Arduino Con Echidna Y Mblock (Scratch)

En este curso pretende mostrarte el potencial educativo de este sencillo escudo. 1.Cómo utilizarlo, veremos que está adaptado a la programación en primaria o primeros cursos de secundaria con program…

Programa arduino con Echidna

En este curso pretende mostrarte el potencial educativo de este sencillo escudo.

Todos los programas de este curso se encuentran en este repositorio: https://github.com/JavierQuintana/Echidna

Fuente https://echidna.es/

Fuente https://echidna.es/

Hoja de Ruta

¿Dónde se encaja este robot? ¿Se puede comparar este robot con otros robots de otros cursos que hacemos desde CATEDU?

Esta es la hoja de ruta, no se tiene que tomar al pie de la letra, pero intenta ayudar al profesorado para que tenga una visión global de tanta oferta:

Oferta de formación en Pensamiento computacional del Centro Aragonés de Tecnologías para la Educación.

Tenemos un grupo Telegram Robótica Educativa en Aragón, si estás interesado en unirte, envía un mensaje por Telegram (obligatorio) a CATEDU 623197587 https://t.me/catedu_es y te añadimos en el grupo

Robótica y accesibilidad

1.- Introducción

Durante mucho tiempo la robótica fue patrimonio de personas y/o instituciones con alta capacidad económica (podían adquirir las placas con microcontroladores comerciales) y capacidad intelectual (podían entender y programar el funcionamiento de las mismas) siempre dentro de los límites establecidos por las marcas comerciales y lo que pudieran “desvelar” de su funcionamiento, vigilando siempre que la competencia no “robara” sus secretos y “copiara” sus soluciones.

Todo esto saltó por los aires en torno a 2005 con la irrupción de un grupo de profesores y estudiantes jóvenes, que decidieron romper con esta dinámica, tratando de poner a disposición de su alumnado microcontroladores económicamente accesibles y que les permitieran conocer su funcionamiento, sus componentes, e incluso replicarlos y mejorarlos. Nacía Arduino y el concepto de Hardware Open Source. Detrás de este concepto se encuentra la accesibilidad universal. En un proyecto Open Source todo el mundo puede venir, ayudar y contribuir, minimizando barreras económicas e intelectuales.

Arduino traslada al hardware un concepto ya muy conocido en el ámbito del software, como es el software open source o software libre.

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Software libre

Cuando los desarrolladores de software terminan su creación, tienen múltiples posibilidades de ponerlo a disposición de las personas, y lo hacen con condiciones específicas especificadas en una licencia. Esta licencia es un contrato entre el creador o propietario de un software y la persona que finalmente acabará utilizando este software. Como usuarios, es nuestro deber conocer las condiciones y permisos con las que el autor ha licenciado su producto, para conocer bajo qué condiciones podemos instalar y utilizar cada programa.

Existen muchas posibilidades de licencias: software privativo, comercial, freeware, shareware, etc.. Nos centraremos aquí en la de software libre.

GNU (https://www.gnu.org) es una organización sin ánimo de lucro que puso una primera definición disponible de lo que es software libre: Software libre significa que los usuarios del software tienen libertad (la cuestión no es el precio). Desarrollaron el sistema operativo GNU para que los usuarios pudiesen tener libertad en sus tareas informáticas. Para GNU, el software libre implica que los usuarios tienen las cuatro libertades esenciales:

1. ejecutar el programa.
2. estudiar y modificar el código fuente del programa.
3. redistribuir copias exactas.
4. distribuir versiones modificadas.

En otras palabras, el software libre es un tipo de software que se distribuye bajo una licencia que permite a los usuarios utilizarlo, modificarlo y distribuirlo libremente. Esto significa que los usuarios tienen libertad de ejecutar el software para cualquier propósito, de estudiar cómo funciona el software y de adaptarlo a sus necesidades, de distribuir copias del software a otros usuarios y de mejorar el software y liberar las mejoras al público.

El software libre se basa en el principio de la libertad de uso, y no en el principio de la propiedad. Esto significa que los usuarios tienen la libertad de utilizar el software de la manera que deseen, siempre y cuando no violen las condiciones de la licencia. El software libre es diferente del software propietario, que es el software que se distribuye con restricciones en su uso y modificación. El software propietario suele estar protegido por derechos de autor y solo se puede utilizar bajo los términos y condiciones especificados por el propietario del software.

Recomendamos la visualización de este video para entender mejor el concepto.

Más adelante, entorno a 2015, en Reino Unido, surgiría también la placa BBC Micro:bit, con la misma filosofía de popularizar y hacer accesible en este caso al alumnado de ese país la programación y la robótica. También hablaremos de ella.

2.- ARDUINO o LA ROBÓTICA ACCESIBLE

Arduino es una plataforma de hardware y software libre.

Hardware libre

Esto significa que tanto la placa Arduino como el entorno de desarrollo integrado (IDE) son de código abierto. Arduino permite a los usuarios utilizar, modificar y distribuir tanto el software como el hardware de manera libre y gratuita, siempre y cuando se respeten las condiciones de las licencias correspondientes.

El hardware libre es un tipo de hardware cuya documentación y diseño están disponibles de manera gratuita y libre para su modificación y distribución. Esto permite a los usuarios entender cómo funciona el hardware y adaptarlo a sus necesidades, así como también crear sus propias versiones modificadas del hardware.

Arduino surge como solución al elevado precio de los microcontroladores allá por el año 2005. En el ámbito de la educación, los microcontroladores solo se utilizaban en la etapa universitaria, y su coste era tan elevado que muchos proyectos de fin de carrera se quedaban únicamente en prototipos virtuales ya que las universidades no podían proveer a cada estudiante con un microprocesador, contando además que en el propio proceso de experimentación lo más habitual era que una mala conexión hiciera que se rompieran. Otro gran inconveniente era la dificultad de la programación. Cada fabricante entregaba su manual de programación, lo que hacía que de unos a otros no hubiera un lenguaje estándar, y la consecuente dificultad de interpretación. Además, su programación era a bajo nivel en lenguaje máquina. Generar una simple PWM requería una ardua y minuciosa secuenciación que podía llevar varias horas hasta conseguir el resultado deseado. Por este motivo, el enfoque de Arduino desde el principio fue ser Open Source tanto en hardware como en software. El desarrollo del hardware fue la parte más sencilla. Orientado a educación, sufre algunas modificaciones frente a los microprocesadores existentes para hacer más fácil su manejo y accesibilidad a cualquier sensor o actuador. El mayor esfuerzo se entregó en todas las líneas de código que hacían posible que ya no hubiera que programar a bajo nivel gracias al IDE de Arduino que incluía bibliotecas y librerías que estandarizaban los procesos y hacían tremendamente sencillo su manejo. Ahora el alumnado para mover un motor, ya no tenía que modificar las tramas de bits del procesador una a una, sino que bastaba con decir que quería moverlo en tal dirección, a tal velocidad, o a equis grados.

Acabábamos de pasar de unos costes muy elevados y una programación muy compleja a tener una placa accesible, open source y de bajo coste que además hacía muy accesible su programación y entendimiento, características fundamentales para su implantación en educación, hasta tal punto que su uso ya no era exclusivo de universidades, sino que se extiende a la educación secundaria.

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Este hecho es fundamental para el desarrollo del Pensamiento Computacional en el aula observándose que su accesibilidad y beneficios son tales, que alcanzan a centros con alumnado de toda tipología como la aplicación del pensamiento computacional y robótica en aulas con alumnos de necesidades especiales. Una vez más, aparece el concepto de accesibilidad asociado a esta filosofía Open Source.

A este respecto, recomendamos la lectura de este interesante blog, que tiene por título: ROBOTIQUEAMOS...” Experiencia de aproximación a la robótica en Educación Especial (CPEE ÁNGEL RIVIÈRE). También recomendamos los trabajos robótica en Educación Especial (CPEE ÁNGEL RIVIÈRE):  http://zaragozacpeeangelriviere.blogspot.com/search/label/ROB%C3%93TICA

blogRobotiqueamos.jpg

Igualmente, la aparición de Arduino supone una gran facilidad para la aplicación de la robótica y la programación en la atención temprana, donde son numerosas sus aplicaciones desde ayudar a mitigar el déficit de atención en jóvenes autistas, hasta ayudar a socializar a los alumnos con dificultades para ello, o ayudar a alumnos de altas capacidades a desarrollar sus ideas.

Por otro lado su accesibilidad económica lo ha llevado a popularizarse en países de todo el mundo, especialmente en aquellos cuyos sistemas educativos no disponen en muchas ocasiones de recursos suficientes, lo que supone en la práctica una democratización del conocimiento y superación de brecha digital.

Filosofía del Arduino ver vídeo

Arduino y su IDE son la primera solución que aparece en educación con todas las ventajas que hemos enumerado, y esto hace que todos los nuevos prototipados y semejantes tengan algo en común, siempre son compatibles con Arduino

Para entender bien la filosofía de Arduino y  el hardware libre, os recomendamos este documental de 30 minutos. Arduino the Documentary

Scratch: software libre para el desarrollo del pensamiento computacional

Scratch es un lenguaje de programación visual desarrollado por el grupo Lifelong Kindergarten del MIT Media Lab. Scratch es un software libre. Esto significa que está disponible gratuitamente para todos y que se distribuye bajo una licencia de software libre, la Licencia Pública General de Massachusetts (MIT License). Esta licencia permite a los usuarios utilizar, modificar y distribuir el software de manera libre, siempre y cuando se respeten ciertas condiciones. Entre otras cosas, la licencia de Scratch permite a los usuarios utilizar el software para cualquier propósito, incluyendo fines comerciales. También permite modificar el software y distribuir las modificaciones, siempre y cuando se incluya una copia de la licencia y se indique que el software ha sido modificado. En resumen, Scratch es un software libre que permite a los usuarios utilizar, modificar y distribuir el software de manera libre y gratuita, siempre y cuando se respeten las condiciones de la licencia. De hecho, gracias a que está licenciado de esta forma, han surgido decenas de variaciones de Scratch para todo tipos de propósitos, eso sí, siempre educativos y relacionados con las enseñanzas de programación y robótica

3. BBC micro:bit y la Teoría del Cambio

BBC micro:bit, a veces escrito como Microbit o Micro Bit, es un pequeño ordenador del tamaño de media tarjeta de crédito, creado en 2015 por la BBC con el fin de promover el desarrollo de la robótica y el pensamiento computacional entre la población escolar del Reino Unido. Actualmente su uso está extendido entre 25 millones de escolares de 7 a 16 años de más de 60 países.

e74cc3a97963070daee67213f9ccf5268388bd01-790x635.webpTarjeta BBC micro:bit V1. Fuente: https://microbit.org. CC BY-SA 4.0.

Aunque el proyecto fue iniciado por la BBC, su desarrollo fue llevado a cabo por 29 socios tecnológicos de primera línea. Por ejemplo, la implementación del Bluetooth integrado en la tarjeta corrió a cargo de la fundación propietaria de la marca, Bluetooth SIG, una asociación privada sin ánimo de lucro.

El hardware y el software resultantes son 100% abiertos, y están gestionados por una fundación sin ánimo de lucro que comenzó a funcionar en el año 2016, la Micro:bit Educational Foundation. La fundación basa sus actuaciones en su Teoría del Cambio,

Teoría del cambio y más sobre microbit

Teoría del cambio puede resumirse en tres principios:

Para desarrollar sus principios, la fundación trabaja en tres líneas de acción:

Uno de los objetivos de la Micro:bit Educational Foundation es llegar a 100 millones de escolares en todo el mundo.

En correspondencia con las líneas de acción y con los principios expuestos, el sistema resultante es muy económico: tanto las placas como los accesorios producidos por terceras empresas tienen un precio muy contenido. Además, dado el carácter abierto del proyecto, están disponibles algunos clones totalmente compatibles, como Elecrow Mbits o bpi:bit. Estos clones son incluso más potentes y económicos que la placa original.

El universo micro:bit destaca por su alta integración de software y hardware: basta un clic de ratón para cargar las librerías necesarias para que funcione cualquier complemento robótico, como sensores, pantallas, tarjetas de Internet de las Cosas, robots, casas domóticas, etc.

La programación de la placa se realiza desde un ordenador a través de un navegador cualquiera, estando disponibles 12 lenguajes de programación. De nuevo, por ser un sistema abierto, existen múltiples soluciones de programación, aunque las más común es MakeCode.

MakeCode.pngCaptura de pantalla del editor MakeCode, https://makecode.microbit.org/#.

El sitio web MakeCode permite programar con bloques y también en Python y en Java, traduciendo de un lenguaje a otro instantáneamente. No se necesita ningún registro en la plataforma para poder programar.

Los programas también pueden guardarse descargados en el ordenador compilados en código de máquina. Al subir de nuevo el programa al editor, se realiza una decompilación automática al lenguaje de bloques, Python o Java. Los programas guardados en código de máquina se pueden cargar directamente en micro:bit, que en el escritorio de un ordenador se maneja como una simple unidad de memoria USB.

MakeCode contiene además múltiples recursos como tutoriales, vídeos, fichas de programación, cursos para el profesorado, ejemplos y propuestas de proyectos y experimentos, todo ello en varios idiomas y clasificado por edades desde los 7 años.

Otra solución muy usada para programar micro:bit es MicroPython, creada por Python Software Foundation, otra organización sin ánimo de lucro.

MicroCode permite que los más pequeños, a partir de los 6 años de edad, programen micro:bit mediante un sistema de fichas dispuestas en líneas de acción. Están disponibles un tutorial introductorio en 20 idiomas, una guía del usuario y muchos ejemplos. El proyecto es de código abierto.

Micro:bit también es programable en Scratch con sólo añadir una extensión al editor.

Todos los entornos de desarrollo descritos disponen de un simulador de micro:bit, por lo que ni siquiera resulta necesario disponer de una tarjeta física para aprender a programar.

Una vez realizada la programación, la placa y sus complementos pueden funcionar desconectados del ordenador por medio de un cargador de móvil, una batería externa o un simple par de pilas alcalinas.

Versiones y características de micro:bit

A pesar de su pequeño tamaño, micro:bit es un sistema potente. Existen dos versiones de la placa. La más moderna, llamada micro:bit V2, tiene las siguientes características:

4.- LA IMPORTANCIA DEL OPEN SOURCE / CÓDIGO ABIERTO EN EDUCACIÓN

La creación, distribución, modificación y redistribución del hardware y software libre así como su utilización, están asociados a una serie de valores que deberían ser explicados en la escuela a nuestros alumnos para dar una alternativa a la versión mercantilista de que cualquier creación es creada para obtener beneficios económicos.

