Manual de Electronica Con Arduino

ELECTRONICA BASICA Y EXPERIMENTOS CON ARDUINO

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PROYECTOS DE ELECTRONICA PARA PRINCIPIANTES

Este kit de proyectos electrónicos consta de más de 35 artículos diferentes, con una cantidad por cada artículo adecuada para poder llevar a cabo el desarrollo de cientos de experimentos. Con este kit podrás desarrollar una serie de proyectos electrónicos que van desde lo más básico, hasta conocimientos medios. Podrás aprender electrónica básica de construcción de circuitos y una introducción a los micro-controladores, desarrollando algunas rutinas con Arduino. Este manual posee definiciones básicas de conceptos de electrónica y algunos diagramas de circuitos electrónicos detallados, su explicación y su construcción Paso a Paso.


INVENTARIO DE COMPONENTES ELECTRONICOS DEL KIT

Nombre del Articulo

Foto del Articulo

Cantidad

UNO Rev. 3

1

Modulo LCD 16x02

1

40 Pines macho

1

Breadboard

1

Jumper Wires

1

Universal Board

1

Caja del KIT

1

Motion Sensor (Tilt Switch) 1



Sensor de Luz (Photocell)

1

Sensor de Temperatura LM35

1

Mini botón momentaneo

10

Rotary Knob (Potenciometro)

1

Servo Motor

1

Piezo Buzzer/Speaker

1

Relay

1

Transistor NPN 2N2222

2

FET IRF540

2



Diodo 1N4001 (Rectificador)

2

Diodo 1N4728 (Zener)

2

LED RGB

2

LED Verde

2

LED Rojo

2

LED Amarillo

2

Resistencias: 100Ω, 220Ω, 1 kΩ, 2.2 kΩ, 4.7 kΩ, 10 kΩ, 22 kΩ, 100 kΩ, 330 kΩ, 1 MΩ (10 de cada valor)

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GLOSARIO DE TERMINOS Y DESCRIPCION DE ALGUNOS COMPONENTES

Antes de adentrarnos a desarrollar cualquier circuito, debemos tener una idea Básica de los conceptos y los componentes que usaremos en el, para esto daremos una breve explicación de términos electrónicos. Este Instructivo de capacitación básica no pretende que sea un Genio en electrónica, pero el lector podrá iniciarse y tener conceptos básicos claros de la electrónica y aplicaciones sencillas de esta rama. Conceptos: Voltaje: Es una magnitud física con la cual podemos cuantificar la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. Desde otro punto de vista, el potencial o cargas eléctricas son un grupo de electrones que fluyen a través de un material conductor, este flujo de cargas entre un punto y otro es el voltaje. El voltaje es representado por la letra ( V ). El voltaje podemos clasificarlo en dos tipos, el Voltaje de corriente Alterna o AC y el Voltaje de corriente directa o DC. 

El Voltaje AC (Alternate Current – corriente alterna): es el que regularmente usamos al conectar nuestros equipos en la casa, o sea el que es suplido por nuestra compañía eléctrica.



El voltaje DC (Direct Current – corriente directa o continua): es el que usamos a la salida de las fuentes de poder que conectamos nuestros aparatos electrónicos como Celulares y es internamente usado por todos los equipos electrónicos, laptop, tablets, teléfonos etc.

La diferencia entre el voltaje de corriente alterna y el voltaje de corriente directa como viene indicado en su nombre es la siguiente: si viéramos una grafica de la corriente alterna llegan con sus cargas alternadas en polaridad cuando las mismas son trasladadas entre un punto y otro, en el caso del voltaje de corriente directo el mismo es polarizado aislando sus cargas. Corrientes:

Se usa el Voltaje de Corriente Alterna para recorrer grandes distancias ya que es más efectivo para este uso, provocando menos perdida eléctrica que el voltaje de corriente directa.



El voltaje al cual regularmente trabajan los objetos de uso cotidiano como neveras, lavadoras, licuadoras entre otros es de 110Vac/220Vac dependiendo de en que parte del mundo vivas. Corriente Eléctrica: No debemos confundir el voltaje con la corriente, aunque van unidos no es lo mismo. La corriente es cantidad contable de electrones que fluyen a través del circuito, siendo así podríamos decir que es la capacidad que tiene el voltaje para desarrollar un trabajo; una analogía ejemplo de la corriente seria el caudal de un rio, un rio que tiene 5 metros de ancho con agua fluyendo, si no variamos el ancho del rio seria de 5 metros, pero la velocidad con que fluya el agua a través de esos 5 metros podría ser menos o más intensa, esa intensidad seria la corriente, la cual su unidad de medida es el Amper y en un Circuito se representa por la letra (I).

NOTA: Siempre hay que tener cuidado cuando trabajamos con Voltajes y Corrientes, ya que estas pueden causar daños severos y la muerte.



