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Ponencia de D. Juan Blázquez Sánchez: "Control Domótico por Internet desde un punto de vista educativo

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Subido el 22 de enero de 2013 por tic.ismie

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Ponencia de D. Juan Blázquez Sánchez: "Control Domótico por Internet desde un punto de vista educativo" en las IV Jornadas de integración de las TIC en la enseñanza.

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Gracias, buenas tardes. Bien, pues el proyecto que lo llevo desarrollando desde el año 2009 lo he llamado iLab, de innovación, laboratorio de innovación. 00:00:04
Entonces, la domótica, todo lo definimos como una técnica que permite la automatización de los hogares y veremos que tiene aplicaciones, pues tanto en el ahorro energético, 00:00:17
como en el control de luces, el control de puertas, el dar una presencia en la casa cuando realmente no estamos 00:00:28
y también pues la comodidad de poder hacerlo desde internet. 00:00:36
Aquí tenemos por ejemplo en esta imagen los distintos elementos que se pueden controlar, 00:00:41
desde persianas, calefacción, pues sondas de agua también, temperatura, etc. 00:00:46
Vemos que en la domótica hay muchos productos comerciales y esos productos comerciales son normalmente bastante caros para poder llevarlos al aula 00:00:54
Este proyecto está principalmente orientado a la tecnología y también a la informática por la parte que tiene de internet y de control domótico desde distintos dispositivos móviles 00:01:06
Voy a hacer primero una presentación de algunos de los productos comerciales que hay. Por ejemplo, aquí tenemos un módulo RX que es un módulo receptor y un módulo transmisor. El precio de estos productos puede ser superior a 50 euros. Si tenemos que utilizarlo por varios grupos de alumnos sería muy caro. Luego veremos que por ello vamos a desarrollar una tecnología propia y casera para poder llevar a cabo todo este control domótico. 00:01:19
Aquí tenemos el protocolo X10 que es uno de los más conocidos para realizar este control domótico con distintos electrodomésticos y distintos receptores como aparecen en la diapositiva y un módulo que pone ahí mini controlador que es el que da las órdenes a los distintos elementos receptores para poder controlar los electrodomésticos. 00:01:48
A su vez, este mini controlador debería estar conectado a internet para poder realizar el control domótico desde la web. 00:02:14
Introducción a la domótica en el aula. 00:02:25
Con esto queremos decir que lo presentado hasta ahora no es viable para poder llevarlo al aula dado lo caro que puede resultarnos. 00:02:27
Entonces la aproximación es realizar un control domótico que llamo aquí internet desde un punto de vista educativo. 00:02:36
Para ello se van a elaborar las maquetas que usualmente se realizan en el taller de tecnología, maquetas típicas que todo profesor de tecnología ha realizado en alguna ocasión con los alumnos. 00:02:43
Y vamos a añadir un módulo electrónico tan simple como veremos que es un transistor trabajando en corta y saturación y un relé. Esto lo realizan los alumnos de cuarto de la ESO. 00:02:56
y conectaremos la maqueta a un dispositivo que vamos a llamar iLab 00:03:07
o lo que es que directamente está conectado por el puerto USB al ordenador 00:03:14
iLab en este caso es como una microcontroladora, un pequeño circuito electrónico 00:03:19
desarrollado en este caso por el profesor 00:03:26
anteriormente y veremos al final un vídeo 00:03:28
la microcontroladora la desarrollaron los alumnos de cuarto de la ESO 00:03:31
pero solamente es válida para ordenadores con el puerto paralelo. 00:03:36
Como este puerto paralelo está desapareciendo en los ordenadores más modernos, más actuales, los portátiles, los de sobremesa, etc., 00:03:41
pues se ha optado por desarrollar un nuevo prototipo que es iLab. Funciona a través del puerto USB del ordenador. 00:03:49