En GNU, pusieron especial énfasis en la difusión del software libre en colegios y universidades, promoviendo una serie de valores fundacionales:

Valores GNU
 Compartir

   El código fuente y los métodos del hardware y software libre son parte del conocimiento humano. Al contrario, el hardware software privativo es conocimiento secreto y restringido. El código abierto no es simplemente un asunto técnico, es un asunto ético, social y político. Es una cuestión de derechos humanos que la personas usuarias deben tener. La libertad y la cooperación son valores esenciales del código abierto. El sistema GNU pone en práctica estos valores y el principio del compartir, pues compartir es bueno y útil para el progreso de la humanidad. Las escuelas deben enseñar el valor de compartir dando ejemplo. El hardware y software libre favorece la educación pues permite compartir conocimientos y herramientas.

Responsabilidad social

     La informática, electrónica, robótica... han pasado a ser una parte esencial de la vida diaria. La tecnología digital está transformando la sociedad muy rápidamente y las escuelas ejercen una influencia decisiva en el futuro de la sociedad. Su misión es preparar al alumnado para que participen en una sociedad digital libre, mediante la enseñanza de habilidades que les permitan tomar el control de sus propias vidas con facilidad. El hardware y el software no debería estar bajo el poder de un desarrollador  que toma decisiones unilaterales que nadie más puede cambiar.

Independencia

      Las escuelas tienen la responsabilidad ética de enseñar la fortaleza, no la dependencia de un único producto o de una poderosa empresa en particular. Además, al elegir hardware y software libre, la misma escuela gana independencia de cualquier interés comercial y evita permanecer cautiva de un único proveedor. Las licencias de hardware y software libre no expiran

Aprendizaje

        Con el open source los estudiantes tienen la libertad de examinar cómo funcionan los dispositivos y programas y aprender cómo adaptarlos si fuera necesario. Con el software libre se aprende también la ética del desarrollo de software y la práctica profesional.

Ahorro

        Esta es una ventaja obvia que percibirán inmediatamente muchos administradores de instituciones educativas, pero se trata de un beneficio marginal. El punto principal de este aspecto es que, por estar autorizadas a distribuir copias de los programas a bajo costo o gratuitamente, las escuelas pueden realmente ayudar a las familias que se encuentran en dificultad económica, con lo cual promueven la equidad y la igualdad de oportunidades de aprendizaje entre los estudiantes, y contribuyen de forma decisiva a ser una escuela inclusiva.

Calidad

        Estable, seguro y fácilmente instalable, el software libre ofrece una amplia gama de soluciones para la educación.

Para saber más

En los años 90, era realmente complicado utilizar un sistema operativo Linux y la mayoría de la cuota del mercado de los ordenadores personales estaba dominada por Windows. Encontrar drivers de Linux para el hardware que tenía tu equipo era casi una quimera dado que las principales compañías de hardware y de software no se molestaban en crear software para este sistema operativo, puesto que alimentaba la independencia de los usuarios con respecto a ellas mismas.

Afortunadamente, y gracias a la creciente presión de su comunidad de usuarios, estas situaciones pertenecen al pasado, y las compañías fabricantes de hardware han tenido que variar el rumbo. Hoy en día tenemos una gran cantidad de argumentos en los que nos podemos basar para dar el salto hacia cualquier sistema operativo basado en Linux. Tal y como podemos leer en educacionit.com, podemos encontrar las siguientes ventajas:

Por estas razones, el software libre se ha expandido por toda la comunidad educativa en los últimos años de manera exponencial. Un buen ejemplo de lo que estamos hablando es Bookstack, este sistema de edición de contenidos para cursos que utiliza Aularagón así como el uso de Moodle como plataforma de enseñanza y aprendizaje. En cuanto a sistema operativo para ordenadores, en Aragón disponemos de nuestra propia distribución Linux: Vitalinux EDU. Tal y como podemos leer desde su página web: Vitalinux EDU (DGA) es la distribución Linux elegida por el Gobierno de Aragón para los centros educativos. Está basada en Vitalinux, que se define como un proyecto para llevar el Software Libre a personas y organizaciones facilitando al máximo su instalación, uso y mantenimiento. En concreto Vitalinux EDU (DGA) es una distribución Ubuntu (Lubuntu) personalizada para Educación, "tuneada" por los requisitos y necesidades de los propios usuarios de los centros y adaptada de forma personalizada a cada centro y a la que se ha añadido una aplicación cliente Migasfree. De ésta forma, obtenemos:

  1. Un Sistema Ligero. Permite "revivir" equipos obsoletos y "volar" en equipos modernos. Esto garantiza la sostenibilidad de un sistema que no consume recursos de hardware innecesariamente ni obliga a la sustitución del hardware cada poco tiempo en esa espiral de obsolescencia programada en la que se ha convertido el mercado tecnológico.
  2. Facilidad en la instalación y el uso del sistema mediante programas personalizados.
  3. Un Sistema que se adapta al centro y/o a cada aula o espacio, y no un centro que se adapta a un Sistema Operativo.
  4. Gestión de equipo y del software de manera remota y desatendida mediante un servidor Migasfree.
  5. Inventario de todo el hardware y software del equipo de una forma muy cómoda.
  6. Soporte y apoyo de una comunidad que crea, comparte e innova constantemente.



1. Cómo utilizar Echidna

1. Cómo utilizar Echidna

Tema 1 ¿Cómo utilizar Echidna?

En este tema veremos:

Todos los programas de este curso se encuentran en este repositorio: https://github.com/JavierQuintana/Echidna

Source: https://echidna.es/

1. Cómo utilizar Echidna

Conocer el Arduino primero

¿Qué es Arduino?

Arduino es una tarjeta electrónica que integra básicamente a un microcontrolador y un conjunto de pines de conexión de entradas y salidas que permiten, mediante un determinado programa, interaccionar con el medio físico mediante sensores y actuadores electrónicos. De esta forma podrás crear tus propios proyectos tecnológicos, dotarlos de sensores que detecten magnitudes físicas como luz, calor, fuerza, etc… y en base a esa información, escribiendo un programa, activar otros dispositivos (actuadores) como pequeñas bombillas, ledes, servomotores, pequeños motores DC, relés, etc… Los sensores se conectan a los pines de entrada y los actuadores a los de salida.

¿Sabías que.... ? Uno de los co-creadores de Arduino es Español, de Zaragoza: David Cuartielles +info

¿Qué es un microcontrolador?

Es un circuito integrado que se puede programar, o sea que puede ejecutar las órdenes que tenga almacenadas en su memoria. Tiene las tres funciones principales de un computador: la unidad central de proceso, memoria y entradas y salidas.

Arduino utiliza la marca ATMEL, y el modelo de microcontrolador depende del tipo de tarjeta, por ejemplo la tarjeta Arduino Uno utiliza el micro ATMEL MEGA 328P. Si quieres saber las entrañas de esta placa aquí

¿Qué se puede hacer con Arduino? ¿Algún ejemplo?

Realmente el límite lo marca tu imaginación pero por dar alguna pista, podrías diseñar un sistema para la apertura y cierre de la puerta de un garaje, hacer un robot móvil que detecte objetos o que siga una línea negra, crear un detector de luz y oscuridad, implementar un termómetro, controlar un cilindro neumático, etc…

En este manual tienes múltiples ejemplos de pequeños proyectos para el aula, aunque Arduino es una herramienta que también se utiliza en el ámbito profesional para monitorización de sensores y automatización a pequeña escala por su flexibilidad, fiabilidad y precio.

¿Qué son las entradas y salidas?

Mediante los conectores de Arduino correspondientes a las entradas y salidas podemos comunicar nuestros programas con el “mundo exterior”. Si queremos leer el valor de la magnitud física medida por un sensor, por ejemplo una LDR que detecta el nivel de luminosidad, lo tendremos que hacer conectando el sensor a uno de los pines de entrada (en este caso analógicas) de la tarjeta.

De esta forma con una simple instrucción de lectura en el programa, podremos obtener el valor de la magnitud física. Si nuestra intención es actuar o “hacer algo” una vez leído el valor del sensor, por ejemplo encender un led si el sensor de luminosidad detecta oscuridad, tendremos que conectar el actuador (en este caso el led) a un pin de salida que proporcionará la corriente necesaria para activarlo.

En Arduino las entradas pueden ser analógicas o digitales y las salidas sólo digitales. Cada pin digital tiene doble función entrada o salida. En la zona de configuración del programa hay que indicar explícitamente mediante una instrucción cuál es función desempeña un determinado pin.

¿Dónde se conectan los sensores? ¿A las entradas analógicas o digitales?

La mayoría de sensores miden señales analógicas y proporcionan una variación de voltaje dentro de un rango (normalmente de 0 a +5V) dependiendo de lo que varíe la magnitud física medida. Muchos sensores son resistivos a algo (luz, temperatura, humedad,…), es decir que varían su resistencia eléctrica con la magnitud física, pero mediante un sencillo montaje de divisor de tensión conseguimos una variación de voltaje apta para Arduino. Estos montajes los veremos en las prácticas.

Veamos este ejemplo:
El sensor LDR es una resistencia que cambia según la intensidad de la luz. La estrategia es colocar el LDR en un divisor de tensión con otra resistencia de valor parecido al promedio del que da el LDR (por ej 10k), y el valor del punto de unión proporciona una tensión entre 0 y 5V. Como es una señal analógica, la conectamos a una entrada analógica (en la figura al A6)

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Una vez realizadas las conexiones, si midieramos la salida del sensor con un voltímetro nos daría un valor decimal, por ejemplo un nivel de luz “intermedio” (rango de 0 a 5V) de un sensor de luz podría dar 3,3 voltios. Este tipo de información el microcontrolador no la entiende tal cual, sólo es capaz de interpretar números binarios (“0” ó “1”) por lo que para traducir los valores analógicos dispone internamente de un conversor analógico – digital que hará la conversión entre los dos sistemas, de forma que podremos tener valores discretos de la medida de los sensores analógicos. En el Arduino las entradas analógicas leen valores analógicos entre 0V y la alimentación (normalmente 5V) y los convierten en números entre 0 y 1023 (porque lo codifica en 10 dígitos binarios proporcionan  210 = 1024 combinaciones).

Por ejemplo, si la entrada analógica lee un valor de 3,3V y la fuente de alimentación es 5V, la señal analógica que lee Arduino, haciendo una regla de 3, tiene un valor de 3,3 * 1023 / 5 = 675,18 = 675

Mapeo
Para convertir estos valores 0 -1023 a valores más legibles, por ejemplo 0 - 100 para representarlo en % o 0-5 para que represente la medida en voltios ... veremos en programación la función mapear

La mayoría de los sensores nos lo venden ya preparados montados en una pequeña placa electrónica y con circuitos integrados auxiliares para no tener que estar haciendo divisores de tensión. Pueden tener salida analógica o salida digital, que en este caso lo tenemos que conectar a cualquier entrada digital D0 hasta D13.

Veamos el mismo ejemplo del LDR: Podemos comprar este módulo:

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Estos módulos proporcionan 3 pines: dos que son la alimentación, (0V, GND o - )  y (+5V V+o Vcc) y el pin que proporciona la lectura (Vout o D0 o I/O). En el caso de que sea un sensor que mida una magnitud analógica como en este caso la luz, suelen proporcionar un potenciómetro para determinar qué luminosidad se considera un 0 o un 1.

¿Hay sensores digitales que no estén en una placa electrónica?

Las entradas digitales sin una placa electrónica son cuando las señales a leer son valores discretos. Por ejemplo queremos poner un pulsador o un interruptor que encienda un led. Hacemos un montaje que cuando se pulse, entren 5 voltios en el pin digital de entrada y cuando no se pulse que “entren” 0 voltios. De esta manera la lectura del pin digital de entrada será “HIGH” con 5 voltios o “LOW” con 0 voltios.

Veremos más adelante que un interruptor no es un simple cable que conectamos a +5V o a 0V pues ¿Qué valor lee Arduino mientras levantamos el cable de un sitio a otro?, para ello veremos configuraciones Pull-up o Pull-down que se repiten en muchos sensores.

¿Qué son las salidas digitales etiquetadas con PWM (~)?

Son salidas digitales que simulan una salida analógica. Las siglas significan Modulación por Ancho de Pulso (Pulse Width Modulation) es decir, proporcionan una onda cuadrada con un nivel alto (+5V) de “cierta” duración.

pinesPWM.png

Los valores PWM que podemos proporcionar pueden ir desde 0 a 255.

pwmsenal.png

De esta manera podemos simular señales analógicas, esto es muy útil para activar servomotores y llevarlos a una posición determinada o variar la luminosidad de un led o en los motores de los robots que vayan más deprisa o más despacio

¿Puedo accionar motores DC con Arduino?

Si son motores muy, muy pequeños sí sería posible aunque no es recomendable, pueden dañar la placa. Los motores necesitan un consumo alto de corriente, sobre todo si tienen que mover cierta carga, por lo que se recomienda o bien utilizar una tarjeta Shield o extensión de Arduino que dispone de circuitería apta para proporcionar dicha corriente (transistores).

1. Cómo utilizar Echidna

Hardware del Arduino

Placa Arduino

Arduino puede tomar información del entorno a través de sus pines de entrada de toda una gama de sensores y puede afectar aquello que le rodea controlando luces, motores y otros actuadores. 

embedded-image-UBSH5GVW.png

Entradas y salidas

La placa Arduino UNO consta de:

La intensidad de corriente que pueden proporcionar como salida son 20mA.

Pines de la placa

Elementos con los que podemos interactuar: (tomando como ejemplo la placa USB). Empezando en el sentido de las agujas del reloj desde el centro de la parte superior:

Las placas: Arduino Diecimila, Arduino Duemilanove o UNO y Arduino Mega están basados en los microcontroladores Atmega168, Atmega 328 y Atmega1280 respectivamente. Trabajan a 16MHz, una velocidad suficiente para proyectos de robótica. Su capacidad de memoria Flash van desde 16k el Atmega168 hasta 128k Atmega1280, suficientes para que quepan nuestros programas de robótica.

SHIELDS para Arduino

Las llamadas Shields (escudos) para Arduino son tarjetas que se acoplan a la placa Arduino y añaden funciones y potencialidad a la placa Arduino.  Según mi criterio hay dos tipos de Shields: Las educativas y las no educativas

Shields educativas

Hay muchas Shields Educativas, vamos a ver unos pocos ejemplos

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Shields no educativas

Es difícil elegir unos ejemplos de toda la variedad comercial que existe y tanta vitalidad de versiones (ver lista), preferimos que en caso de que necesites alguna función extra a tu Arduino, busques en ese momento cual es la mejor Shield que se adapta a tu proyecto. Es importante que sepas que existen Shields para todo, por ejemplo para...