BREADBOARD O PROTOBOARD: Es una herramienta regularmente hecha de plástico, con filamentos conductores en su Interior y pequeños huecos del grosor de un alambre, esta herramienta la vamos a usar en el ensamblaje momentáneo para prueba de nuestros circuitos. Los protoboards regularmente están señalizados con letras en la parte superior horizontal y números en los extremos verticales, esto es usado para la fácil ubicación de las coordenadas de conexión; los protoboard pueden ser de diferentes tamaños y lucen como el grafico de la izquierda. El grafico de la derecha nos muestra como están conectados internamente los conductores en el protoboard. Algo que hay que tomar muy en cuenta al momento de ensamblar nuestro circuito.

MULTIMETRO, TESTER O POLIMETRO: Es un instrumento eléctrico que nos permite medir magnitudes eléctricas, como corrientes y Voltajes y elementos pasivos de un circuito, como resistencias, diodos, capacitores entre otros. Visualmente podemos encontrarnos diferentes clases de Multimetros como se muestran debajo; muy comúnmente usamos los multimetros digitales.



REESISTENCIAS ELECTRONICAS:

Son componentes electrónicos pasivos los cuales se oponen al libre flujo de electrones a través de un circuito conductor, o sea que reducen el flujo de corriente, reduciendo el voltaje en el mismo. La unidad de la resistencia es el ohmio, que se representa por la letra griega omega (Ω). Hay varios tipos de resistencias, siendo las más comunes las de carbón. son pequeños componentes formados por un material cerámico (grafito) y están recubiertas por una película de pintura. La resistencia en un circuito regularmente la vemos graficada por estos símbolos;

La corriente que fluye por la resistencia sigue los principios de la ley de ohm, la cual está dada por la siguiente fórmula: I=V/R, donde I es la corriente, V es el voltaje y R es la Resistencia. La capacidad resistiva de una resistencia viene identificada de acuerdo a un código de colores o puede venir explícitamente en el caparazón de la misma; en la siguiente tabla mostramos el código de colores:



Debemos tomar en cuenta que podemos usar las resistencias en Series y en Paralelo para obtener valores diferentes en caso que lo necesitemos. Ejemplo podríamos obtener una resistencia de 770ohm si usamos una resistencia de 670 en serie con otra de 100ohm. Los valores de las resistencias que podemos comprar en las tiendas electrónicas están en el siguiente cuadro:



CAPACITORES o CONDENSADORES: Son dispositivos pasivos, capaces de almacenar y liberar energía, estos basan su funcionamiento en fenómenos relacionados a los campos eléctricos. Los capacitores están formados por dos placas conductoras, colocadas una en frente de la otra, separadas por un medio dieléctrico, y su capacidad está directamente relacionada con la proporción de la superficie de las placas e inversamente proporcional con la distancia que las separa. La unidad de la capacitancia es el Faradai. Sus símbolos de representación en un diagrama electrónico son los siguientes:

Los capacitores de acuerdo a su composición pueden ser de diferentes clases, tales como: Cerámico, Películas de Poliéster, polietileno, policarbonato, polipropileno, electrolítico de aluminio, electrolítico de tantalio, chip, ajustable o trimmers. Como las resistencias los capacitores también tienen sus códigos numerales y de colores de acuerdo a su capacitancia, los cuales mostramos a continuación.



Visualmente podemos distinguir los capacitores en un circuito cuando vemos componentes como los siguientes:



DIODOS: Los diodos son componentes electrónicos que permiten la circulación de la corriente eléctrica a través de ellos en un solo sentido, y regularmente son hechos de silicio o de germanio, el diodo más común es el semiconductor, pero hay muchas clases de diodos y están clasificados de acuerdo a la función que hacen en un circuito. La simbología de un diodo semiconductor en un circuito es la siguiente, pero podemos ver otras simbologías como:

Físicamente podríamos encontrarnos con diferentes diodos encapsulados de diferentes tipos, como mostramos a continuación:



DIODOS LEDs: Los leds son semiconductores que emiten luz, de ahí su nombre (Light Emitting Diode), regularmente tienen dos contactos (ánodo y cátodo), cuando se produce una diferencia de potencial entre sus contactos este tipo de diodo emite luz, mientras más el flujo de corriente mas es la intensidad de la luz emitida, claro teniendo en cuenta no exceder los parámetros de tolerancia del mismo, regularmente un diodo led común de 5mm maneja una corriente pequeña de 25mA a un voltaje que oscila entre los 1.8 a 2.8 Vdc. La simbología en un esquemático electrónico para un diodo led es: y físicamente podemos encontrarnos los más comunes como se muestra debajo:

