Introducción

Objetivos y Contenidos

Objetivos

Contenidos

Kit ESP32 en el Aula

Se ha buscado un kit entre todos los comerciales que cumpla los siguientes objetivos :

El equipo pedagógico de CATEDU ha elegido para este curso el Kit TDR STEAM ESP32 de Innovadidactic, con el objetivo de alcanzar prácticas más avanzadas dentro del mundo del Internet de las cosas IoT.

El kit esta pensado para utilizar dentro del aula y se ha establecido un número de 12 grupos, consideramos que es un número óptimo para llegar a la ratio del aula y que el profesor llegue a atender correctamente a todos los grupos.

kitinnovadidacticESP32.png

Partes del kit Imagina TdR STEAM

Este apartado está extraído de Federico Coca Notas sobre ESP32 STEAMakers CC-BY-SA

Una placa Imagina TdR STEAM versión 2.0 como la de la imagen siguiente:

TdR-STEAM.png
Federico Coca Notas sobre ESP32 STEAMakers CC-BY-SA

Una placa ESP32 Plus STEAMakers.

ESP32_STEAMakers.png

Federico Coca Notas sobre ESP32 STEAMakers CC-BY-SA

Mando de control remoto por infrarrojos para utilizar en conjunto con el sensor de infrarrojos integrado en la placa TdR-STEAM.

mando-IR.png
Federico Coca Notas sobre ESP32 STEAMakers CC-BY-SA

Pantalla LCD 1602 IIC (I2C) de 2 línea de 16 caracteres. Nos va a permitir mostrar mensajes de texto e irá conectada al conector I2C de la placa TdR-STEAM.

LCD1602.png
Federico Coca Notas sobre ESP32 STEAMakers CC-BY-SA

Sensor de sonido analógico (con potenciometro). Se utiliza básicamente para detectar el nivel sonoro ambiental. El potenciometro permite ajustar el nivel de ganancia.

Microfono.png

Federico Coca Notas sobre ESP32 STEAMakers CC-BY-SA

Todo el kit se presenta en una caja de plástico, pero una opción práctica para no abrir y cerrar tantas veces la caja, es utilizar una caja impresa 3D, las partes impresas e instrucciones se pueden conseguir en https://fgcoca.github.io/ESP32-STEAMakers/necesidades/ el resultado es :

montaje-paso-6.png
Federico Coca Notas sobre ESP32 STEAMakers CC-BY-SA

Pensamiento computacional

¿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 que proponemos, no se tiene que tomar al pie de la letra, pero intenta ayudar al profesorado que tenga una visión global de tanta oferta robótica:

Como se puede ver ESP32 EN EL AULA tiene la ventaja de tener un precio razonable, y dentro del rango de programación en bloques y de prácticas avanzadas IoT con la ventaja que es un kit muy amigable sin apenas conexiones y con muchas posibilidades.

Guía orientativa

Tenemos un grupo Telegram Robótica Educativa en Aragón, https://t.me/roboticaeducativaaragon

¿Qué es ESP32?

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

Segundo ¿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

Tercero ¿Arduino tiene wifi?

Arduino (el clásico) no tiene wifi, y es importante esto para conseguir hacer prácticas IoT. Hay shields que permiten una conexión Ethernet o Wifi pero resultan caras. Otra opción es utilizar la versión del Arduino MKR1000 pero también resulta cara.  A partir del 2023 lanzaron Arduino R4 Wifi pero realmente era un ESP32. Lo mejor es utilizar el ESP8266 para que a través de él nuestro Arduino pueda volcar o recibir datos a través de una Wifi.

Resumiendo brevemente, el ESP8266 es un chip microcontrolador, es decir, no es un sensor, no es un actuador, no es una entrada/salida del Arduino sino que es, igual que el Arduino, es una placa electrónica montado en un módulo que tiene un microcontrolador (Tensilica L106 de 32bits) capaz de hacer cosas pero que tiene una característica importante: Que tiene Wifi, pero no lo veas como un módulo Wifi para Arduino, sino como una placa electrónica completa, como el Arduino, incluso es su competencia.