Y encima se pueden apilar !! consiguiendo aumentar la capacidad de tu Arduino tanto como necesites (sin pasarte, pues pues alimentación del Arduino es limitada al menos que la Shield tenga su propia alimentación.

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Alimentación eléctrica de Arduino

Uno de los aspectos claves para el buen funcionamiento de proyectos con Arduino, es que no incluyan elementos que consuman una intensidad superior a 200 mA como motores, relés, electroválvulas, etc.. Si los incluyen, entonces todo falla, debido a que no se ha alimentado correctamente la placa.

Tenemos dos posibilidades para alimentar Arduino:

A .- Mediante el cable USB conectado al ordenador:

Si conectamos demasiada carga, la placa Arduino suele tener un comportamiento anómalo pudiéndose resetear el micro.

B .- Utilizando una fuente de alimentación externa conectada al Jack de Arduino (fuente de voltaje, adaptador de corriente, batería o portapilas) :

C.- No recomendable: Conectando el positivo (+Vcc) de la fuente externa a Vin y el negativo a GND:

Podemos alimentar Arduino externamente si necesidad de conector Jack a través de Vin y GND el problema es que nos saltamos un diodo de protección que evita  que se queme el circuito por un exceso de corriente.

CONCLUSIÓN:

Si vas a utilizar elementos que requieran más de 800mA tienes que usar la alimentación externa del Jack y alimentar esos elementos por el pin Vin del Arduino.

Si esos elementos van a ser alimentados de forma independiente. ES IMPORTANTE UNIR LAS MASAS, En caso contrario, romperás la placa Arduino.

En este ejemplo se ha conectado el motor a una tensión externa (la pila) y la placa Arduino al USB fíjate como se han unido las masas
Opcionalmente se ha optado por unir el + de la pila con Vin. Eso equivale a conectar la pila al Jack. Esto hace que si quitamos la alimentación USB, la placa Arduino sigue alimentada.
Es recomendable unir la fuente externa (pila) al jack y no como se muestra, pues así tienes un diodo de protección que te protege la placa Arduino en el caso de que cambies la polaridad de la pila de forma accidental. ¿Porqué en este circuito no se ha hecho así? Porque en Tinkercad no he encontrado un Jack.

1. Cómo utilizar Echidna

Software del Arduino

El microcontrolador en la placa Arduino se programa mediante dos tipos de programación:

OPCIÓN LENGUAJE POR CÓDIGO

Recomendable a partir de secundaria. Es un lenguaje basado en Wiring y permite la programación del Arduino en un entorno de desarrollo (basado en Processing). El programa se llama ARDUINO IDE y se puede descargar desde la página oficial de Arduino: https://www.arduino.cc/en/software.

Hay otra posibilidad que es utilizarlo online, con la ventaja de tener tus proyectos "en la nube" y no depender del equipo. OJO, TIENES QUE TENER INSTALADO EL SOFTWARE CREATE AGENT
https://create.arduino.cc/getting-started/plugin/welcome

arduinoide.png

En los cursos de CATEDU se ha utilizado el lenguaje por código empezando desde cero en:

Recomendamos estas hojas resumen si vas a trabajar con código:

OPCIÓN LENGUAJE GRÁFICO POR BLOQUES

Recomendado para primaria. Tenemos muchas posibilidades de lenguajes gráficos. Destacamos dos:

Otros softwares para programar con bloques

EN VIVO ¿Qué es eso?
Existe una posibilidad de utilizar la placa "en vivo" (lo normal es "cargar" el programa en la placa).
Es decir, interactuando con el ordenador. El programa está en el PC, En la placa hay un firmware que le dice que este a las órdenes del PC.  De esta manera podemos por ejemplo:
     - Ordenador ➡️ Placa: pulsando la tecla espacio que se encienda el led 13 
      - Placa ➡️Ordenador:  Que por pantalla nos muestre la cantidad de luz, o que si es de noche que suene una canción..
Que nosotros sepamos, estos programas permiten la programación en vivo :
               - mBlock placas: Arduino, Microbit, Raspberry Pi, ... robots de Makeblock: mBot, Cyberpi...
               - Microbloks https://microblocks.fun/  placas: Arduino, Microbit, ESP32, RaspberryPico, .... ver minitutorial
                -Snap4Arduino para placas Arduino
               -EchidnaML https://echidna.es/a-programar/echidnaml/

VENTAJAS E INCONVENIENTES
LENGUAJE GRÁFICO POR BLOQUES vs CÓDIGO

El lenguaje gráfico por bloques es un lenguaje sencillo de utilizar, nos evita tener en cuenta muchas librerías y cálculos.

Otra ventaja, es que el lenguaje por bloques es el único que permite programación "en vivo"

Por ejemplo, la instrucción leer valor distancia el sensor ultrasonidos, mediante programación por bloques es 

leer-us.jpg

mientras que en código es

double distancia;

double fnc_ultrasonic_distance(int _t, int _e){
	unsigned long dur=0;
	digitalWrite(_t, LOW);
	delayMicroseconds(5);
	digitalWrite(_t, HIGH);
	delayMicroseconds(10);
	digitalWrite(_t, LOW);
	dur = pulseIn(_e, HIGH, 18000);  
    // devuelve cuanto tarda el pulso alto en microseg; 18000 es el tiempo a esperar limite
	if(dur==0)return 999.0;
	return (dur/57);
    // la velocidad del sonido es 344m/s = 34400 cm/seg = 0,0344 cm/microseg
   // como v=e/t luego e = v*t y como cuenta la ida y la vuelta distancia = v*t/2
   // luego distancia = 0,0344/2 * dur = dur/57 
}

void setup()
{
  	pinMode(6, OUTPUT);
	pinMode(5, INPUT);

}


void loop()
{

  	distancia = fnc_ultrasonic_distance(6,5);

}

Como se puede ver en código, tiene que calcular la distancia haciendo cálculos del tiempo de rebote del eco, mientras que el gráfico es sumamente sencillo y se centra en el objetivo del algoritmo a crear, no en lo accesorio. Esto hace que un lenguaje gráfico por bloques se puede aplicar desde los 8 años.

Por otra parte, el lenguaje código tiene todo el potencial, es decir, no todo está en los lenguajes gráficos. Si se quiere cosas más avanzadas, hay que recurrir al código.

Un lenguaje gráfico se convierte en lenguaje código, pero al revés no se puede.

¿No te lo crees? Haz la prueba, métete en https://www.tinkercad.com/ crea un programa con bloques, dale a la pestaña de código y te aparecerá una advertencia que perderás el programa con bloques ! no puedes volver atrás!
Curiosamente tiene una opción bloques+código que traduce los bloques con código de tal manera que sí es reversible.
2024-09-23 10_51_49-Circuit design PIN0-CORE-CREW - Tinkercad.png

bloques-codigo.png
Imagen Federico Coca Notas sobre ESP32 STEAMakers CC-BY-SA

El lenguaje código se traduce en lenguaje máquina (ceros y unos) entendible para el microprocesador, pero al revés no se puede.

En este vídeo, en mi opinión se olvida de mBlock, Snap4Arduino, S4A pero puedes ver un vistazo de los diferentes editores

Vale, me decanto por EDITOR GRÁFICO (bloques) y permita la opción EN VIVO ¿Cual es mejor mBlock o Snap4Arduino ? 
Ver MBLOCK VS SNAP4ARDUINO

OPCIÓN SIMULACIÓN                                    

Incluimos dentro del apartado de Software los diferentes programas que hay para simular placas electrónicas como Arduino, ESP32, etc...

Tinkercad

Esta herramienta https://www.tinkercad.com aparece en el Curso Arduino con código  en la práctica Comunicación entre dos Arduinos, pero también es una plataforma que sirve para hacer los diseños de elementos 3D, ver curso Impresión 3D con Tinkercad

Tiene la ventaja que es aplicación online, muy visual y buscan un reflejo de la práctica real, además de estar la herramienta adaptada al aula (gestión de alumnos y proyectos). Como  desventajas podemos decir que no tiene mucha variedad de componentes electrónicos y la simulación es algo lenta.

Wokwi

Si Tinkercad se queda corto, puedes probar esta plataforma https://wokwi.com/ con muchas posibilidades. Es online y puede trabajar con multitud de placas: ArduinoUno, ESP32, Raspberry,,,,
Como única desventaja que encontramos, es que echamos de menos la realidad de Tinkercad, por ejemplo no puedes poner una placa protoboard para realizar las conexiones, pero a cambio se gana simplicidad de cableado.

2022-12-05 10_14_42-Knob.ino - Wokwi Arduino and ESP32 Simulator.png

UnoArduSim

Es una aplicación local.  UnoArduSim además es una aplicación portable fácil de instalar y con los elementos de leds, motores servos ya preparados, ideal para ejemplos sencillos y para examinar señales y no depender de Internet, pero no es tan versátil.

OPCIÓN SÓLO DIBUJAR


1. Cómo utilizar Echidna

Sensores

Esta sección es una visión rápida de las posibles entradas del Arduino y está adaptado de este enlace. José Andrés Echevarría @cantabRobots CC-BY-NC-SA

Cualquier sistema de control podríamos decir que funciona de una manera similar a un ser humano, salvando las distancias. Nosotros recibimos la información del mundo exterior gracias a nuestros sentidos (oído, olfato, gusto, vista y tacto), nuestro cerebro procesa esa información y a través de nuestros músculos o de nuestra voz realizamos diferentes acciones. Pues lo mismo sucede con los sistemas de control, reciben información del exterior gracias a los diferentes SENSORES, procesan esa información en sus PLACAS CONTROLADORAS (sus cerebros) tales como Arduino y dan una respuesta utilizando sus diferentes ACTUADORES.

2022-04-13 19_23_12-PROYECTO 00 CONOCEMOS ARDUINO..pdf - Google Drive.png

Un sensor es un objeto capaz de detectar magnitudes físicas o químicas y transformarlas en variables eléctricas. Los sensores o periféricos de entrada nos permiten obtener información del mundo real para utilizarla desde el programa de Arduino.

En la actualidad la cantidad de sensores disponibles es tan extensa como las variables que queramos medir, desde sensores de temperatura, humedad, luminosidad,... hasta acelerómetros, giroscopios, GPS,... pasando por detectores de gases, de pulsos cardiacos, sensores de efecto HALL,...

La interfaz de conexión de un sensor con Arduino lo podemos clasificar en tres tipos: DIGITAL, ANALÓGICO o DATOS.

Ejemplo: un pulsador es un tipo de sensor sencillo que sólo nos da dos estados, “pulsado o no pulsado”. Conectado a la placa Arduino debe generar 0v en reposo y 5v al pulsarlo. De esta forma desde el programa de Arduino podremos leer el estado del botón.

2022-04-13 19_25_30-PROYECTO 00 CONOCEMOS ARDUINO..pdf - Google Drive.png

Ejemplo: Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Su valor varía entre 0 y 5 v. la cantidad de valores que pueden leer las entradas analógicas de Ardunio son de 10 bits es decir 1024 valores. De tal modo que 0 = 0 v. y 1023 = 5V.

2022-04-13 19_26_06-PROYECTO 00 CONOCEMOS ARDUINO..pdf - Google Drive.png

Ejemplo: el sensor DHT11 que mide temperatura y humedad.

2022-04-13 19_27_43-PROYECTO 00 CONOCEMOS ARDUINO..pdf - Google Drive.png

Sensores modulares más comunes.

En  la  actualidad  existen  infinidad  de  sensores  que  los  fabricantes  presentan  en  forma modular.  Esto  hace  que  su  conexión  y  utilización  sea  mucho  más  sencilla  que  la  tradicional, olvidándonos de resistencias, polaridades, cableados,… para su correcto funcionamiento.

Sensor pulsador

Es un sensor digital, que presenta dos estados; cuando se presiona el botón,  emite  una  señal  de  bajo (0V), cuando suelta el botón, emite una señal de bajo alto (5V). Datasheet

Un ejemplo de uso

 2022-04-13 21_58_38-Modulo pulsador con tapa, 6uds.pngimage-1649922433118.png

Otra manera más "barata" de sustituir este módulo pulsador es poner un pulsador normal y una resistencia (±10k), al pulsar se produce una entrada en el Arduino, hay dos configuraciones, que al pulsar se emita un 0 lógico (configuración Pull up) o que al pulsar emita un 1 lógico (configuración Pull down) ¿Por qué hay que poner una resistencia?

image-1650097141548.pngimage-1650097157889.png

Lo "normal" es que al pulsar se emita un '1' configuración Pull down, pero hay pulsadores que funcionan al revés, lógica invertida o pull up, por eso en la programación por bloques podemos encontrar esto:

logicainvertida.png

Sensor Táctil Capacitivo. 

Este  pequeño  sensor  puede  "sentir"  a  las  personas  y  el  tacto  y  la retroalimentación de metales a un nivel de voltaje alto / bajo. Incluso aislado por alguna tela y papel, todavía puede sentir el tacto. Su sensibilidad disminuye a medida que la 
capa de aislamiento se hace más gruesa. En nuestra opinión lo preferimos frente al Sensor pulsador pues es muy económico, duradero y fiable.

Un ejemplo de uso en

2022-04-13 21_59_29-Interruptor táctil TTP223B.png

Potenciómetro y joystick

Un potenciómetro es una resistencia variable, es decir, cambia de valor mecánicamente, lo tenemos en multitud de dispositivos. El joystick es internamente dos potenciómetros con un pulsador integrado en un solo mando.

potenciometro-joystick.png2023-11-24 18_45_14-Quiero una – EchidnaShield.png

Este sensor es analógico, su salida puede ser cualquier valor entre Vcc y GND (si está en divisor de tensión como en la placa Edubásica no llega a esos valores extremos), por lo tanto hay que conectarlo a una entrada analógica de Arduino y como cualquier entrada analógica, proporcionará valores entre 0 y 1023.

Ejemplos de uso:

 Sensor Fotocélula LDR. 

