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Universidad de Costa Rica Facultad de Ingenierı́a Escuela de Ingenierı́a Eléctrica Mesa LED como prototipo para la estimulación multisensorial en primera infancia con discapacidad intelectual. Por: Brenda Molina Medal Ciudad Universitaria “Rodrigo Facio”, Costa Rica 29 de julio de 2013 Mesa LED como prototipo para la estimulación multisensorial en primera infancia con discapacidad intelectual. Por: Brenda Molina Medal IE-0499 Proyecto Eléctrico Aprobado por el Tribunal: Dr. Jaime Cascante Vindas Profesor guı́a Lic. Jose Miguel Paez Jiménez Profesor lector Dra. Marı́a Carpio Brenes Profesora lectora Resumen En el presente proyecto se diseña y construye un prototipo llamado Mesa LED como asistencia técnica para la estimulación multisensorial de niños y niñas con discapacidad intelectual, tomando un rango de edad de los cero a los seis años, ya que es en esta etapa donde la formación de la inteligencia, la personalidad y las conductas sociales son decisivas. El diseño cuenta con tres etapas: Circuito Emisor Infrarrojo, Circuito Receptor Infrarrojo y Circuito Activador de LEDs. Los primeros dos trabajan en conjunto, de manera que el emisor envı́a una señal pulsante y al ser detectada por el receptor infrarrojo se activan los LEDs. El acople de las etapas se logra por medio de un Arduino Mega1280, debido a su bajo costo y sus caracterı́sticas electrónicas, que permiten generar diferentes patrones de encendido/apagado de los LEDs. Además por medio de sus entradas/salidas analógicas y digitales se pueden conectar varios prototipos iguales al diseñado, extendiendo la cantidad de LEDs por mesa. v Índice general Índice de figuras viii Índice de cuadros ix Nomenclatura xi 1 Introducción 1.1 Alcance del proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Metodologı́a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 1 2 2 Marco teórico 5 2.1 Discapacidad intelectual en primera infancia . . . . . . . . . . . 6 2.2 Percepción motora del infante con discapacidad intelectual por medio de sus sentidos receptores . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.3 Asistencia al infante con discapacidad intelectual por medio de la estimulación multisensorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.4 Aporte de los programas y/o instituciones costarricenses hacia la primera infancia con discapacidad intelectual. . . . . . . . . 11 2.5 Conceptos electrónicos necesarios para el diseño de la Mesa LED 15 3 Desarrollo 3.1 Materiales de apoyo diseñados para la estimulación multisensorial 3.2 Diseño de la Mesa LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Resultados del diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Producto final y posibles patrocinadores . . . . . . . . . . . . . 21 21 24 36 40 4 Conclusiones y recomendaciones 45 A Código 49 B Circuito integrado 74HC4051 55 C Circuito integrado 74HC595 57 D Materiales 59 vii Índice de figuras 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Sala multisensorial (BJ-Adaptaciones) . . . . . . Sı́mbolo del LED (Marı́n, 2007) . . . . . . . . . . Sı́mbolo del IRED (Marı́n, 2007) . . . . . . . . . Distribución espectral de un IRED tı́pico (Marı́n, Sı́mbolo del fototransistor (Marı́n, 2007) . . . . . Arduino Mega 1280 (Arduino-HomePage) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 15 17 17 18 19 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26 Tubos de burbujas (BJ-Adaptaciones) . . . . . . . . . . . . Paneles luminosos activados por sonido (BJ-Adaptaciones) Fibra óptica y sus montajes (BJ-Adaptaciones) . . . . . . . Piscina de bolas interactiva (BJ-Adaptaciones) . . . . . . . Materiales vibroacústicos (BJ-Adaptaciones) . . . . . . . . Diagrama de bloques del sistema completo . . . . . . . . . . Circuito Emisor Infrarrojo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transistor en corte y saturación . . . . . . . . . . . . . . . . Tensión IRED y transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Circuito Receptor Infrarrojo . . . . . . . . . . . . . . . . . . Acople circuito emisor-receptor . . . . . . . . . . . . . . . . Tensión en PinX (IRED) vs PinY (fototransistor) . . . . . . Circuito Activador de LEDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conexión circuito emisor infrarrojo modular . . . . . . . . . Conexión circuito activador modular . . . . . . . . . . . . . Diagrama ASM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Circuito electrónico completo . . . . . . . . . . . . . . . . . Señal PWM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Señal PWM vs señal del transistor T1 . . . . . . . . . . . . Señal PWM vs señal de IRED . . . . . . . . . . . . . . . . Señal IRED vs señal del fototransistor desactivado . . . . . Señal IRED vs señal del fototransistor activado . . . . . . . Optoacoplador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dieciseis IREDs activados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prototipo implementado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Patrón 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 22 23 23 24 25 26 27 28 28 29 29 30 31 32 33 35 36 37 38 38 39 39 41 41 42 B.1 Multiplexor 74HC4051 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B.2 Tabla de verdad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 55 viii . . . . . . . . . . . . 2007) . . . . . . . . . . . . . . B.3 Diagrama de flujo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 C.1 Multiplexor 74HC595 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.2 Tabla de verdad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.3 Diagrama de temporizaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 57 58 Índice de cuadros 2.1 Niveles de la Educación Especial en Costa Rica. (Meléndez, 2010, p.114) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Distribución de entradas/salidas en el Arduino . . . . . . . . . . . Equipo para pruebas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Valores teóricos y experimentales en la activación de LEDs . . . . 33 36 40 A.1 Matriz de LEDs conexión salidas digitales . . . . . . . . . . . . . . A.2 Matriz de LEDs conexión entradas analógicas . . . . . . . . . . . . 49 49 D.1 Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 3.1 3.2 3.3 ix Nomenclatura A Ampere. AADI Asociación Americana de Discapacidad Intelectual AAM R Asociación de Retraso Mental. CAI Centro de Atención Integral. CEN AREC Centro Nacional de Recursos para la Educación Inclusiva. CN REE Consejo Nacional de Rehabilitación y Educación Especial. Hz Hertz. IRED Diodo Emisor de Infrarrojo. LED Diodo Emisor de Luz. M EP Ministerio de Educación Pública de Costa Rica. N LP RLAB Laboratorio de Investigación de Fotónica No Lineal. PWM Pulse Wave Modulation. U N ICEF Fondo de las Naciones Unidas para la Infancia. V Volt. VCE Tensión colector-emisor del transistor. W Watt. Ω Ohm. xi 1 Introducción 1.1 Alcance del proyecto El presente trabajo describe el diseño y la implementación de un prototipo llamado “Mesa LED”. Este basa su funcionamiento en un Arduino Mega 1280 y varios dispositivos electrónicos, con el fin de ser utilizada como estimulación multisensorial en niños y niñas de primera infancia, es decir, de 0 a 6 años con discapacidad intelectual, que por sus caracterı́sitcas de desarrollo, sus destrezas perceptuales requieren mayor ejercitación, aunque su utilidad también se puede extender al servicio de diferentes necesidades educativas. Con este proyecto se desea hacer uso de la tecnologı́a de bajo costo como herramienta al uso de la población con discapacidad, pues se creará un prototipo para ser utilizado como material didáctico en instituciones que atienden a niños y niñas con necesidades educativas, permietiendo ası́ una educación mediada por tecnologı́a. Para el abordaje del proyecto, se desarrollan cuatro ejes temáticos generales: las necesidades perceptuales en niños y niñas con discapacidad intelectual y los servicios de estimulación temprana existentes en Costa Rica; la estimulación multisensorial en la primera infancia y su importancia en la población infantil con discapacidad; la tecnologı́a asistiva como disciplina para la atención de la discapacidad y los prototipos para la estimulación multisensorial diseñados actualmente. Además, se muestra una lista de posibles empresas costarricenses patrocinadoras de la mesa LED, para su donación a las instituciones que atienden a la primera infancia con discapacidad. 1.2 Objetivos Objetivo general Construir un prototipo de «Mesa LED» que permita la estimulación multisensorial perceptual motora en la primera infacia (0 a 6 años) con discapacidad intelectual. Objetivos especı́ficos Para el desarrollo de este proyecto se establecieron los siguientes objetivos: 1 2 1 Introducción • Definir los conceptos y funcionalidad relacionados con la “mesa LED” y describir algunos prototipos ya fabricados. • Conocer las caracterı́sticas que describen a un niño o una niña en primera infancia con discapacidad intelectual. • Distinguir las diferentes etapas del desarrollo perceptual motor en la primera infancia con discapacidad intelectual y cómo se pueden aplicar al prototipo de “mesa LED”, para su estimulación multisensorial. • Describir la tecnologı́a asistiva como disciplina para la atención de niños y niñas con necesidades intelectuales. • Diseñar el prototipo de “mesa LED” con base en las necesidades perceptuales motoras del o la infante con discapacidad intelectual. • Describir los programas de estimulación temprana que tienen las instituciones que atienden primera infancia con discapacidad en Costa Rica. • Proponer posibles fuentes de financiamientos que permitan la fabricación de éste y otros prototipos con el objetivo de ser donados a instituciones y/o programas que los utilicen. 1.3 Metodologı́a El desarrollo del trabajo incluyó los siguientes pasos y procedimientos, listados en secuencia: 1. Visita a centros de atención de primera infancia con discapacidad como el Centro Nacional de Educación Especial Fernando Centeno Güell, el Centro Nacional de Recursos para la Educación Inclusiva (CENAREC) y el Centro de Atención Integral (CAI) para definir la población meta del prototipo. 2. Recopilación de información (libros, artı́culos, videos, instituciones a fines), referente a discapacidad intelectual en primera infancia para concretar el área de desarrollo a trabajar. 3. Diseño del prototipo Mesa LED, por medio de conocimientos previos e información recopilada de conceptos básicos y funcionamiento de dispositivos electrónicos a utilizar. 4. Montaje del prototipo por etapas, trabajo realizado en el Laboratorio de Investigación en Fotónica No Lineal (NLPR-LAB) de la Universidad de Costa Rica. 1.3. Metodologı́a 3 5. Búsqueda de posibles fuentes de financiamiento que permitan la fabricación del prototipo para una futura donación a instituciones y/o programas que trabajen la estimulación multisensorial en primera infancia. 2 Marco teórico En la actualidad vivimos con una gran influencia de la tecnologı́a, su rápido crecimiento logra crear herramientas cada vez más precisas para ser utilizadas en el quehacer diario de todo ser humano. Su atribución no deja de lado la población infantil, la cual se dice que hoy dı́a nace con un chip integrado que le permite manejar con gran facilidad las nuevas tecnologı́as. No sólo la población infantil promedio es favorecida con la tecnologı́a y su evolución, sino que los niños y las niñas con alguna discapacidad, deficiencia o enfermedad pueden ser favorecidos de los aportes tecnológicos, de forma que los ayuden a desarrollarse integralmente, Gutiérrez y Verdugo (2009), afirman que la visión didáctica de las tecnologı́as en el contexto educativo es sumamente ventajosa para la atención de la población con discapacidad intelectual, ya que permite aumentar la motivación, captar y centrar la atención, eliminar el sentido del fracaso, conocer el nivel de competencia curricular de cada estudiante, organizar situaciones interactivas de trabajo en grupo, potenciar los procesos de comunicación, facilitar el acceso a todos los temas del currı́culo, respetar el ritmo de aprendizaje, adaptar las necesidades individuales, compensar las deficiencias de cada uno, mejorar sus respuestas, presentar tareas a medida, fomentar el nivel de autonomı́a y de control del entorno, entre muchas más. Este trabajo se enfoca en la primera infancia con discapacidad intelectual ya que “durante la primera infancia el cuerpo y los sentidos constituyen el medio para conocer y comunicarse con el mundo” (Valverde, 2003, p.100). Según el Fondo de Naciones Unidas para la Infancia (UNICEF, 2011) la primera infancia comprende la edad de los cero a los ochos años y se caracteriza por ser fundamental para el desarrollo de la persona; porque es aquı́ cuando se aprende a hablar, caminar, pensar y se desarrolla el potencial de cada ser humano. Sin embargo, para el Ministerio de Educación Pública de Costa Rica (MEP), la primera infancia está comprendida entre los cero y los seis años de edad, que corresponde al primer nivel del Sistema Educativo Costarricense, incluı́do la Educación Especial, distribuidos en tres niveles; Bebés, que va desde el nacimiento hasta los 12 meses. Maternal, desde un año a los tres años y seis meses. Interactivo, de los tres años y seis meses a los seis años y tres meses. (MEP, 2001). Este rango de edad para la primera infancia es el que se usa en este trabajo pues las instituciones de educación especial costarricenses, que es donde se ubica la población meta del proyecto, está organizada en ese rango. 