Los diodos Led de acuerdo a su color trabajan en rangos diferentes de voltaje. Ej: Los Leds Azules, Verdes Oscuro, Blancos y Violetas sus voltajes de operación es entre 3-3.8Vdc y los Leds Rojos, Verdes Claro, Amarillo y Naranjas su voltaje operativo es entre 1.8-2.1Vdc. Hay que tomar en cuenta que los fabricantes introducen nuevos modelos de leds en el mercado y lo más correcto es probar a que voltaje trabajan. En un Led, el contacto o alambre más largo es el positivo y el más corto es el negativo o si lo miramos desde arriba veremos que tiene un lado plano, el contacto o alambre que esta hacia ese lado plano es la negativa, otra forma de saber la polaridad del led es viendo dentro del led, el mismo tiene un contacto en forma de banderín, este es el lado negativo. Para probar un led podemos usar una batería entre 9 o 16Vdc conectado a una resistencia de 1000 ohm (1K-ohm), una vez conectamos nuestro circuito, con un tester en la escala de voltaje DC medimos entre las terminales del diodo led y anotamos la tensión obtenida, esa tensión la usaremos para calcular el valor de la resistencia que necesitamos. La corriente que debe atravesar el LED depende del tipo de componente, pero se puede generalizar un valor entre 10mA y 30mA, correspondiendo el primer valor a la corriente mínima para que encienda, con vida útil muy larga, el segundo valor a la corriente máxima que soporta, con vida útil bastante más corta, con una corriente mayor a ésta el componente se inutiliza.



Por lo general se toma un valor medio de 20mA (0,02A) con el cual se logra un buen brillo con una vida útil larga. Después de obtener la tensión característica del led que queremos usar, podemos calcular el valor de resistencia con la siguiente fórmula: R = (V-Vled) / I

Una resistencia en serie con el LED limita la corriente que lo atraviesa. El cálculo del valor de esta resistencia es muy sencillo, y solo implica el uso de la ley de ohm. Debemos restar la tensión del LED a la tensión de la fuente, y dividir el resultado por la corriente que deseamos atraviese el componente. Si usamos las unidades correctas (tensiones en Volts y corrientes en Amperes), el resultado estará expresado en Ohms


COMO MEDIMOS O PROBAMOS EL FUNCIONAMIENTO DE LOS COMPONENTES MENCIONADOS

Una parte muy importante antes de ensamblar nuestro circuito es saber si los componentes que usaremos están en buen estado o en el caso que se presente algún fallo saber cómo los probamos, para esto podríamos usar el multimetro. A continuación mostramos algunos datos de cómo medir nuestros componentes. MEDICION DE VOLTAJE: La primera medición que debemos saber es la del voltaje, si no estamos seguros de un voltaje que estemos aplicando a algún componente podríamos quemarlo. Lo primero que debemos saber qué tipo de voltaje es el que vamos a Medir, para poder poner nuestro multimetro en la escala correcta, si no usamos la escala correcta podríamos dañar el multimetro. 1ero.- Cual es el tipo de corriente a medir DC o AC? Si fuera Voltaje AC, debemos colocar nuestro multimetro en voltaje AC y en una escala siempre mayor del Voltaje que vamos a medir. Ej: si fuéramos a medir 110Vac debemos ponerlo en la Escala hasta 400 Vac. Siempre debemos tomar precauciones, esta clase de voltaje nos puede hacer daño o causar la muerte. Nunca tocar los alambres de la salida de voltaje que vamos a medir.

Si es voltaje DC colocar el multimetro en DC. Regularmente el voltaje DC con que vamos a trabajar en los pequeños circuitos de nuestros experimentos no nos causan daño, pero tener en cuenta en Circuitos DC también se manejan altos voltajes en áreas que suelen amplificar los voltajes, como en los televisores y también son muy peligrosos.



MEDICION DE CORRIENTE: Para poder medir la corriente, lo primero es colocar nuestro multimetro en amperes, que es la unidad de medida para la corriente, luego para poder medirla debemos colocar las puntas del multimetro en paralelo con el área de consumo que deseamos medir en nuestro circuito, de forma paralela a nuestro dispositivo o usar un amperímetro, si vamos a medir grandes cantidades de corriente. Ej: para medir el consumo de un aparato determinado haríamos un puente entre uno de los cables de alimentación de nuestro aparato. Debajo vemos dos formas, en la primera el multimetro esta como puente en la línea de consumo del circuito y el segundo podemos ver como se usa un amperímetro de argolla para medir la corriente. Esta clase de amperímetro censan el campo magnético generado por la corriente y con eso evalúan la intensidad de la misma dándonos la medida.



LAS RESISTENCIAS: Para medir una resistencia colocamos nuestro multimetro en la escala de Ohm, si sabemos el valor de la misma, asumiendo que usaremos una resistencia de 330 ohm cuyos colores serian (naranja, naranja, marrón), podríamos hacer lo siguiente: 1ero.- tomar en cuenta que la resistencia no tiene polaridad y podríamos colocar indistintamente El multimetro en cualquiera de sus contactos y esto no afectaría su medición. 2do.- debemos colocar el multimetro en la escala de resistencia, tómese en cuenta que nuestro multimetro puede ser automático o puede ser manual en cuanto a las escalas. Si el multimetro es automático, se auto ajustara a la escala de la resistencia y debe dar el valor de la misma o muy cercano a ella. Si el multimetro es Manual entonces el mismo se deberá colocar en la escala que este dentro del rango de la resistencia que vamos a medir. Ej: si vamos a medir una resistencia de 330 ohm el multimetro debería estar en la escala que llegue y supere esta medida lo más cerca posible, una resistencia de esa capacidad colocaríamos el multimetro en la escala de 1 kohm. 

