Autor: Pedro Colmenero Vicente

José Antonio Ullán Martín

Objetivos prinicipales

• Comprender cómo medir variables meteorológicas como la temperatura y la humedad relativa mediante sensores electrónicos.
• Aplicar conocimientos de programación y electrónica utilizando Arduino Uno y el sensor DHT11 Temperature and Humidity Sensor.
• Diseñar y fabricar elementos físicos mediante impresión 3D (aguja y panel indicador).
• Representar los datos obtenidos mediante servomotores que actúan como indicadores analógicos.

Grupo o grupos de alumnado con el que se realiza la actividad:
4º ESO y 1º Bach.

Descripción de la actividad:
El alumnado ha desarrollado un pequeño sistema de medición meteorológica utilizando una placa Arduino Uno conectada a un sensor DHT11 Temperature and Humidity Sensor.
Los datos recogidos por el sensor (temperatura y humedad) se procesan mediante un programa en Arduino y se muestran de forma visual mediante dos servomotores que mueven agujas, simulando un medidor analógico.
Además, el alumnado ha diseñado e impreso en 3D las agujas y el panel con la escala de temperatura y humedad relativa, integrando así programación, electrónica y diseño digital

Metodologías activas utilizadas:
Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP): desarrollo completo de un dispositivo funcional.

– Aprendizaje cooperativo: Trabajo en pequeños grupos para repartir tareas (programación, montaje, diseño 3D).
– Aprendizaje práctico o “learning by doing”: experimentación directa con sensores, programación y prototipado.
– Resolución de problemas durante el montaje y la calibración de los servos.

Relación de la actividad con el proyecto Meteoescuela del centro:
La actividad se integra dentro del proyecto Meteoescuela, ya que permite al alumnado comprender cómo se miden algunas variables meteorológicas básicas. El dispositivo construido actúa como una mini estación meteorológica educativa, permitiendo visualizar la temperatura y la humedad ambiental y relacionar estos datos con las observaciones meteorológicas del centro.

Dificultades encontradas:
Ajuste y calibración de los servomotores para que las agujas marquen correctamente los valores. Este proceso es crucial para la precisión del instrumento, implicando la identificación de los ángulos mínimo y máximo de giro de cada servomotor que corresponden al rango de valores medidos (por ejemplo, de 0% a 100% de humedad o de 900 hPa a 1100 hPa de presión). Se requiere una programación minuciosa para mapear linealmente el rango de datos a los grados de movimiento del servo.
Interpretación de los datos del sensor y conversión a grados de giro del servo. Los datos brutos obtenidos de los sensores (como valores analógicos o lecturas digitales seriales) deben ser procesados mediante fórmulas de conversión específicas (lineales o polinómicas) para obtener las unidades físicas deseadas (ºC, %, hPa). Posteriormente, estas unidades se traducen a la posición angular requerida para el servomotor, asegurando que la aguja señale con exactitud el valor en la carátula diseñada.
Pequeños errores de conexión o programación durante el montaje del circuito. Estos incluyen fallos en el cableado de la alimentación, la comunicación I2C o SPI con los sensores, o la conexión de los pines de control de los servomotores a la placa de microcontrolador. A nivel de programación, los errores pueden ser lógicos (bucle infinito, desbordamiento de variables) o sintácticos, requiriendo una depuración sistemática del código y una revisión exhaustiva del esquema eléctrico.
Ajuste del diseño impreso en 3D para que encaje correctamente con los servos. La carcasa o el soporte impreso en 3D debe albergar firmemente los servomotores y permitir el libre movimiento de sus ejes y las agujas indicadoras. Esto implica varias iteraciones de diseño, midiendo las tolerancias de ajuste, el diámetro de los orificios y la alineación precisa de los ejes para evitar fricciones o desajustes que impidan la correcta operación del mecanismo indicador.

Trabajo de preparación previa del docente:
Preparación del material (placas Arduino, sensor, servomotores y cables).
Elaboración de un ejemplo de código básico para la lectura del sensor.
Diseño previo o guía para la escala de temperatura y humedad.
Preparación de instrucciones para el montaje del circuito y el uso de la impresora 3D.

Horas de trabajo del alumnado en el aula:
3 sesiones de clase

Dificultades encontradas para poder alcanzar el % de trabajo con el alumnado:
Limitación de tiempo en el aula para completar todas las fases del proyecto.
Necesidad de compartir materiales tecnológicos (placas, sensores o impresora 3D).
Diferentes ritmos de aprendizaje del alumnado en programación y electrónica.
Tiempo adicional requerido para realizar pruebas y corregir errores en el sistema.

José Antonio Ullán Martín

Objetivo/s principal/es:
El uso del sensor DHT11 en el proyecto de estación meteorológica tiene como finalidad introducir al alumnado en la medición de variables ambientales básicas, combinando conocimientos de electrónica, programación y ciencias.
Los objetivos concretos son los siguientes:

• Comprender el funcionamiento del sensor DHT11 y su utilidad para la medición de la temperatura y la humedad ambiental.
• Aprender a realizar la conexión correcta del sensor DHT11 a la placa Arduino, identificando los pines de alimentación, datos y tierra.
• Desarrollar programas sencillos en Arduino para la lectura de datos procedentes del sensor, utilizando librerías específicas.
• Comparar los datos recogidos en distintos momentos del día, favoreciendo la observación y el análisis de cambios ambientales.
• Valorar la importancia de los sensores digitales en aplicaciones reales como la meteorología, la domótica o la automatización.