5 6 2 Marco teórico De igual manera las evidencias de la investigación en psicologı́a, pedagogı́a y neurociencias, indican que los primeros años de vida son decisivos en la formación de la inteligencia, la personalidad y las conductas sociales. Etapa en la que es fundamental la participación y el apoyo de las familias, de los cuidadores y de los educadores. (Instituto Colombiano de Bienestar Familiar, 2008). Quedando ası́ justificado el rango de edad de la primera infancia, es necesario ahora conocer algunas de las caracterı́sticas y definiciones del infante con discapacidad intelectual el cual será el sujeto del prototipo a diseñar. 2.1 Discapacidad intelectual en primera infancia A partir del año 2007, la Asociación Americana de Retraso Mental (AAMR) hoy, Asociación Americana de Discapacidad Intelectual (AADI), elimina definitivamente el término Retraso Mental y lo sustituye por el de Discapacidad Intelectual, haciendo referencia a “una discapacidad caracterizada por limitaciones significativas en el funcionamiento intelectual y la conducta adaptativa tal como se ha manifestado en habilidades prácticas, sociales y conceptuales. Esta discapacidad comienza antes de los 18 años” (Luckason y cols citado por Gutiérrez y Verdugo, 2009, p.17). Se toma en cuenta lo práctico, social y conceptual y no tanto el nivel intelectual del individuo, por lo que debe de darse un enfoque que subraye a la persona como a cualquier otro individuo de la sociedad. El o la infante que presenta discapacidad intelectual tiene un retraso en todas las áreas de desarrollo, algunas más que otras, dependiendo de cada individuo. Algunas de las caracterı́sticas que presentan son la dificultad de adaptación, un desarrollo psicomotor tardı́o, dificultad de concentración, desorden espacio temporal y dificultad o ausencia de fijación de la mirada y/o de respuesta a un estı́mulo sonoro, “el aprendizaje de nuevas habilidades, la retención de información y la transferencia de conocimiento, suponen un reto permanente para las personas con retraso mental”. (Deutsch, 2003, p.265). La torpeza es una de las caracterı́sticas más notables, “es de tal magnitud que no hace falta que una acción de acuerdo a una propuesta con contenido cognitivo para observarla”. (Germán, 2002, p.1). Brauner y Brauner (1977) mencionan que la discapacidad intelectual lleva consigo una torpeza debida a la falta de madurez nerviosa y a la débil comprensión de los actos programados. Además Bernice y Ginglend (1961) mencionan que sus coordinaciones son a menudo muy pobres pero por medio del juego, ellos pueden desarrollar sus músculos, largos y pequeños y mejorar sus coordinaciones. Tomando en cuenta que el juego le puede ayudar al infante a desarrollar sus habilidades al máximo o atenuar sus debilidades, es necesaria una estimulación 2.2. Percepción motora del infante con discapacidad intelectual por medio de sus sentidos receptores 7 infantil para el niño o niña con discapacidad, tema a tratar más adelante. También se debe de destacar que el infante con discapacidad intelectual logra arrastrarse, gatear y caminar aunque a un tiempo más lento que los niños y las niñas promedio de su edad, pero según Brauner y Brauner (1977) en este plano el desarrollo del niño o niña con discapacidad intelectual difiere muy poco del que corresponde al niño normal, por lo que la utilización del prototipo a diseñar centra mayor atención a los movimientos motores manuales. La torpeza y la falta de coordinación del o la infante son destrezas que pueden ser trabajadas por medio de la estimulación perceptual motora trabajando la visión y el tacto como sentidos receptores. Se trabaja la percepción motora ya que además de favorecer esta área se puede estimular el desarrollo cognitivo, debido a que toda expresión motora necesita de un control mental, ya que “a través del movimiento de su cuerpo, el niño va adquiriendo nuevas experiencias que le permite tener un mayor dominio y control sobre sı́ mismo”. (Monge, 2008, p.11). 2.2 Percepción motora del infante con discapacidad intelectual por medio de sus sentidos receptores Los niños y las niñas desde su nacimiento deben de ir desarrollando destrezas posturales de la cabeza, ojos, manos y pies, para poder desenvolverse de forma independiente en el medio, lo cual suena sencillo de alcanzar pero no siempre lo es en todos los casos; para una persona con discapacidad intelectual con un tardı́o proceso de desarrollo, el mover sus manos con sentido, el aprender a caminar, realizar movimientos con su cabeza y demás actividades les resulta más difı́cil de lograr que al infante promedio. Según Brauner y Brauner (1977) salvo muy raras excepciones el niño o niña con discapacidad intelectual es también débil desde el punto de vista psicomotor, por lo que en primera infancia se necesitan desarrollar destrezas psicomotoras entendidas estas como “todos aquellos mecanismos y procesos bioquı́micos o neuronales e intelectuales que la mente diseña, construye y aplica para llevar a cabo desde las más ı́ntimas tareas, como el pestañear”. (Picado, 2007, p.42). Dichas destrezas necesitan de un sentido ya sea olfato, tacto, vista, gusto u oı́do para generar respuestas, vistas estas desde el más simple movimiento como lo puede ser abrir la boca hasta movimientos más complejos como el brincar. Además, los ejercicios de atención correspondientes a la serie de coordinación visomotora, la percepción de las formas, colores y posiciones, ejercitan el poder de discriminación visual y sobre esa base, la memoria visual puede luego ser ejercitada gradualmente. (Molina, 1975, p.77). 8 2 Marco teórico Una buena asistencia en primera infancia que presente discapacidad intelectual, con un apoyo personalizado apropiado mejorará significativamente el funcionamiento de la vida de la persona, asistencia que gracias a los avances tecnológicos está logrando equiparar salas especializadas como las multisensoriales con personas calificados, donde en conjunto la tecnologı́a y la pedagogı́a desarrollen al máximo las destrezas habituales del quehacer diario para lograr la adaptación al medio del niño o la niña. Cualquier actividad está ligada a un movimiento y “el niño se construye a sı́ mismo a partir del movimiento”(Monge, 2008, p.7), el cual se logra por medio de la percepción motora, que es el proceso mental que reconoce un estı́mulo recibido de forma kinestésica donde se siente o reconoce la posición o el movimiento del cuerpo y de manera sensorial donde los estı́mulos se obtienen por medio de los extrareceptores; tomando en cuenta que la discapacidad cognitiva viene asociada frecuentemente a trastornos sensoriales se trabaja con la vista y el tacto como sentidos receptores en el abordaje de este proyecto. En el medio tenemos varios estı́mulos a los cuales reaccionamos de diferentes maneras, por medio de la percepción se reconocen estos cambios de ambientes los cuales desencadenan una respuesta del Sistema Neurológico y es donde surge la integración sensorial, la cual hace la comparación de la información obtenida con el movimiento presente, ósea la información que se tiene guardada relacionada a movimientos similares (Chacón, 2008). Por lo que se pretende que el niño o la niña reciban estı́mulos tanto visuales como táctiles y logre una respuesta motora como señal de percepción. De esta forma, la interacción con el prototipo a diseñar logra una relación viso-motora, tomando tanto sensación, percepción e integración sensorial donde la información será recibida por la vista, esta llega al cerebro se percibe y se integra para hacer la selección del movimiento, de manera que se dan las ordenes a los músculos para que creen el movimiento; “la integración sensorial le permite al niño hacer los ajustes necesarios para futuros movimientos similares o iguales”.(Chacón, 2008, p.1). Desde el punto de vista de la neurocognición, según Ghedina (2006), el cuerpo es visto como una superficie receptora capaz, a través de su fragmentación, de hacer llegar al sistema nervioso central las informaciones necesarias en una determinada situación con el objetivo de realizar diferentes movimientos, interpretando éste como el medio para conocer/interactuar con sentido el mundo. La mano, vista ésta como la herramienta más importante del ser humano, es la que se espera genere el movimiento por medio del cambio de ambiente logrado con el juego de luces de la llamada Mesa LED, donde se genere una coordinación visomotora, entendida ésta como la concertación que se establece entre los músculos de los ojos y de las manos y/o el pie, para ejecutar movimientos especı́ficos. De esta forma por medio de los sentidos y el movimiento 2.3. Asistencia al infante con discapacidad intelectual por medio de la estimulación multisensorial 9 el niño o la niña tome conciencia de cada una de las partes de su cuerpo, del espacio que le rodea y en el cual se debe desenvolver a nivel social. Es importante trabajar la psicomotricidad del niño o niña con discapacidad intelectual debido a que generalmente se logra alcanzar la etapa de madurez con dos o tres años de retraso respecto a su edad cronológica, además es sabido que si se da un continuo tratamiento esta diferencia se mantiene a través de las sucesivas etapas de recuperación psicomotora. (Molina, 1975, p.16). Según Molina (1975) los niños que presentan inmadurez con problema de inteligencia, necesitan de un tratamiento especial de carácter psicomotor basado en una educación que contemple los diversos aspectos del desarrollo y respete su unidad indestructible, lo cual puede ser logrado por medio de estimulación temprana como asistencia al individuo de primera infancia. 