Dada la tecnología que se requiere para ello, ya no lo elaboran los alumnos, pero sí que se crean varios prototipos que los alumnos utilizarán. 00:03:58
Bien, aquí para que nos hagamos una idea de qué estamos hablando y no nos perdamos en conceptos abstractos, vamos a poner las cosas un poco en su lugar y vemos que aparece una maqueta, que estoy ahora señalizando con el puntero, realizada por los alumnos de cuarto de la ESO. 00:04:07
Es tan simple como un garaje realmente y una puerta corredera que funciona según el sistema tuerca-tornillo. 00:04:23
Tenemos aquí un tornillo y una tuerca. 00:04:33
Al ponerse en movimiento el tornillo, la tuerca se desplaza en una dirección y otra, 00:04:36
permitiendo el movimiento de la puerta hasta un final de carrera en un extremo y otro final de carrera en otro extremo. 00:04:42
Vemos aquí cómo han aplicado un sistema reductor de velocidad con una polea y una goma 00:04:48
y aplicado a un motor eléctrico. 00:04:53
Este módulo es el módulo electrónico de control que tiene un transistor, que se puede apreciar, 00:04:56
este transistor y un relé. 00:05:03
El transistor trabaja en corta y saturación en dos estados, on-off, y de esta forma activa o desactiva el relé. 00:05:06
¿Qué hace el transistor? Cambiar el sentido de giro del motor. 00:05:14
Es una conmutación del sentido de giro del motor de forma que la puerta una vez cerrará y otra vez abrirá. 00:05:18
Vemos un cable, lo he conectado en esta parte de forma gráfica al iLab, que es la tarjeta, y esta tarjeta casera está conectada al puerto USB. 00:05:25
Existen varios escenarios que también veremos más adelante y es, uno, el control a través de un router Wi-Fi. 00:05:37
Podemos colocar en el aula un router Wi-Fi y con el router Wi-Fi el ordenador de control queda conectado y también cualquier otro dispositivo móvil a través del router Wi-Fi podremos acceder al ordenador. 00:05:42
Y en el ordenador habrá una página web elaborada por los alumnos que a través de esa página web podremos de forma sencilla abrir y cerrar la puerta desde cualquier dispositivo que esté conectado a ese router Wi-Fi. 00:05:56
A su vez veremos otra modalidad que consistirá en controlarlo desde internet, para ello tendrá que haber acceso a internet, no es requisito imprescindible, puede ser un control wifi local en esa zona o si hay acceso a internet también controlaremos nuestra maqueta desde internet. 00:06:10
Entonces consiste en fabricar maquetas y automatizarlas y controlarlas desde Internet. 00:06:26
Bien, veremos que el sistema iLab es un proyecto de innovación educativa creado para la tecnología, la física y la informática, 00:06:31
porque a su vez no tiene aplicaciones únicamente en la domótica, sino también en la robótica y en la toma de medidas, 00:06:41
pero en el caso que nos concierne lo vamos a utilizar únicamente para la domótica. 00:06:48
Utiliza dos módulos hardware, uno iLab y otro iLab Power 00:06:52
En nuestro caso solamente utilizaremos iLab y el circuito del relé y el transistor 00:06:57
Es un interfaz gráfico elaborado por el profesor, desarrollado en Visual C, en el entorno de Microsoft, Visual C y en Borland C 00:07:02
La tecnología basada, está basada en una tecnología en un PIC, en un pequeño microcontrolador, lleva un pequeño microcontrolador y un PC 00:07:11
Hay un hardware específico diseñado, un software específico diseñado y un puerto USB. Permite flexibilidad de diseños de aplicaciones. Por ejemplo, una de las aplicaciones que hice con Tico en bachillerato en tecnología y información de las comunicaciones es que los alumnos diseñaron un interfaz gráfico con Visual Basic 6 y a su vez este interfaz gráfico podía controlar la casa domótica. 00:07:21
como escribiendo en simples ficheros de texto unos valores numéricos que son los que iLab recibe y manda al pequeño módulo de control. 00:07:48
Quiero también a su vez mostrar cómo es el interfaz gráfico. 00:08:00
Este interfaz gráfico que lo tengo colgado en el blog, que también comentaré, se puede descargar gratuitamente. 00:08:06
El interfaz gráfico vemos en la parte superior que pone iLab no detectado 00:08:12
Es decir, que muchas de las funcionalidades no están activas porque necesitamos conectar la tarjeta con el cable USB al ordenador 00:08:20
Nos permite varios tipos de controles 00:08:27
Uno que es lo que he llamado desde la nube, control domótico desde la nube 00:08:31
Tenemos un servidor o una página web en internet 00:08:35
Un espacio donde podemos colgar nuestra página web 00:08:39
Y lo que hará este programa es comunicarse con ese espacio web 00:08:41
De forma que cuando nosotros entremos en esa web, transmitirá, enviará y recibirá datos desde esa web. 00:08:44
No necesitamos ningún router ni nada, únicamente estar conectados a internet. 00:08:51
Para ello, se realiza a través de un servidor FTP, un cliente FTP. 00:08:55
Yo en este caso tengo un espacio web en Roble, PNTIC, en el Ministerio de Educación, con el usuario y la contraseña. 00:09:02
Cuando ponga el usuario y contraseña y me conecte, se encargará de enviar y recibir todos estos ficheros. Estos ficheros son los que se comunicarán con la maqueta domótica. ¿Qué información transfiere? Canales analógicos, información de lecturas, por ejemplo, de temperatura, de presión, variables que varían con el tiempo. 00:09:10
Y también de datos digitales, a través de otros ficheros que tenemos aquí, del estado de entrada y salida digital. Y también puede mandar imágenes de una webcam si el ordenador tiene webcam, de forma que nosotros podemos estar desde cualquier lugar viendo la maqueta domótica, dando a abrir puerta y vemos cómo la puerta se abre y nos enviará una imagen a la página web y veremos en la página web cómo la puerta realmente se ha abierto. 00:09:27
Un chequeo. Luego, esta es una funcionalidad para comunicarse a través de la nube. Calibrar. También tiene una funcionalidad, recuperamos calibración, de calibrar. Si nosotros queremos a través de, por ejemplo, una resistencia NTC, que es una resistencia negativa de temperatura que se utiliza en el taller de tecnología, medir temperatura con ella, lo que hacemos es tomar dos valores. 00:09:55
Una resistencia R0, por ejemplo, la podemos tomar a punto de congelación del agua. La medimos y le ponemos el valor de la resistencia, la temperatura y la resistencia. Aquí, por ejemplo, se ha equilibrado 20 grados, 800 ohmios. Otra temperatura de 18 grados, 900 ohmios. 00:10:17
Y lo que hace el programa es trazar una recta entre esos dos puntos. 00:10:36
Luego podremos tomar medidas linealizando en cualquiera de esos valores. 00:10:40
Y también podemos tomar muestras por segundo en distinto rango. 00:10:48
Una muestra por hora, una muestra cada 10 minutos, una muestra cada segundo de nuestra maqueta domótica. 00:10:51
La vamos muestreando y de esa forma vamos leyendo su estado. 00:10:56
De forma que normalmente solemos utilizar 5 segundos. 00:11:01
En 5 segundos lo veremos también más tarde como cadencia para manejarla. Y aquí hay una foto de lo que es una casa domótica y distintos estados. El interfaz simplemente que veáis que este es el aspecto que tiene. Seguimos con la presentación. 00:11:04
Bien. Características de iLab. Voy a pasar rápido porque realmente las que nos interesan son las de domótica. Permite reprogramación. Si alguien conoce lo que es el flow code, el flow code permite crear programas con un diagrama de flujo. 00:11:19
Lo dibujas en el ordenador creando el diagrama de flujo y el código se genera automáticamente y se descarga al PIC, a la memoria. 00:11:37
Y con eso se pueden crear, por ejemplo, robots fácilmente. 00:11:45
También podemos leer variables y almacenarlas en un fichero para después con una hoja Excel representarlas o tener gráficas de ellas. 00:11:48
Tiene salidas analógicas PWM1 y PWM2 para control, por ejemplo, de motores. 00:11:57
y está configurado por defecto para lectura de parámetros eléctricos como voltaje, intensidad y resistencia 00:12:02