El chip ESP8266 se vende montado en un módulo, el más vendido es el ESP01 y es el que se proporciona en el kit del curso  Arduinoblocks en el aula de CATEDU.

esp01-1.png

Fuente Luis Llamas CC-BY-NC-SA ver

Por eso se habla indistintamente ESP8266 o el ESP01

Su bajo precio y su software libre permitió al mundo maker utilizar este chip. No sólo se puede utilizar para que el Arduino tenga acceso a Internet, sino también se han desarrollado multitud de módulos con el ESP8266, como veremos más adelante, el más interesante en su evolución es el módulo ESP-12E o el ESP32.
Pero sigamos con el ESP8266 montado en el módulo ESP01. Tiene unas pegas...  no se diseñó para montarlo en el Arduino : PRIMERO La alimentación es 3V a 3.6V con picos de 200mA por lo que no puede conectarse directamente a la alimentación 3.3V y 50mA de Arduino. SEGUNDO Consecuencia del máximo de 3.6V es que las entradas y salidas del ESP8266 no conviene conectarlas directamente a las entradas y salidas del Arduino que van a 5V.


Cuarto: ¿El ESP32 es ....?

Es una placa sucesora del ESP8266 de bajo coste y consumo que tiene el microprocesador Tensilica 32bits (variante el Xtensa LX6) que tiene Wifi y Bluetooth integrados. Como dice Luis Llamas en https://www.luisllamas.es/esp32/ el ESP32 es el hermano mayor del ESP8266 con Wifi y Bluetooth.

esp32.png

Módulo ESP32 Fuente Luis Llamas CC-BY-NC-SA https://www.luisllamas.es/esp32/

Es posible programarlo usando código IDE de Arduino, pero también se puede programar con MicroPython.

Su principal característica es su potencial de uso en aplicaciones IoT

Evolucion de búsquedas en Google de Arduino, Raspberry PI, ESP32 y MicroBit

-Arduino y Rpi tuvieron máximo en 2017-18. Desde entonces bajan.
-Arduino aguanta tipo
-Rpi cuesta abajo sin frenos
-ESP32 despega 👍👍
-Microbit no, pese a que tuvo buen arranque (inmerecido?) pic.twitter.com/A2Pl18qecZ

— Luis Llamas (@LuisLlamas) August 9, 2023

Hardware ESP32 Plus STEAMakers

Esta placa está basado en el ESP32 que hemos visto que tiene :

Pero, esta versión de Innova Didactic además incorpora :

Esto permite usar cualquier Shield de Arduino, como la TDR STEAM Imagina de este curso. Para saber las diferentes Shields de Arduino mira esta página https://libros.catedu.es/books/programa-arduino-mediante-codigo/page/hardware

En la figura ¿Puedes localizar el ESP32 famoso?
placa-esp32-steamakers.jpg
Imagen Fuente Innovadidactic

El contenido mostrado a continuación es de la web de Federico Coca Licencia CC-BY-SA

La placa ESP32 Plus STEAMakers nos ofrece una gran cantidad de prestaciones al estar basada en un microcontrolador de 32 bits con conectividad WiFi y Bluetooth integradas en la propia placa y también un zócalo para tarjetas µSD para el almacenamiento de datos. También dispone de conexiones para todas las entradas y salidas con posibilidad de tener la alimentación adjunta y puertos de expansión I2C para poder conectar diferentes dispositivos directamente en la placa.

La placa está basada en el microcontrolador ESP32-WROOM-32 y sus principales especificaciones técnicas son:

No están disponibles todas las características del controlador ESP-WROOM-32, ya que algunos pines tienen funciones dobles y se utilizan en la placa de forma específica (como, por ejemplo, para controlar la tarjeta SD). Pero la mayoría de funciones se pueden utilizar, además de disponer la placa ESP32 Plus STEAMakers de una mejor conexión de elementos debido a los pines para conectores tipo Dupont de entrada y salida, de I2C y de alimentación. Además, algunos pines de alimentación pueden cambiar su valor (3,3V o 5V) mediante un interruptor en función de nuestras necesidades.