2.3 Asistencia al infante con discapacidad intelectual por medio de la estimulación multisensorial “La educación ha de empezar desde los primeros dı́as de vida del niño o niña con discapacidad cognitiva, ya que es el momento adecuado para moldear o estructurar su futura personalidad”. (Instituto Colombiano de Bienestar Familiar, 2008). Se debe de tener claro que un niño o una niña con discapacidad intelectual es capaz de desarrollar diversas habilidades y para ello se les debe de brindar estimulación infantil, entendida esta como el conjunto de actividades que se trabajan con el o la infante desde los cero a los sies años para lograr favorecer su desarrollo integral, para estas actividades se pueden utilizar diferentes apoyos que ayuden al enriquecimiento de las mismas. “La identificación e intervención temprana son básicas tanto para los niños con retraso mental, como para sus familias; pues pueden delimitar la severidad del retraso o incluso llegar a prevenirlo”. (Guralnick citado por Deutsch, 2003, p.270). Es por esto que es necesaria una asistencia temprana que ayude al infante a desarrollar sus destrezas al máximo, ya que si bien es cierto el niño o niña con discapacidad intelectual tiene un retraso en todas las áreas de desarrollo, pero de igual manera que el niño promedio, éste puede llegar a desarrollar sus destrezas motoras, cognoscitivas y sociales, con la diferencia de que su proceso de desarrollo es más lento; además su desarrollo integral puede ser logrado con mayores resultados si se trabaja una estimulación multisensorial con el o la infante. La estimulación multisensorial es una herramienta para el mejoramiento de las condiciones de vida de personas con discapacidad, tomando en cuenta las 10 2 Marco teórico capacidades de percepción, sensaciones e integración sensorial, mencionadas anteriormente. Existen salas multisensoriales, caracterizadas por colores, luces, sonidos, olores y demás instrumentos, como se muestra en la Figura 2.1 para que el lector tenga un panorama más real del concepto. Ahı́ se crea un ambiente placentero que ayuda al niño o la niña a mejorar sus capacidades cognitivas y de relación. Figura 2.1: Sala multisensorial (BJ-Adaptaciones) En tanto a los colores se recomienda trabajar con el color blanco, rojo y negro, para bebés ya que son los colores que más distinguen, y para niños y niñas grandes, colores variados y fuertes para lograr que llamen su atención, el color abre los parámetros de su visión. La estimulación multisensorial es trabajada debido a que entre más sentidos se estimulen se tendrán mayores resultados y beneficios hacia la persona, en este caso, con la Mesa LED se trabajarán la vista y el tacto, dando un mayor énfasis a la percepción motora por medio de estos sentidos. No obstante se dice que “es mejor presentar pocas sensaciones a la vez, preferiblemente una sola, que se destaque con claridad” (Brauner y Brauner, 1977, p.27), por lo que se decide solamente trabajar el tacto y la visión en la Mesa LED, tomando este último sentido como el más sobresaliente. Estas salas trabajan con diferentes materiales que incentivan la participación de los y las infantes con discapacidad intelectual, lo cual favorece su desarrollo integral por medio del trabajo continuo guiado por especialistas. La mesa LED es diseñada con el propósito de pertenecer a los materiales con los que se trabaja en las salas multisensoriales para reforzar la musculatura de los y las infantes por medio de la manipulación de la mesa sin obligarlo a ejecutar los movimientos, se trata que el niño o niña asocie el juego de sus músculos a un resultado, la mesa actúa mientras él experimenta el efecto 2.4. Aporte de los programas y/o instituciones costarricenses hacia la primera infancia con discapacidad intelectual. 11 motórico. Esta ejercitación procura abarcar todos los aspectos del desarrollo en el lapso anterior a los seis años de edad. Estas actividades son indispensables para trabajar tanto lo psı́quico como lo motor y sabiendo “que el niño normal, en los primeros años de vida evidencia la fusión del crecimiento de las conductas sensoriomotriz e intelectual” (Piaget- GFesell citado por Molina, 1975, p.15), la asistencia temprana de estas habilidades es fundamental para un desarrollo integral en el niño y niña con discapacidad intelectual. Es aquı́ donde la tecnologı́a asistiva juega un papel importante, vista esta como una disciplina debido a que “consiste en la aplicación, desde una perspectiva global e integradora, de las más variadas tecnologı́as al entorno de la discapacidad, como servicio, programa, herramienta, artefacto, lógica de operación, organización, sistema de comunicación, normativa, entre otros; que permite substituir o atenuar las deficiencias funcionales, sensoriales, cognitivas, sociales de las personas con discapacidad, para permitirles una mayor equiparación con el resto de la sociedad”. (Roca et al., citado por Carpio, 2004). La tecnologı́a asistiva va desde una silla de ruedas hasta una computadora, logrados ambos con el avance tecnológico y creados con un mismo fin el cual es promover el desenvolvimiento “normal” de cualquier persona con discapacidad. La evolución de la electrónica ha mejorado los productos de apoyo, los cuales pueden considerarse “una clasificación más de los Productos y Equipos Asistivos, basada en la función de los productos” (Carpio, 2004). En este caso el producto de apoyo viene a ser la Mesa LED, que funciona como ayuda para mejorar tanto el bienestar personal del o la infante como su educación y desarrollo, logrando de esta manera mejorar el funcionamiento del individuo. Dicho producto se espera sea utilizado en instituciones costarricenses que trabajan primera infancia con discapacidad intelectual. 2.4 Aporte de los programas y/o instituciones costarricenses hacia la primera infancia con discapacidad intelectual. Por medio de la Ley 7600 de Igualdad de Oportunidades para las Personas con Discapacidad publicada en 1996, se constituye un estatuto especial en Costa Rica con un amplio alcance, como orientador de polı́ticas, medidas, mecanismos y otros recursos que sirvan para el mejoramiento de las condiciones de vida de las personas con discapacidad. (Melendez, 2010). Desde la promulgación de esta ley, en Costa Rica se empiezan a dar una serie de transformaciones referentes a la incorporación tanto educativa como social, de las personas que presentan alguna discapacidad. 12 2 Marco teórico No obstante antes de que se promulgara esta ley ya se tenı́an algunos centros que trabajan con personas con discapacidad, como es el caso del primer centro nacional creado por el profesor Fernando Centeno Güell, el cual lleva su nombre y lo hace oficial en 1940. La Universidad de Costa Rica también es participe del aporte a la inclusión de las personas con discapacidad, de forma que a partir de 1962 inicia la graduación de los primeros profesionales en la carrera de Educación Especial para que estos se incorporen a los diferentes programas o instituciones que trabajan la discapacidad. (Marı́n, 2011). Seguidamente en 1966 el Ministerio de Educación Pública costarricense crea entre sus diferentes secciones, la Educación Especial, actualmente dividida en ocho niveles presentados en la tabla 2.1. Cuadro 2.1: Niveles de la Educación Especial en Costa Rica. (Meléndez, 2010, p.114) N ivel Edad Estimulación Temprana Maternal Jardı́n de Niños Transición I Ciclo II Ciclo III Ciclo IV Ciclo De 0 a 3 años De 3 a 5 años De 5 a 6 años De 6 a 7 años De 7 a 10 años De 10 a 14 años De 14 a 17 años De 17 a aproximadamente 18 años Cabe mencionar que en Costa Rica también se cuenta con un ente rector en discapacidad, promulgado el 22 de agosto de 1973, mediante la Ley 5347, el Consejo Nacional de Rehabilitación y Educación Especial, el cual “planifica, coordina, asesora y fiscaliza las actuaciones de todos los actores sociales involucrados en el desarrollo inclusivo de las personas con discapacidad, para lograr el cumplimiento de sus derechos y el respeto de su dignidad inherente en la sociedad costarricense”. (CNREE, 2013, p.1). Además es el principal promotor y referente de la protección de los derechos de las personas con discapacidad. Uno de los actores involucrado en el desarrollo inclusivo de las personas con dicapacidad es el Centro Nacional de Recursos para la Educación Inclusiva (CENAREC), el cual cuenta entre otros con un departamento de asesorı́a en ayudas técnicas, donde ofrece de forma gratuita servicios de asesorı́a en productos de apoyo, adaptación, diseño, adquisición y capacitación en el uso de estas herramientas para el trabajo con estudiantes con necesidades educativas asociadas a discapacidad. Este departamento también ofrece servicio de préstamo de productos de apoyo tanto de software como de hardware. 2.4. Aporte de los programas y/o instituciones costarricenses hacia la primera infancia con discapacidad intelectual. 13 En cuanto a las instituciones que trabajan con personas con discapacidad intelectual en Costa Rica, se tiene que de 1939 al 2003 han sido creados 25 centros de Educación Especial, donde la mayorı́a atiende todo tipo de discapacidad. Entre estos se reconocen cuatro centros especializados en discapacidades múltiples: Centro Nacional de Educación Especial Fernando Centeno Güell, Escuela de Rehabilitación San Juan de Dios (conocida como La Pitahaya), el Centro de Atención Integral para Niños y Jóvenes con Parálisis Cerebral de los Cantones de Goicoechea y Juan Vásquez de Coronado y la Escuela de Rehabilitación de Santa Ana. Únicamente se cuenta con un centro privado de Educación Especial en Costa Rica, el instituto Andrea Jiménez, pero el mismo es subvencionado en gran parte por el MEP; en esta institución se trabaja con personas no videntes. (Melendez, 2010, p.105). En cuanto a las instuciones mencionadas anteriormente, el Centro Nacional de Educación Especial Fernando Centeno Güell y la Escuela de Rehabilitación la Pitahaya, son descritas a continuación debido a su reconocida trascendencia a nivel nacional. Centro Nacional de Educación Especial Fernando Centeno Güell Este es el primer centro de Educación Especial en Costa Rica, donde se trabaja con un rango de edad de cero hasta 21 años que presentan deficiencia visual, discapacidad auditiva e intelectual, sordoceguera o discapacidad múltiple. Este centro cuenta con tres departamentos para la atención de las personas con alguna discapacidad, estos departamentos son: el Departamento de Audición y Lenguaje, el Departamento de Deficientes Visuales y el Departamento de Retraso Mental, este último es el relacionado a la discapacidad intelectual además de antender estudiantes con sordo-cegura. Este instituto tiene como misión ofrecer atención educativa a los estudiantes, de manera que ésta responda a necesidades particulares de cada uno de ellos, para que puedan desempeñarse de la mejor manera posible, haciendo uso de todos los apoyos posibles. Entre los programas que se trabajan en esta institución se tienen: el trabajo social, psicologı́a, orientación y movilidad, teparia fı́sica, de lenguaje y ocupacional, informática educativa, música, educación fı́sica, artes pláticas e industriales. También trabajan la atención domiciliaria para el logro del desarrollo integral del o la infante. Escuela de Rehabilitación la Pitahaya Esta institución nace en 1972 como anexo al Hospital San Juan de Dios, en ella se atienden personas con discapacidad múltiple en un rango de edad de 14 2 Marco teórico cero a 22 años y a sus familias. El trabajo se logra por medio de material de apoyo con tecnologı́a avanzada, lo cual la hace ser reconocida como la primera institución Centroamérica con tecnologı́a de punta. Aunado a lo anterior, esta institución se considera tecnologı́a de punta, debido a su programa llamado ”La Nube”, el cual se ejecuta gracias a la empresa Racsa que los financia con cierta cantidad de computadoras en cada aula, este proyecto consta en que la llamada nube, la cual es el servidor, es accesada por los y las docentes para trabajar con programas como por ejemplo de causa-efecto, entre otros. El uso de ipad por medio de los y las docentes o especialistas también es trabajado en las aulas, pero este material es propio de cada docente o especialista. Esta institución cuenta con dos tipos de salas multisensoriales: Jardı́n Sensorial y Estimulación Multisensorial, la primera es al aire libre y se trabaja el estimulo visual y del olfato; la segunda entre sus materiales a resaltar, están las luces inteligentes que al dar un aplauso se activan, además cuentan con quemadores de olor y diferentes sonidos para estimulación tanto del olfato como del oı́do. Cabe mencionar que ninguna de las dos cuenta con material didáctico electrónico. La población meta de esta institución es personas con problemas de desarrollo, que fundamentalmente afectan el área motora, además se ofrece apoyo a las discapacidades múltiples, espina Bı́fida, parálisis cerebral y enfermedades neurodegenerativas. El trabajo de la institución se basa en la intervención interdisciplinaria procurando un desarrollo integral. Entre los programas y servicios de apoyo que trabaja esta institución se tiene: terapia de lenguaje, fisioterapia, terapia ocupacional, servicio de apoyo para problemas emocionales y de conducta, música, artes plásticas, educación fı́sica, psicologı́a, trabajo social y programa de Integración Educativa. Además, su programa se basa en dos fases de adaptación una que se centra en la computación con pedestales y la otra referente a software especializados; se trata de potencializar las habilidades de los y las infantes por medio del uso de la tecnologı́a asistiva. Los programas de todas estas instituciones que trabajan con discapacidad intelectual o alguna otra discapacidad tienen entre sus estrategias curriculares, promover representaciones de microsociedad, aplicar estrategias que impregnen los diversos estilos de aprendizaje, organizar actividades de aprendizaje cooperativo y de resolución de problemas. Además, el éxito de estas actividades se logra con la guı́a a los y las infantes con instrucciones claras, sencillas y precisas, de forma que nunca se abandone el acompañamiento del guı́a, se maximize la heterogeneidad de grupos y la interdependencia positiva, ası́ como se debe de maximizar los logros tanto grupales como individuales. (Melendez, 2010, p.135). 