es decir que los alumnos con el ordenador pueden tomar medidas de estos parámetros 00:12:09
sin utilizar por ejemplo un voltímetro, un amperímetro o un ómetro o un polímetro, lo que sería su caso 00:12:14
¿Cuál es el diseño? El diseño es este, comparándolo con la moneda de un euro 00:12:20
pues consta de estas entradas, es un tamaño bastante reducido 00:12:23
y yo lo que he hecho ha sido montar 10 módulos 00:12:28
Los he montado yo manualmente. Están hechos a mano, encargué la placa y los he montado manualmente. Utilizamos entradas digitales, test digital. Aquí tenemos cuatro salidas digitales y estas serían las analógicas. No necesitamos más para nuestro control domótico. 00:12:31
entradas y salidas de datos 00:12:48
en este aspecto únicamente comunicar 00:12:51
que la comunicación 00:12:54
no utiliza sockets 00:12:56
es decir 00:12:58
lo que es el protocolo TCPIP 00:12:59
para comunicarse a través de sockets 00:13:02
no lo utiliza, lo que hace es escribir en ficheros de texto 00:13:04
todas las variables, quedan en el ordenador 00:13:06
cuando se instala en una carpeta 00:13:08
cualquiera que sea capaz, cualquier programa 00:13:10
cualquier aplicación que sea capaz de leer esos ficheros 00:13:12
de texto hará de interfaz 00:13:14
con este software, con iLab 00:13:16
Por ello, los alumnos de bachillerato han podido hacer un interfaz gráfico propio y comunicarse con la casa domótica desde esa interfaz, porque se comunica a través de ficheros de texto. Es así de simple. 00:13:17
Funcionalidad de edad. Vamos a centrarnos en la domótica, fundamentalmente, con tome medidas por Internet. 00:13:29
Nosotros en Internet podemos ver cómo varía la temperatura de nuestra maqueta domótica, colocando una NTC. 00:13:35
Aparece en la página web y yo os lo enseñaré a continuación en una pequeña maqueta. 00:13:40
y también otros parámetros que podremos configurar. 00:13:45
Aplicaciones didácticas. 00:13:49
Por ejemplo, alguna de las aplicaciones didácticas, 00:13:51
instalación del servidor, se puede hacer el control domótico 00:13:54
desde un ordenador que no esté conectado a Internet, 00:13:56
con un router Wi-Fi, como comenté. 00:14:01
Para ello habría que instalar un servidor Apache 00:14:02
y un intérprete de código PHP. 00:14:04
En este caso sí. 00:14:07
Entonces los alumnos instalarían el servidor y lo configurarían. 00:14:08
Adaptación del sitio web domótico. 00:14:12
Yo he creado una maqueta domótica 00:14:14
que los alumnos lo que hacen es adaptarla para sus propias maquetas. 00:14:15
Ahí contiene cierto código PHP que los alumnos no tienen que modificar, 00:14:19
únicamente el código HTML para adaptarlo. 00:14:23
Control domótico de maquetas, alarma con un interruptor magnético domótico 00:14:26
al cerrarse, eso es una entrada digital, y la alarma sonará en la página web. 00:14:30
Puede reproducir un fichero, por ejemplo, de audio en la página web 00:14:35
cuando se envíe la información a la página web. 00:14:38
Termómetro domótico con NTC, interfaz domótico con Visual Basic. 00:14:41
aplicaciones en el aula, salida de datos, activación de relés, control de motores 00:14:45
entrada de datos, lecturas digitales, de alarmas, lecturas analógicas 00:14:50
de temperatura, luz, velocidad del viento 00:14:53
modos, existen dos modos, instalar un servidor web gratuito Apache en nuestro ordenador 00:14:56
o utilizar un servidor web de internet, el primer caso es más complejo 00:15:02
porque requiere una instalación y una configuración 00:15:06
por ello se ha ideado también utilizar lo que llamamos nube domus 00:15:09
Es decir, trabajar con un servidor de Internet, por ejemplo el de PENETIC, el que tengamos nuestra página web, donde nosotros podamos hacer FTP para subir datos. 00:15:13
En este caso lo que vamos a hacer es subir ficheros de texto. 00:15:23
Los enviamos a la página web y el propio módulo FTP de iLab se encargará de enviar y recibir datos de esa página web. 00:15:25
Luego nosotros vamos a esa página web, que está en la página domótica, y al hacer clic sobre esa página de PENETIC, por ejemplo, maneja la maqueta domótica. 00:15:33