El  uso  de  fotocélulas  es  muy  común  en  nuestras  vidas,  las  encontramos  en  el  encendido automático de  farolas, apertura de  puertas,…  La  fotocélula  es un  semiconductor. Es  ampliamente utilizado  en  campos  de  interruptores  de  control  automático  como cámaras,  luces  solares  de  jardín,  lámparas  de césped,  detectores  de  dinero,  relojes  de cuarzo, tazas de música, cajas de regalo, mini luces  nocturnas,  interruptores  de  control  de luz y sonido, etc.  
Es un sensor analógico dando valores entre 0 y 5V y como entrada analógica de un Arduino se traduce en un rango de 0 a 1023 valores. 
Un ejemplo de uso :

Una manera más económica de montar este sensor es utilizar una resistencia y un LDR:

embedded-image-YfsLGvOe.jpeg2022-04-14 08_04_14-3.5 Cableado sensores _ Librería CATEDU.png

Los módulos LDR que se venden suelen esta configuración Pull down, es decir, cuanto más luz,  más tensión:

image-1650370178627.png

La instrucción con Arduinoblocks ya cuenta con esta configuración Pull downUp de que cuando más luz, más valor tiene la entrada analógica.

2022-04-19 14_05_05-ArduinoBlocks.png

Hay módulos LDR ya montados,  que tienen componentes activos es decir, llevan circuitos electrónicos, transistores que amplifican etc... y dan la salida digital con un potenciómetro para definir el rango de luz que cambia de estado lógico. Puedes ver en la figura que tiene una salida digital D0.

sensorluzarduinodigital.jpg

O hay algunos que tienen 4 pines como en la figura que ofrecen las dos cosas: salida analógica A0 y digital D0.

sensorluzarduino.jpg

Nosotros aconsejamos el divisor de tensión por tres razones: más barato, no implica gran circuitería y es visible su funcionamiento frente a estos encapsulados.

Sensor llama

Este sensor de llama se puede utilizar para detectar fuego u otras luces cuya longitud de onda se encuentra entre 760 nm ~ 1100nm.

Un ejemplo de su uso:

2022-04-14 08_06_56-PROYECTO 00 CONOCEMOS ARDUINO..pdf - Google Drive.png2022-04-14 08_07_38-PROYECTO 00 CONOCEMOS ARDUINO..pdf - Google Drive.png

Sensor de Ultrasonidos.

Es un sensor digital de distancias por ultrasonidos capaz de detectar objetos y calcular la distancia a la que se encuentra en un rango de 2 a 350 cm. Su uso es tan sencillo como enviar el pulso de arranque y medir la anchura del pulso de retorno.

No es un sensor preciso, con una ligera inclinación de la superficie ya da lecturas erróneas pero es muy barato

Ejemplos de uso:

Pines de conexión:

Distancia = {(Tiempo entre Trig y el Echo) * (V.Sonido 340 m/s)}/2 por lo tanto en la programación tenemos que leer esos dos pulsos y calcular la distancia.

2022-04-14 08_10_43-PROYECTO 00 CONOCEMOS ARDUINO..pdf - Google Drive.png2022-04-14 08_11_21-PROYECTO 00 CONOCEMOS ARDUINO..pdf - Google Drive.png

Sensor DHT11 (Temperatura y Humedad).

Este sensor de temperatura y humedad DHT11 tiene una salida de señal digital que funciona en un rango de temperaturas entre 0 y 50ºC con un error de ± 2ºC y un rango de humedad entre 20 y 90 % ± 5% . Tiene dentro un pequeño microprocesador que lanza por el bit de datos 40 bits en serie, los 16 primeros son la humedad y los 16 restantes es la temperatura los 8 restantes son de comprobación. Por ejemplo 0100 0111 0000 0011 0001 1001 0000 0000 0001 1000  es 0100 0111 0000 0011 = 47.03% de humedad y 0001 1001 0000 0000 = 19.00ºC y la comprobación es la suma de 4+7+0+3+1+9+0+0=24=11000

Ejemplos de uso:

2022-04-13 19_27_43-PROYECTO 00 CONOCEMOS ARDUINO..pdf - Google Drive.png

No es un sensor con gran sensibilidad, pero para propósitos educativos cumple sus funciones. Por dentro tiene una resistencia NTC que decrementa su resistencia si aumenta la temperatura. Hay otros que van al revés, los PTC. Tanto los NTC como los PTC se llaman thermistores. Para la humedad, mide la capacidad de un condensador que es sensible a la humedad, o sea, un sensor capacitivo.

Tenemos dos opciones comerciales: Encapsulado que lo tienes preparado para conectar la alimentación y leer por el pin de datos, o sin encapsular, que hay que colocar una resistencia de aproximadamente 10k entre Vcc y Data

dht11-pines.png

Ejemplo de uso de un DHT11 sin encapsular:

dht11sinencapsular.png
Fuente Luis LLamas CC-BY-NC-SA https://www.luisllamas.es/arduino-dht11-dht22/

Si queremos mejorar la sensibilidad, podemos utilizar el DHT22 que es igual pero de color blanco y más caro. Si lo que queremos es sólo la temperatura es mejor utilizar el LM35D que tiene un rango de temperaturas desde 0ºC a 100ºC con una sensibilidad de 2mV/ºC

lm35.jpg

Es un sensor bastante mediocre, si necesitas una precisión el doble, te recomendamos el DHT22 que funciona exáctamente igual pero es de color blanco y más caro ⁓3€. Ver https://www.luisllamas.es/arduino-dht11-dht22/

Sensor de humedad de suelo.

La función de este sensor es detectar la humedad del suelo. Si el suelo no tiene agua, el valor analógico emitido por el sensor disminuirá, de lo contrario, aumentará. Se puede utilizar este sensor para hacer un dispositivo de riego automático, puede detectar si las plantas “tienen sed” y evitar que se marchiten. El sensor se configura con dos sondas insertadas en el suelo, cuando la corriente atraviesa el suelo, el sensor obtendrá valor de resistencia al leer los cambios actuales entre las dos sondas y convertir dicho valor de resistencia en contenido de humedad. Cuanto mayor sea la humedad (menos resistencia), mayor será la conductividad del suelo. La corriente de trabajo del sensor es menor de 20mA. El voltaje de salida es de 0 a 2,3V (Cuando el sensor está totalmente sumergido en agua, el voltaje será 2,3V).

2022-04-14 08_15_34-PROYECTO 00 CONOCEMOS ARDUINO..pdf - Google Drive.png

Sensor de humedad.

Este sensor analógico está diseñado para identificar y detectar la presencia de agua y su cantidad. Puede servir para detectar el nivel de agua, para disparar una alarma en caso de una fuga de agua, también para hacer un limpiapalabrisas automático.... puedes ver un ejemplo de uso en el curso de Domótica con Arduino

Mide el volumen de agua caída a través de una serie de rastros de cables paralelos expuestos.

2022-04-14 08_19_22-PROYECTO 00 CONOCEMOS ARDUINO..pdf - Google Drive.png

Sensor de efecto Hall.

Este es un sensor de inducción magnética. Detecta los materiales magnéticos dentro de un rango de detección de hasta 3 cm. El  rango de detección y la fuerza del campo magnético son proporcionales. La salida es digital.

2022-04-14 10_07_05-1.3 Conexiones _ Librería CATEDU.png
Sensor Hall.                              Edwin Helber Hall De Desconocido - Popular Science Monthly Volume 64, Dominio público

Edwin Helbert Hall descubrió en 1879 que en presencia de un campo magnético, un conductor que conduzca una corriente se le producía un campo eléctrico porque las cargas eléctricas se desviaban de su trayectoria principal, nuestro sensor simplemente mide ese campo eléctrico:

De Luis Llamas CC-BY-NC

El sensor tiene un led de color rojo que indica que hay una lectura de campo magnético.

Un ejemplo de uso lo puedes ver aquí: medir rocas magnéticas con el Rover con Arduino

Sensor inclinación

Este sensor funciona al hacerle vibrar, emitiendo una señal digital de todo o nada. El módulo del sensor viene provisto de un potenciómetro para poder regularlo.

2022-04-14 11_01_13-PROYECTO 00 CONOCEMOS ARDUINO..pdf - Google Drive.png

Sensor de golpe

Es un sensor digital que al ser golpeado este sensor envía una señal momentánea.

2022-04-14 11_02_09-PROYECTO 00 CONOCEMOS ARDUINO..pdf - Google Drive.png

Sensor de pulso cardíaco.

Este módulo utiliza un LED infrarrojo (IR) ultrabrillante y un fototransistor para detectar el pulso en el dedo. Principio de funcionamiento: Se debe colocar el dedo entre el LED infrarrojo ultrabrillante (parte superior) mientras que el fototransistor, que queda en el otro lado, recoge la cantidad de luz transmitida. La resistencia del fototransistor variará levemente a medida que la sangre pase a través de su dedo.

2022-04-14 11_03_47-PROYECTO 00 CONOCEMOS ARDUINO..pdf - Google Drive.png

Sensor de Alcohol.

Este sensor de gas analógico MQ-3 es adecuado para detectar alcohol. Se puede usar en un analizador de aliento. También tiene una alta sensibilidad al alcohol y baja sensibilidad a la bencina (éter de petróleo). La sensibilidad se puede ajustar con el potenciómetro.

2022-04-14 11_04_42-PROYECTO 00 CONOCEMOS ARDUINO..pdf - Google Drive.png

Sensor de CO2

Hay sensores que utilizan el protocolo I2C, este protocolo permite conexiones serie y pueden compartir el mismo cable pues cada elemento tiene una dirección diferente. Esto lo veremos en el Display LCD. Se identifican por los pinen SDA y SCL

CCS811-KEYSTUDUUDIO.png


Sensor de Gas (MQ2).

Este sensor analógico de gas MQ-2 se utiliza en equipos de detección de fugas de gas en electrónica de consumo y mercados industriales. Este sensor es adecuado para detectar GLP, I-butano, propano, metano, alcohol, hidrógeno y humo. Tiene alta sensibilidad y respuesta rápida. La sensibilidad se puede ajustar girando el potenciómetro.

2022-04-14 11_05_36-PROYECTO 00 CONOCEMOS ARDUINO..pdf - Google Drive.png

Esta sección está adaptado de este enlace. José Andrés Echevarría @cantabRobots CC-BY-NC-SA

Resistencia Flex

Es una resistencia que cuanto más se dobla más resistencia ofrece, desde 25k hasta 125k

Datasheet Sparkfun

Para utilizar esta resistencia haremos un DIVISOR DE TENSIÓN que consistirá en poner dos resistencias en serie y repartirá la tensión total entre 0V y 5V en las dos resistencias, el punto medio será un punto que tendrá una tensión variable en función de las dos resistencias, como la es variable, esa tensión es variable y ya tenemos la entrada analógica:

Es decir:

Este sensor tiene posibilidades para usarlo en "ropa inteligente".

Sensor de movimiento con Microondas

Tradicionalmente se utilizan sensores PIR de infrarrojos para detectar el movimiento, pero personalmente veo que tienen falsos positivos y negativos, si quieres utilizarlos, te recomendamos esta página de Luis LLamas 

2022-04-16 10_24_22-sensor pir arduino at DuckDuckGo.png

Personalmente prefiero los sensores de microondas. Son un radar que por efecto Doppler pueden captar cualquier objeto en movimiento dentro de un alcance de 5-7 metros en cualquier dirección e independiente de su temperatura. Es un buen sensor para alarmas, activación de luz por presencia.... Curiosamente, su gran ventaja técnica es un gran inconveniente para usarlo en el aula, con cualquier movimiento se dispara. Para saber más ver la página de Luis Llamas

image-1650097316026.png

Su conexión es muy sencilla, es un detector digital que hay que alimentarlo como el resto de sensores.

image-1650097889205.png

Esta sección es una visión rápida de las posibles entradas del Arduino y está adaptado de este enlace. José Andrés Echevarría @cantabRobots CC-BY-NC-SA

1. Cómo utilizar Echidna

Actuadores y otras salidas del Arduino

Esta página es un repaso rápido de las posibles salidas del Arduino

¿Qué es un actuador?

Un actuador es el nombre genérico que empleamos para cualquier dispositivo capaz de realizar acciones en el mundo físico y que podremos controlar desde un autómata o procesador como Arduino. En particular, usamos el nombre actuador para los dispositivos que son capaces de generar movimiento.   Luis LLamas CC-BY-NC-SA

ACTUADORES                                                                                                   

Motores

Con el Arduino podemos usar motores de corriente continua de juguete como en la figura, aptos para poner un ventilador y afines por su alta velocidad de rotación, pero lo normal en la robótica con Arduino es utilizar motores con reductoras para bajar las revoluciones como el motor amarillo :

2022-04-16 10_40_41-motor arduino at DuckDuckGo.png

Si quieres usar un motor, no se puede conectar directamente al Arduino (al menos de que sea de muy baja potencia) necesita una alimentación extra, como el LM298N y las pilas., o el B6612FNG o una shield específica.

CC-BY-NC Luis Llamas

Ejemplos de uso lo puedes ver en 

Los motores pueden (y deben) de estar conectados a salidas PWM de tal manera que se pueda regular la potencia y por lo tanto la velocidad.

Servos

Un servo convencional es un motor donde fijamos el ángulo desde 0º a 180º, pero si queremos una rotación, existen servos rotatorios que simplemente tienen su velocidad de rotación controlada

Ejemplos de uso de servos:

Electroimán

El electroimán no se puede conectar directamente, utilizaremos una etapa de potencia, por ejemplo el transistor el IRF520N que amplifique la señal del Arduino, pues las salidas de Arduino no tienen potencia para mover el electroimán

Para dar esa potencia utilizaremos otra fuente externa, unas pilas:

image-1649970623453.png

Las conexiones son :

image-1649970676310.png

Motor paso a paso

Igual que el electroimán, necesitamos un controlador que nos de la potencia necesaria para mover el motor, el ULN2003

Imagen BY-NC-SA de Luis Llamas

También igual que el electroimán, necesitamos una potencia extra con las pilas:

Conexión :

La configuración más sencilla es la rotación simple en sentido horario (llamada fase1) :

Imagen BY-NC-SA de Luis Llamas

Es decir:

Paso IN1=D10 IN2=D11 IN3=D12 IN4=D13
Paso 1 ON OFF OFF OFF
Paso 2 OFF ON OFF OFF
Paso 3 OFF OFF ON OFF
Paso 4 OFF OFF OFF ON

Si has entendido este ejemplo serás capaz de realizar las configuraciones que desees.