2.5. Conceptos electrónicos necesarios para el diseño de la Mesa LED 15 Además, los profesionales a cargo del trabajo con niños y niñas con discapacidad en estas intituciones deben tener presente que la persona siempre es primero, que se debe de actuar con naturalidad, se debe de respetar tanto el espacio como a la persona con discapacidad, se debe de preguntar antes de actuar y sobretodo se debe de ser paciente en el trabajo con los y las infantes. Muchas de estas instituciones que trabajan con niños y niñas con discapacidad intelectual, hoy dı́a cuentan con soporte tecnológico, el cual en su gran mayorı́a cuenta con el uso de la electrónica para su creación. Cada material tiene su propia finalidad y diseño, para el cual se deben de tener conceptos claros de electrónica, por lo mismo en el siguiente capı́tulo se describen algunos conceptos básicos para el diseño de la Mesa LED propuesta para el uso en estas instituciones. 2.5 Conceptos electrónicos necesarios para el diseño de la Mesa LED Es importante conocer algunos conceptos y funcionamiento de los dispositivos optoelectrónicos utilizados en el diseño del prototipo, por lo que a continuación se detalla el principio de funcionamiento de cada uno de los dispositivos a utilizar. Diodo Emisor de Luz (LED) El LED es un semiconductor sencillo, caracterizado por ser una pequeña fuente de luz con bajo consumo de potencia eléctrica y alta intensidad de luz. Su estructura básica es una unión p-n directamente polarizada de forma que los electrones son inyectados desde la zona n a la zona p. (Ejea y Sanchis, 2008). En la Figura 2.2 se muestra la simbologı́a utilizada para un diodo con su respectiva zona. Figura 2.2: Sı́mbolo del LED (Marı́n, 2007) La intensidad de la luz en el LED varı́a en relación a la corriente circulante, es una función no lineal, conforme aumenta la corriente ası́ aumenta la intensi- 16 2 Marco teórico dad lumı́nica, la cual es observable al ojo humano debido a que las frecuencias en las que trabaja un LED van de 380 nm a 780 nm, lo que es conocido como radiación visible en el espectro electromagnético. (Marı́n, 2007). La activación del LED se da cuando una corriente viaja de ánodo a cátodo, donde parte de esta corriente se convierte en luz. Se debe de tener especial cuidado con la corriente que circula por el diodo ya que se tiene una corriente pico máxima, la cual depende del material con que está construido el LED. Otro parámetro a tomar en consideración es la tensión del diodo, que de igual manera depende del material con que está construido, tanto la tensión como la corriente del diodo son directamente proporcionales a su potencia. Una manera de propiciar mayor corriente al LED es activándolo por medio de pulsos con un bajo ciclo de trabajo, logrando ası́ un incremento en la corriente y por tanto un incremento en la salida óptica. (Desmarais, 1998, p.164). El corto tiempo de respuesta de un LED favorece su uso en aplicaciones de comunicación óptica, por ejemplo el tiempo de respuesta de un LED rojo es aproximadamente de 90 ns. Una de sus aplicaciones es la utilización de LED como optoacoplador, lo cual se define más adelante, ya que será el principio de funcionamiento del circuito detector de proximidad. Detector de proximidad Un dispositivo optoelectrónico se define como “aquel que detecta, emite o modifica radiación óptica coherente o incoherente, o utiliza radiación óptica para su operación interna”, donde se define radiación óptica como “la energı́a radiante transmitida por medio de ondas electromagnéticas desde 100 nm hasta 1000 µm”. (Marı́n, 2007, p.2). Para el detector de proximidad se va a trabajar con dispositivos optoelectrónicos como lo son el Diodo Emisor de Infrarrojo y un fototransistor como receptor infrarrojo. Cabe mencionar que la señal infarroja comprende longitudes de onda entre 780 nm a 1 mm, limitados por la radiación ultravioleta que se comprende entre 200 nm y 380 nm y la radiación visible entre 380 nm y 780 nm. A continuación se detallan las etapas comprendidas para el detector de proximidad. (Marı́n, 2007). Circuito Emisor Infrarrojo El funcionamiento de este circuito se basa en la utilización de un Diodo Emisor de Infrarrojo IRED, el cual es utilizado para acoples ópticos y como su nombre lo dice trabaja en el rango de longitud de onda del infrarrojo. En la Figura 2.3 se muestra el sı́mbolo de un IRED, ası́ como la forma de identificar el cátodo. 2.5. Conceptos electrónicos necesarios para el diseño de la Mesa LED 17 Figura 2.3: Sı́mbolo del IRED (Marı́n, 2007) Generalmente para la fabricación de los IRED se utiliza GaAlAs el cual produce una radiación entre 820 nm y 880 nm, o también se utiliza el GaAs que produce longitudes de onda de 940 nm (Marı́n, 2007). La única variante para la selección de un IRED según estas longitudes de onda, es su costo económico. En la Figura 2.4 se muestra la distribución espectral para un IRED tı́pico. Figura 2.4: Distribución espectral de un IRED tı́pico (Marı́n, 2007) En cuanto a los valores tı́picos para el trabajo de estos dispositivos, tı́picamente se utiliza una corriente máxima de 100 mA circulante por el IRED para lograr eficiencia, en el caso de que se quiera aumentar este nivel de corriente se puede activar el dispositivo con pulsos alto-bajo con un ciclo de trabajo bajo, recomendado un 20 % en alto. Además esta activación permite menor disipación de potencia logrando mayor vida útil del diodo con mayor eficiencia de operación. (Desmarais, 1998, p.163). 18 2 Marco teórico Circuito Receptor Infrarrojo El circuito receptor utilizará un fototransistor, el cual es un elemento fotodectector que transforma el flujo óptico en una señal eléctrica. Su funcionamiento se basa en transformar los pequeños pulsos ópticos en pequeñas ráfagas de corriente, los cuales se convierten en señales de pulsos de tensión. (Desmarais, 1998, p.165). El fototransistor tiene una constitución muy parecida a los transistores BJT convencionales, a diferencia que no tienen una conexión directa en la base sino que su corriente de entrada la constituyen los portadores de carga liberados por la luz, su funcionamiento se basa en el fotodiodo que existe en la unión colector-base. La configuración más corriente es la de silicio npn, la luz incidente a la base-colector donde se crean portadores de carga adicionales, la activación se da con el emisor tipo n negativo y el colector tipo n, de manera que la base-emisor se polariza directamente y la unión base-colector se polariza inversamente, cuando la luz incide y los fotones tienen energı́a suficiente para crear portadores de carga libres adicionales, la polarización inversa hace que los electrones pasen a la zona del colector, seguidamente el emisor inyecta electrones a la base, donde la mayorı́a llega al colector saliendo por este terminal y siendo esta la corriente de salida. (Cirovic, 1979. p.146). El sı́mbolo convencional del fototransistor se muestra en la Figura 2.5. Figura 2.5: Sı́mbolo del fototransistor (Marı́n, 2007) Por medio de estos dos circuitos emisor-receptor se obtiene el mencionado opto acoplador, donde la aplicación pulsante de corriente al IRED logra la emisión infrarroja detectada luego por el fototransistor convirtiendo esta energı́a óptica en energı́a eléctrica. Este es el principio de activación a utilizar en la mesa LED, de forma que en la activación se enciendan los LEDs por medio de un Arduino Mega 1280, descrito a continuación. 2.5. Conceptos electrónicos necesarios para el diseño de la Mesa LED 19 Arduino Mega 1280 Un Arduino es una plataforma de hardware y software de código abierto, entendido esto como la libertad de distribución y desarrollo. Por medio del software con un lenguaje de programación basado en Processing se crean programas que se ejecutan por medio del hardware, placa mostrada en la Figura 2.6. Figura 2.6: Arduino Mega 1280 (Arduino-HomePage) Este Arduino se basa en un microcontrolador Mega 1280, un cristal oscilador de 16 MHz, conexión USB, conector ICSP, botón reset y 4 puertos serie por hardware. Además presenta 54 pines de entradas y salidas digitales, de ellas 14 son salidas PWM (Pulse Wave Modulation) y en el pin 13 la placa tiene un LED integrado; también presenta 16 pines de entrada analógica con una resolución de 10 bits y presenta pines de salida especial como de recepción RX y transmisión TX de datos. La tensión de funcionamiento es de 5 V y su tensión de entrada lı́mite va de 6 a 20 V con 7 V a 12 V recomendados. La capacidad de entrega de corriente por pin es de 40 mA, a excepción del pin 3V3 con una intensidad de corriente de 50 mA. La alimentación se puede dar tanto por el puerto USB como por medio de una fuente de alimentación externa. El microcontrolador ATmega 1280 posee una memoria Flash para almacenamiento de código de 128 KB, 4 KB de estos son para el bootloader o gestor de arranque; también presenta una memoria SRAM de 8 KB y un EEPROM de 4 KB con una velocidad de reloj de 16 MHz. Si se quiere conocer más del Arduino tanto su estructura como funcionalidad se puede visitar el citio wed http://www.arduino.cc/. 3 Desarrollo 3.1 Materiales de apoyo diseñados para la estimulación multisensorial En la actualidad existe una gama de ayudas técnicas en pro del desarrollo integral de las personas con discapacidad, utilizados en salas multisensoriales para trabajar causa-efecto, conocimiento del cuerpo, comunicación, motricidad fina y gruesa entre otras. A continuación se describen cinco diferentes prototipos ya diseñados y utilizados en las salas multisensoriales. Tubos de burbujas. Existen varios diseños de tubos interactivos y no interactivos, algunos de ellos son inalámbricos y trabajan a una tensión de 240 V y los botones para manipular el interactivo trabajan con una baterı́a de 9 V. Los tubos interactivos cuentan con diferente número de botones para controlar las burbujas y los colores, en el caso de los tubos no interactivos proporcionan cambios de color suave a través de una columna de agua efervescente. Además al tocar los tubos se puede sentir la vibración de las burbujas. También existen los tubos portátiles los cuales se trabajan con espejos acrı́licos a los lados reflejando el material para dar una ilusión óptica alrededor del espacio. Algunos de estos tubos se ilustran en la Figura 3.1. Figura 3.1: Tubos de burbujas (BJ-Adaptaciones) 21 22 3 Desarrollo Paneles luminosos activados por sonido. Estos paneles cuentan con una pared luminoso y un micrófono, de manera que al hablar por medio del micrófono se genera un juego de luces en la pantalla LCD. La sensibilidad del micrófono es muy alta por lo que bajos niveles de ruido logran activar el material, el cual presenta diferentes patrones de encendido. Este material trabaja a una tensión de 240 V, en la Figura 3.2 se muestra el material descrito. Figura 3.2: Paneles luminosos activados por sonido (BJ-Adaptaciones) Fibras ópticas. La fibra óptica es un canal guiado utilizado en las telecomunicaciones, su principio de funcionamiento es la reflexión interna total de luz lo cual es aprovechado en las salas multisensoriales como fuente de luz interactiva. Se hace uso de la tecnologı́a inalámbrica por medio de la cual se tiene un control con diferentes botones que permiten cambiar el color de la luz viajando a través de la fibra. El uso de la fibra óptica se utiliza para crear diferentes escenas o montajes en la sala de estimulación como se muestra en la Figura 3.3 Piscina de bolas interactiva Como su nombre lo dice son simulaciones de piscinas en forma cuadrada donde en cada lado se tiene un conmutador de diferente color, de manera que con cada uno de ellos se cambia el color de las bolas que llenan la piscina según sea el color del botón. 3.1. Materiales de apoyo diseñados para la estimulación multisensorial 23 Figura 3.3: Fibra óptica y sus montajes (BJ-Adaptaciones) Estas piscinas trabajan a una tensión de 240 V y ya vienen diseñadas con los conmutadores, su adecuado provecho se logra en cuartos oscuros. En la Figura 3.4 se muestra el material descrito. Figura 3.4: Piscina de bolas interactiva (BJ-Adaptaciones) Vibroacusticos Se diseñan diferentes materiales vibroacusticos como camas, sofas y puffs como los mostrados en la Figura 3.5. 