A continuación vemos una imagen en la que se compara el potencial de la placa ESP32 Plus STEAMakers En la figura siguiente vemos los elementos que componen la placa ESP32 Plus STEAMakers:

elementos.png

Imagen Federico Coca CC-BY-SA

Las conexiones de la placa Imagina TDR STEAM con la placa ESP32 Plus STEAMakers son las mismas que si utilizamos cualquier placa compatible con Arduino UNO. 

Importante: Todos los pines IOxx son entradas y salidas digitales, algunas con más funciones. Utilizando la comunicación WiFi no funciona el ADC2.

En la tabla siguiente tenemos relacionados todos los pines entre los tipos de placas UNO, Imagina TdR STEAM y ESP32 STEAMakers.

UNO TdR STEAM ESP32

Pin Función Pin Función Ampliación
D0 Rx IO03 Rx UART 0 RX
D1 Tx IO01 Tx UART 0 TX
D2 Pulsador SW1 IO26 ADC2 CH9 DAC2
D3 Libre IO25 ADC2 CH8 DAC1
D4 DHT11 IO17
UART 2 TX
D5 Libre IO16
UART 2 RX
D6 Color rojo del LED RGB IO27 ADC2 CH7 ADC2-7 / TOUCH7
D7 Pulsador SW2 IO14 ADC2 CH6 ADC2-6 / TOUCH6
D8 Zumbador o buzzer IO12 ADC2 CH5 ADC2-5 / TOUCH5
D9 Color verde del LED RGB IO13 ADC2 CH4 ADC2-4 / TOUCH4
D10 Color azul del LED RGB IO05
VSPI CSO
D11 Sensor IR IO23
VSPI MOSI
D12 LED rojo IO19
VSPI MISO
D13 LED azul IO18
VSPI CLK
GND
GND

AREF
Reset

SDA I2C IO21

SCL I2C IO22

A0 Potenciómetro IO02 ADC2 CH2
A1 Sensor de luz (LDR) IO04 ADC2 CH0
A2 Sensor de temperatura (LM35) IO36 ADC1 CH0
A3 Libre IO34 ADC1 CH6
A4 I2C IO38

A5 I2C IO39 ADC1 CH3
VIN
VIN

GND
GND

GND
GND

5V
5V

3.3V
3.3V

RST
Reset

5V
5V



IO00 ¡ No conectar !
-
IO32 D0 - uSD
-
IO15 CLK - uSD
-
IO33 CMD - uSD
-
IO35 IOUT Medidor de corriente
-
IO37 VOUT Medidor de tensión

 

 

Sensores

Esta sección es una visión rápida de las posibles entradas de los robots. 
NO LEAS TODOS SINO LOS QUE TIENE TU ROBOT

Un poco de teoría...

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,...

Tipos de sensores

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. Por un solo pin envía los datos de temperatura y humedad.

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

Sensores modulares.

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 Pull up y los llaman lógica invertida, 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 ejemplos 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 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
El más común es el HC-SR04 que tiene 4 pines de conexión:  VCC   Trig (Disparo del ultrasonido)   Echo (Recepción del ultrasonido) y  GND aunque en algunos modelos como el de Elecfreaks tiene 3 pines. Integra Trig y Echo en uno sólo.
La distancia se calcula con esta fórmula:
Distancia en cm = {(Tiempo en segundos entre Trig y el Echo) * (V.Sonido 34000 en cm/s)} / 2
Si programas en código, tienes que utilizar la fórmula anterior, previamente tienes que programar el cálculo del tiempo entre una emisión de un pulso en Trg y la respuesta en Echo.
Si utilizas la programación en bloques, no es necesario, seguro que hay un bloque que lo hace todo por ti 😍
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

Ejemplos de uso:

Sensor DHT11 (Temperatura y Humedad).

Este sensor de temperatura y humedad DHT11 nos permite determinar las zonas de confort para un rango de temperaturas entre 0ºC y 50ºC con un error de ± 2ºC y un rango de humedad entre 20 y 90 % ± 5% . Una salida digital para dos variables cómo lo hace? Tiene dentro un pequeño microprocesador que lanza por el bit de datos 40 bits en serie, los 16 primeros son la humedad (en BCD) y los 16 restantes es la temperatura (en BCD) los 8 restantes son de comprobación Checksum (en binario) como la letra del DNI. 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 IR

Es un sensor para distancias cortas hasta 2cm y no da la distancia, simplemente si hay o no hay obstáculo, pero son muy baratos, unos 0.30€. Aquí tienes un ejemplo de evita obstáculos en un rover marciano con Raspberry Para saber más te recomendamos esta página de Luis Llamas

IR Sensor Module for Arduino Projects | 3D Model by Veer AI on Sketchfab

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 Gas (MQ2).

Detecta gases inflamables : GLP, I-butano, propano, metano, alcohol, hidrógeno, humo... con más sensibilidad en algunos que en otros. Siempre detecta el conjunto. Son usados en electrónica de consumo y mercados industriales.

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

Sensor de humedad de suelo.

Un higrómetro de suelo FC-28 es un sensor que mide la humedad del suelo. Son ampliamente empleados en sistemas automáticos de riego para detectar cuando es necesario activar el sistema de bombeo. El FC-28 es un sensor sencillo que mide la humedad del suelo por la variación de su conductividad. No tiene la precisión suficiente para realizar una medición absoluta de la humedad del suelo, pero tampoco es necesario para controlar un sistema de riego.  Los valores obtenidos van desde 0 sumergido en agua, a 1023 en el aire (o en un suelo muy seco). Un suelo ligeramente húmero daría valores típicos de 600-700. Un suelo seco tendrá valores de 800-1023.
Luis Llamas CC-NC-BY-SA https://www.luisllamas.es/arduino-humedad-suelo-fc-28/

Se puede utilizar este sensor para hacer un dispositivo de riego automático, puede detectar si las plantas “tienen sed” y evitar que se marchiten. 
 La corriente de trabajo del sensor es menor de 20mA. El voltaje de salida es de 0V (en el aire) a 2,3V (totalmente sumergido en agua).

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 :

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.png2025-11-08 18_13_20-.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

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 

Los sensores infrarrojos pasivos (PIR) son dispositivos para la detección de movimiento. Son baratos, pequeños, de baja potencia, y fáciles de usar. Por esta razón son frecuentemente usados en juguetes, aplicaciones domóticas o sistemas de seguridad. 
Los sensores PIR se basan en la medición de la radiación infrarroja. Todos los cuerpos (vivos o no) emiten una cierta cantidad de energía infrarroja, mayor cuanto mayor es su temperatura. Los dispositivos PIR disponen de un sensor piro eléctrico capaz de captar esta radiación y convertirla en una señal eléctrica.
En realidad cada sensor está dividido en dos campos y se dispone de un circuito eléctrico que compensa ambas mediciones. Si ambos campos reciben la misma cantidad de infrarrojos la señal eléctrica resultante es nula. Por el contrario, si los dos campos realizan una medición diferente, se genera una señal eléctrica.
De esta forma, si un objeto atraviesa uno de los campos se genera una señal eléctrica diferencial, que es captada por el sensor, y se emite una señal digital.
2026-02-09 12_25_59-Greenshot.png
El otro elemento restante para que todo funcione es la óptica del sensor. Básicamente es una cúpula de plástico formada por lentes de fresnel, que divide el espacio en zonas, y enfoca la radiación infrarroja a cada uno de los campos del PIR.
De esta manera, cada uno de los sensores capta un promedio de la radiación infrarroja del entorno. Cuando un objeto entra en el rango del sensor, alguna de las zonas marcadas por la óptica recibirá una cantidad distinta de radiación, que será captado por uno de los campos del sensor PIR, disparando la alarma.
2026-02-09 12_27_59-Inbox - jjquintana@educa.aragon.es - Mozilla Thunderbird.png
Luis Llamas CC-BY-NC-SA https://www.luisllamas.es/detector-de-movimiento-con-arduino-y-sensor-pir/

