1.3 Kit de préstamo de CATEDU Arduino

El presente curso parte de que el alumno tiene el kit de préstamo que facilita CATEDU:

Arduino UNO

Se trata de una placa con un microcontrolador (un micro ordenador) y puertos digitales y analógicos de entrada y salida. ¿Por qué es tan famoso?

Se trata de una placa de hardware libre
Los programas para controlarlo son de código abierto
Conexión por puerto USB de esta manera, el Arduino obedece al programa del ordenador, pero si queremos: el programa lo grabamos dentro del Arduino y gracias a un conector, puede funcionar con pilas e independiente del ordenador

Puertos:

14 pines digitales numerados del 0 al 13 y se pueden ser:
- De salida (sólo tiene dos estados LOW/HIGH)
- De entrada (valores: mínimo 0V y máximo 5V)
6 pines de salida "analógicos" 3-5-6-9-10-11 (sí, has leído bien, se repiten con los anteriores) tipo PWM (es decir, lo de salida analógica es una mentirijilla, es en formato de pulsos con duración proporcional al valor analógico que se quiera representar)
6 pines analógicos de entrada numerados como A0 hasta A5 (valores: mínimo 0V y máximo 5V) y ellos responden en formato de número entre 0 y 1023.

no está nada mal ¿no? y además barato !!!

Resistencia

La resistencias sirven para limitar la corriente. Lo utilizaremos en dos ocasiones:

Limitar la corriente que circula en un diodo
Limitar la corriente de carga de un condensador

También lo utilizaremos con el pulsador, para separar los voltios y para que tenga una tensión definida cuando el interruptor esté abierto (lo veremos en el siguiente capítulo)

Los valores de las resistencias en Ω se determina mediante la siguiente tabla:

Placa Protoboard

Placa protoboard o placa de pruebas es un tablero con orificios

Estos se encuentran conectados eléctricamente entre sí de manera interna,el patrón de conexión es de líneas según este esquema:

¿Cómo está conectado?

La línea X (pintada de rojo) está toda conectada y la línea Y (pintada de azul) también.

Las líneas verticales 1 al 47 están conectadas verticalmente separados por la línea del medio, pero no horizontalmente (he pintado de verde las 4 primeras) es decir:

A1 SI está conectado con B1C1D1E1
A1 NO está conectado con A2B2C2D2E2
A1 NO está conectado con F1G1H1I1J1

¿Cómo se utiliza?

La línea X (pintada de rojo) se suele utilizar para poner la alimentación (5V en nuestro caso) y la línea Y (pintada de azul) se suele conectar a 0V

Lás líneas verdes es donde se conectan los componentes de tal manera que se pueda construir el circuito

Pulsadores

Un pulsador nos permitirá crear entradas digitales al Arduino

Los pulsadores proporcionados abren y cierran los pines que están en vertical, pero no en horizontal pues están conectados (ver figura de la izquierda)

Luego tenemos que fijarnos en los pines, si están en línea son los pines que no están conectados cuando no se pulsa, por lo tanto son estos los que tienen que ir en líneas diferentes de la placa protoboard.

Los pines que están en paralelo están conectados, por lo tanto tienen que estar en la misma línea:

Pero ¿Cómo se conecta? un poco de teoría en la página siguiente.

Esto esta mal

Directo: Esto esta mal

La sencilla razón es la siguiente ¿cuando el interruptor o pulsador esté abierto qué tensión tendrá "Pin digital"?

En vista de protoboard sería así:

El primer pulsador cuando se cierra si que proporciona 5V al pin 12 por el cable azul pero... ¿y cuando no está pulsado?

El segundo pulsador cuando se cierra sí que proporciona 0V al pin 13 por el pin verde pero... ¿y cuando no está pulsado?

Ah!! y por supuesto ni se te ocurra esto, provocarías un cortocircuito:

Esto esta bien

Lo correcto es hacerlo a través de resistencias, hay dos configuraciones, pull down o pull up según si la resistencia está abajo o arriba

la más utilizada y lógica es la primera pull down, pues lo lógico es que cuando se cierra el pulsador, queremos transmitir un 1 lógico

El valor de la resistencia puede ser de valores de algunos k

Visto en la placa el formato pull down:

Es decir (en la foto el cable verde del anterior dibujo es el blanco en la foto):

LED

LED= light-emitting diode: es un diodo emisor de luz que tiene polaridad, es decir, que tiene + y -

¿Cómo se conecta?