Y no necesitamos instalar ningún servidor Apache y nada de nada. 00:15:41
Hacemos el control con Internet desde una página web de un servidor que conozcamos. 00:15:46
Control desde un sitio web, lo que os comentaba, Apache más intérprete, sitio web en nuestro ordenador y router Wi-Fi. 00:15:52
Este caso, por la dedicación que requiere, yo en la mayor parte de los casos lo descarto en realizarlo con los alumnos. 00:15:58
Excepto en el caso de que se tenga interés de instalar un servidor Apache, instalar el intérprete PHP y configurarlo. 00:16:04
más bien en informática. El modo más sencillo es el que os comentaba, el de la nube y el 00:16:11
transferir los ficheros a través de FTP, como viene ahí explicado y detallado. 00:16:17
¿Cómo he creado este dibujo para que lo veáis un poco más claro? Aquí está la maqueta 00:16:23
domótica, la maqueta domótica se conecta con iLab, iLab a su vez tiene el programita 00:16:28
FTP que envía los datos a la nube, donde está nuestro servidor web, por ejemplo el 00:16:33
de PENETIC. Esta comunicación es bidireccional. Nosotros podemos enviar datos desde la casa 00:16:39
domótica hasta la nube, para que aparezcan, por ejemplo, la temperatura o las alarmas 00:16:44
que se activan en cada momento. Al contrario, si nosotros hacemos clic en la página web 00:16:50
de la nube, mandará el FTP, el fichero, a nuestro ordenador y desde nuestro ordenador 00:16:55
a la maqueta llegará a través del módulo iLab, abriendo la puerta de la maqueta. 00:17:01
La maqueta domótica consta de tres páginas, una página de autentificación con usuario y contraseña y quiero que veáis wifi, voy a intentar abrir para que veáis un momento la maqueta. 00:17:09
Es una maqueta que tengo aquí, en este caso la contraseña es Juan, el usuario es Juan y la contraseña es domótica. Vamos a enviar y esto es lo que nos aparece. 00:17:24
he puesto una imagen de fondo 00:17:38
esta imagen será la que capta la webcam 00:17:40
cada vez que 00:17:42
nos envía cada 5 segundos 00:17:43
la imagen aparecerá 00:17:46
nuestra maqueta en esta imagen 00:17:48
si por ejemplo yo quiero 00:17:50
activar el relé 1 y el relé 2 00:17:52
lo marco y le doy a enviar 00:17:55
nos dice datos enviados 00:17:56
gracias, quiere decir que en unos 5 segundos 00:18:00
como máximo la puerta se abrirá 00:18:02
configurado así, en el aula 00:18:04
¿de acuerdo? 00:18:06
También existe otra posibilidad que es la lectura de datos desde la maqueta domótica 00:18:07
Esta página se recarga cada 5 segundos, está configurada así 00:18:14
Y aquí por ejemplo estaría leyendo los estados, los estados de las entradas digitales 00:18:17
Si ha saltado una alarma, aquí aparecerá marcada y si lo hemos configurado con un sonido en el ordenador sonará 00:18:24
El alumno está en clase, abre por ejemplo una ventana, si hay un interruptor magnético saltará la alarma en el ordenador 00:18:29
Y ahora aquí mismo he estado leyendo los canales analógicos que lo que hay por defecto en la página web de PENETIC, el fichero que hay ahí, contiene 0 en voltios, 0 en amperios y este número en ohmios. 00:18:36
Pero como no está conectado, no está cambiando el valor. 00:18:48
¿De acuerdo? Y se está recargando cada 5 segundos. 00:18:51
Bien, voy un poco rápido para que dé tiempo. 00:18:54
Página de entrada de datos, por ejemplo, en el caso de la temperatura en la casa bombólica. 00:18:58
Bien, aquí de nuevo os muestro la presentación, lo que os acabo de contar, las dos páginas de control y las imágenes las puede mandar el propio FTP, el propio programa ILAO o también existe un programa en internet que he descargado y probado, funciona muy bien, que se llama Vuru Webcam. 00:19:02
Este se encarga de mandarnos imagen al servidor que le indiquemos cada 5 segundos y te captura las imágenes con la cámara de la webcam. Funciona correctamente. 00:19:19
lo configuramos, realmente es un servidor FTP 00:19:28
de imágenes, captura imágenes 00:19:31