24 3 Desarrollo Figura 3.5: Materiales vibroacústicos (BJ-Adaptaciones) La alimentación de estos materiales es de 240 V, cuentan con un equipo de música, donde el altavoz es el encargado de proporcionar la estimulación táctil, relajante y vibratoria. Algunas de las camas están rellenas de agua para que la experiencia sea aún más relajante y placentera. Estos cinco materiales descritos con sus diferentes diseños son sólo algunos de las variadas ayudas técnicas que encontramos en las salas multisensoriales, donde todas en conjunto crean ambientes placenteros permitiendo el trabajos con infantes con discapacidad. Por último cabe mencionar que en Costa Rica el CENAREC en su página oficial cenarec.org, propicia un catálogo con diferentes materiales de ayuda técnica no sólo para la utilización en salas multisensoriales sino también para el trabajo con niños y niñas con necesidades educativas, incluyendo software y hardware. 3.2 Diseño de la Mesa LED El diseño de la Mesa LED está basado en tres bloques funcionales: un sistema de transmisión infrarroja, un receptor infrarrojo y un activador, lo cual se ilustra en la Figura 3.6. El primer bloque es el encargado de la transmisión de una señal infrarroja pulsante, la cual es percibida por el receptor infrarrojo y una vez recibida logra activador el circuito de LEDs, tomando en cuenta tanto tensión como frecuencia. Las tres etapas son diseñadas para ser trabajadas n veces, de forma que se puedan obtener varias etapas iguales con un mismo diseño, ósea que el diseño sea modular. El diseño de las diferentes etapas se describe a continuación. 3.2. Diseño de la Mesa LED 25 1 Emisor Infrarrojo Receptor Infrarrojo Sistema activado por tensión y frecuencia n Emisor Infrarrojo Receptor Infrarrojo Sistema activado por tensión y frecuencia Figura 3.6: Diagrama de bloques del sistema completo Circuito Detector de Proximidad Este circuito está conformado por un circuito emisor infrarrojo y un circuito receptor infrarrojo descritos a continuación. Circuito Emisor Infrarrojo En la Figura 3.7 se muestra el circuito implementado para el emisor infrarrojo, a base de un transistor 2N2222 diseñado para corte y saturación y 16 diodos emisores infrarrojo pulsando a una frecuencia de 976,5 Hz y alimentados a una tensión de 12 V. Teóricamente se recomienda un valor de 100 mA como valor tı́pico de corriente circulante por el IRED por lo que se diseña para este valor de corriente como máximo circulante en el circuito a trabajar en saturación. La tensión tı́pica para un emisor infrarrojo es de 1,3 V por lo que tomando tanto el dato de corriente como el de tensión para una alimentación de 12 V la misma que alimenta el arduino, se realiza una malla para obtener el valor de la resistencia de la ecuación (3.1), además se considera una pequeña caı́da de 400 mA en colector-emisor del transistor en saturación. VR = 12 − 8 ∗ 1, 3 − VCEsat (3.1) VR = 1, 2 V (3.2) Con la corriente máxima del circuito y el valor obtenido de tensión, por ley de Ohm se tiene un valor de resistencia igual a 12 Ω, tomando una tolerancia del 10 % y con valores comerciales de resistencias se escoge un valor de 12 Ω. La potencia disipada por la resistencia se obtiene en la ecuación (3.3). 26 3 Desarrollo Figura 3.7: Circuito Emisor Infrarrojo PR = VR ∗ IR PR = 1, 2 ∗ 100x10 (3.3) −3 (3.4) PR = 0, 12 W (3.5) La resistencia de base Rb se calcula para una corriente de 15 mA para que el transistor opere en saturación, con una tensión de alimentación de 5 V y una caı́da base-emisor de 0,7 V, lo cual se muestra en la ecuación (3.6). VRb = 5 − 0, 7 (3.6) VRb = 4, 3 V (3.7) Con la caı́da de tensión de Rb con una corriente de 15 mA, por Ley de Ohm se obtiene un valor de resistencia de 287 Ω tomando el 10 % de tolerancia y valores comerciales, el valor a trabajar es de 300 Ω. La potencia disipada en esta resistencia se obtiene en la ecuación (3.8). PRb = 4, 3 ∗ 15x10−3 (3.8) PRb = 64, 5 mW (3.9) 3.2. Diseño de la Mesa LED 27 Cuando se trabaja en corte la corriente del colector es igual a cero por lo que de la ecuación (3.1) se puede obtener el valor de VCE en este caso, lo cual se muestra en la ecuación (3.10). VCEsat = 12 − 8 ∗ 1, 3 (3.10) VCEsat = 1, 6 V (3.11) Con los valores calculados se obtiene la gráfica de la Figura 3.8 de los valores de corriente en el colector y la tensión colector-emisor en el transistor tanto en corte como en saturación. Figura 3.8: Transistor en corte y saturación El pin PWM al cual está conectado este circuito es programado para generar pulsos con un ciclo de trabajo de 20 % de manera que mantengan el IRED activado en todo momento y el poco tiempo en alto genera mayor tiempo útil del circuito y mayor eficiencia logrando un rápido tiempo de respuesta y menor disipación de potencia. La frecuencia a la cual se programan los pulsos enviados al IRED es de 976,5 Hz debido a que esta es la frecuencia más cercana a 1 kHz que logra generar el Arduino en sus salidas PWM, lo cual es favorable tomando en cuenta que es recomendable utilizar una frecuencia de 1 kHz o menor en LEDs emisores infrarrojo. Para corroborar el adecuado funcionamiento del circuito a implementar, por medio del simulador TINA se obtienen las gráficas de la Figura 3.9 colocando en el pinX una señal cuadrada de 5 V la cual será propiciada por una salida PWM del Arduino. 28 3 Desarrollo 5.00 T PinX 0.00 1.50 V_IRED 500.00m 8.00 V_T1 0.00 0.00 1.00m 2.00m 3.00m 4.00m Time (s) 5.00m 6.00m 7.00m Figura 3.9: Tensión IRED y transistor Circuito Receptor Infrarrojo En la Figura 3.10 se muestra el circuito implementado para el receptor infrarrojo, a base de un fototransistor trabajando en corte y saturación y alimentado con una tensión de 5 V. Figura 3.10: Circuito Receptor Infrarrojo La resistencia utilizada de colector se diseña tomando en cuenta que no se supere el valor de 40 mA de corriente suministrada por el Arduino cuando el fototransistor se encuentra en saturación, por lo que tomando un VCE con una caı́da despreciable y una alimentación de 5 V, por Ley de Ohm y considerando 10 % de tolerancia el valor es de 120 Ω. La potencia disipada para esta resistencia tomando la ecuación (3.4) con una corriente de 40 mA y una tensión de 5 V, resulta una potencia de 0,2 W. El pinY del circuito es una entrada al Arduino para detectar la señal enviada por el IRED al fototransistor. Para asegurar el funcionamiento del 3.2. Diseño de la Mesa LED 29 R_IRED 12 receptor infrarrojo se hace la simulación, sincronizando FT con el IRED del circuito emisor, como se muestra en la Figura 3.11. PinX R 120 PinY + V+ 5 FT IRED Figura 3.11: Acople circuito emisor-receptor Se obtiene la gráfica de la Figura 3.12, de manera que se puede notar que cuando se recibe la señal del IRED, el fototransistor está en saturación por lo que se obtienen O V en el PinY y cuando no se recibe señal el fototransistor está en saturación por lo que se obtiene una tensión de 5 V suministrados. T 5.00 PinX 0.00 5.00 PinY 0.00 0.00 50.00m 100.00m Time (s) 150.00m 200.00m Figura 3.12: Tensión en PinX (IRED) vs PinY (fototransistor) Circuito Activador de LEDs La forma en que se activa el circuito se logra por medio del Arduino, al cual se le establece un umbral que mide la intensidad de tensión en el fototransistor por medio de una entrada analógica (pinY), cuando ésta tensión es de aproximadamente 5 V no se deben de activar los LEDs sino cuando se tenga una tensión baja, aproximadamente 0 V que es el momento donde el circuito receptor tiene la influencia de la señal infrarroja generada por el circuito emisor. Además, por medio del Arduino se mide la frecuencia recibida para evitar que 30 3 Desarrollo R4 120 R3 120 R2 120 R1 120 otras fuentes de luz alteren el adecuado funcionamiento del prototipo, de esta manera la activación de LEDs se da tomando en cuenta frecuencia y tensión. Una vez que sucede lo anterior descrito, se activarán cuatro LEDs alimentados por medio de una salida digital del Arduino a 5 V, dichos LEDs bordearan a la pareja de IRED y fototransistor, el circuito diseñado para esta etapa se muestra en la Figura 3.13. LED4 LED3 LED2 LED1 V+ 5 Figura 3.13: Circuito Activador de LEDs El valor de cada resistencia se tomó de la ecuación (3.12) utilizando un valor de corriente por cada LED de 10 mA debido a que la máxima entrega de corriente de salida en el Arduino es de 40 mA y para la tensión máxima permisible un valor de 4 V según caracterı́sticas de LED azul a utilizar. VRled = 5 − 4 (3.12) VRled = 1 V (3.13) Con la corriente del LED y el valor obtenido de tensión, por ley de Ohm se tiene un valor de RLED igual a 110 Ω, tomando una tolerancia del 10 % y tomando valores comerciales de resistencias se toma un valor de 120 Ω. La potencia disipada tomando la ecuación (3.4) con un valor de tensión de 1 V y una corriente de 10 mA, resulta una potencia disipada de 10 mW. Además para evitar exigir mayor corriente de la entregada por el Arduino los LEDs se ponen a pulsar a altas frecuencias para evitar que se mantengan activados de manera continua por mucho tiempo y dañen el dispositivo. Modularidad en el diseño La idea del diseño es que este sea modular en todas sus etapas, lo que quiere decir que únicamente con el diseño propuesto se puedan crear varias etapas, para ası́ poder extender el tamaño de la mesa con la utilización de un sólo Arduino y tomando como base el diseño anteriormente presentado. 3.2. Diseño de la Mesa LED 31 En cuanto a la etapa de emisión infrarroja con el diseño presentado tomando en cuenta la utilización de 16 IREDs por cada salida PWM del Arduino, el cual cuanta con 12 salidas de este tipo, se pueden tener en total 192 emisores infrarrojo trabajando a la vez. En cuanto a la etapa de recepción y la de activación de los LEDs para su modulación se pueden utilizar los integrados llamados registros de desplazamiento 74HC595 y el 74HC4051 respectivamente, su modo de empleo se explica a continuación. Circuito receptor infrarrojo modular Para modular este circuito se utiliza el multiplexor analógico 74HC4051 que permite tener ocho entradas analógicas utilizando tres salidas digitales y una entrada analógica del Arduino. La corriente máxima entregada por cada una de las salidas de este integrado es de 25 mA, por lo que para evitar que se dañe el mismo, la resistencia utilizada para este circuito se puede aumentar a un valor de 200 Ω. En la Figura 3.14 se muestra la conexión que se debe de hacer para este integrado, además la tabla de verdad del 74HC4051 ası́ como sus pines de salida y un diagrama de flujo de ejemplo para la lectura de los pines se muestran en el Anexo B. Figura 3.14: Conexión circuito emisor infrarrojo modular La conexión del pin 2 es periódica para los pines 1,4,5 y del 12 al 15, obteniendo las ocho entradas analógicas por las tres salidas digitales y una entrada digital del Arduino. 32 3 Desarrollo Circuito activador modular Para la modulación de la activación de los LEDs se utiliza el registro de desplazamiento 74HC595 utilizado en el Arduino para multiplexar una salida digital en 8 salidas de este mismo tipo, inclusive se pueden enlazar más de estos integrados, de manera que con 3 salidas digitales del Arduino se pueden tener 16 o más salidas tomando en cuenta que entre más salidas menor velocidad por lo que es recomendable no conectar tantos registros de desplazamiento en las mismas tres salidas. La corriente máxima entrega por cada pin es de 20 mA por lo que se recomienda aumentar la resistencia de cada LED a un valor de 200 Ω. En la Figura 3.15 se muestra la conexión que se debe de hacer para este integrado, además en el Anexo C se muestra la tabla lógica, el diagrama de temporizaciones y el integrado con sus pines respectivos. Figura 3.15: Conexión circuito activador modular Es recomendable utilizar un capacitor de 100 nF entre el latchpin y tierra para evitar parpadeos en la activación. En conclusión se obtiene que con 34 salidas digitales que presenta el Arduino Mega AT1280 restando las 2 para el interruptor que selecciona los tres patrones diferentes, se pueden obtener 64 circuitos diferentes tanto para el circuito emisor infrarrojo como para el circuito activador de los LEDs distribuyendo las entradas y salidas como se muestra en la tabla 3.1. Cabe mencionar que las salidas PWM se pueden tomar igual que las salidas digitales por lo que se pueden utilizar con la misma funcionalidad para activar los registros de desplazamiento. De esta manera se obtienen que por 8 integrados 74HC4051 se obtienen 64 entradas analógicas para ser utilizadas en cada circuito emisor infrarrojo y para el activador de LEDs se toman dos 74HC595 por cada salida ya sea digital 3.2. Diseño de la Mesa LED 33 Cuadro 3.1: Distribución de entradas/salidas en el Arduino Circuito Salida Emisor Infrarrojo Receptor Infrarrojo Receptor Infrarrojo Activador LEDs Activador LEDs Interruptor para los Patrones Total PWM Digital Analógica PWM Digital Entrada Cantidad 4 24 8 6 6 2 Analógica Digital PWM Digital 10 32 6 (6) o PWM (6) por lo que se tienen 16 salidas en cada pin, de manera que igualmente se llega a un valor de 64 salidas las cuales activaran cada circuito de LEDs, ósea cuatro LEDs, lo que genera un total de 256 LEDs por cada mesa. Con un sólo Arduino se pueden llegar a enlazar 4 prototipos iguales al diseñado. Programación del Arduino Para la programación del Arduino se considera el diagrama ASM de la Figura 3.16. 1 ON Patrón 1 SI Activa Emisor-Receptor infrarrojo 2 ON Patrón 2 1 y 2 ON Patrón 3 Arduino NO NO Tensión < 2,5 V LED apagado SI NO SI Frecuencia==976,5 Hz Activa LEDs Figura 3.16: Diagrama ASM Como se puede ver en el diagrama ASM inicialmente se debe de elegir uno de los tres patrones de encendido/apagado de los LEDs por medio de un 34 3 Desarrollo interruptor, lo cual se describe en la siguiente sección. Una vez que se escoge uno de los patrones y la mano está por encima de la mesa, se debe de comprobar que la señal recibida por el fototransistor del circuito receptor infrarrojo es la generada por el IRED, para ello se trabaja con el Arduino que compara tanto intensidad como frecuencia de la señal recibida. Para lograr identificar la señal requerida, se establece por medio del Arduino un umbral de 2,5 V, debido a que el fototransistor trabaja en corte y saturación, si se tiene un valor menor al umbral establecido se está recibiendo alguna señal. Una vez percibida cierta señal se debe de comprobar que esta tenga la misma frecuencia a la cual está pulsando el IRED. La manera de comprobar frecuencia, se realiza por medio de la instrucción pulseIn (propia del Arduino) que lee el tiempo en alto o bajo de un pulso y devuelve este tiempo en microsegundos. Se trabaja midiendo el tiempo en alto de los pulsos recibidos estableciendo un rango de ± 250 µs. Es ası́, como se mide primero la intensidad y luego la frecuencia, de forma que si ambas cumplen las condiciones establecidas, los LEDs son activados según el patrón escogido por el usuario, ver Anexo A. De esta forma, las diferentes etapas unidas forman la Mesa LED, de manera que al pasar la mano sobre la mesa se activa el detector de proximidad conectado al Arduino, el cual logra activar cada LED según el espacio que cubre la mano, en caso contrario la mesa permanece apagada. Además se tienen tres patrones diferentes de encendido/apagado de los LEDs los cuales se escogen por medio de un interruptor y se ejemplifican a continuación. Programación de patrones de encendido/apagado Se programan tres diferentes patrones de encendido/apagado de los LEDs utilizando dos entradas digitales del Arduino (50 y 51) y la fuente de 3,3 V que propicia el mismo, para ası́ obtener cuatro diferentes estados: • 00 apagado • 01 patrón 1 • 10 patrón 2 • 11 patrón 3 Una vez establecido el patrón, la activación del grupo de LEDs se logra por medio de la instrucción pinMode(estado,pin) (propia del Arduino), donde el estado es HIGH o LOW según el patrón seleccionado. El primer patrón crea dos figuras distintas, una equis si se activan los circuitos de las esquinas del prototipo o los circuitos del centro y un cuadrado en el caso de que se activen los extremos. 3.2. Diseño de la Mesa LED 35 El segundo patrón es el de seguimiento, donde cada cuarteto de LEDs se enciende al tener la mano por encima de su respectiva pareja de acople óptico, además se establece un parpadeo para cada LED cuando es activado. El tercer patrón simula una lluvia, la cual va tanto de derecha a izquierda de izquierda a derecha, ası́ como de arriba hacia abajo y de abajo hacia arrriba, dependiendo del borde que se active se genera la lluvia que va por filas o columnas y cuando llega al otro extremo que no fue activado todos los LEDs se apagan hasta que vuelvan a ser activados. La asignación de los pines que crean la matriz de LEDs 4x4 a implmentar, tanto para las conexiones digitales como para las conexiones analógicas se puede ver en el Anexo A de forma que se tenga, cuál es el circuito receptor infrarrojo que pertenece a cada grupo de cuatro LEDs y viceversa, logrando ası́ un mejor entendimiento del código empleado. Circuito electrónico completo Relacionando el diagrama de bloques general y el diagrama ASM se puede decir que las diferentes etapas unidas forman la Mesa LED, de manera que al pasar la mano sobre dicha mesa se activa el detector de proximidad conectado al Arduino y conformado por el circuito emisor infrarrojo y el circuito receptor infrarrojo. Seguidamente el Arduino compara la señal recibida comprobando tensión y frecuencia para evitar interferencia y ası́ activar el grupo de cuatro LEDs que cubre la mano, en caso contrario mantener los LEDs desactivados. El patrón de encendido/apagado de los LEDs es selecionado por el usuario por medio de un interruptor. El acople de todas las etapas se muestran en la Figura 3.17, tomando en cuenta los circuitos integrados descritos en la sección de Modularidad en el diseño. Figura 3.17: Circuito electrónico completo 36 3.3 3 Desarrollo Resultados del diseño Para la construcción del prototipo se trabaja con el equipo del cuadro 3.2. Cuadro 3.2: Equipo para pruebas Equipo M odelo Osciloscopio Fuente DC Multimedidor Protoboard DSO-X 2002A E3630A 34405A −−− Resultados circuito emisor infrarrojo Como primer punto se genera por medio del Arduino en una de sus salidas PWM, una señal cuadrada con frecuencia de 976,5 Hz y tensión máxima de 5 V, como se muestra en la Figura 3.18, logrando también observar el ciclo de trabajo de 20 % que genera mayor eficiencia al circuito. Figura 3.18: Señal PWM Como segundo punto se arma el circuito emisor infrarrojo de la Figura 3.7 donde se mide la señal PWM del Arduino y la señal del transistor T1 mostradas en la Figura 3.19. De la señal obtenida se logra observar el correcto funcionamiento del transistor en corte y saturación, donde al tener 0 V en el PinX no se genera una 3.3. Resultados del diseño 37 Figura 3.19: Señal PWM vs señal del transistor T1 corriente de base y por ende no se tiene corriente en el colector, ya que estas son directamente proporcionales, de manera que se está trabajando en corte y se obtiene una tensión VCE de 1,2 V mostrados en la gráfica. Cuando se tiene una tensión de 5 V en el pinX el transistor está en saturación lo cual se logra observar en la gráfica con un valor de aproximadamente 0 V en VCE . También se obtiene la señal de tensión en uno de los IREDs, mostrada esta en la Figura 3.20. De la gráfica se logra ver el ciclo de trabajo del 20 % para cada IRED, además de una caı́da de tensión de 1,329 V, habiendo sido considerada una tensión de 1,3 V tı́pica. Con este valor de tensión se logran justificar los 1,2 V de tensión VCE en el transistor cuando está en corte, tomando en cuenta que la caı́da de tensión de 1,329 V es para cada IRED y estos son ocho en serie, por lo que la alimentación de 12 V es distribuida y no es sólo absorbida por el colector-emisor del transistor. Resultados circuito receptor infrarrojo Como primer paso se arma en la protoboard el circuito de la Figura 3.10, la alimentación de 5 V es propiciada por el Arduino. Para la prueba del circuito se debe de hacer el acople de circuito emisor con circuito receptor, tomando medida de la señal de tensión cuando el fototransistor no recibe la señal del IRED obtenido en la Figura 3.21 y la medida cuando el fototransistor si recibe dicha señal de tensión, Figura 3.22. 38 3 Desarrollo Figura 3.20: Señal PWM vs señal de IRED Figura 3.21: Señal IRED vs señal del fototransistor desactivado La manera de trabajar de este circuito en acople es colocar cada pareja de IRED con fototransistor de forma vertical como se muestra en la Figura 3.23 de manera que si no se refleja la señal enviada por el emisor al receptor (con la mano u otro objeto), el receptor no se activará y por ende no se prenderán los LEDs asociados al respectivo optoacoplador. Por medio del Arduino se establece un umbral, en este caso se escogió de 2,5 V, (ver Anexo 1) de forma que cuando la tensión recibida por el fototransistor 3.3. Resultados del diseño 39 Figura 3.22: Señal IRED vs señal del fototransistor activado Figura 3.23: Optoacoplador sea menor a este nivel de tensión se activen los cuatro LEDs que bordean la pareja y en caso contrario permanecen apagados, lo cual se puede corroborar con las gráficas obtenidas donde se tiene una tensión de 3,467 V en modo desactivado y 1,92 V como tensión máxima en modo activado. Además, el fototransistor logra recibir la señal de tensión de 976,5 Hz emitidos por el IRED, trabajando a esta misma frecuencia como es lo esperado y permitiendo de esta manera activar los LEDs. 40 3 Desarrollo Resultado circuito activador de LEDs En el cuadro 3.3 se muestran los valores teóricos y experimentales de resistencia, tensión y corriente para el circuito de la Figura 3.13. Cuadro 3.3: Valores teóricos y experimentales en la activación de LEDs Resistencia R1 Tensión en R1 Corriente en R1 Resistencia R2 Tensión en R2 Corriente en R2 Resistencia R3 Tensión en R3 Corriente en R3 Resistencia R4 Tensión en R4 Corriente en R4 T eorico Experimental 120 Ω 1V 8,33x10−3 120 Ω 1V 8,33x10−3 120 Ω 1V 8,33x10−3 120 Ω 1V 8,33x10−3 119 Ω 1,2 V 10,08x10−3 120 Ω 1,17 V 9,75x10−3 120 Ω 1,14 V 9,5x10−3 120 Ω 1,22 V 10,17x10−3 Del cuadro anterior sumando las corriente que pasan a través de cada resistencia se obtiene un valor de 39,5 mA menor a los 40 mA que puede suplir la salida del Arduino, por lo cual el valor de resistencia utilizado es eficaz. Se puede notar que el valor de tensión para cada resistencia varı́a y por ende su corriente, donde en algunos casos circula mayor corriente que en otras, pero esto no llega a ser crı́tico ya que no se tienen elevados valores de corriente que afecten el circuito, además que para dar mayor vida útil al circuito, la activación de los LEDs para los tres diferentes patrones de encendido se programa de forma que nunca se tengan trabajando de forma continua por largo tiempo. 3.4 Producto final y posibles patrocinadores El producto final del prototipo cuenta con 16 parejas optoelectrónicas con 4 LEDs bordeando cada una, lo que lleva a un total de 64 LEDs azules utilizados. Cabe mencionar que se puede trabajar con diferentes colores de LEDs pero para este prototipo sólo se utilizó el color azul por disposición del laboratorio. En la Figura 3.24 se muestra el prototipo construı́do con los 16 IREDs activados. 3.4. Producto final y posibles patrocinadores 41 Figura 3.24: Dieciseis IREDs activados El tamaño de este prototipo es de aproximadamente 20x20 cm con un total de 64 LEDs, tomando en cuenta que cada pareja de acople óptico con sus cuatro LEDs bordeando, cubre un espacio de 5x5 cm y puede ser modulado hasta alcanzar un tamaño de 40x40 cm aproximadamente con un total de 256 LEDs. El producto final se muestra en la Figura 3.25, donde se puede notar que al pasar la mano por encima del material los LEDs se activan mientras que los demás permanecen apagados (patrón 2). Figura 3.25: Prototipo implementado Además, en la Figura 3.26 se muestra el primer patrón, llamado patrón de figuras, donde se alcanza a observar la equis y el cuadrado que genera el prototipo por medio de la activación de los LEDs. Por último en el Anexo D se pueden encontrar los materiales necesarios para la construcción de la mesa con los 4 prototipos enlazados. 42 3 Desarrollo Figura 3.26: Patrón 1 Posibles patrocinadores Entre las empresas y/o instituciones costarricenses que pueden llegar a ser posibles fuentes de financiamiento de la Mesa LED, ya que por sus polı́ticas de trabajo o sus programas institucionales, se caracterizan por aportar recursos o apoyos al bien social, se tienen: • Junta de Protección Social: Tiene como misión, contribuir al bienestar social costarricense generando recursos para transferir a las instituciones y organizaciones sociales estatales y no institucionales, para benificiar a los grupos más vulnerables. Esta institución puede ser una posible fuente de financiamiento debido a que ya ha trabajado en programas referentas a discapacidad intelectual como lo es la colaboración en el financiamiento de los programas del Consejo de la Persona Joven, el cual trabaja programas con jovenes que presentan discapacidad intelectual. • Fundación Monge: Esta fundación forma parte del Grupo Monge, conformado por las cadenas El Gallo más Gallo, Importadora Monge, Play y El Vergugo; en ella se brinda asistencia social por medio de dos programas: “A Centroamérica le tengo fe” y “Apoyo Comunitario”, los cuales cuentan con un presupuesto anual para ser donado entre otras cosas al apoyo de familias centroamericanas con necesidades especiales, ası́ como al apoyo de hospitales, comedores infantiles y centros tecnológicos mediante donaciones de electrodomésticos y mobiliarios completos. • INTEL Corporation. INTEL se caracteriza por ser una empresa anuente al bien social, la cual a trabajado en ayuda a personas con discapacidad intelectual, tam- 3.4. Producto final y posibles patrocinadores 43 bién se preocupa por la salud de la población infantil constarricense, la educación y proyectos de investigación. • Cooperativa de Productos de Leche Dos Pinos. Esta empresa procura interactuar de manera responsable con la sociedad, por lo que contribuye a la realización de proyectos que procuren el bienestar de diferentes comunidades. Su inversión social se distribuye en variados programas de ayuda, entre ellos, el apoyo al programa de Lucha Contra el Cáncer Infantil, apoyo al Hospital Nacional de Niños, Hospicios de Huérfanos de San José, la Ciudad de los Niños, la Fundación Vida y Sociedad, la Fundación DeBRA, Asociación Obras de Espı́ritu Santo, entre otras. 4 Conclusiones y recomendaciones Conclusiones 1. Se logra diseñar un prototipo para la estimulación multisensorial en primera infancia, conformado por un Arduino Mega1280, un circuito emisor infrarrojo, un circuito receptor infrarrojo y un circuito activador de LEDs. 2. Con la Mesa LED se puede ayudar al infante con discapacidad intelectual a desarrollar sus destrezas motoras por medio de diferentes actividades que lo insten a ejecutar movimientos como el desplazamiento de sus manos por encima del material. 3. Los y las infantes en primera infancia con discapacidad intelectual pueden lograr las mismas destrezas motoras que el niño promedio, como lo son, gatear, caminar, pintar, entre otros; esto por medio de la ayuda de apoyos técnicos asistivos desde sus primeros años de vida. 4. La Mesa LED por sus caraterı́sticas de diseño resaltando luces, colores y permitiendo la interacción, puede ser utilizada en salas mutisensoriales costarricenses con la ayuda de un instructivo de uso basado en las caracterı́sticas del o la infante con discapacidad intelectual. 5. En la actualidad la tecnologı́a es una gran herramienta para la asistencia de personas que presentan discapacidad intelectual. 6. En Costa Rica existen varias instituciones que trabajan con o para favorecer el desarrollo y el trato igualitario para con los y las infantes con discapacidad intelectual, tomando como base la Ley No.7600 y el CNREE como ente rector. Recomendaciones de diseño. 1. Los componente de acople óptico (IRED y fototransistor) deben estar colocados de forma vertical de manera que el receptor se active únicamente en el caso que se refleje la señal infrarroja enviada por el IRED. 45 46 4 Conclusiones y recomendaciones 2. Se puede colocar un potenciómetro en serie con el fototransistor y la resistencia del Circuito Receptor Infrarrojo para variar la intensidad de recepción. 3. Tomar en cuenta la potencia disipada por cada componente para evitar que altas potencias dañen los componentes. 4. Tener claras las caracterı́sticas de operación del Arduino en especial el máximo de corriente que éste puede entregar (40 mA) ya que se debe de partir de este valor para el diseño si se quisiera hacer alguna variación por ejemplo en el color de los LEDs, se debe de tomar como base este valor de corriente para el cálculo de las resistencias. Recomendaciones del uso del material 1. Mantener la Mesa LED apagada si no se está utilizando ya que a pesar de que no se pase la mano por encima de él los IREDs siempre están emitiendo señal (recordar que su señal no es visible al ojo humano); esto permitirá mayor vida útil al material. 2. Para un mejor aprovechamiento del material trabajar en un rincón con poca iluminación donde se logre resaltar la iluminación de los LEDs y sus diferentes patrones de encendido. 3. En conjunto con especialistas calificados se puede diseñar un manual de uso que logre conformar el material como un paquete didáctico, la mesa y el instrucitivo de uso. 4 Conclusiones y recomendaciones 47 Bibliografı́a 1. Bernice, C y Ginglend, D. (1961). Play Activities for the retarded child. (pp. 16). U.S.A: Abingdon. 2. BJ-Adaptaciones. Catálogo de productos Multisensoriales. Recuperado el 24 de mayo del 2013 de http://www.bj-adaptaciones.com/images/stories/ Documentos/Catalogos/Catalogo multisensorial.pdf 3. Brauner, A y Brauner, F. (1977). La educación de un niño deficiente mental. (pp. 14-57). España: Aguilar. 4. Carpio, M. (2012). La Tecnologı́a Asistiva como disciplina para la atención pedagógica de personas con discapacidad intelectual. Actualidades Investigativas en Educación. Vol. 12, Número 12, (pp. 1-27). 5. Chacón, M. (2008). Texto del curso Desarrollo Perceptual Motor. Universidad de Costa Rica. Facultad de Educación. 6. Cirovic, M. (1979). Electrónica fundamental: dispositivos, circuitos y sistemas. (pp.146). España: Reverté. 7. Consejo Nacional de Rehabilitación y Educación Especial. (2013). Rector en Discapacidad de Costa Rica. Recuperado el 24 de mayo del 2013 de http://www.cnree.go.cr/acerca-del-cnree/marcoestrategico/mision.html 8. Desmarais, L. (1998). Applied Electro Optics. (pp. 162-166). 9. Deutsch, D. (2003). Bases Psicopedagógicas de la Educación Especial. (pp.265-270). Cuarta edición. PEARSON EDUCACIÓN, S.A., Madrid. 10. Ejea, J. y Sanchis, E. (2008). El diodo de emisión de luz (LED). Recuperado el 27 de abril del 2013 de http://www.uv.es/=esanchis/cef/pdf/Temas/BT 3.pdf 11. Fondo de Naciones Unidas para la Infancia. (2011). Primera Infancia: 0-8 años. Recuperado el 2 de julio del 2013 de www.unicef.org/costarica/children 3709.htm 12. Germán, D. (2002). La torpeza motora en niños con discapacidad mental. Un enfoque desde la educación fı́sica escolar. Recuperado el 9 de julio del 2013 de http://www.efdeportes.com/efd45/torpeza.htm 13. Ghedina, R. (2006). El lenguaje del paciente desde la perspectiva de la teorı́a nuerocognitiva en rehabilitación fı́sica. Recuperado el 9 de julio del 2013 de http://www.uv.es/perla/3[04].Ghedina.pdf 48 4 Conclusiones y recomendaciones 14. Gutiérrez, B y Verdugo M. (2009). Discapacidad intelectual, adaptación social y problemas de comportamiento. (pp. 16-34). España: Pirámide (Grupo Anaya, S.A.). 15. Instituto Colombiano de Bienestar Familiar. (2008). Orientaciones pedagógica para la atención y la promoción de la inclusión de niñas y niños menores de seis años con discapacidad cognitiva. Recuperado el 26 de abril del 2013 de http://www.icbf.gov.co/portal/page/portal/PortalICBF/ RecursosMultimedia/Publicaciones/Editoriales/ CARTILLA-COGNITIVA-7.pdf 16. Marı́n, L. (2007). Introducción a la Optoelectrónica- Optoacopladores. Universidad de Costa Rica, Escuela de Ingenierı́a Eléctrica. 17. Marı́n, M. (2011). Alumnos con Necesidades Educativas Especiales. (pp. 19-33). Costa Rica: EUNED. 18. Meléndez, L. (2010). La Educación Especial en Costa Rica, Fundamentos y evolución. (pp. 33-137). Costa Rica: EUNED. 19. Ministerio de Educación Pública (2001). Programa de Estudio Ciclo Materno Infantil Educación Preescolar. Costa Rica: MEP. 20. Molina, D. (1975). Psicomotricidad II, el niño deficiente mental y psicomotor. (Vol. 3, pp. 9-77) Argentina: Losada S.A. 21. Monge, M. (2008). Desarrollo psicomotor como elemento fundamental en el desarrollo integral de niños preescolares. Universidad de Costa Rica. (pp.7-11). 22. Picado, K. (2007). El arte de aprender: una guı́a formativa para el hogar y la escuela. (pp. 42-58). Costa Rica: EUNED. 23. Valverde, H. (2003). Aprendo haciendo material didáctico para la Educación Preescolar. Primera edición. (pp. 100) Costa Rica: EUNED. A Código Cuadro A.1: Matriz de LEDs conexión salidas digitales 37 33 29 22 36 32 28 23 35 31 27 24 34 30 26 25 Cuadro A.2: Matriz de LEDs conexión entradas analógicas 15 11 7 0 14 10 6 1 13 9 5 2 49 12 8 4 3 50 //inicializar variables para el switch int on1=0; int on2=0; //inicializar variales para lectura en el analogico int valor0=0; int valor1=0; int valor2=0; int valor3=0; int valor4=0; int valor5=0; int valor6=0; int valor7=0; int valor8=0; int valor9=0; int valor10=0; int valor11=0; int valor12=0; int valor13=0; int valor14=0; int valor15=0; //inicializa tiempo para medir frecuencia del fototransistor int tiempo0; int tiempo1; int tiempo2; int tiempo3; int tiempo4; int tiempo5; int tiempo6; int tiempo7; int tiempo8; int tiempo9; int tiempo10; int tiempo11; int tiempo12; int tiempo13; int tiempo14; int tiempo15; void setup(){ //PWM señal cuadrada para IRED pinMode(13, OUTPUT); //Señal de lectura Analogica pinMode(A15,INPUT); pinMode(A14,INPUT); pinMode(A13,INPUT); pinMode(A12,INPUT); pinMode(A11,INPUT); pinMode(A10,INPUT); pinMode(A9,INPUT); pinMode(A8,INPUT); pinMode(A7,INPUT); pinMode(A6,INPUT); pinMode(A5,INPUT); pinMode(A4,INPUT); pinMode(A3,INPUT); pinMode(A2,INPUT); pinMode(A1,INPUT); pinMode(A0,INPUT); //Señal digital para activar los LEDs for(int i=22;i<38;i++){ pinMode(i,OUTPUT); } //Para Switch pinMode(50,INPUT); A Código pinMode(51,INPUT); } void loop(){ //ciclo de trabajo de 20% para salidas PWM analogWrite(13,51); //lee el valor del fototransistor valor0=analogRead(A0); valor1=analogRead(A1); valor2=analogRead(A2); valor3=analogRead(A3); valor4=analogRead(A4); valor5=analogRead(A5); valor6=analogRead(A6); valor7=analogRead(A7); valor8=analogRead(A8); valor9=analogRead(A9); valor10=analogRead(A10); valor11=analogRead(A11); valor12=analogRead(A12); valor13=analogRead(A13); valor14=analogRead(A14); valor15=analogRead(A15); //lee el valor del switch on1=digitalRead(51); on2=digitalRead(50); if(on1==HIGH && on2==HIGH){ //patron1: on1 -HIGH on2 HIGH parpadeo if(valor0<512){ tiempo0=pulseIn(A0,HIGH); //lee el tiempo en alto del pulso if(1000<tiempo0 && tiempo0<1500){ //rango de tiempo en alto del pulso digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); delay(10); digitalWrite(22,LOW); digitalWrite(23,LOW); digitalWrite(28,LOW); digitalWrite(29,LOW); delay(10); } } if(valor1<512){ tiempo1=pulseIn(A1,HIGH); if(1000<tiempo1 && tiempo1<1300){ digitalWrite(23,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); delay(100); digitalWrite(23,LOW); digitalWrite(24,LOW); digitalWrite(28,LOW); digitalWrite(27,LOW); delay(100); } } if(valor2<512){ tiempo2=pulseIn(A2,HIGH); if(1000<tiempo2 && tiempo2<1500){ digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); delay(10); digitalWrite(24,LOW); digitalWrite(25,LOW); digitalWrite(26,LOW); digitalWrite(27,LOW); delay(10); } } if(valor3<512){ tiempo3=pulseIn(A3,HIGH); if(1000<tiempo3 && tiempo3<1500){ digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(27,HIGH);; delay(10); digitalWrite(24,LOW); digitalWrite(25,LOW); digitalWrite(26,LOW); digitalWrite(27,LOW); delay(10); } } if(valor4<512 ){ tiempo4=pulseIn(A4,HIGH); if(1000<tiempo4 && tiempo4<1500){ digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); delay(10); digitalWrite(24,LOW); digitalWrite(25,LOW); digitalWrite(26,LOW); digitalWrite(27,LOW); delay(10); } } if(valor5<512){ tiempo5=pulseIn(A5,HIGH); if(1000<tiempo5 && tiempo5<1500){ digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); delay(10); digitalWrite(27,LOW); digitalWrite(28,LOW); digitalWrite(23,LOW); digitalWrite(24,LOW); delay(10); } } if(1000<tiempo6 && tiempo6<1500){ digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); delay(10); digitalWrite(28,LOW); digitalWrite(29,LOW); digitalWrite(32,LOW); digitalWrite(33,LOW); delay(10); } } if(valor7<512){ tiempo7=pulseIn(A7,HIGH); if(1000<tiempo7 && tiempo7<1500){ digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); delay(10); digitalWrite(28,LOW); digitalWrite(29,LOW); digitalWrite(22,LOW); digitalWrite(23,LOW); delay(10); } } if(valor8<512){ tiempo8=pulseIn(A8,HIGH); if(1000<tiempo8 && tiempo8<1500){ digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); delay(10); digitalWrite(31,LOW); digitalWrite(30,LOW); digitalWrite(26,LOW); digitalWrite(27,LOW); delay(10); } } if(valor9<512){ tiempo9=pulseIn(A9,HIGH); if(1000<tiempo9 && tiempo9<1500){ digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); delay(10); digitalWrite(31,LOW); digitalWrite(30,LOW); digitalWrite(26,LOW); digitalWrite(27,LOW); delay(10); } } if(valor10<512){ if(valor6<512){ tiempo6=pulseIn(A6,HIGH); tiempo10=pulseIn(A10,HIGH); A Código if(1000<tiempo10 && tiempo10<1500){ digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); delay(10); digitalWrite(32,LOW); digitalWrite(33,LOW); digitalWrite(29,LOW); digitalWrite(28,LOW); delay(10); } } if(valor11<512){ tiempo11=pulseIn(A11,HIGH); if(1000<tiempo11 && tiempo11<1500){ digitalWrite(37,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); delay(10); digitalWrite(37,LOW); digitalWrite(36,LOW); digitalWrite(33,LOW); digitalWrite(32,LOW); delay(10); } } if(valor12<512){ tiempo12=pulseIn(A12,HIGH); if(1000<tiempo12 && tiempo12<1500){ digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); delay(10); digitalWrite(34,LOW); digitalWrite(30,LOW); digitalWrite(31,LOW); digitalWrite(35,LOW); delay(10); } } if(valor13<512){ tiempo13=pulseIn(A13,HIGH); if(1000<tiempo13 && tiempo13<1500){ digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); delay(10); digitalWrite(35,LOW); digitalWrite(34,LOW); digitalWrite(30,LOW); digitalWrite(31,LOW); delay(10); }else { digitalWrite(35,LOW); } } 51 } if(valor14<512){ tiempo14=pulseIn(A14,HIGH); if(1000<tiempo14 && tiempo14<1500){ digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); delay(10); digitalWrite(36,LOW); digitalWrite(37,LOW); digitalWrite(33,LOW); digitalWrite(32,LOW); delay(10); } } if(valor15<512){ tiempo15=pulseIn(A15,HIGH); if(1000<tiempo15 && tiempo15<1500){ digitalWrite(37,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); delay(10); digitalWrite(37,LOW); digitalWrite(36,LOW); digitalWrite(33,LOW); digitalWrite(32,LOW); delay(10); }else { digitalWrite(37,LOW); } } } if(on2==HIGH && on1==LOW){ //patron2 on1-LOW on2-HIGH lluvia if(valor0<512){ tiempo0=pulseIn(A0,HIGH); if(1000<tiempo15 && tiempo15<1500){ digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(500); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); delay(500); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); delay(500); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); delay(500); for(int x=22; x<38; x++) { digitalWrite(x,LOW); } } if(valor7<512){ tiempo7=pulseIn(A7,HIGH); if(1000<tiempo15 && tiempo15<1500){ digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(500); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); delay(500); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); delay(500); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); delay(500); for(int x=22; x<38; x++){ digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor11<512) { tiempo11=pulseIn(A11,HIGH); if(1000<tiempo11 && tiempo11<1500){ digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(500); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); delay(500); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); delay(500); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); delay(500); for(int x=22; x<38; x++) { digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor15<512){ tiempo15=pulseIn(A15,HIGH); if(1000<tiempo15 && tiempo15<1500){ digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(500); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); delay(500); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); delay(500); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); delay(500); for(int x=22; x<38; x++){ digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor12<512){ tiempo12=pulseIn(A12,HIGH); if(1000<tiempo12 && tiempo12<1500){ digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); delay(500); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); delay(500); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); delay(500); digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(500); for(int x=22; x<38; x++){ digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor3<512){ tiempo3=pulseIn(A3,HIGH); if(1000<tiempo3 && tiempo3<1500){ digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); delay(500); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); 52 delay(500); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); delay(500); digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(500); for(int x=22; x<38; x++){ digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor4<512){ tiempo4=pulseIn(A4,HIGH); if(1000<tiempo4 && tiempo4<1500){ digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); delay(500); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); delay(500); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); delay(500); digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(500); for(int x=22; x<38; x++) { digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor8<512){ tiempo8=pulseIn(A8,HIGH); if(1000<tiempo8 && tiempo8<1500){ digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); delay(500); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); delay(500); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); delay(500); digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); A Código delay(500); for(int x=22; x<38; x++){ digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor1<512){ tiempo1=pulseIn(A1,HIGH); if(1000<tiempo1 && tiempo1<1500){ digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); delay(500); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); delay(500); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); delay(500); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(500); for(int x=22; x<38; x++){ digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor2<512){ tiempo2=pulseIn(A2,HIGH); if(1000<tiempo2 && tiempo2<1500){ digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); delay(500); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); delay(500); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); delay(500); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(500); for(int x=22; x<38; x++){ digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor5<512){ tiempo5=pulseIn(A5,HIGH); if(1000<tiempo5 && tiempo5<1500){ digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); delay(500); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); delay(500); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); delay(500); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(500); for(int x=22; x<38; x++){ digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor6<512){ tiempo6=pulseIn(A6,HIGH); if(1000<tiempo6 && tiempo6<1500){ digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); delay(500); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); delay(500); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); delay(500); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(500); for(int x=22; x<38; x++){ digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor14<512){ tiempo14=pulseIn(A14,HIGH); if(1000<tiempo14 && tiempo14<1500){ digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(500); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); delay(500); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); delay(500); digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); delay(500); for(int x=22; x<38; x++){ digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor13<512){ tiempo13=pulseIn(A13,HIGH); if(1000<tiempo13 && tiempo13<1500){ digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(500); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); delay(500); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); delay(500); digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); delay(500); for(int x=22; x<38; x++){ digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor9<512){ tiempo9=pulseIn(A9,HIGH); if(1000<tiempo9 && tiempo9<1500){ digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(500); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); delay(500); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); delay(500); digitalWrite(22,HIGH); A Código digitalWrite(23,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); delay(500); for(int x=22; x<38; x++){ digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor10<51){ tiempo10=pulseIn(A10,HIGH); if(1000<tiempo10 && tiempo10<1500){ digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(500); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); delay(500); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); delay(500); digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(23,HIGH); digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); delay(500); for(int x=22; x<38; x++){ digitalWrite(x,LOW); } } } } if(on1==HIGH && on2==LOW){ // if(valor0<512){ tiempo0=pulseIn(A0,HIGH); if(1000<tiempo0 && tiempo0<1500){ digitalWrite(22,HIGH); // u digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(1000); digitalWrite(23,HIGH); // n n digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); delay(1000); for(int x=22; x<38; x++){ 53 digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor3<512){ tiempo3=pulseIn(A3,HIGH); if(1000<tiempo3 && tiempo3<1500){ digitalWrite(22,HIGH); // u digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(1000); digitalWrite(23,HIGH); // n n digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); delay(1000); for(int x=22; x<38; x++) { digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor5<512){ tiempo5=pulseIn(A5,HIGH); if(1000<tiempo5 && tiempo5<1500){ digitalWrite(22,HIGH); // u digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(1000); digitalWrite(23,HIGH); // n n digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); delay(1000); for(int x=22; x<38; x++){ digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor6<512){ tiempo6=pulseIn(A6,HIGH); if(1000<tiempo6 && tiempo6<1500){ digitalWrite(22,HIGH); // u digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(1000); digitalWrite(23,HIGH); // n n digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); delay(1000); for(int x=22; x<38; x++) { digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor9<512){ tiempo9=pulseIn(A9,HIGH); if(1000<tiempo9 && tiempo9<1500){ digitalWrite(22,HIGH); // u digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(1000); digitalWrite(23,HIGH); // n n digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); delay(1000); for(int x=22; x<38; x++){ digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor10<512){ tiempo10=pulseIn(A10,HIGH); if(1000<tiempo10 && tiempo10<1500){ digitalWrite(22,HIGH); // u digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(1000); digitalWrite(23,HIGH); // n n digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); delay(1000); for(int x=22; x<38; x++) { digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor12<512){ tiempo12=pulseIn(A12,HIGH); if(1000<tiempo12 && tiempo12<1500){ digitalWrite(22,HIGH); // u digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(1000); digitalWrite(23,HIGH); // n n digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); delay(1000); for(int x=22; x<38; x++) { digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor15<512){ tiempo15=pulseIn(A15,HIGH); if(1000<tiempo15 && tiempo15<1500){ digitalWrite(22,HIGH); // u digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(1000); digitalWrite(23,HIGH); // n n digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); 54 digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); delay(1000); for(int x=22; x<38; x++){ digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor1<512){ tiempo1=pulseIn(A1,HIGH); if(1000<tiempo1 && tiempo1<1500){ digitalWrite(23,HIGH); una cuadrado digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(1000); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); delay(1000); for(int x=22; x<38; x++){ digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor2<512){ tiempo2=pulseIn(A2,HIGH); if(1000<tiempo2 && tiempo2<1500){ digitalWrite(23,HIGH); un cuadrado digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(1000); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); digitalWrite(31,HIGH); digitalWrite(32,HIGH); delay(1000); for(int x=22; x<38; x++){ digitalWrite(x,LOW); } } } if(valor4<512){ A Código tiempo4=pulseIn(A4,HIGH); if(1000<tiempo4 && tiempo4<1500){ digitalWrite(23,HIGH); una cuadrado digitalWrite(24,HIGH); digitalWrite(26,HIGH); digitalWrite(29,HIGH); digitalWrite(30,HIGH); digitalWrite(33,HIGH); digitalWrite(35,HIGH); digitalWrite(36,HIGH); digitalWrite(25,HIGH); digitalWrite(34,HIGH); digitalWrite(22,HIGH); digitalWrite(37,HIGH); delay(1000); digitalWrite(27,HIGH); digitalWrite(28,HIGH); 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