Acertijos Geométricos Montessori

Los resaques Montessori son un juguete para niños entre los 2 y los 6 años de edad, al cual se pretende integrar componentes electrónicos con la intención de que el dispositivo pueda reconocer al niño y le indique cuando realice correctamente las actividades originales del juguete, además de enviar la información a un servidor para el seguimiento del docente encargado.

Lista de materiales:

• Arduino Uno.
• Módulo WiFi ESP8266.
• Módulo RFID.
• Sensores CNY70 (2 unidades).
• Cables. Protoboard.
• Estaño.
• MDF 9mm (u otro tipo de material resistente).

Step 1: Montaje De Resaques Y Base

Se necesitan 6 marcos cuadrados (de preferencia color rosado) con bordes redondeados, de madera MDF 9 mm con unas medidas de 15 x 15 cm; en cada uno de estos marcos deben ir 6 figuras geometrías diferentes, las cuales son: un círculo, un cuadrado, un triángulo, un pentágono, un hexágono y una estrella de cinco puntas, las cuales están circunscritas en un cuadrado de 11 x 11 cm y de preferencia pueden tener un color azul oscuro, con pines para agarrar la figura en forma cilíndrica con un radio de 1 cm y de alto 3.5 cm.

También se necesita 2 marcos rectangulares de 45 x 15 cm (de preferencia color rosado) con bordes redondeados de madera MDF 9 mm en donde van a ir 3 figuras. En un marco debe ir un triángulo un cuadrado y un círculo, los cuales están circunscritas en un cuadrado de 11 x 11 cm, cada una. Y de igual manera un en el otro marco deben ir 3 figuras las cuales son un círculo pequeño de radio 2.25 cm, un círculo mediano de radio 5 cm y un círculo grande de 6.75 cm. Éstas figuras (de preferencia azul oscuro) debe encajar perfectamente en los marcos y deben tener unos pines cilíndricos de radio 1 cm y de alto 3.5 cm.

Por último se necesita un base, de preferencia color azul oscuro, hecha de madera MDF 9 mm en forma rectangular, con unas medidas de 75 x 15 cm, en donde se colocarán 5 o menos figuras con sus respectivos marcos.

Step 2: Alambrado

Para esta actividad se emplea un circuito básico cuyo propósito será encender un led dependiendo de si se ha conseguido completar la tarea con éxito o, por el contrario, se ha errado. Segmentos de cable de cobre expuestos serán incrustados en el borde interior de los marcos de color rosa, los cuales serán ubicados dependiendo de la forma de la figura respectiva y se hará uso de un lápiz con un aro conductor para que, al hacer contacto con los cables, cierre el circuito. De igual forma, las figuras tendrán en el borde un material conductor para que el bombillo se encienda en la inserción del juguete.

La actividad se realiza sobre la base de madera larga de color azul, la cual tendrá 6 puntos de estaño que servirán de contacto para alimentar el circuito y transmitir la información a la placa Arduino que se encuentra en una caja de color azul. Para la parte del circuito, se necesitan canales en la base, en donde un extremo del cable, debe ir conectado al Arduino y el otro extremo del cable irá pegado en un punto de estaño. Para montar el circuito, se necesita 6 cables que van conectados de la misma manera.

Para esta actividad se emplearán sensores de color, ubicados en la parte superior e inferior de la base de color azul junto a las etiquetas que serán de diferentes colores y tendrán escritos los nombres de las figuras. Otras etiquetas de los mismos colores serán empleadas en los bordes de los marcos rosa para que el primer sensor de color reconozca el marco y lo asocie a un color, de esa forma, el segundo sensor identificará el color de la etiqueta y si los colores coinciden, un led se encenderá.

Step 3: Configuración Del Módulo WiFi ESP8266

Para la programación del Arduino (ordenador de placa reducida) se utiliza un ambiente de desarrollo que puede adquirirse de forma gratuita en el siguiente link:

https://www.arduino.cc/en/main/software

Módulo WiFi ESP8266: Para configurar el módulo se utiliza una librería que puede ser descargada en el siguiente link:

https://github.com/bportaluri/WiFiEsp

Primeramente se emula el Serial1 en los puertos 6/7 del Arduino uno y se instancian las variables correspondientes al nombre de la red a la cual se pretende conectar y la contraseña. Se instancia un cliente tipo WiFiEspClient que se comunica directamente con el módulo sin necesidad de utilizar comandos AT. Usando el cliente, se inicia la conexión con la red. Se crea una variable con todo el contenido a postear, en este caso, se utiliza una estructura Json. Usando el cliente, se configura la cabecera del método POST indicando el servidor al cual se planea postear y el contenido a enviar.

Conexión del módulo:

Nota: La conexión física del pin TxD y RxD debe ser indicarse en el código.

Step 4: Configuración Del Módulo RFID

El módulo se encarga de leer y asignar información a diferentes tipos de tarjetas de identificación por radiofrecuencia (RFID) en el Arduino, utilizando la librería MFRC522 conectado a través de la interfaz periférica serie (SPI). En primera instancia se reconoce la tarjeta para asociar información para que pueda aparecer cuando la tarjeta muestre los valores asignados en consola.

Step 5: Programación De Actividades

Actividad sensores:

Mediante la entrada análoga de dos sensores CNY70 se comparará la cantidad de rayo reflectado en cada uno para determinar si se han asociado correctamente las figuras con sus respectivos nombres.

Actividades circuito:

El código se basa en una serie de condiciones que pretenden seguir un orden horario o antihorario en el caso de la actividad que corresponde a dibujar la figura. De igual forma, la actividad es correcta si la inserción de la figura es correcta.