Puedes ver ejemplos de uso en robótica en : 

2022-04-16 10_24_22-sensor pir arduino at DuckDuckGo.png2025-11-08 18_11_48-.png

Más sensibles son 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..... 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

 Curiosamente, la gran ventaja técnica de los de microondas es un gran inconveniente para usarlo en el aula, con cualquier movimiento se dispara, luego para clase es mejor el sensor PIR 

Esta página esta adaptada de este enlace. José Andrés Echevarría @cantabRobots CC-BY-NC-SA.

Actuadores y otras salidas

Esta página es un repaso rápido de las posibles salidas de los robots
NO LEAS TODOS SÓLO LOS QUE TIENE TU ROBOT

¿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 baja potencia

Con el Arduino podemos usar motores de corriente continua de juguete como en la figura, aptos para poner un ventilador. Ejemplo de uso Smart Home para microbit

Motores con algo de potencia

Si quieres usar un motor para mover unas ruedas, ya pide más corriente, no se puede conectar directamente al la placa (Arduino, esp32 etc..). El de la figura es típico en robótica y lleva reductores dentro para bajar la velocidad :

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

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:

Relés

Un relé es un interruptor activado por un electroimán, lo que permite independizar los circuitos. En el dibujo se ve que el circuito rojo de 220V esta separado del verde, de sólo 1.5V. Pero es el circuito verde que al funcionar, hace que el electroimán mueva el interruptor del relé y encienda la bombilla. El objetivo es que he podido encender una bombilla de 220V sin tocar los 220V peligrosos. En el circuito verde, el interruptor puede ser un Arduino. Experiméntalo en este simulador.

2025-01-09 18_42_34-Simple Relay with bulb - Simulador De Circuito On Línea _ DCACLab.png

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.

Los WS2811, WS2812 y WS2812B son LED que disponen de lógica integrada, por lo que es posible variar el color de cada LED de forma individual (a diferencia de las tiras RGB convencionales en las que todos los LED cambian de color de forma simultánea). Están basados en el LED 5050, llamado así porque tiene un tamaño de 5.0 x 5.0 mm.
Es un LED de bajo consumo y alto brillo, que incorpora en un único encapsulado los 3 colores RGB. La genial novedad del WS2812B (y resto de familia) es añadir un integrado dentro de cada LED, que permite acceder a cada pixel de forma individual. Por este motivo este tipo de LED se denominan “individual addressable”. Esto abre la puerta a un sinfín de aplicaciones y combinaciones, que van desde dotar de iluminaciones distintas zonas con una única tira, animaciones complejas, o incluso generar pantallas enteras de alta luminosidad.... 
A los LED WS2812B también se les denomina NeoPixel
Luis Llamas CC-BY-NS-SA https://www.luisllamas.es/arduino-led-rgb-ws2812b/

2025-11-08 18_27_31-.png

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: Protocolo I2C                                                                                      

Es un protocolo de emitir los datos con sólo dos cables SDA (los datos) y SCL (reloj) y además pueden compartir varios dispositivos SLAVE) para ello la placa Arduino ESP32, microbit... (MASTER) tiene que saber qué dirección tiene cada dispositivo IMPORTANTE:

2025-11-08 18_35_50-.png
Fuente Luis Llamas ArduinoI2C CC-BY-SA

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 !!