Si la resistencia marca 0 la misma esta en corto y si la resistencia marca un número muy grande está abierta, lo que significa que no sirve. La resistencia siempre debe marcar un número muy cercano a su valor.

El termino de abierto y cerrado o en corto se usan en electrónica para especificar lo siguiente: Corto circuito, es cuando no se presenta ninguna resistencia al flujo de las cargas, es como si pegaras dos alambres conductores, en el caso de una resistencia diríamos que está en corto cuando la misma debería marcar algún valor pero su resistencia es cero. Circuito abierto es todo lo contrario, la resistencia debería presentar oposición en el rango de su tolerancia, pero está en un estado de no conducción o internamente rota. 3ero.- las resistencias se deben medir al aire y no con el uso directo de nuestras manos en sus contactos, ya que nuestro cuerpo actúa como una resistencia provocando así que podamos tener una mala medida de la misma.



4to. En un circuito que tenga muchos componentes conectados, para medir una resistencia al menos deberíamos desconectar unos de sus contactos, para que los otros componentes no incidan en el resultado de la medición de la misma.

MEDICION DE CAPACITORES o CONDENSADORES: Como ya habíamos mencionado, estos componentes sirven para almacenar energía, una de las formas que tenemos para probar los capacitores electrolíticos que son los más usados sería la siguiente: 1.- Colocar el multimetro en escala de capacitores, asegurarnos que el capacitor esta descargado, poniendo en corto sus terminales con un instrumento que nos aísle de la energía del capacitor y con cuidado, ya que el mismo puede generar un chispa eléctrica, una vez descargado, conectar los contactos del capacitor al multimetro positivo con positivo y negativo con negativo, debe marcar su valor. No todos los multimetros tienen la opción de medir la inductancia en capacitores, sino la tiene, hay un aparato el cual es especial para medir la inductancia en un capacitor, este aparato se llama LCR, si contamos con el, solo seria conectar el capacitor a este equipo y nos marca el valor del capacitor, para medir el capacitor con este aparato debemos estar seguros que el capacitor este descargado, sino debemos descargarlo; para medir los capacitores si debemos tomar en cuenta la polaridad del mismo.



Un punto importante que debemos tomar en cuenta es que para medir los capacitores debemos quitarlos del circuito, para poder medir los capacitores en el circuito sin desmontarlos existe otro instrumento que se llama (ESR meter) que mide la propiedad del capacitor o lo que se llama (Resistencia Serie Equivalente (Equivalent Series Resistance). Otra forma de medir un capacitor es probando su proceso de carga y descarga, si el mismo estaba cargado de energía, debería marcar voltaje e irse descargando lentamente, si no estaba cargado podríamos conectarle alguna batería de acuerdo a su capacidad para que haga el proceso de carga y luego medir con el multimetro el proceso de descarga. Si el capacitor hace esta operación de forma correcta podríamos decir que está en buen estado, por lo contrario si el mismo no almacena carga o si su descarga es muy rápida habría que reemplazarlo, tomar en cuenta que esta medida no es tan precisa, pero en muchos casos podría ser muy funcional.



MEDICION DE DIODOS: Para medir los diodos ponemos el multimetro en la escala correspondiente y al conectar positivo con positivo debería medir y cuando invertimos la polaridad debería no medir o macar una medida infinita. Si hacia ambas polaridades mide entonces el diodo esta en corto o si en ambas direcciones no mide está abierto. Hasta ahora pudimos ver algunos de los conceptos Básicos que necesitamos, hemos conocido componentes, ya es hora de empezar a familiarizarnos con los componentes mencionados, plasmándolos en papel para luego ensamblar el primer circuito. Los esquemas a continuación nos muestran la conexión de una batería a una resistencia conectada a un diodo Led.


LOS MICRO-CONTROLADORES

¿QUE ES UN MICROCONTROLADOR? Un microcontrolador es un circuito integrado que en su interior contiene una unidad central de procesamiento (CPU), unidades de memoria (RAM y ROM), puertos de entrada y salida y periféricos. Estas partes están interconectadas dentro del microcontrolador, y en conjunto forman lo que se le conoce como microcomputadora. El propósito fundamental de los microcontroladores es el de leer y ejecutar los programas que el usuario le escribe, es por esto que la programación es una actividad básica e indispensable cuando se diseñan circuitos y sistemas que los incluyan. Dos de los microcontroladores más Famosos en el mercado son: Los PICs y los Atmel.

Si hablamos de Microcontroladores debemos entender que usan un dispositivo que sirve para copiar el programa que desarrollamos en nuestro computador y ponerlos dentro del chip. Estos programadores pueden lucir como se muestra debajo.

Ya vista la idea de lo que son los microcontroladores podemos entrar más en detalles de lo que es Arduino.



Arduino fue inventado en el año 2005 por el entonces estudiante del Interaction Design Institute Ivrea Massimo Banzi en Italia, quien, en un principio, pensaba en hacer Arduino por una necesidad de aprendizaje para los estudiantes de computación y electrónica del mismo instituto, ya que en ese entonces, adquirir una placa de micro controladores eran bastante caro y no ofrecían el soporte adecuado. Inicialmente estaba basado en una simple placa de circuitos eléctricos, donde estaban conectados un micro controlador simple junto con resistencias de voltaje, además de que únicamente podían conectarse sensores simples como leds u otras resistencias, y es más, aún no contaba con el soporte de algún lenguaje de programación para manipularla. El Arduino es una placa electrónica basada en un micro controlador, es decir, es un circuito integrado programable. Cuenta con pines digitales de entrada y salida los cuales pueden utilizarse para salidas PWM, entradas analógicas, un resonador cerámico, una conexión USB, un conector de alimentación, un header ICSP [Circuito serial programable], y un botón de reinicio. Contiene todo lo necesario para apoyar el microcontrolador; basta con conectarlo a un ordenador con un cable USB, o a la entrada de poder con un adaptador de AC a DC de entre 5V a 12V, o a una batería. Arduino es una herramienta para hacer que los ordenadores puedan sentir y controlar el mundo físico a través de tu ordenador personal. Es una plataforma de desarrollo de computación física (physical computing) de código abierto. Y con entorno de desarrollo para crear software (programas) para la placa. Los arduinos vienen con diferentes capacidades según sus características de memoria y sus periféricos de entrada y salida. Debajo mostramos diferentes modelos de arduino.

NOTA: ANTES DE COMENZAR MENCIONAREMOS ALGUNAS DE LAS CONEXIONES QUE NO DEBEMOS DE HACER CUANDO USAMOS UN ARDUINO, YA QUE PODRIAMOS DAÑARLO.



Esquema #: NO DEBE Cortocircuitar Pines de E/S a Tierra Al Configurar un pin E/S para que sea una salida, luego establecer que ese pin envíe voltaje. Conectar esta salida a tierra. Esto creara una condición de cortocircuito o sobrecorriente en el pin de E/S y será destruido. La hoja de datos del microcontrolador especifica que el voltaje máximo absoluto por pin es de 40mA, con una sencilla resistencia de 25ohm por pin, un cortocircuito de un pin a tierra permite un flujo de corriente de unos 200mA y esto sería suficiente para destruir el pin del microcontrolador.

Esquema #2: NO DEBE Cortocircuitar Pines E/S Entre sí. Configurar dos Pines de E/S para que sean salidas, luego ponerle salida de voltaje a uno de ellos y el otro que no salga voltaje. Luego conectar los pines juntos, en ese caso se crea una condición de sobretensión en ambos y ambos se dañaran. Esta es una situación muy parecida a la anterior del esquema#1, con la excepción del que el camino de la corriente retornara al microcontrolador.



Esquema #3: NO DEBE Aplicar sobre-voltaje a los Pines de E/S (Entrada y Salida) Nunca debemos aplicar un voltaje a los pines que exceda el de la fuente o 5V. ya que esto dañara el pin. Esta sería una forma de destruir la protección ESD que tiene el diodo interno del microcontrolador. Si suplimos 0.5 Voltios más que el de la fuente de 5V, el diodo interno de la fuente comenzara a conducir, esto estaría bien para desviar un evento de sobretensión, pero si se deja de forma continua simplemente dañara la salida dejando de protegerla y además afectaría otra rama o componentes del circuito como podría ser la interface USB.

Esquema #4: NO DEBE Aplicar 5V Externos y Vin al pin Si aplicamos los 5V en la entrada del regulador y también aplicamos 5V por el pin de entrada dañaríamos el circuito regulador del arduino ya que no tiene protección de reversa en la parte del regulador y la corriente fluiría desde el pin de entrada.



Esquema #5: NO DEBE Excederse de la cantidad de corriente Total que puede Manejar el Microcontrolador. Imagine que le conecta 10 Leds a los pines de I/O, cada led tiene un consumo de aproximadamente 20mA si los enciende todos a la vez, estaría excediendo la capacidad total que puede suplir el microcontrolador y esto lo dañaría.


QUE DEBEMOS SABER PARA COMENZAR A PROGRAMAR CON ARDUINO

Comenzaremos asumiendo que el sistema operativo usado es Windows7 u 8 y el Arduino fue detectado correctamente, de ser así debió agregar un puerto (com?) virtual, el cual puede ser confirmado con el administrador de dispositivos de Windows como se muestra en la figura debajo.