OTRAS SALIDAS                                                                                              

No son actuadores pues no representan movimiento pero son también salidas del Arduino como los actuadores, luego lo vemos en esta página

Buzzer activo

Reproduce un tono de una frecuencia determinada por el fabricante cuando recibe un '1' digital. Su conexión es muy simple:

Ejemplos de uso:

Buzzer pasivo

La diferencia de un buzzer activo con el pasivo es que el pasivo hay que mandar la onda que se tiene que reproducir, como Arduino no puede reproducir onda puras (senoidales analógicas), se le envía ondas cuadradas con la frecuencia que se pretende reproducir. Como se puede ver en la figura, no tiene elementos auxiliares para reproducir un tono, es simplemente un altavoz.

zumbadorpasivo.png

Ejemplos de uso

Leds y otros elementos visualizadores                                                    

Led normal

Un diodo es la unión de dos semiconductores P-N que sólo permite la corriente en un sentido. Un diodo LED es un diodo, que al pasar esta corriente emite una luz. Hay de 3mm y de 5mm de grosor, transparentes, traslúcidos y de colores (realmente son traslúcidos tintados)

Tenemos pues que respetar su polaridad para que funcione:

arduino-led-patillaje.png

Fuente Luis LLamas CC-BY-NC Encender LED con Arduino

Si alimentamos el LED con una tensión inferior a su tensión de polarización directa Vd ±1,4V-3,8V el led no luce. si alimentamos con una tensión superior, la corriente que circula se dispara por lo que se rompe. Conclusión: Hay que poner una resistencia limitante. Para calcularla te recomiendo la página de Luis Llamas  Encender LED con Arduino

Aquí puedes ver un ejemplo de semáforo en el curso Arduino con código

image-1650005625137.pngimage-1650005638493.png

Se puede conectar directamente pues las salidas de Arduino tienen una limitación interna de 20mA como en este ejemplo https://www.youtube.com/watch?v=EFFSLvIF9rY

Los LEDS igual que los motores pueden se encendidos o todo o nada con salidas digitales 0 y 1 o salidas PWM de esta manera conseguimos luminosidades medias, en esta práctica con el potenciómetro se regula la intensidad de la luz de un LED

Led RGB

Se trata de un encapsulado que integra 3 leds de los tres colores básicos. Cada color básico se puede regular desde 0 a 255 de intensidad, luego tenemos 16 millones de tonalidades diferentes.

image-1650007895867.png

Un ejemplo de su uso lo puedes ver en

Existen LEDS RGB que se comunican unos a otros, (ver este ejemplo en el curso mClon) como las tiras de leds RGB que cambian de color todos simultáneamente.

Neopixel

La cinta LED RGB se basa en el chip controlador WS2812B de Neopixel con el cual podemos tener el control de cada pixel y de cada color, ya sea rojo, verde y azul a través de un solo cable de datos. 

Ver esta página de Luis LLamas Conectar Arduino con tiras led

    zoomNeopixel.jpg

Láser

El diodo láser es un elemento motivador, barato y fácil de usar con el Arduino pues se activa digitalmente, si enviamos un 1 emite un rayo láser. Un ejemplo de uso lo puedes ver en la Alarma por láser en Domótica con Arduino

Si quieres saber más de este componente, te recomendamos esta página de Luis Llamas.

Si tienes que comprar uno, es importante que no sea superior a 5mW, pues puede dañar permanentemente la retina del ojo [+info].
El modelo que proponemos es de 1mW, no obstante, EVITA SIEMPRE QUE EL LÁSER APUNTE A LOS OJOS especialmente con niños.

image-1649971311304.png

Display LCD

Si queremos visualizar datos de forma independiente del ordenador, existen matrices de led que puedes ver en los cursos de mBot o mClon pero lo mejor es una pantalla Liquid Crystal Display y la mejor forma de conectar esta interfaz es en serie (utilizando el protocolo I2C.)

Ejemplo de uso :

image-1650096059762.png

CC-BY-SA Luis Llamas

No confundas Display LCD con matriz de LEDs , o una OLED

Aclarando conceptos: Lógica invertida                                                                                   

Igual que vimos en sensores, con las configuraciones Pull up y Pull down, las salidas de cualquier actuador PUEDEN SER LÓGICA INVERTIDA, mira en este NodeMCU (básicamente es un Arduino con wifi, aquí está conectado con el servidor Blynk) como funciona al revés, cuando apretamos, por lo tanto enviamos un uno a la salida, se apaga la salida !!

1. Cómo utilizar Echidna

¿Qué es EchidnaShield?

Ahora sí: ¿Qué es Echidna?

Es una Shield de Arduino diseñada para facilitar la programación del Arduino en los últimos cursos de primaria y primeros de secundaria, pensado en minimizar el cableado de la electrónica (ya lo sabemos pues es una Shield) y enfocado a nivel educativo y al lenguaje por símbolos

¿Por qué hemos elegido esta Shield?  Porque tiene un buen equilibrio calidad/precio sencillez/potencial orientado a últimos cursos de primaria, primeros de secundaria:

Source: Web oficial Echidna- documentación

Te recomendamos visitar
- https://echidna.es/

Twitter :
- https://x.com/EchidnaSTEAM?s=20

¿Estás preparado? adelante !!!

1. Cómo utilizar Echidna

Cómo se programa Echidna Shield

Tenemos dos opciones:

Cómo este curso trata del Echidna, que es una shield sencilla, nos decantamos por la programación mediante lenguajes gráficos, no obstante vas a ver las diferencias en el siguiente apartado.

Vamos a enseñarte tres formas de hacer un mismo programa: Un semáforo

Nota: Acuerdate en toda esta sección de poner la Echidna en modo Sensor

1. Cómo utilizar Echidna

MONTAJE 1 SEMÁFORO con mBlock

PRIMERO QUÉ ES MBLOCK


Es un programa propietario de la empresa MakeBlock basado en Scratch 2.0 Open Software para sus robots.

Aunque la anterior definición hace pensar que es un programa que no nos interesa, todo lo contrario, pues los robots de Makeblock están basados en Arduino por lo tanto se programa realmente el corazón de Arduino.

Que sea un software propietario, tampoco nos tiene que echar para atrás, pues es gratuito, multiplataforma y nos asegura el mantenimiento y las actualizaciones.

Su página de descarga es http://www.mblock.cc/

SEGUNDO LA CONFIGURACIÓN DE MBLOCK

Es importante seguir el orden de los pasos:

TERCERO VER EL EJEMPLO DEL SEMÁFORO Y ECHIDNA

Ponemos este programa con la Echidna y en mBlock hemos cambiado el disfraz del oso panda por tres círculos con tres disfraces, y el programa del objeto semáforo es

echidna-semaforo2.png

El programa en el objeto Arduino es el siguente

 echidna-semaforo-1.png

Todo el proyecto esta en https://planet.mblock.cc/project/3228189

Y este es el resultado: Video 

Nota, esta realizado con mBlock3.0 que no era necesario enviar mensajes entre objetos y el arduino

1. Cómo utilizar Echidna

MONTAJE 1 SEMÁFORO con Snap4Arduino

PRIMERO QUÉ ES SNAP4ARDUINO

Es también un programa gráfico basado en Scratch, multiplataforma, libre y abierto y permite muchas versiones de placa, bibliotecas, etc… Es la evolución del S4A

Usa el firmware standard Firmata. ¿Y qué es un firmware ? Es un programa que se graba y se ejecuta en una placa hardware. En el caso del firmware Firmata, hay que instalarlo en el Arduino para que se comunique con Snap4Arduino. (en mBlock también hay un firmware pero está contenido en el propio mBlock y se instala cuando le damos a Conectar-Actualizar Firmware)

Si todo esto del firmware no lo entiendes del todo, no pasa nada, son los pasos que se explican en apartado de la configuración. No es necesario para programar, pero si lo entiendes, mejor.

El programa se puede descargar de su web http://snap4arduino.rocks/

En principio es la aplicación más acorde con la filosofía de la Shield Echidna.

SEGUNDO LA CONFIGURACIÓN DE SNAP4ARDUINO

En esta presentación se enseña COMO CONFIGURAR SNAP4ARDUINO para que se comunique con nuestro Arduino y la Echidna

TERCERO EL EJEMPLO SEMÁFORO CON ECHIDNA

El programa es el mismo que el anterior, con los mismos disfraces y se puede abrir desde Snap4Arduino desde esta URL

El resultado es este vídeo

1. Cómo utilizar Echidna

MONTAJE 1 SEMÁFORO mediante código

MONTAJE 1 SEMÁFORO MEDIANTE CÓDIGO

PRIMERO QUÉ ES "MEDIANTE CODIGO"

Es la forma de trabajar de forma profesional el Arduino: con su lenguaje código, en realidad, los otros lenguajes traducen el programa gráfico en lenguaje código Arduino, es decir son meros intermediarios.

El programa se puede descargar de su web oficial, aunque también hay una versión online https://www.arduino.cc/

SEGUNDO LA CONFIGURACIÓN

Aquí no hay que instalar ningún Firmware, pues el código, o sea tú programa, es el mismo “firmware”. Digamos que no necesitas intermediarios si tratas con el agricultor ;)

TERCERO EL EJEMPLO SEMÁFORO CON CÓDIGO

Aquí es donde vemos que la programación no es apropiada para Primaria, y la explicación de cada línea necesitaría un curso entero, como éste, pero si eres un poco pito seguro que eres capaz de leerlo intuitivamente sin problemas.

/* Semáforo Arduino
  Leds conectados a pines 11,12,13 = EchidnaShield */
int verde = 11;
int amarillo = 12;
int rojo = 13;

void setup()
{
 pinMode(verde, OUTPUT);
 pinMode(amarillo, OUTPUT);
 pinMode(rojo, OUTPUT);
 Serial.begin(9600); //inicializa la comunicación Serial
}

void loop()
{
 Serial.println("Semaforo - Inicio"); //Escribe el texto 
 digitalWrite(verde, HIGH);
 Serial.println("Semaforo - Verde"); //Escribe el texto
 delay(2000);
 digitalWrite(verde, LOW);
 digitalWrite(amarillo, HIGH);
 Serial.println("Semaforo - Amarillo"); //Escribe texto
 delay(1000);
 digitalWrite(amarillo, LOW);
 digitalWrite(rojo, HIGH);
 Serial.println("Semaforo - Rojo"); //Escribe el texto
 delay(2000);
 digitalWrite(rojo, LOW);
}

Este programa se escribe (o copia y pega ¡es un texto !!) en el software del Arduino y se carga en la placa, en el vídeo se ve muy bien:

Desventaja

En este programa queremos que te fijes en una desventaja: La interacción con el ordenador se pierde frente a mBlock y Snap4Arduino:

Esto lo vemos como una desventaja desde el punto de vista de la enseñanza de la programación pues perdemos el potencial de interactuar con los elementos del ordenador crear personajes, disfraces, sonidos, teclado…, es decir el sprite (el oso panda que aparece por defecto en mBlock, la flecha que aparece por defecto en Snap4Arduino o el que nosotros creamos, como este ejemplo el dibujo del semáforo).

Ventaja

Pero… (siempre hay un “pero” para estropear la fiesta) la programación en código tiene una ventaja: Se graba en el Arduino, no hay ningún intermediario entre nuestro programa y el Arduino (en mBlock y Snap está el ordenador), quien manda en el Arduino es nuestro programa, no nuestro ordenador, esto se traduce en: rapidez !, en mBlock veremos que podemos grabar nuestro programa en Arduino, pero perdemos la interacción con el sprite, como lo veremos más adelante.

Conclusión

Profesionalmente es mejor utilizar lenguaje con código pero en la enseñanza es mejor el lenguaje gráfico. Lo hemos visto en el apartado ¿Cómo se programa Echidna?. Es una Shield Educativa, y lo lógico es utilizar un lenguaje adaptado al nivel educativo: Gráfico. Pero … ¿cual?

1. Cómo utilizar Echidna

mBlock vs Snap4Arduino ¿cuál es el mejor?

Conclusión: mejor el lenguaje gráfico

¿Pero cual? Siempre es mejor moverse en estándares, y actualmente el lenguaje gráfico que está más extendido y donde hay más proyectos es Scratch, luego vamos a centrarnos en dos programas que se basan en Scratch: mBlock y Snap pero ¿cual es mejor? Snap4Arduino o mBock

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Instrucciones específicas para Arduino

Si entramos en la sección de instrucciones específicas para Arduino, en Snap4Arduino sólo tenemos las instrucciones básicas simples, a partir de estas piezas tienes que hacer el puzzle. Mientras que en mBlock tenemos más instrucciones que nos simplifican los programas pues la misma instrucción implican varias de las simples básicas:

Esto parece una tontería pero no lo es: por ejemplo, supongamos que queremos reproducir el tono C4 es más o menos 262Hz:

Luego tiempo que dura la onda es =1/262 = 0.0038 segundos es decir el tiempo de “encendido HIGH” es 0.0038/2= 0.0019seg y el tiempo de “apagado LOW” es 0.0035/2= 0.0019seg.

o sea… que para hacer esta instrucción en mBlock

necesitas hacer todo esto en Snap4Arduino :

Importación de librerías

Snap4Arduino puede importar instrucciones o librerías que pueden aumentar el repertorio de instrucciones.

mBlock también tiene en Extensiones-Administrar extensiones pero no son tan específicas para el Arduino.

Librería propia para Echidna

Snap4Arduino al ser un software libre, estará siempre ligado a los prototipos que se lancen en hardware libre, y en este caso lo tenemos

libreriapropiaecihidna.png

Reutilizar proyectos desde Scratch

Si vemos un proyecto en Scratch que nos gusta y lo queremos reutilizar lo descargamos y si lo queremos reutilizar...

En mBlock lo podemos abrir, pero no siempre va bien.

En Snap4Arduino no acepta ficheros Scratch, pero hay conversores online como Snapin8r, y también da problemas.

Conclusión: tortazo a los dos!!

Entorno amigable

En Snap4Arduino no existe un menú arriba, las opciones no se encuentran tan inmediatamente

Mientras que en mBlock es más intuitivo:

Importante CARGAR A ARDUINO

En mBlock podemos poner la vista de Modo Arduino Y NOS MUESTRA NUESTRO PROGRAMA ESCRITO EN LENGUAJE GRAFICO CONVERTIDO A LENGUAJE CÓDIGO

Esto nos permite SUBIR AL ARDUINO es decir, nuestro programa grabarlo en el Arduino como si fuera un Firmware y ganar velocidad aquí tienes una captura y puedes observar cómo traduce el programa gráfico en código:

Subirarduino.png

QUEREMOS EXPLICARTE LO IMPORTANTE QUE ES ESTO El anterior programa funciona bien si lo hacemos subir al Arduino, pero si lo hacemos de forma normal (cambiamos el evento “Programa Arduino” por evento bandera):

NO FUNCIONA BIEN

¿por qué?: por la lentitud.

Si apretamos el pulsador 2 le pedimos al ordenador que encienda y apague D10 a una velocidad de 0.00175 segundos esto lo tiene que procesar el ordenador, pasa por el cuello de botella del puerto serie y al final se ejecuta en el Arduino a una velocidad mucho más baja, más o menos 0.5 segundos, en vez de oirse un tono, se oye tut,tut,tut,tut….