y las envía a la página web 00:19:33
las envía cada 5 segundos 00:19:35
¿de acuerdo? 00:19:37
este es el interfaz 00:19:40
aquí no se puede apreciar muy bien 00:19:41
el interfaz que elaboraron los alumnos 00:19:43
de Tico de Informática 00:19:45
¿en qué consiste este interfaz? 00:19:47
hay una serie de controles, vemos aquí 00:19:48
que han reservado un espacio 00:19:50
para indicarnos si por ejemplo 00:19:52
la puerta está abierta, la ventana está encendida 00:19:54
o la luz apagada, etc. 00:19:56
y esto se lee de la maqueta con unos pequeños interruptores 00:19:58
y aquí tenemos por ejemplo una puerta, le damos a abrir, al pulsar este botón la puerta se abre 00:20:02
crean una imagen, se pone una imagen con la puerta abierta 00:20:08
al pulsar este botón se cierra la puerta 00:20:10
y a su vez cuando le damos a enviar, que está un poco más abajo, aquí no se puede apreciar 00:20:13
se escribe el resultado, todos los números se suman y se escriben en un fichero .txt 00:20:18
Y ese fichero TXT es el que el software de AILA lo lee y lo envía a la maqueta. 00:20:23
Entonces desde este propio interfaz podrían abrir y cerrar esa puerta, encender o apagar una bombilla. 00:20:28
Aquí vemos una maqueta que he realizado este curso con los alumnos de cuarto de la ESO. 00:20:36
Un techo elevadizo. Hay un final de carrera superior aquí y un final de carrera inferior aquí. 00:20:41
Este es el módulo electrónico de control. 00:20:45
El módulo de control, todo el cableado que han realizado, lo que no se ve es la conexión al módulo de AILA. 00:20:48
la puerta anterior 00:20:53
finalmente como recursos 00:20:57
digamos este es el blog 00:21:00
donde podéis encontrar más información 00:21:02
hay la 20-20 de wordpress 00:21:03
donde yo tengo comentado 00:21:05
este proyecto, también trabajo de los alumnos 00:21:08
también un libro 00:21:10
domótico que escribí pues en el año 00:21:12
2009 00:21:14
y si que estoy dentro del tiempo 00:21:14
quería enseñaros 00:21:19
un vídeo 00:21:21
perdonad, vamos a ver 00:21:22
de los alumnos 00:21:25
el proyecto comenzó en el año 00:21:27
2009 00:21:29
los alumnos 00:21:30
no sé si se va a oír 00:21:32
bueno 00:21:33
este vídeo lo podéis ver en el blog y en Youtube 00:21:36
no lo voy a poner completamente 00:22:15
voy a adelantarlo para que veáis como se realiza el control 00:22:16
a ver 00:22:19
se puede hacer por ordenador 00:22:21
también en este caso lo hicimos 00:22:22
con la red wifi del instituto 00:22:24
con una PDA 00:22:26
entonces vamos a verlo, lo voy a aventar hasta ese punto 00:22:27
en este momento 00:22:30
veamos 00:22:32
ahí está 00:22:33
está un poco nervioso y va a teclear 00:22:39
la contraseña equivocadamente 00:23:01
también en el propio blog 00:23:03
podréis ver otro vídeo donde yo estoy 00:24:16
explicando lo que os he estado comentando 00:24:19
con más detalle grabándolo 00:24:21
Y viéndolo en funcionamiento, iLab para medir temperaturas, veis cómo va la alarma y ese vídeo está colgado también en iLab 2020. 00:24:23
Y con esto termino mi presentación. Muchas gracias por vuestra atención. 00:24:32
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Idioma/s:
es
Autor/es:
Juan Blázquez Sánchez
Subido por:
tic.ismie
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
Visualizaciones:
639
Fecha:
22 de enero de 2013 - 15:01
Visibilidad:
Público
Enlace Relacionado:
Consejería de Educación, Juventud y Deporte de la Comunidad de Madrid
Centro:
ISMIE
Descripción ampliada:
Ponencia de D. Juan Blázquez Sánchez: "Control Domótico por Internet desde un punto de vista educativo" en las IV Jornadas de integración de las TIC en la enseñanza el día 6 de junio de 2012.
Duración:
24′ 48″
Relación de aspecto:
4:3 Hasta 2009 fue el estándar utilizado en la televisión PAL; muchas pantallas de ordenador y televisores usan este estándar, erróneamente llamado cuadrado, cuando en la realidad es rectangular o wide.
Resolución:
640x480 píxeles
Tamaño:
141.58 MBytes

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