Pues a través de una resistencia, de valor de algunos k o centenares de Ω, cuanto más pequeña más se ilumina pero más peligro de fundir el led

En el ejemplo : conexión a la salida del pin 13 :

NOTA: A veces conectaremos el LED diréctamente, por simplificar, pues el ARDUINO TIENE UNA RESISTENCIAS INTERNAS DE 30k pero no es una buena práctica

Ejemplo de utilización

Mira el siguiente circuito NO LO HAGAS SÓLO MÍRALO Y OBSERVA:

La alimentación:

- Un extremo (el ánodo pata lárga) a las diferentes salidas digitales del Arduino (pines 7-6-5-4-3-2) a través de una resistencia - El otro extremo (cátodo pata corta) a masa-Linea Y

Condensador

¿Qué es?

Es un elemento que consta de dos placas separadas que son capaces de cargarse eléctricamente, su capacidad se mide en Faradios. Se puede interpretar como un globo que nos permite hincharlo de aire, y la capacidad los litros. Pero también pueden explotar !!! luego lee con atención:

ATENCIÓN Los condensadores (normalmente a partir de 1μF son electrólíticos) tienen POLARIDAD QUE ES IMPORTANTE RESPETARLA, es decir, tienen un pin marcado con el signo (-) normalmente con franja blanca que tiene que ir al (-) o masa (GND 0V) de lo contario, revientan, con el consecuente peligro, más peligrosos cuanto más capacidad tienen.

ATENCIÓN Los condensadores tienen una tensión máxima de trabajo, marcado en el propio condensador, en nuestro caso los condensadores marcan 25V, luego se pueden utilizar sin problemas con el Arduino que la tensión máxima es 5V. Como si fuera la máxima presión que aguanta el globo antes de explotar.

Carga y descarga

Si lo hacemos a través de una resistencia, tarda un tiempo a cargarse y también a descargarse (como si en el globo lo deshincháramos pero estrechando la boca)

El circuito de carga sería

Fíjate que el lado (-) (la banda blanca) está conectado a GND

El circuito de descarga sería

Cálculos

El tiempo de carga y de descarga se calcula con la fórmula :

T = 5 R C

En el caso de los circuitos de arriba T = 5 * 100k * 10μ = 5 * 100 000 * 0.00001 = 5 segundos

Igual que un globo, la carga evoluciona muy rápidamente al principio, pero a medida de que se va llenando, cuesta más, la gráfica de carga de un condensador es la siguiente:

Y para la descarga es la siguiente

LDR

LDR= Light Depended Resistor es una resistencia que disminuye su valor cuando aumenta la luz.

Si se coloca en serie con una resistencia de un valor parecido, el punto de unión (cable verde) tiene una tensión variable con la luz que lo puede leer Arduino, en este esquema lo lee por la entrada A0

Si hay luz, el LDR disminuye su resistencia por lo tanto disminuye el valor de la tensión en A0, y viceversa.

Sensor ultrasonidos

El sensor dispone de un emisor T que emite una señal de ultrasonidos (a veces no es ultrasonidos, pues algunos lo pueden oir) y un receptor R que capta el eco del objeto que está delante de él. Su rango de detección va desde 2cm a 450cm

Tiene cuatro pines, dos son la alimentación que conectaremos Vcc a 5V, GND a 0V y los otros dos son los importantes:

Trigger que emite un pulso

Echo que recibe el pulso

Según el tiempo entre el pulso y el eco (T), la distancia a la cual se encuentra el objeto es : distancia = T * velocidad_sonido/2

Podemos conectar el pin trigger y echo donde queramos de las entradas y salidas digitales del Arduino, en este curso vamos a tomar como criterio:

Trigger en el pin 4

Echo en el pin 3

No tenemos que utilizar la fórmula para calcular la distancia, mBlock ya lo hace y la instrucción es muy sencilla, sólo hay que proporcionarle qué pin hemos conectado el trigger y qué pin hemos conectado el echo y él nos devuelve la distancia en centímetros: