Seguridad en el uso de microcontroladores como Arduino

Question

He estado aprendiendo a trabajar con Arduino Uno R3, y me parece muy intuitivo y emocionante. Como muchos coinciden, veo muchas ventajas en aprender a usarlo a una edad temprana.

Me gustaría iniciar una clase de voluntariado para los niños de mi barrio para enseñarles a iniciar pequeños proyectos con el Arduino. Esto también incluye aprender a trabajar con una protoboard y otros dispositivos y objetos relacionados con la creación de proyectos interesantes con Arduino.

¿Cuáles son los problemas de seguridad de enseñar a niños de 10 a 15 años a trabajar con un microcontrolador Arduino (o similar)? ¿Existe un riesgo existencial lo suficientemente alto como para que sea una mala idea, legalmente o no, enseñar un curso de este tipo a niños de esa edad?

Answer 1

Los mayores riesgos son que destruyan el equipo, no que se hagan daño. Al menos, no hasta que les introduzcas en los soldadores.

Yo recomendaría no utilizar baterías de iones de litio para la alimentación, ya que pueden explotar si se produce un cortocircuito. Las pilas AA normales se calientan si entran en cortocircuito (lo suficiente como para causar quemaduras/incendios después de un tiempo) pero no es probable que exploten. La mejor fuente de alimentación sería una con un límite de corriente ajustable que ayude a evitar daños al equipo o a las personas.

Algunos componentes, como los condensadores, pueden explotar si se utilizan por encima de su tensión nominal o con la polaridad invertida, a veces con un estruendo que asusta. Pero incluso eso no es demasiado arriesgado, a menos que te entre en los ojos.

Mientras no hagan nada increíblemente estúpido estarán bien. La electricidad a los voltajes utilizados en los microcontroladores no va a dañar a nadie.

(Como ejemplo de "increíblemente estúpido", en el laboratorio de electrónica de nuestro instituto alguien decidió averiguar qué ocurre si se produce un cortocircuito en una toma de corriente de 120v con un trozo de soldadura. La respuesta es que brilla durante un segundo, y luego explota violentamente y rocía soldadura fundida a unos 10-15 pies. Recomiendo no repitiendo ese experimento)

Answer 2

1. Esto probablemente no hace falta decirlo, pero hay que evitar el uso de fuentes de alimentación con un "empuje" significativo, o tener algún mecanismo que limite la corriente/potencia que sea difícil de sortear. Ciertamente menos de 12V es bueno, y preferiblemente limitar a 1A o menos.

2. Junto con el 1, las baterías son un problema (concretamente las de litio). Por lo general, pueden suministrar mucha corriente cuando entran en cortocircuito y, en el caso de las baterías basadas en litio (Li-ion, Li-Po), pueden incendiarse si se abusa de ellas.

3. Los condensadores polarizados dan problemas (electrolíticos/tantalio). Cuando están en polarización inversa, no se comportan como condensadores, sino como un cortocircuito. Con suficiente corriente, el condensador se calentará. En el caso de los electrolíticos, el electrolito se evapora y el condensador estalla. Creo que los de tantalio se incendiarán. Tenga en cuenta que hay condensadores electrolíticos bipolares (no polares). Estos son perfectamente adecuados para su uso.

4. Fomente las buenas prácticas del circuito desde el principio. Estas incluyen (pero no se limitan a):

   a. Apagar/desconectar todas las fuentes de energía antes de modificar un circuito

   b. Mantenga los circuitos relativamente bien organizados (puede proporcionar diseños para que los estudiantes los construyan). Esto no sólo reducirá los errores, sino que, con suerte, facilitará la depuración y disminuirá la probabilidad de que ocurra algo peligroso.

   c. El doble control (o el triple control) nunca está de más. Te sorprendería (o tal vez no tanto) la frecuencia con la que los estudiantes preguntan por qué su circuito no funciona sólo para encontrar un problema obvio porque era "demasiado simple" para comprobarlo.

Dicho esto, me parece una idea perfecta para enseñar a los niños los circuitos.

Answer 3

¿Seguridad? Sólo se puede hacer una cosa. Enséñales a no pegar la cara directamente sobre el circuito. Apártese cuando encienda el circuito "por si acaso". Unas cuantas "llamas" aquí y allá sólo perjudicarán tu bolsillo y te harán parecer taaaan guay. Peligro falso y aprendizaje, todo en uno.

El aprendizaje por explosión/humo/calor es tan válido como cualquier otro y quizás más.

Answer 4

El único riesgo que se me ocurre es un cortocircuito. Si trabajan con baterías, asegúrate de explicarlo. El peligro de un cortocircuito es que puede hacer que los cables se calienten mucho. Si una batería se cortocircuita con algo de baja resistencia, como un cable, podría hacer que la batería explotara.

También hay que enseñar las limitaciones de Arduino, para no dañar el controlador, por ejemplo (por una corriente demasiado alta extraída y/o una tensión de entrada demasiado alta en los pines).

Answer 5

Desde muy joven hice breadboarding con TTL, en la época en que la soldadura tenía mucho más plomo, el chasis de un televisor estaba vivo y los interruptores basculantes de mercurio eran bombillas de cristal transparente que se vendían libremente sin preguntas incómodas.

La lana de acero y los cables de arranque eran el límite de nuestra naturaleza destructiva. Aunque tampoco muchos conos de altavoz sobrevivían mucho tiempo. Una o dos veces hicimos cosas muy peligrosas con transformadores de varias tomas y yugos de TRC de esos mismos televisores.

Lo hicimos en cobertizos donde el amianto se cortaba y mordisqueaba habitualmente. Uno de mis amigos legos fue a casa un día y les dijo a sus padres que yo hacía bombas en el garaje. Esto tardó en desaparecer incluso en aquellos días.

En cuanto a los cortocircuitos, el enfoque de la "palanca" siempre ha sido atractivo. Al fin y al cabo, protege todo lo que hay aguas abajo y el fusible sirve para algo.

Hoy en día todos los hogares deberían tener un RCD/protección contra fugas a tierra y nuestras áreas de trabajo un gran interruptor de seta roja.

Las placas y los escudos con terminales de tornillo y clavijas son mucho más seguros.

Mi mujer tiene un máster y no sabe qué hacer con un soldador.

¿Deberías poner tu Raspberry Pi y enseñarles a codificar en su lugar? En todo caso, esto es más peligroso y probablemente no aprenderán más Python cuando se den cuenta de que los proyectos en C se ejecutan 10 veces más rápido.

Me molesta terriblemente que estos procesadores se utilicen a menudo como mazos para clavar chinchetas. Muchas aplicaciones podrían servirse de dispositivos dedicados, como temporizadores 555 o contadores de escala. Tal vez sólo nos guste chapotear.

Anticiparse al fuego, anticiparse a las quemaduras. Un cubo de arena para el fuego. (Todavía me pregunto cómo podríamos fabricar baterías de corriente continua para 5V y 12V y utilizar los mismos conectores) - tampoco podemos tener más halón.

Por supuesto, luego está el riesgo del proyecto. Digamos que un controlador para una máquina de vapor en vivo. ¿Cuáles son los riesgos de un boceto que salga mal?