Una vez tenemos el puerto de comunicación y nuestro modelo de Arduino seleccionado en el programa Arduino IDE, ya podemos comenzar a digitar y actualizar nuestro Arduino con el programa realizado.



Para empezar Podemos proceder de la siguiente forma: a.- Ensamblamos nuestro circuito con el protoboard y las conexiones necesarias al Arduino. b.- Conectamos el Arduino vía el Cable USB a nuestro computador. c.- Ya conectado, verificamos que esta seleccionado el Puerto y el Modelo correcto. d.- Digitamos nuestro programa y lo actualizamos al Arduino.

Si queremos entrar de una vez en materia podríamos usar uno de los ejemplos que vienen en el software Arduino IDE, como por ejemplo el parpadear un Led (Blink) en el pin 13, ya que nuestro Arduino viene con ese led integrado, pero sería más conveniente que entendamos las partes básicas del código, para en el futuro poder hacer nuestras propias rutinas. Todo Código comienza de la siguiente forma: void setup() { // Debajo de esta línea estaría nuestro código de inicialización } void loop() { // Debajo de esta línea estaría el código matriz de nuestra aplicación }



El lenguaje de programación usado es basado en lenguaje C, antes de la parte de void setup(), Podríamos declarar variables, dentro de void setup() podemos definir los pines y funciones que solo se usaran en la corrida del arranque y en la parte del void loop() definimos las rutinas de nuestro programa que serán ejecutadas en forma de loop o circular.

Simbología más usadas y variables:

SIMBOLOGIA

DESCRIPCION

// una línea de texto

Se usa para Comentar Línea

/*Varias líneas texto comentado */

Se usa para comentar varias líneas que estén entre medio

{}

Para definir un bloque de código dentro de un loop

;

Cada línea de código debe terminar con punto y coma

Variable de tipo “int”

Variables de este tipo puede almacenar números en 2Bytes (16 bits), no tienen lugares decimales, y los valores almacenados pueden ser entre -32,768 a 32,767

Variable de tipo “long”

Este tipo de variable se usa cuando “int” no es lo suficientemente grande, toma 4Bytes (32bits) de la Ram, y tiene un rango entre -2,147,483,648 y 2,147,483,647

Variable de tipo “boolean”

Esta variable es un simple falso o verdadero y es muy conveniente su uso, ya que solo toma 1 bit de RAM.

Variable de tipo “float”

Esta variable es para el uso del punto flotante matemático, o sea decimales. Usa 4Bytes de RAM, y su rango puede ir entre -3.4028235E+38 y 3.4028235E+38

Variable de tipo “char”

Este tipo de variable guarda un carácter usando el código ASCII, ej: “B”=66, usa un byte de RAM (8bits), en arduino se guarda una cadena de caracteres como un arreglo de caracteres.

Operadores Matemáticos

Operadores usados para manipular números, igual que como lo hacemos en matemáticas.

( + ) Suma,( - ) Resta, ( * )Mult. , ( / ) Div., ( % ) Porciento, (=) Igual Operadores de Comparación

Operadores usados para comparaciones lógicas tales como:



( == ) igual a

15 > 8 es Falso, 15 < 25 Verdadero

( != ) Diferente a ( > ) Mayor que ( < ) Menor que Controladores de Estructura If (condición) {}

Este tipo de sentencia ejecuta el código entre las llaves si se cumple con la condición establecida, sino ejecutara la parte entre las llaves del else.

Else {} DIGITAL pinMode(pin, mode); digitalWrite (pin, value)

Usado para configurar los pines de acuerdo a su número y a su estado, ya sea de entrada o de salida. Ej: (13, Output) Una vez que el pin ha sido configurado como una salida, ya podríamos energizarlo aplicando voltaje.Ej: (13, HIGH) o quitarle el voltaje (13, LOW).

Después de haber visto, algunas de las simbologías que mas usaremos, damos paso a algún ejemplo: A continuación tomamos el ejemplo blink (parpadear) como referencia, para este ejemplo no necesitas conectar nada a nuestro Arduino, ya que tiene un led conectado al PIN 13 con el cual podemos hacer una prueba básica, encendiendo y apagando dicho led: int led = 13;

//le asignamos el nombre de led al pin 13

void setup() { // Inicializamos el pin13 (led) como salida. pinMode(led, OUTPUT); } // Comenzamos la rutina circular que será ejecutada de forma infinita mientras este encendido void loop() { digitalWrite(led, HIGH); delay(1000); digitalWrite(led, LOW); delay(1000); }

// Encendemos el pin 13 (led) aplicando voltaje // Provocamos un retardo de 1000 milisegundos (1 Seg.) // Apagamos el pin 13 (led) quitandole el voltaje // Provocamos un retardo de 1000 milisegundos (1 Seg.)