Sensores y actuadores de la placa Imagina TDR STEAM

ATENCIÓN, ANTES DE SUBIR UN PROGRAMA A TU PLACA TIENES QUE

- TENER EL POTENCIÓMETRO (8) A CERO, DE LO CONTRARIO PUEDE DAR ERROR AL SUBIRLA FLECHA DEL POTENCIÓMETRO QUE APUNTE AL PUNTO ROJO

- El interruptor del Bluetooth tiene que estar hacia al borde

2026-01-16 08_35_18-Clipboard.png
Adaptado de Federico Coca Notas sobre ESP32 STEAMakers CC-BY-SA

- El motivo es que el potenciómetro comparte la conexión A0 (GPIO02) con el sistema de grabación del programa y si el mismo no está en su posición de cero resistencia se producirá un error en el envío del programa a la placa porque se entenderá que los pines de transmisión están ocupados con otra tarea. (Federico Coca Notas sobre ESP32 STEAMakers CC-BY-SA)
- El interruptor del Bluetooth tiene que estar hacia al borde de lo contrario no se comunica con el puerto COM

¿Y si no lo hago qué pasa? Pues esto:
errorArduinoblocks.jpg

Esta página es extraída de Actividades con Imagina TDR STEAM y ArduinoBlocks https://github.com/arduinoblocks/libros
Autoría: Equipo de Innova Didàctic y Robolot Team.  Licencia CC-BY-NC-ND

La placa Imagina TDR STEAM es una placa didáctica desarrollada por el equipo ROBOLOT que presenta la gran ventaja de tener una gran cantidad de sensores, actuadores y conexiones de expansión incorporados directamente en ella. Únicamente hay que conectar esta placa a una placa Arduino UNO (en nuestro caso, una placa compatible llamada Keyestudio UNO) y ya está todo listo para empezar a programar.

placatdr.png

Tabla con la relación de elementos que hay en la placa Imagina TDR STEAM y sus conexiones:

tablatdrimagina.png

Esta página es extraída de Actividades con Imagina TDR STEAM y ArduinoBlocks https://github.com/arduinoblocks/libros
Autoría: Equipo de Innova Didàctic y Robolot Team.  Licencia CC-BY-NC-ND

ATENCIÓN: EN LA PLACA ESP32, SI SE UTILIZA LA COMUNICACIÓN WIFI DEJA DE FUNCIONAR A0 Y A1 ES DECIR EL POTENCIÓMETRO Y EL LDR


Financiado por el Ministerio de Educación y Formación Profesional y por la Unión Europea - NextGenerationEU

logo.png

Sensores en la placa ESP32 plus STEAMakers

Página extraída de Federico Coca Notas sobre ESP32 STEAMakers CC-BY-SA

La placa ESP32 Plus STEAMakers se basa en el microcontrolador ESP32-WROOM-32 que dispone de dos sensores internos. Se trata de un sensor de efecto hall y un sensor de temperatura.

La placa ESP32 Plus STEAMakers lleva implementado un medidor de tensión e intensidad con el que podemos saber la tensión de alimentación en todo momento. Si la tensión de alimentación baja de aproximadamente 4,8V la placa no funcionará correctamente (sobre todo la transmisión WiFi). Es recomendable realizar una verificación de la tensión que está entregando el puerto USB del ordenador. Si la tensión no es próxima a 5V deberemos cambiar el cable USB, alimentar el puerto USB de forma externa o alimentar la placa con una fuente de alimentación. Es decir, dispone de un sistema para poder medir el consumo de energía.

Los bloques para trabajar con estos sensores están en 'Sensores`, entrada 'Integrados', y son los que vemos en la figura siguiente:

sint.png


Software

Hemos visto que el ESP32 acepta código IDE Arduino, por lo tanto puede programarse como un Arduino, (acepta microPython, mBlock, etc... ) pero nuestra recomendación es programarlo con bloques gráfico con dos opciones :

Si quieres saber más sobre las diferencias entre programar con código, con bloques gráficos, en vivo, en carga... aquí