Si apretamos el pulsador 3 sí que se oye bien, porque mBlock manda el código del bucle de golpe para que se oiga bien.

Volveremos a este programa varias veces, no te preocupes si no lo has entendido del todo bien.

Desventajas de subir un programa al Arduino:

  1. NO PODEMOS INTERACTUAR CON EL ORDENADOR es decir, no podemos hacer que el sprite (el oso por defecto) se mueva o que al pulsar una tecla del ordenador… porque EL ARDUINO ES INDEPENDIENTE DEL ORDENADOR, incluso podemos desconectarlo y sigue funcionando !!!
  2. Nos hemos cargado el Firmware que tenía antes !! luego al finalizar tu programa, tenemos que volver a configurar el Arduino para que haga caso al programa mBlock visto en esta presentación.

Ventajas de subir un programa al Arduino:

  1. Rapidez, tenemos la ventaja del lenguaje con código, el programa se ejecuta a la velocidad del Arduino sin tener el ordenador como intermediario.
  2. Independencia: Alimentamos el arduino con una batería ¡¡ y funciona !! esto es esencial para proyectos que impliquen movimiento y no queramos tener el ordenador encendido para que funcione.

Aunque...: Rapidez en la simulación

Aunque Snap4Arduino no sube el programa, sólo simula, es mucho más rápido en la simulación que mBlock

En este apartado veremos las diferencias.

Estan algo reñidos, pero le vamos a dar el premio a mBlock por dos razones

Todo es cuestión de gustos, las capturas y descargas de programas de este curso serán en mBlock, pero algunas veces utilizaremos Snap4Arduino cuando nos interesa rapidez en la simulación,.


1. Cómo utilizar Echidna

Programación en mBlock

mBlock es un programa especializado en el manejo de los robots de Makeblock (ver cursos de mBot en Aularagon), estos robots al principio estaban basados en Arduino por lo tanto este programa permitía programar Arduino. Actualmente permiten muchas arquitecturas de placas.

Se puede descargar gratuitamente en https://www.mblock.cc/en/download/, actualmente esta la versión 5, aunque verás que algunos vídeos de este curso enseñan la versión 3 pero las capturas se realizan en la versión actual

Dos formas de programar mBlock

OPCIÓN Programación en vivo

mBlock (y los otros S4A, Snap4Arduino... también) permite la programación en vivo Es decir, que el programa reside en el ordenador, y en la placa hay instalado un Firmware para ir escuchando y ejecutando lo que manda el ordenador. 

OPCIÓN Programación cargar a la placa

Todos los programas editores de Arduino (tanto los que programan con código como el Arduino IDE) como los editores de programas gráficos en bloque (mBlock, Snap4Arduino, Arduinoblocks, ...) permiten cargar el programa en la placa.  Las ventajas y desventajas son las opuestas de trabajar en vivo.

MÉTODOS PARA INTERACTUAR CON LOS OBJETOS

En mBlock 3.0 la comunicación era inmediata, fíjate en este script de una alarma:

embedded-image-xGEexnUg.jpeg

Mezcla en el mismo script:

Con mBlock 5.0 YA NO SE PUEDE, pero tenemos unos trucos

MÉTODO UTILIZAR VARIABLES GLOBALES                                                                          

Se pueden crear variables, en cualquier objeto, y las lee cualquier objeto,

Este método se utiliza con la opción EN VIVO

variablesglobales.jpg

De esta manera si creamos una variable frase para todos los objetos:

frase3.jpg

Podemos usarla en el robot

frase1.jpg

y el programa del objeto que queramos, en este caso el oso panda lo puede visualizar

frase2.jpg

MÉTODO UTILIZAR MENSAJES                                                                                  

Cualquier objeto tiene a su disposición enviar mensajes a los otros

Este método se utiliza con la opción EN VIVO

mensajes.jpg

MÉTODO EXTENSIÓN BROADCAST = TRANSMITIR MENSAJES                                  

Es parecido al anterior, hay que ir al + que hay abajo para instalar extensiones

arduino-pelotahinchadistancia3.png

Buscar la extensión "Broadcast" e instalarla 

broadcast.jpg

Se instala primero descargándola con el + aquí

broadcast1.png

Y luego añadir una vez descargada

broadcast2.png

Entonces aparecen unas nuevas instrucciones

broadcast3.png

Este método se utiliza con la opción EN CARGA

y se instalan unas instrucciones extras parecidas a las anteriores pero más potentes

El resto de objetos trabajan en modo vivo, es decir, si cambias un bloque, automáticamente se ven los efectos

A lo otros objetos TAMBIÉN hay que instalar la extensión BROADCAST

DESVENTAJA no se pueden transmitir mensajes de objetos a la placa. Sólo de la placa a los objetos

1. Cómo utilizar Echidna

Otros

Existen otros programas gráficos, el ArduinoBlocks, Bitblock… pero no tienen la posibilidad de iteraccionar con Sprites del ordenador, ni tienen el mismo entorno del referente Scratch, por lo que no se utilizarán en este curso, pero son posibilidades interesantes, os mostramos dos capturas de pantalla del mismo programa semáforo visto anteriormente, fíjate que aquí no hay Sprite:

Con Bitbloq:

Con ArduinoBlocks:

Y un favorito nuestro el VISUALINO pues a la vez que haces programación gráfica, va enseñando el código a la derecha:


1. Cómo utilizar Echidna

Alimentación del Echidna

Alimentación USB:

El Echidna normalmente se alimenta a través de la alimentación USB del Arduino, ya sea cuando está conectado con el ordenador, o cuando se utiliza un PowerBank por ejemplo, o cargador de móvil (esto ocurre cuando Arduino tiene el programa grabado en él y puede vivir sin el ordenador).

Lo que hay que hacer es que el jumper que tiene arriba a la izquierda tenerlo conectado a 5V:

No utilizar la alimentación 5V cuando los servos o dispositivos a controlar consuman más de 300mA, para no sobrepasar el regulador del Arduino, en este caso utilizar la alimentación externa:

Alimentacion externa:

Arduino se puede alimentar con un portapilas o fuente de alimentación, sin ningún problema, con un rango desde 9V hasta 12V.

Pero hay que decirle al Echidna que la alimentación no es por 5V sino por Vin, pues el Arduino también se alimenta por Vin, esto se hace cambiando el jumper:

Nota:

Es posible que en ocasiones nos interese utilizar las dos alimentaciones a la vez, por ejemplo queremos usar el Arduino dependiendo del ordenador, porque queremos por ejemplo que interactue con el Sprite oso panda del mBlock (por lo tanto está conectado al cable USB) pero las extensiones que queremos conectar necesitan potencia (más de 300mA) por lo tanto conectamos también un portapilas o fuente de alimentación, así pues estamos obligados de decirle al Echidna que alimente las extensiones por Vin cambiando el jumper a Vin.

1. Cómo utilizar Echidna

Kit de préstamo en CATEDU

Para hacer este curso te hemos preparado este kit de préstamo, donde tienes todo lo necesario para realizar este tutorial, menos unas bananas para hacer un piano :)

image-1648722025969.png

 

Ahora déjate de teorías, y vamos a jugar !!

2. Salidas de Echidna

2. Salidas de Echidna

2 Salidas de Echidna

Nota: Acuerdate en toda esta sección de poner la Echidna en modo Sensor

Todos los programas de este curso se encuentran en este repositorio: https://github.com/JavierQuintana/Echidna

2. Salidas de Echidna

2.1 MONTAJE 2 Luces psicodelicas

2.1 MONTAJE 2 LUCES PSICODELICAS

Ya hemos visto las luces LED con el semáforo, ahora vamos a ver el LED RGB

Está conectado a las salidas digitales D5, D6 y D9 y si te fijas, en el Arduino tienen el símbolo ~ ¿Qué significa esto? Que son señales PWM. Si has leído ¿Qué es un Arduino? habrás leído que es una señal digital pero los pulsos pueden variar su ancho de tal manera que la media puede ser una tensión entre 0 y 5V, que se gobiernan con esta instrucción:

Donde 0 sería 0V y el valor 255 sería el valor máximo de tensión que en nuestro caso es 5V aunque puede ser otra tensión si se alimenta Arduino con una alimentación externa Vin.

RETO

Vamos a realizar un programa con mBlock que se iluminen todas las luces de colores de forma aleatoria, además vamos a poner un fondo, un personaje y música para que parezca una discoteca.

Solución

Programa para el objeto y para el fondo

echidna-disco1.pngechidna-disco2.png


Y para el Arduino

echidna-disco3.png

El programa entero está en el siguiente enlace : https://planet.mblock.cc/project/3228239

El resultado es el siguiente vídeo, está realizado con mBlock3 pero es el mismo efecto:

2. Salidas de Echidna

MONTAJE 3 Timbre

MONTAJE 3 TIMBRE

RETO Queremos que hagas un programa en el Echidna que:

Solución

echidna-timbre.png

El programa lo tienes aquí https://planet.mblock.cc/project/3228713

OJO no se puede hacer "en vivo" hay que cargarlo en el ordenador. La instrucción toca nota no permite utilizar Arduino en vivo

OJO sube el volumen del potenciómetro

El resultado es este vídeo:

Si pulsamos D2 el sonido es más agudo que pulsando D3 que corresponde a la nota C4 ¿Por qué? Porque la señal es cuadrada.

Más explicación

Los cálculos del tiempo de subida y bajada tiempo=0.00175s calculados anteriormente están bien hechos ¿por qué no reproduce bien el tono de la nota C4? por esto:

image-1648722463535.png

No es lo mismo una onda analógica sinusoidal de 282 Hz que una onda digital cuadrada que es lo que se reproduce en la salida digital D10

¿Y por qué se oye más agudo? Vamos a fijarnos en una transición por ejemplo la de bajada de 5V a 0V ¿A qué se parece más esa transición?

image-1648722476856.png

Evidentemente a la segunda, y esa pendiente tan vertical corresponde más a ondas agudas:

image-1648722511085.png

Por lo tanto se oye más agudo, por eso es.

Ya sé que el anterior razonamiento, si lo lee algún físico, le producirá un rechinar de dientes, así que para ellos la explicación formal es que una onda cuadrada, según la transformada de Fourier, reproduce armónicos de orden superior, incluso infinitos si fuese perfecta.


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3. Entradas de Echidna

3. Entradas de Echidna

3 Entradas de Echidna

Aquí es donde vamos a sacar todo el jugo a esta Shield.

Nota: Si has hecho el anterior programa Grabar a Arduino, recuerda dejarlo preparado para que haga caso a mBlock: Conectar-Actualizar Firmware.

Nota: Acuerdate en toda esta sección de poner la Echidna en modo Sensor

Todos los programas de este curso se encuentran en este repositorio: https://github.com/JavierQuintana/Echidna

3. Entradas de Echidna

3.1 MONTAJE 4 Interruptor luz

3.1 MONTAJE 4 INTERRUPTOR LUZ.

El anterior programa ya es un ejemplo de uso de estos botones digitales que están conectados a los pines digitales 2 y 3 de Arduino. Ten en cuenta que sólo pueden leer niveles lógicos.

RETO1

Al pulsar el botón D2 se enciende los 3 leds del Echidna y al soltarlo se apagan. El programa “tunealo” un poco, quitando el oso como disfraz y añadiendo un objeto que cambie según D2

Solución

Elegimos un objeto que cambie el disfraz, y le ponemos el código

echidna-d2-encendido-apagado1.png
Y al arduino:

echidna-d2-encendido-apagado2.png

El programa lo tienes aquí https://planet.mblock.cc/project/3228733

RETO2

Al pulsar D2 tiene que encenderse los leds, y sólo se apagaran si se vuelve a pulsar D2. O sea, utilizar sólo un pulsador para encender y apagar los leds.

Solución
echidna-d2-encendido-apagado3.png

El objeto que cambia el disfraz es igual que en RETO1

El programa lo tienes aquí https://planet.mblock.cc/project/3228741

UNA CURIOSIDAD Fíjate como hay un retraso de 0.5 segundos para que "te de tiempo de apartar el dedo del pulsador" en caso contrario, volvería al otro estado. Si no sabes lo que quiero decir, quita la instrucciones "Espera 0.5 segundos" y verás qué pasa.

UN POCO DE PARÉNTESIS TEÓRICO Fíjate en el enunciado del RETO1: “al pulsar el botón D2 se enciende y al soltarlo se apaga” ES UNA MÁQUINA LÓGICA pues el estado de la máquina sólo depende de las entradas (en este caso de un botón): Pulsar la entrada (botón D2) produce una salida concreta (encender leds).

CONTINUAMOS ...

Pero tal y como está redactado, el RETO2 tiene que memorizar el estado anterior, no es trivial el enunciado “Al pulsar D2 tiene que encenderse los leds, y sólo se apagaran si se vuelve a pulsar D2.” ES UNA MÁQUINA SECUENCIAL pues el estado de la máquina depende de las entradas y de lo que ha pasado antes. Pulsar la entrada (botón D2) NO produce una salida concreta (depende si estaba apagado o encendido anteriormente).

No pasa nada si no lo entiendes del todo, es teoría.

La programación se complica necesitamos añadir una variable que recuerde lo que ha pasado antes la vamos a llamar _encendido _que recordará si está encendido los leds o no:

Muchos de nuestros aparatos electrónicos se encienden y se apagan con el mismo botón, así que a partir de ahora aprecia que su funcionamiento no es trivial.

3. Entradas de Echidna

El LDR en A5

Primero de todo ¿Qué es un LDR? Vamos a la Wikipedia:

Fotorresistor

Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado fotorresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuyas siglas, LDR, se originan de su nombre en inglés light-dependent resistor. Su cuerpo está formado por una célula fotorreceptora y dos patillas.

More at Wikipedia (ES)

Lo verás en el Echidna arriba un poco a la derecha, y está conectado a la entrada analógica del Arduino A5 y según https://echidna.es/ los valores van desde 20 en ausencia de luz, hasta 1.000 con mucha luz.

Comprobar los límites

No os creáis al pie de la letra los límites oficiales del LDR! Los componentes electrónicos no son ideales, cada uno es particular, probar esos límites en vuestro Echidna, para ello vamos a utilizar nuestro mBlock y que nuestro simpático oso panda nos diga esos valores, con este sencillo programa:

echidna-medirluz1.png

DONDE LUZ ES UNA VARIABLE GLOBAL QUE LO LEEN TODOS LOS OBJETOS luego ahora el panda con este programa puede decirnos cuánta luz hay

echidna-medirluz3.pngechidna-medirluz2.png

El valor que leemos con máxima luz (utilizando una linterna) y el valor de máxima oscuridad (a tapar con el dedo, no te compliques) no llegan a los límites que se marcan oficiales en Echidna EN TU CASO PUEDEN SER OTROS !! pero parecidos.