Grupo o grupos de alumnado con el que se realiza la actividad:
4º ESO y 1º Bach.

Descripción de la actividad:
En esta segunda actividad, el alumnado se centra en la medición de variables ambientales utilizando el sensor DHT11. El objetivo principal es aplicar los conocimientos adquiridos sobre Arduino en una práctica concreta que permita obtener datos reales del entorno.
La actividad comienza con la explicación teórica sobre el funcionamiento del DHT11, sus características y la información que proporciona, incluyendo la temperatura en grados Celsius y la humedad relativa. A continuación, los estudiantes realizan el montaje del sensor sobre la protoboard y su conexión a la placa Arduino, siguiendo esquemas sencillos y asegurando la correcta polaridad de los pines.
Seguidamente, se introduce la programación para la lectura del sensor, utilizando el entorno Arduino IDE y las librerías correspondientes. Se enseñan instrucciones básicas para capturar los datos de temperatura y humedad, mostrarlos en el monitor serie y depurarlos, verificando su coherencia con las condiciones reales del aula o del entorno exterior.
Durante la práctica, el alumnado observa y registra los valores obtenidos en distintas condiciones, fomentando la interpretación de los datos y el desarrollo de habilidades de análisis científico. Además, se enfatiza la importancia de la organización y el cuidado en el manejo de los componentes electrónicos, así como el trabajo en equipo, distribuyendo las tareas de montaje, programación y registro de resultados.
Esta actividad sienta las bases para la integración de otros sensores y la creación de una estación meteorológica completa, consolidando la relación entre la tecnología, la programación y el estudio de fenómenos naturales.

Metodologías activas utilizadas:
Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP), Pensamiento Computacional y Trabajo Cooperativo en la construcción y programación del dispositivo.

Relación de la actividad con el proyecto Meteoescuela del centro:
Medición de la temperatura y la humedad relativa.

Dificultades encontradas:
Ninguna

Trabajo de preparación previa del docente:
1 hora

Horas de trabajo del alumnado en el aula:
2 horas en 1º bach. y 3 horas 4º ESO

Dificultades encontradas para poder alcanzar el % de trabajo con el alumnado:
Ninguna

José Antonio Ullán Martín

Objetivo/s principal/es:
El presente proyecto tiene como objetivo principal el diseño y construcción de una estación meteorológica básica mediante Arduino, con la finalidad de aplicar conocimientos tecnológicos y científicos adquiridos durante el curso.
De manera específica, los objetivos que se pretenden alcanzar son los siguientes:

• Comprender los principales fenómenos meteorológicos, como la temperatura, la humedad y la presión atmosférica, así como su influencia en el tiempo atmosférico y en la vida cotidiana.
• Iniciarse en el uso de la electrónica básica, identificando y utilizando correctamente componentes como sensores, resistencias y pantallas de visualización o el monitor serial.
• Desarrollar habilidades iniciales de programación, aprendiendo a crear y modificar programas sencillos en el entorno Arduino IDE.

Grupo o grupos de alumnado con el que se realiza la actividad:
4º ESO y 1º Bach.

Descripción de la actividad:
En esta primera fase del proyecto se realiza una introducción al uso de Arduino, con el objetivo de familiarizar al alumnado con la plataforma y su funcionamiento básico. Para ello, se presenta la placa Arduino como un dispositivo programable capaz de interactuar con el entorno mediante sensores y actuadores.
La actividad comienza con el reconocimiento de la placa Arduino, identificando sus principales elementos, como los pines digitales y analógicos, las entradas y salidas, el puerto USB y el botón de reinicio. A continuación, se explica el uso de la protoboard y la correcta realización de conexiones eléctricas sencillas, haciendo hincapié en la importancia del orden y la seguridad.
Posteriormente, el alumnado instala y utiliza el entorno de programación Arduino IDE, aprendiendo a conectar la placa al ordenador, seleccionar el puerto adecuado y cargar programas básicos. Como primera práctica, se realiza la programación y ejecución de un ejemplo sencillo, como el encendido y apagado de un LED, para comprender el funcionamiento de instrucciones básicas, el uso de variables y el bucle principal del programa.
Durante esta actividad se fomenta el aprendizaje práctico y experimental, permitiendo al alumnado comprobar de forma inmediata el resultado de sus programas. De este modo, se establecen las bases necesarias para el desarrollo posterior del proyecto de la estación meteorológica, facilitando la comprensión tanto de la programación como del montaje de los diferentes sensores.

Metodologías activas utilizadas:
Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP), Aprendizaje Basado en el Juego (Gamificación), Pensamiento Computacional y Trabajo Cooperativo en la construcción y programación del dispositivo.

Relación de la actividad con el proyecto Meteoescuela del centro:
Esta actividad está relacionada con el proyecto del centro por análisis y diseño de la estación Meteorológica con placas de programación.

Dificultades encontradas:
El grupo de 4º ESO es muy numeroso por lo tanto es muy difícil por lo tanto el ritmo de la enseñanza -aprendizaje es más lento que el grupo de 1º Bach.

Trabajo de preparación previa del docente:
2 horas una por grupo.

Horas de trabajo del alumnado en el aula:
3 horas

Dificultades encontradas para poder alcanzar el % de trabajo con el alumnado:
Ninguna