La línea int led =13; asigna al pin 13 el nombre de led, para ser usado posteriormente.



Cuando iniciamos delante de un texto con doble barra ( // ) esto significa que es un comentario.



La línea



La línea void loop() se encuentra el código que se repite de forma infinita hasta que apagáramos el arduino.



La línea digitalWrite(led,HIGH); , es la que hace que el led encienda



delay(1000); //hace una pausa de 1000 milisegundos(1 seg)



digitalWrite(led,LOW); apaga el led y hace otra pausa.

pinMode(led, OUTPUT); , declaramos como salida al pin led.

En el Link debajo tenemos el listado de todos los comandos usados en el lenguaje de Arduino IDE. http://arduino.cc/en/Reference/HomePage Conjunto con los comandos también podemos usar librerías pre-hechas-- pre-programadas que en muchos casos nos facilitaran el trabajo de programación. Teniendo todo esto en cuenta ya podemos comenzar a programar algunas rutinas que están esquematizadas en los siguientes experimentos: (PROXIMA PAG.)


EXPERIMENTOS CON ARDUINO

I.- ENCENDIENDO LEDS: Materiales necesarios: 

3 Leds (1 Rojo, 1 Amarillo, 1 Verde)



3 resistencias con valores entre 200 a 400 ohm

Con ellos haremos una secuencia de tiempo de encendido y apagado. a. Conectamos un alambre a uno de los pines de tierra (GND) del Arduino y este a 3 líneas comunes en el protoboard, que serán las conexiones negativas de los diodos leds. b. Conectamos tres alambres desde tres de los pines de salidas del Arduino a tres contactos diferentes en el protoboard, estos estarán conectados a tres resistencias y a cada una de estas resistencias estarán conectados los contactos positivos de los diodos leds. En nuestros casos usaremos los pines del Arduino 7,8 y 9.

Grafico de Conexión:



Código: // Los pins que tienen los Leds conectados le asignamos un // Nombre y lo hacemos de tipo int int yellowled = 7; int redled = 8; int greenled = 9; // La rutina Setup corre una vez cuando se presiona reset void setup() { // Inicializamos los pins como salidas. pinMode(redled , OUTPUT); pinMode(yellowled , OUTPUT); pinMode(greenled , OUTPUT); } // El loop corre la rutina circular que sera ejecutada una y otra // Vez mientras es encendido el arduino void loop() { digitalWrite(greenled, HIGH); // Enciende el LED dejando pasar voltaje delay(8000); // Espera por 8 segundos digitalWrite(greenled, LOW); // Apaga el LED quitando el voltaje del pin delay(500); //Luz Amarrilla for (int i = 0; i < 3; i++){ // El for hace un contador desde que i=0 hasta que i=3 para repetir // la rutina digitalWrite(yellowled, HIGH); delay(500); // Espera medio Segundo o sea 500 milisegundos digitalWrite(yellowled, LOW); delay(500); } //Luz Roja digitalWrite(redled, HIGH); delay(8000); digitalWrite(redled, LOW); delay(500);

// Enciende el LED (En presencia de voltaje) // Espera 8 segundos // Apaga el LED (En ausencia de voltaje)

}



II. CONTROLANDO LEDS CON BOTON:

El objetivo de este experimento es el control de un led (salida) mediante un pulsador (entrada). Materiales necesarios: 

1 placa Arduino



1 resistencia de 220 ohm



1 diodo LED



1 Protoboard



1 botón



1 resistencia de 10 k-ohm

La resistencia es necesaria para no quemar el led, dado que el Arduino entrega 5v y nuestro led será de 1.8v y 15mA. Calculando la resistencia y la potencia, para que se entienda de donde salen los valores de la resistencia y conocer la potencia disipada. 

R=V/I

R= (5-1,8)/0,015 = 213,13 ohm



P= V*I

P = (5-1,8) * 0,015 = 0,048W

Una vez tenemos el montaje podemos conectar el Arduino al ordenador mediante el cable usb y Realizaremos el programa y lo cargaremos en la placa.



Grafica de conexión:

Código: // Variables estáticas int Boton = 2; // Declaramos la variable del Botón int Led = 12;

// Declaramos la variable del Led

// Variables dinámicas int estadoBoton = 0;

// Variable para estado del botón

void setup() { pinMode(Led, OUTPUT);

// Asigna el pin del LED como salida

pinMode(Boton, INPUT);

// Asigna el pin del botón como entrada

} void loop(){ estadoBoton = digitalRead(Boton);

// Lee el estado pin del botón

// Comprueba si el botón está pulsado: if (estadoBoton == HIGH) { digitalWrite(Led, HIGH); // Si es esta on encenderá el led } else { digitalWrite(Led, LOW);

// Si no, lo mantiene apagado

} }



III. EXPERIMENTO LUZ DE CONTROL DE TRAFICO CON PASE PEATONAL:

Materiales necesarios:       