El programa lo tienes aquí https://planet.mblock.cc/project/3228782

MONTAJE 5 Semáforo luminoso

RETO Vamos a reutilizar esfuerzos: reutilizar el semáforo visto pero vamos a hacer que se iluminen los colores según la luz:

Semáforo Luz
Todo apagado Mucha oscuridad
Rojo Oscuridad
Amarillo Luz normal
Verde Mucha luz
Solución


Según nuestros límites medidos en el anterior programa fijamos nuestras propias fronteras para cumplir el enunciado (puedes poner otros valores parecidos):

Semáforo Luz Límite inferior Límite superior
Todo apagado Mucha oscuridad --- 199
Rojo Oscuridad 200 499
Amarillo Luz normal 500 799
Verde Mucha luz 800 ---

echidna-medirluz6.png

El programa lo tienes aquí https://planet.mblock.cc/project/3228793

Reto: Añade un objeto que sea un semáforo, y que su disfraz cambie acorde a la luz y encima lo diga

echidna-medirluz4.png

El resultado lo puedes ver en este vídeo:

3.2.3 MONTAJE 6 Piano luminoso

Nuestro RETO es el siguiente:

Realizar un programa que suene una nota diferente según la luz

Solución

En el Arduino el programa es

ECHIDNA-PIANOLUZ1.png

En el objeto, el panda es

ECHIDNA-PIANOLUZ2.png

Nota: se ha incorporado una música con un tono, el C Elec Piano

El programa lo tienes aquí

https://planet.mblock.cc/project/projectshare/3228812

Con mBlock versión 3 obsoleto

En esta versión no es tan sencillo ¿por qué? Porque hay cambios de escala: el LDR nuestro trabaja con valores distintos al de las notas, por lo tanto hay que hacer UN CAMBIO DE ESCALA, y esto necesita un apartado diferente, te recomendamos ver 3.2.3.1 Cambios de escala

Solución


El programa es pues el siguiente



¿por qué lo hacemos con la opción de subir a Arduino? Porque la simulación va lenta (se oye tut-tut-tut) si lo subes al Arduino reproduce el tono correctamente. VER COMO SUBIR AL ARDUINO.

El resultado lo puedes ver en este vídeo:

3.2.3.1 Cambios de escala

Nos encontramos que:

Problema: ¿cómo convertimos X en Y?

Matemáticamente es una recta con una pendiente m y una ordenada n :

Y = m*X + n

Para calcular m y n tenemos que utilizar un sistema de ecuaciones dadas las condiciones límites de X e Y:

Ala! dos ecuaciones y dos incógnitas: calcula m y n

Buen ejercicio para los alumnos para que vean matemáticas aplicadas

No obstante, como esto lo repetiremos muchas veces los cambios de escala, hemos confeccionado ESTA HOJA DE CÁLCULO que te lo puedes descargar y facilita las cosas: Ponemos en las celdas amarillas los valores límites :

Y nos da los valores m y n automáticamente:

Luego la fórmula para el cálculo de la Y (las notas) en función de la luminosidad X es:

Y = 0.027 * X + 45

3. Entradas de Echidna

3.3 Joystick

El Joystick está conectado a los pines A0 y A1 y su valor varía desde 100 hasta 1024.

El pin A0 controla el eje X El pin A1 controla el eje Y

3.3.1 MONTAJE 7 Telesketch

RETO Vamos a realizar el mismo ejemplo que este vídeo de Jorge Lobo pero en vez de realizado en Snap4Arduino lo vamos a hacer en mBlock.

Simplemente vamos a comentar las condicionales principales:
Si A0 es menor que 300 es que estás inclinando el Joystick hacia la izquierda, luego el Sprite tiene que modificar su variable x hacia la derecha, es decir decrementando su valor
image-1648727378013.png
Si A0 es mayor que 700 es seguro que estás inclinando el Joystick hacia la derecha luego hay que incrementar el valor de la ordenada X

Para los valores del eje Y es igual, cambiando A0 por A1

SOLUCIÓN

Primero pondremo un objeto lápiz y añadiremos la extensión LAPIZ esto se entiende mejor con un vídeo

Pero no hagas la programación de hacer el cuadrado. Sino este

echidna-teleschetch.png

Donde BAJAR, SUBIR Y BORRAR SON MENSAJES y X e Y son variables globales a todos los objetos. En el arduino el programa será

echidna-teleschetch2.png

El programa te lo puedes descargar aqui https://planet.mblock.cc/project/3228849

VA MUY LENTO El resultado lo puedes ver en este vídeo:

Por curiosidad puedes ver el mismo programa en Snap4Arduino en este vídeo:

Puedes ver que es mucho más rápido que mBlock.

3.3.2 MONTAJE 8 Comebichos

No podemos dejar el Joystick sin hacer un videojuego !!

El siguiente RETO es: Mover un Sprite “Bat” con el Joystick para atrapar un Beetle

Solución


El bicho lo haremos mover bastante rápido y al azar en el eje Y para que lo tenga difícil Bat:
image-1648727480224.png
Y bat tiene que moverse con el joystick, que le pasaremos las variables A0 y A1. Por lo tanto el Arduino tiene este programa:

echidna-comebichos1.png

Mapeo

Hay que realizar un cambio de unidades, pues la variable A0 y A1 van desde 100 a 1024 y queremos que se traduzcan en las coordenadas -220+220 en el eje x y -150+150 en el eje y. La fórmula de conversión será

Los valores de m y n lo hemos calculado con la HOJA DE CÁLCULO que comentamos anteriormente, los valores límites que hemos puesto son:

Para el eje X e Y :0-715
image-1648727521000.png

Para el eje Y:

image-1648727528934.png

Además hemos añadido la puntuación y el cambio de disfraz para que parezca que aletea:

Por lo tanto el programa del objeto murciélago es
echidna-comebichos2.pngEl programa completo lo puedes descargar aquí https://planet.mblock.cc/project/projectshare/3230393

El resultado es:

Lo sé …. soy bastante malo !!

3. Entradas de Echidna

Acelerómetro

El acelerómetro tiene el mismo efecto que el Joystick, nos da valores en el eje X o eje Y, en el caso del Joystick lo daba la inclinación de la palanca, en este caso lo da la inclinación del mismo Echidna.

Está conectado a los pines analógicos:

Los valores van desde 250 hasta 500

MONTAJE 9 HELICOPTERO

Reto

Vamos a realizar un sencillo videojuego: Mover un helicóptero, el movimiento de un sprite con el acelerómetro y esquivando edificios que se mueven de derecha a izquierda dando la sensación de que el helicóptero vuela.

El reto te lo complicamos con dos premisas:

Solución sprite helicóptero moviéndose según acelerómetro

Vamos a añadir un objetos: helicoptero de la biblioteca

Le vamos a añadir un disfraz explosión

1.- Añade un objeto sun, y borra el dibujo interior, y así parece una explosión

echidna-helicoptero1.jpg

2.- Exporta el fichero imagen svg

echidna-helicoptero5.jpg

3.- Añade al helicóptero el disfraz 

echidna-helicoptero6.jpg

4.- Eligiendo el fichero svg exportado en el paso 3

echidna-helicoptero7.jpg

Vamos a hacer que helicoptero que se mueva según el acelerómetro:

Posición X: La pantalla de mBlock tiene desde -240 hasta 240 y hemos visto que los márgenes de A2 del acelerómetro va desde 250 hasta 500 luego hacemos el cambio de escala con la HOJA DE CÁLCULO que comentamos anteriormente:

image-1648738671457.png

luego ya tenemos la fórmula para la posición X

E igualmente para la posición Y pero en este caso los márgenes de la pantalla van desde -180 a 180 luego:

image-1648738725542.png

Testeando un poco hemos subido m a 1.9 pues no llegaba arriba del todo

echidna-helicoptero12.jpg

En el arduino le asignamos las coordinadas a las variables globales A2 y A3

echidna-helicoptero11.jpg

Solución edificio, cómo se reutiliza un sprite

Reutilizamos un poco: Nos copiamos un Sprite, entramos en este proyecto FLY de scratch https://scratch.mit.edu/projects/113582791/ entramos en su código y exportamos los edificios, nubes, etc...

echidna-helicoptero2.jpg

Vamos a mblock e IMPORTAMOS el fichero que hemos exportado
echidna-helicoptero3.jpg

Nos importa con sus disfraces Y SU CÓDIGO

Nos queda pues esta colección de objetos

echidna-helicoptero9.jpg

Solución a la muerte del helicóptero

Vamos a poner que si toca un edificio, “explota” (o sea, cambia el disfraz a explosión), además envía el mensaje “komunikat1” que vemos que el script del edificio lo necesita para esconderse una vez terminado el juego (debe de ser ruso el mensaje es del autor del objeto edificio) :

echidna-helicoptero13.jpg

El programa lo tienes aquí https://planet.mblock.cc/project/3230430

El resultado se puede ver en este vídeo:

Mejoras

Ya sé que colocando el helicóptero siempre arriba, siempre ganas!!

RETO: HAZ QUE SOLO SI TOCA BUILTING1 MUERE, PERO SI TOCA A BULDING2 QUE GANE UN PUNTO de esta manera ya no se gana poniendo el helicóptero arriba del todo

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3.4.2 MONTAJE 10 MATA-ALIENS hackeando código

Esta vez no vamos a ser originales, vamos a ser un poco vagos y nos vamos a copiar el programa de otra persona. La web de Scratch tiene un repositorio de millones de proyectos, podemos seleccionar uno, y adaptarlo a nuestra simpática Echidna.

RETO Vamos a ver un ejemplo con este proyecto https://scratch.mit.edu/projects/29744/. El reto que te lanzamos es que funcione la nave espacial con nuestro acelerómetro de la Echidna.

Solución CON MBLOCK


En esta presentación se muestra cómo se importa un proyecto a mBlock: (las capturas están con mBlock3, para mBlock5 simplemente no es abrir, sino Importar desde el ordenador

Curiosamente con mBlock3 sale algún fallo pero con mBloc5 no hay, lo importa perfectamente



Hackear el código para que funcione con el acelerómetro

Una vez importando nos fijamos en el código que hay que modificar, está claro que lo que hay que tocar es el Sprite “Ship” que es el que queremos mover con el acelerómetro y modificar el “posicionX que se realiza con el ratón y cambiarlo por el acelerómetro:

image-1648739510056.png

Perooo como siempre: la posición del ratón es la misma que las coordenadas de la pantalla de mBloc y la x va desde -240 hasta 240 y nuestro acelerómetro de A2 va desde 250 hasta 500 luego hacemos el cambio de escala con la HOJA DE CÁLCULO anteriormente:

Y cambiamos el código:

echidna-mataaliens.jpg
En el arduino asignamos A2 (y también D2 luego lo comentamos)

echidna-mataaliens2.jpg

Un poco más, disparar con D2

También vamos a cambiar el disparador “espacio” :

echidna-mataaliens3.jpg

por pin digital 2 para disparar con el botón D2 del Echidna:

echidna-mataaliens4.jpg

El programa lo tienes aquí https://planet.mblock.cc/project/projectshare/3232624

El resultado en este vídeo:

SOLUCIÓN CON SNAP4ARDUINO
Importar un proyecto de Scratch a Snap4Arduino

Para importar un proyecto desde Scratch es un poco más complicado, ver esta presentación:



Cambios en el código en Snap4Arduino

Los cambios en el código son los mismos que los anteriores.

Recuerda que en esta presentación se enseña cómo configurar Snap4Arduino para que se comunique con nuestro Arduino y la Echidna.

El programa lo puedes abrir en Snap4Arduino en esta URL

El Sprite que tienes que conectar con Arduino es la nave esa con cuernos.

El resultado lo puedes ver en este vídeo

4. Modo Makey Makey

4. Modo Makey Makey

4 Modo Makey makey

En esa sección acuérdate de cambiar el Echidna en modo MakeyMakey

Todos los programas de este curso se encuentran en este repositorio: https://github.com/JavierQuintana/Echidna

4. Modo Makey Makey

4.1 ¿Qué es?

Es una placa que se inventó en 2010 que permite conectar cualquier cosa que conduzca mínimamente la electricidad en entrada por el puerto USB. Para que lo entiendas bien, mira este vídeo:

Nuestra placa tiene esta función, pero en vez de ser una entrada por el puerto USB es una entrada por Arduino que podemos leer, luego en esta sección cambia nuestra placa Echidna el modo sensor a modo makey makey

Tiene las siguientes entradas:

Entonces... ¿qué ventajas tiene esta placa con respecto a la original?:

Nota:

Aquí tienes un curso de manejo de la Makey Makey original con el curso Scractch avanzado y Makey Makey.

4. Modo Makey Makey

4.2 MONTAJE 11 Piano con bananas

Vamos a hacerlo !! Ten en cuenta que mBlock utiliza la notación americana de notas, y a cada nota la vamos a corresponder a una entrada Makey Makey (utilizando por ejemplo el acorde 4):

Nota americana C4 D4 E4 F4 G4 A4 B4 C5
Nota Europea Do Re Mi Fa Sol La Si Do
Makey A0 A1 A2 A3 A4 A5 D2 D3

Como las entradas analógicas pueden variar desde 0 a 1024 vamos a fijar como umbral en 500 (si es muy sensible lo subimos, si no nos hace caso lo bajamos, a nosotros nos ha funcionado bien 500).

El código lo subiremos al Arduino pues mBlock responde muy lentamente, si no te acuerdas cómo se hacía mira esta presentación.

Solución


El programa es muy sencillo pero repetitivo:



Conectamos cada salida de Makey Makey a unos plátanos y la salida del auricular a unos altavoces de ordenador, en la foto puedes ver que se han utilizado unos cables con cocodrilos, y al subirlo al Arduino no hace falta tener el ordenador, alimentamos el Arduino con un PowerBank o incluso con pilas.

ATENCIÓN VER 1.3 ALIMENTACION DEL ECHIDNA

En el kit que te prestamos para hacer este curso no están incluidos los plátanos, así que cálzate y baja a comprar unos. ¿no tienes perras? pues utiliza recursos humanos:

Esta noche prepara un karaoke con tus amigos.

