas las tareas del administrador y las del profesor, cada uno tiene su propio nombre de usuario y contraseña.
  • Con el curso ya creado, se puede comenzar el diseño de las lecciones, teniendo siempre presente el objetivo del curso. En Moodle, una lección es una estructura que se diferencia de un libro o texto estándar en al menos dos aspectos: La lectura de la lección no es secuencial Es un material que puede ser interactivo Una lección se compone de una serie de páginas o textos que el alumno ha de recorrer al final de cada página se plantee una pregunta para comprobar de alguna manera que el alumno lo ha leído y/o comprendido. Según la opción que escoja el alumno para esa pregunta, el propio recurso le permitirá avanzar en el recorrido, le obligará a retroceder, le situará ante una bifurcación.
  • Con el curso ya creado, se puede comenzar el diseño de las lecciones, teniendo siempre presente el objetivo del curso. En Moodle, una lección es una estructura que se diferencia de un libro o texto estándar en al menos dos aspectos: La lectura de la lección no es secuencial Es un material que puede ser interactivo Una lección se compone de una serie de páginas o textos que el alumno ha de recorrer al final de cada página se plantee una pregunta para comprobar de alguna manera que el alumno lo ha leído y/o comprendido. Según la opción que escoja el alumno para esa pregunta, el propio recurso le permitirá avanzar en el recorrido, le obligará a retroceder, le situará ante una bifurcación.
  • Objetivo General Diseñar un prototipo de “Laboratorio Virtual”, que a través de Internet pueda ser una herramienta interactiva para el estudio y experimentación de los dispositivos electrónicos básicos. El estudiante podrá experimentar libremente sobre dispositivos reales sin estar físicamente en laboratorio. Las mediciones respectivas se las realiza con la Placa de Adquisición de Datos conectada al servidor. Objetivos Específicos Utilizar una Plataforma Educativa Virtual, que permita la comunicación entre docente y estudiante, ofreciendo un entorno educativo con todas las ventajas que esto conlleva. Desarrollar una aplicación Web con una presentación didáctica para el estudiante. Proponer un sistema de información en el servidor capaz de gestionar el registro, avance y resultados de cada estudiante. Diseñar un interfaz de conexión entre servidor y el kit de circuitos. Proponer un kit de circuitos que cumpla con un objetivo de aprendizaje en Electrónica.
  • Objetivo General Diseñar un prototipo de “Laboratorio Virtual”, que a través de Internet pueda ser una herramienta interactiva para el estudio y experimentación de los dispositivos electrónicos básicos. El estudiante podrá experimentar libremente sobre dispositivos reales sin estar físicamente en laboratorio. Las mediciones respectivas se las realiza con la Placa de Adquisición de Datos conectada al servidor. Objetivos Específicos Utilizar una Plataforma Educativa Virtual, que permita la comunicación entre docente y estudiante, ofreciendo un entorno educativo con todas las ventajas que esto conlleva. Desarrollar una aplicación Web con una presentación didáctica para el estudiante. Proponer un sistema de información en el servidor capaz de gestionar el registro, avance y resultados de cada estudiante. Diseñar un interfaz de conexión entre servidor y el kit de circuitos. Proponer un kit de circuitos que cumpla con un objetivo de aprendizaje en Electrónica.

Proyecto Laboratorio Virtual de Electronica- La Paz Bolivia Presentation Transcript

  • 1. UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES Facultad de Ingeniería Ingeniería Electrónica POSTULANTES: Felisa Calle Tarqui Marianela Laura Quisbert PROYECTO DE GRADO
  • 2. INTRO D UCCION
  • 3. Antecedentes Universidad Autónoma de Santo Domingo (UASD) Universidad de Valladolid - España
  • 4. Descripción del Problema
      • En la carrera de Ingeniería Electrónica de la Umsa se detectan los siguientes problemas:
        • Los espacios limitados y el gran numero de estudiantes
        • El mucho tiempo que requiere el estudiante para realizar su practica y la falta de equipos
        • La carencia de una herramienta virtual como apoyo
        • La falta de sitios de discusión y colaboración
    EQUIPOS CANTIDAD Multímetros 13 unidades Fuentes de Alimentación 10 unidades Generadores de Funciones 6 unidades Oscilocopios 11 unidades
  • 5.
    • Diseñar un prototipo de “Laboratorio Virtual”, pueda ser una herramienta interactiva para el estudio y experimentación remota de los dispositivos electrónicos
    Objetivos
      • Utilizar una Plataforma Educativa Virtual
      • Desarrollar una aplicación Web
      • Proponer un sistema de información en el servidor
      • Diseñar un interfaz de conexión
      • Proponer un kit de circuitos que cumpla con un objetivo de aprendizaje
  • 6.
