Open-source, portable, and low-cost educational kit for engineering control courses

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.17979/ja-cea.2026.47.13762

Palabras clave:

Educación en Control, Diseño de Control, Modelado, Identificación y Procesamiento de Señales, Sistemas de Control Lineal, Computación aplicacada al Control

Resumen

La experimentación práctica es esencial en la enseñanza de la ingeniería automática; sin embargo, las plataformas tradicionales suelen ser costosas, poco portátiles o depender de software propietario, lo que limita su accesibilidad y escalabilidad. Este trabajo presenta un kit educativo open-source, portátil y de bajo coste para el aprendizaje práctico en asignaturas de control automático. La plataforma integra un sistema embebido basado en ESP32 con un motor de corriente continua con encoder, junto con una interfaz gráfica de usuario (GUI) en Python para la configuración de experimentos, la visualización en tiempo real y el almacenamiento de datos. El firmware emplea FreeRTOS para garantizar un muestreo determinista y múltiples modos de operación. La GUI permite configurar controladores, aplicar referencias y exportar datos. Gracias a su bajo coste y a su naturaleza abierta, los estudiantes pueden montar el sistema y disponer de un equipo de prácticas propio, manteniendo la interacción con un sistema físico real incluso fuera del laboratorio.

Referencias

Barry, R., 2018. FreeRTOS Reference Manual: API functions and configuration options. Real Time Engineers Ltd., accedido: 28 de mayo de 2026. URL: https://freertos.org

Bernstein, D. S., 2005. The quanser dc motor control trainer individual or team learning for hands-on control education-product review. IEEE Control Systems Magazine 25 (3), 90–93. DOI: https://doi.org/10.1109/MCS.2005.1432604

Carlson, L. E., Sullivan, J. F., 1999. Hands-on engineering: learning by doing in the integrated teaching and learning program. International Journal of Engineering Education 15 (1), 20–31. URL: https://www.ijee.ie/articles/Vol15-1/Ijee1041.pdf

Dixon, W. E., Dawson, D. M., Costic, B. T., De Queiroz, M. S., 2002. A matlab-based control systems laboratory experience for undergraduate students: toward standardization and shared resources. IEEE Transactions on Education 45 (3), 218–226. DOI: https://doi.org/10.1109/TE.2002.1024613

Docekal, T., Golembiovsky, M., 2018. Low cost laboratory plant for control system education. IFAC-PapersOnLine 51 (6), 289–294, 15th IFAC Conference on Programmable Devices and Embedded Systems PDeS 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.07.168

Fuller, S., Greiner, B., Moore, J., Murray, R., van Paassen, R., Yorke, R., 2021. The python control systems library (python-control). In: 60th IEEE Conference on Decision and Control (CDC). IEEE, pp. 4875–4881. DOI: https://doi.org/10.1109/CDC45484.2021.9683368

Gandarias, J. M., Kalhor, S. A., Gómez-de Gabriel, J. M., 2016. Diseño y uso de una paleta háptica para prácticas de teleoperación con simulink. Actas de las XXXVII Jornadas de Automática. DOI: https://doi.org/10.17979/spudc.9788497498081.0286

Gandarias, J. M., Muñoz-Ramírez, A. J., Gómez-de Gabriel, J. M., et al., 2017. Uso del haptic paddle con aprendizaje basado en proyectos. Actas de las XXXVIII Jornadas de Automática. URL: http://hdl.handle.net/2183/25764

Gonzalez, C., Alvarado, I., La Pe˜na, D. M., 2017. Low cost two-wheels self-balancing robot for control education. IFAC-PapersOnLine 50 (1), 9174– 9179. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2017.08.1729

Jara, C. A., Candelas, F. A., Puente, S. T., Torres, F., 2011. Hands-on experiences of undergraduate students in automatics and robotics using a virtual and remote laboratory. Computers & Education 57 (4), 2451–2461.

Martinez, M. O., Nunez, C. M., Liao, T., Morimoto, T. K., Okamura, A. M., 2019. Evolution and analysis of hapkit: An open-source haptic device for educational applications. IEEE transactions on haptics 13 (2), 354–367. DOI: https://doi.org/10.1109/TOH.2019.2948609

Muñoz, J., Monje, C. A., Mena, L., Balaguer, C., 2022. Educational low cost platform for control engineering. Actas de las XLIII Jornadas de Automática. DOI: https://doi.org/10.17979/spudc.9788497498418.0295

Muñoz-Ramírez, A. J., Gómez-de Gabriel, J. M., 2016. Modelar o programar en pr´acticas de rob´otica. Actas de las XXXVII Jornadas de Automática. DOI: https://doi.org/10.17979/spudc.9788497498081.0432

Nguyen, K., Schoedel, S., Alavilli, A., Plancher, B., Manchester, Z., 2024. Tinympc: Model-predictive control on resource-constrained microcontrollers. In: IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). DOI: https://doi.org/10.1109/ICRA57147.2024.10610987

Núñez, E. B., 2024. Diseño de un plóter para el aprendizaje del modelado y control de motores cc. Actas de las XLV Jornadas de Automática (45). DOI: https://doi.org/10.17979/ja-cea.2024.45.10900

Schmidt, D. C., et al., 2006. Model-driven engineering. Computer-IEEE Computer Society- 39 (2), 25. URL: http://unbox.org/wisp/var/06miami/mmbse/01597083.pdf

Sianez, D. M., Fugère, M. A., Lennon, C. A., 2010. Technology and engineering education students’ perceptions of hands-on and hands-off activities. Research in Science & Technological Education 28 (3), 291–299. DOI: https://doi.org/10.1080/02635143.2010.502102

Vazquez-Hurtado, C., Sotelo, D., Sotelo, C., Frye, M., Martínez-Jiménez, F., Oropeza, R. S., Quiñones, J. I. G., 2025. Development of control engineering curriculum for advanced research and undergraduate education: A practical approach to bring theory closer to practice using quanser® products. In: 2025 ASEE Annual Conference & Exposition. DOI: https://doi.org/10.18260/1-2--56284

Descargas

Publicado

01-09-2026

Número

Sección

Educación en Automática