4. Modo Makey Makey

4.3 MONTAJE 12 Joystick plastilina

Con plastilina conductora podemos hacer interesantes proyectos. ¿Cómo se hace la plastilina conductora? Aquí tienes una receta:

http://www.comofuncionainternet.net/circuitos-con-plastilina/

Una pega: No dura nada, a los pocos días se endurece o se pudre.

Podemos hacer interesantes proyectos, por ejemplo:

RETO

Que un helicóptero se mueva según unos botones hechos de plastilina:

Solución

Atención: Las capturas de imagen están con mBlock3
Para mBlock5 a estas alturas ya sabes lo que hay que hacer:
1.- Crear unas variables globales A1, A2, A3, A4, A5
2.- En el arduino un bucle para siempre que asigne estas variables a las entradas analógicas A1, A2 ....
3.- Programar en el helicóptero el movimiento con esas variables globales creadas en el paso 1




A3 conectado a la plastilina con forma de ⇒
 A1 conectado con la plastelina en forma de ⇑
A5 conectado con la plastelina en forma de ⇓
 A2 conectado con la plastelina en forma de ⇐

El umbral se ha cambiado según la sensibilidad del botón.

El resultado en este vídeo:

OTROS RETOS Con la plastilina podemos hacer manualidades tipo conecta y que por la pantalla salga el resultado, aquí tienes un ejemplo:

Las posibilidades son muchas, cuelga tus experiencias en este muro

Hecho con Padlet

5. Extensiones

5. Extensiones

Extensiones de Echidna

Ahora vamos a utizar las extensiones 3 digitales y una analógica:

Para conexión de otros elementos como relés pero no pueden pasar de 300mA de lo contrario dañas al Arduino.

La alimentación de estas I/O se puede elegir entre la salida de 5V por el Arduino y Vin con la tensión que estemos alimentando al Arduino utilizando el jumper que ya vimos en su momento.

Nota: Acuerdate en toda esta sección de poner la Echidna en modo Sensor

Todos los programas de este curso se encuentran en este repositorio: https://github.com/JavierQuintana/Echidna

Ahora con las extensiones puedes aumentar más tus proyectos robóticos. Por ejemplo en este vídeo el Echidna se ha colocado en un chasis con unos motores y controlado por el Bluetooth del móvil. Este ejemplo del robot-coche no lo trataremos aquí pues es de un nivel superior, que se trata mejor en Arduino con código

Pero sólo está el límite de tu imaginación para convertir al Echidna el algo más poderoso ...

5. Extensiones

MONTAJE 13 Encender con el móvil (muy difícil)

5.1 MONTAJE 13 ENCENDER CON EL MÓVIL Bluetooth

5.1.1 Módulo HC-06

Echidna tiene un conector preparado para conectar un módulo de Bluetooth

Nosotros utilizaremos un JY-MCU o HC-06 muy común y barato. .

Te recomendamos estas páginas:

Para conectar el HC-06 lo hacemos hacia abajo de modo que coincida los pines:

Pines del HC-06 Pines del Echidna Pines del Arduino
Vcc 5V 5V
GND GND GND
RX TX D1
TX RX D0

Nosotros vamos a utilizar la APP BlueControl:

5.1.2 Problema número 1: ocupamos el puerto serie

Si has leído Cómo se comunica con un Arduino habrás visto que ocupamos LOS MISMOS PINES D0 Y D1 QUE UTILIZA EL ARDUINO PARA COMUNICARSE POR EL PUERTO SERIE CON EL ORDENADOR.

Esto crea un problema: No se puede tener conectado el HC-06 mientras nos comunicamos el ordenador con el Arduino.

Solución: Pues quítalo, y luego cuando acabes de descargar el programa en el Arduino, pues lo pones.

Bah!! ¿sólo era eso? pues no, que nos ocupe el puerto serie nos fastidia: ¿puedes interaccionar con el Sprite? por ejemplo ¿puedes hacer que el oso panda de mBlock se mueva según el mando de BlueControl?...NO

5.1.3 Problema 2 la velocidad del puerto es elevada

Al programar con mBlock fija la velocidad del puerto serie a 115200 baudios, y nuestro HC-06 soporta 9600

Solución: Bajarlo manualmente, un rollo, tenemos que salir de mBlock, editarlo en Arduino IDE .... esto se ve mejor en el ejemplo siguiente.

5.1.4 Reto: Encendido y apagado de LEDs con el móvil

Vamos a ejecutar este pequeño programa, que al apretar el botón de arriba se encienden los leds y al apretar el de abajo se apagan:

Solución

image-1648741316977.png

Primero hay que vincular el móvil con la APP



Segundo hay que subir el programa solucionando los problemas anteriores

Mejor verlo con esta presentación:



O sea, ya podemos jugar con el móvil y con nuestro Echidna !!!

Por ejemplo.. se podría hacer un coche teledirigido, el programa lo tienes en el repositorio: https://github.com/JavierQuintana/Echidna y el vídeo en el muro

5. Extensiones

MONTAJE 14 Encendido sensible

Sensor infrarojos

5.2.1 MONTAJE 14 Encendido Sensible 

Vamos a provechar las conexiones digitales que tiene Echidna preparado para conectar módulos exteriores, si te fijas está preparado para conectar fácilmente estos módulos pues facilita la alimentación, GND y el pin digital

Hay muchos módulos para conectar, y todos tienen la misma configuración en sus pines : GND, + , I/O, donde I/O es el pin digital o analógico de entrada o salida, dependiendo del sensor, y como puedes ver en la figura, hay mucha variedad (busca en Internet sensores para Arduino)

hay para a empezar con uno sencillo de entrada digital que es muy útil: el sensor Infrarrojos

Para ver más información de este sensor te recomendamos esta página.

En el Echidna arriba a la izquierda tienes 3 conectores digitales a elegir, nosotros elegimos el primero D4 luego el pin OUT del sensor se conecta al D4, el resto en el mismo orden

Nota: El potenciometro es para ajustar la sensibilidad

OJO Hay sensores que tiene los pines en otro orden FIJATE de lo contrario el sensor se pondrá a arder

Nota: Hay sensores con 4 pines, que permiten alimentar el diodo IR de forma independiente, pero tienen un jumper que inutiliza el 4 para sólo utilizar los 3 pines.

Realizamos un pequeño programa muy fácil que detecta si hay un obstáculo o no:

En el Arduino

echidna-infrarojos.jpg

En el panda

echidna-infrarojos2.jpg

Y el disfraz costume2 lo hemos tintado de rojo

El programa lo tienes aquí https://planet.mblock.cc/project/3232841

El resultado es:

5. Extensiones

MONTAJE 15 Alarma láser

Hemos visto anteriormente una entrada digital sencilla con el sensor IR, ahora vamos a ver una salida digital muy simple, buscando siempre la motivación en nuestros proyectos: El diodo Laser.

Si quieres saber más de este componente, te recomendamos la página de Luis Llamas. Si tienes que comprar uno, te recomendamos que no sea superior a 5mW, pues puede dañar permanentemente la retina del ojo [+info]. El modelo que te proponemos es de 1mW, no obstante, EVITA QUE EL LÁSER APUNTE A LOS OJOS espcialmente con niños.

RETO Te proponemos que realices un programa para desactivar una ALARMA LASER.

Luego vamos a no ponernos nerviosos para desactivar la alarma y mantener la serenidad.

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Solución


Conexiones son sencillas, el laser al D4 por ejemplo y hay que tener maña para que apunte al LDR:

image-1648741838386.png

El script que controla si se corta el haz laser que se dispare es un condicional que lee el LDR en A5, mientras sea mayor que 900 es que tiene una intensidad de luz muy grande, es decir, le está enfocando el laser, la variable _PARACRONO _es en el caso de que se desactive la alarma, el laser se apagará luego que no se crea que se corta el haz. Si se corta el haz envía un mensaje _Booom _que lo leeran los demás scripts. Se aprovecha este script para ENCENDER EL LASER pin digital 4 alto:

En el Arduino 

echidna-laser1.jpg

En el objeto (que hemos seleccionado una bomba y le hemos puesto un disfraz explosión tal y como se ha explicado antes, utilizando el objeto sun)

echidna-laser2.jpg

El script que controla la desactivación de la alarma mediante código es el siguiente. Si se acierta con el código secreto 666, se envía el mensaje _Ufff _al resto de scripts:

echidna-laser3.jpg

El script que desactiva la alarma es cuando reciba el mensaje _Ufff _por lo tanto para el cronómetro y apaga el laser:

echidna-laser4.jpg

El script del tiempo cuenta de forma descendente, y si finaliza envía el mensaje Boom al resto de scripts, sólo se para si PARACRONO=1

echidna-laser5.jpg

Y por último la explosión

echidna-laser6.jpg

El resto: esconder y mostrar scripts y disfraces se omiten por simplicidad, el programa lo puedes descargar aquí : https://libros.catedu.es/books/arduino-con-echidna-y-mblock-scratch/page/53-montaje-15-alarma-laser

El resultado es

OTRO RETO

Si se corta el haz, hay 10 segundos para desactivarlo con código, sino, se dispara. No ponemos la solución ¡¡ponlo tú en el muro !!

Seguro que se te ocurren muchas ideas...

5. Extensiones

5.4 MONTAJE 16 Semáforo distancia

Queremos poner un ejemplo de un sensor que tenga 4 pines, barato y que puede darnos mucho juego pues nos da información de la distancia en la que se encuentra un objeto.

Funciona por eco entre la señal que se emite por Trg y la que se recibe por Echo y para su utilización requiere utilizar la fórmula de conversión de tiempo a espacio con la fórmula de la velocidad del sonido... tranqui !! no lo vamos a hacer, pues ya mBlock tiene una función especial para ello sin utilizar fórmulas y nos da directamente la distancia en cm, pero si quieres saber más sobre este sensor, te recomendamos la página de Luis Llamas.

echidna-semaforo-distancia1.jpg

RETO LEER EL VALOR DEL SENSOR ULTRASONIDOS

Queremos que el objeto panda nos diga la distancia en cm

SOLUCIÓN

Hay un problema

En mBlock3 se puede utilizar en vivo. En mBlock5 no se puede UTILIZAR EN VIVO LA INSTRUCCION LEE SENSOR ULTRASONIDOS no sabemos por qué. Sólo podemos cargar el programa en el Arduino

Gracias a la contestación de este foro, podemos hacerlo instalando una extensión

echidna-semaforo-distancia2.jpg

Hay que instalarlo en los dos, en el Arduino y en el objeto Panda

En el objeto panda pondremos este código

echidna-semaforo-distancia3..jpg

 

CONEXIOONES Como se necesitan 4 pines, y las extensiones tienen 3 utilizaremos alguno libre.

La conexión que vamos a realizar entre los pines I/O de Echidna y el sensor ultrasonidos HC-SR04 va a ser:

el D4 en Trig
 el D7 en Echo
el '+' en Vcc
 el G en GND

y en el Arduino el siguiente programa, y pulsamos SUBIR

echidna-semaforo-distancia4.jpg

Resultado: El panda nos dice en cm el obstáculo que ponemos delante del sensor US:

echidna-semaforo-distancia5.jpg

El programa lo tienes aquí : https://planet.mblock.cc/project/3233976

RETO RADAR LUMINOSO

Realizar un programa que a medida que se acerque un objeto, se enciendan más luces

Solución

El programa es simplemente recoger la distancia con la instrucción que hemos señalado antes. La conexión igual que antes y por lo tanto el programa es poner de límites 50cm, 40cm, 30cm, 20cm y 10cm para ir encendiendo luces.

El programa es largo

echidna-semaforo-distancia6.jpg

El programa lo tienes aquí https://planet.mblock.cc/project/3233931

El resultado es :

Los siguientes retos, aunque las imágenes se ve que no están hechos con Echidna, da igual, es simplemente conectar el trig y echo en los pines D4 y D7 del Echidna y utilizar la instrucción de "lee el sensor ultrasónico trig pin 4 echo pin 7" (o utilizar otro orden o el D8 si te pones revelde y cambiar los números anteriores) ¿Te atreves a hacerlos todos ?

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RETO HINCAR UNA PELOTA Pon de sprite una pelota y que se hinche a medida que acercas un objeto al ultrasonidos. Solución

RETO PIANO INVISIBLE

Que suene una nota según la distancia del objeto. Solución

RETO RADAR CON INTERMITENCIA DE UN LED

Cuanto más cerca está un objeto, más rápido un led se enciende y apaga. Solución

RETO SENSOR PARKING

Cuanto más cerca está un objeto, más rápido suena un pitido intermitente Solución

5. Extensiones

5.5 Servo

El servo es un motor que podemos controlar el ángulo de giro, hay diferentes clases, pero nos vamos a centrar en este que tiene un precio/calidad aceptable, el MG90S.

Este servo se controla con una salida digital, y se les indica el ángulo de giro, que puede ir desde 0º hasta 180ª (no permite otro márgen). Si elegimos otro más barato, puede tener deriva en los extremos (ver vídeo con HD-144A)

Aprende más sobre servos en esta página de Luis Llamas.

La instrucción para los servos en mBlock es muy fácil, simplemente le indicamos en qué pin digital está conectado y el ángulo que deseamos:

echidna-servo1.jpg

y ponlo bien, el marrón indica la masa:

Si intentamos trabajar con el servo con ángulos mayores de 180ª no hace caso, va al valor 180ª. Si ejecutas este programa lo verás:

echidna-servo2.jpg

Mira la diferencia con un servo de rotación continúa, fíjate como:

5. Extensiones

5.6 MONTAJE 17 Tractor entrando al corral

Te proponemos un reto utilizando dos elementos vistos en esta unidad, para dar un poco de rienda suelta a tu imaginación de la cantidad de proyectos que se pueden hacer.

Reto

Construir un proyecto donde la barrera (hecha de cartón y fijada al servo) está bajada y el semáforo en rojo. Si el sensor IR detecta un vehículo, tiene que abrir la barrera durante 5 segundos y el semáforo en verde. Antes de cerrar, se encenderá el semáforo en naranja para advertir que se va a cerrar la barrera.

Solución

Conectamos por ejemplo el servo al D4 y el sensor de IR al D7
Con mBlock 3


Con mBlock5 es igual

echidna-servo3.jpg

Lo tienes aquí https://planet.mblock.cc/project/3234387

Otro reto más difícil

Este ya es para los "sobresalientes":

Podemos hacer que la barrera se abra con Bluetooth, o que también baje si el sensor de Ultrasonidos en el otro lado detecta que el vehículo ya ha pasado. Aunque el vídeo está hecho con la Shield Edubásica perfectamente se puede hacer con Echidna, y en nuestro caso podemos sustituir un sensor ultrasonidos con un sensor IR.

Muro

Hecho con Padlet

Créditos

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