    • Cliente: Visualizará una Presentación Web
    • Internet: Conexión entre Estudiante-Cliente y Docente-Servidor
    • Servidor: Tendrá acceso directo a la Placa Microcontroladora a través de uno de sus puertos
    • Placa Microcontroladora: Hardware encargado de gestionar, el acceso, control e interacción con el Kit de Circuitos propuesto
    • Kit de Circuitos: Contará con un grupo de Circuitos o Componentes que expliquen y cumplan con un objetivo
    Solución Prop u esta
  • 7.
    • Con este proyecto se pretende lograr:
    • La instalación, configuración y utilización de la Plataforma Virtual Educativa: MOODLE
    • La creación de una interfaz basada en el lenguaje Java, que permita leer datos del puerto serial
    • El diseño de una Placa de Adquisición de Datos sencilla, que sirva de interfaz
    • El montaje de un Kit de Circuitos Básicos que busque un objetivo de aprendizaje sin desarrollar un curso completo de alguna asignatura
    Alcances y Límites
  • 8. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
  • 9.
    • Herramientas tecnológicas
    Educación Virtual Herramientas de Evaluación: Herramientas de comunicación: Contenidos:
  • 10.
    • Encuentro Internacional anual iberoamericano donde se analizan y debaten ideas, proyectos y actuaciones innov@doras.
    Foro Internacional: VIRTUAL EDUCA Participan profesionales tanto en la Educación como de la rama Tecnológica. La OEA, La OEI, La UNESCO, MERCOSUR, La OUI, COLAM, Ministros de Educación y Rectores de Universidades de países Latinoamericanos y del Caribe.
  • 11.
    • Moodle es una Plataforma Educativa para la creación de cursos y sitios Web.
    • Es un proyecto en desarrollo de educación social constructivista.
    Moodle
  • 12. Red Educativa Universitaria
  • 13.
    • WebCam32, producido por Surveyor Corporation y disponible en http:// www.surveyor.com .
    • La versión de demostración de WebCam32 .
    Transmisión de Video
  • 14.
    • Funcionamiento de Java
    • Applets
    • Sockets
    • Api de comunicaciones
    Plataforma Java
  • 15.
    • Protocolo de comunicación RS-232
    • Características Eléctricas
    • Características Funcionales
    Puertos de comunicación
  • 16.
    • Características del PIC16F876:
    • 8 bits en el bus de datos
    • Conversor A/D
    Microcontrolador
  • 17. Placa de Adquisición de Datos El proceso de adquisición de datos  tomar un conjunto de variables físicas medibles y convertirlas en tensiones eléctricas, de tal manera que puedan ser procesadas por una PC. El precio del hardware y software de medición Los costos debidos a tiempo
  • 18. INGENIERIA DEL PROYECTO
  • 19. Descripción Sistema
  • 20. Casos de Uso: Laboratorio Virtual
  • 21. Plataforma Moodle REQUERIMIENTOS: U n Servidor Web: Apache , IIS, … Una instalación de PHP en funcionamiento PHP Servidor de base de datos, MySQL o PostgreSQL
  • 22. Creación y Acceso al Curso Virtual
  • 23.
    • Una lección es una estructura que se diferencia de un libro o texto estándar en al menos dos aspectos:
      • La lectura de la lección no es secuencial
      • Es un material que puede ser interactivo
    Lecciones Virtuales
  • 24.
    • Una lección es una estructura que se diferencia de un libro o texto estándar en al menos dos aspectos:
      • La lectura de la lección no es secuencial
      • Es un material que puede ser interactivo
    Lecciones Virtuales
  • 25.
    • Applet Video
    Recursos del Curso
  • 26. Comunicación Cliente-Servidor HiloCliente.java HiloServidor.java
  • 27. Java: sockets
  • 28. Java: sockets
  • 29. Placa de Adquisición de Datos
  • 30. Kit de Circuitos
    • Los componentes utilizados son los
    • BUFFER
    • NOT
    • AND
    • OR
  • 31.
    • En EDUCACION VIRTUAL
    • Definimos Virtual para nuestro contexto y es que el alumno no precisa estar fisicamente con el circuito para interactuar con el y tomar mediciones.
    • En SOFTWARE
    • Se utilizo muchos programas entre ellos Moodle, Apache, Php, Mysq, Filezilla, WebCam32 , estos tienen la caracteristica de ser “Libres”.
    • En HARDWARE
    • La placa diseñada es sencilla, con los módulos de Adquición, Adecuación y Transmisión de Señales y puede tener versiones posteriores.
    Conclusiones
  • 32.
    • En EDUCACION VIRTUAL
    • Definimos Virtual para nuestro contexto y es que el alumno no precisa estar fisicamente con el circuito para interactuar con el y tomar mediciones.
    • En SOFTWARE
    • Se utilizo muchos programas entre ellos Moodle, Apache, Php, Mysq, Filezilla, WebCam32 , estos tienen la caracteristica de ser “Libres”.
    • En HARDWARE
    • La placa diseñada es sencilla, con los módulos de Adquición, Adecuación y Transmisión de Señales y puede tener versiones posteriores.
    Conclusiones