1 Arduino Uno R3 6 Resistencias 220 ohm 2 Leds Rojos 2 Leds Verdes 1 Led Amarillo 1 Botón Varios Jumpers




Codigo: // Variables int carRed = 8; int carYellow = 11; int carGreen = 9; int pedRed = 12; int pedGreen = 10; int pedBtn = 2; int val = 0; void setup() { pinMode(pedRed, OUTPUT); pinMode(pedGreen, OUTPUT); pinMode(carRed, OUTPUT); pinMode(carYellow, OUTPUT); pinMode(carGreen, OUTPUT); pinMode(pedBtn, INPUT); } void loop(){ digitalWrite (pedRed, HIGH); digitalWrite (carGreen, HIGH); val = digitalRead(pedBtn); if (val == HIGH) { delay(2000); digitalWrite(carGreen, LOW); digitalWrite(carYellow, HIGH); delay(3000); digitalWrite(carYellow, LOW); digitalWrite(carRed, HIGH); delay(3000); digitalWrite(pedGreen, HIGH); digitalWrite(pedRed, LOW); delay(10000); digitalWrite(pedGreen, LOW); digitalWrite(pedRed, HIGH); delay(3000); digitalWrite(carYellow, HIGH); delay(3000); digitalWrite(carYellow, LOW); digitalWrite(carRed, LOW);


} }



IV. EXPERIMENTO DE FOTO-CELDA PARA ENCENDIDO DE LED: Materiales necesarios:     

1 Arduino Uno R3 1 Resistencia 10 K-ohm 1 Led Rojo 1 Foto-Celda o Sensor de Luz Varios Jumpers




Codigo: //Variables int potpin=2; int ledpin=13; int val=0;

// // Seleccionar el pin de sensor // Seleccionar el pin para el LED // Variable para almacenar el valor que viene del sensor

void setup() { pinMode(ledpin,OUTPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { val=analogRead(potpin); Serial.println(val); analogWrite(ledpin,val); delay(10); }

// Declarar la ledpin como una salida // Para establecer la velocidad de transmisión de 9600

// Leer el valor del sensor



V. EXPERIMENTO DE CONTROL DE LED CON POTENCIOMETRO: Materiales necesarios:     

1 Arduino Uno R3 1 Resistencia 220 ohm 1 Led Rojo 1 Potenciómetro 100 K-ohm Varios Jumpers




Codigo: // El control de la modulación de un LED utilizando un potenciómetro (resistencia variable) int ledpin = 3; int potpin = 3; int val;

// Led conectado al pin 9 // Pin analogo, usado para conectar el potenciometro // Lectura variable desde el pin analogo

void setup() { // Nada para el setup } void loop() { val = analogRead(potpin); val = map(val, 0, 1023, 0, 254);

// Lee el valor del potenciómetro (valor entre // 0 y 1023) // Escala para usarlo con el LED (valor entre // 0 y 255)

analogWrite(ledpin, val); delay(10); }



VI. EXPERIMENTO CON SENSOR DE INCLINACION (TILTSENSOR): Materiales necesarios:     

1 Arduino Uno R3 1 Tiltsensor 1 Resistencia 10 K-ohm 1 Led Rojo Varios Jumpers




Codigo: /* * http://www.arduino.cc/en/Tutorial/Button */ int ledPin = 13; int inputPin = 2; int val = 0; void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT); pinMode(inputPin, INPUT); }

// Seleccionando el pin para el LED // Seleccionando el pin de entrada (para el tiltsensor) // Variable para leer el estatus del pin

// Declarando el LED como salida // Declarando el tiltsensor como entrada

void loop(){ val = digitalRead(inputPin); if (val == HIGH) { digitalWrite(ledPin, LOW); } else { digitalWrite(ledPin, HIGH);

// Lee valores de entrada // revisa si la entrada esta con presencia // de voltaje // apaga el LED // enciende el LED

} }



VII. EXPERIMENTO DE CONTROL DE SERVO MOTOR A TRAVES DE UN POTENCIOMETRO: Materiales necesarios:    

1 Arduino Uno R3 1 Mini Servo Motor 1 Potenciómetro 100 K-ohm Varios Jumpers




Codigo: // Control de una posición del servo mediante un potenciómetro (resistencia variable) #include Servo myservo;

// Crear un objeto Servo para controlar el servo motor

int potpin = 2; int val;

// Pin analógo utilizado para conectar el potenciómetro // Variable para leer el valor del pin analógo

void setup() { myservo.attach(9); // atacha el servo en el pin9 para el servo } void loop() { val = analogRead(potpin); // Lee el valor del potenciómetro (valor entre 0 y 1023) val = map(val, 0, 1023, 0, 179); // Escala a usar con el servo (valor entre 0 y 180) myservo.write(val); // Establece la posición del servo de acuerdo con el valor escalado delay(15); // Espera a que el servo llegar }



VIII. EXPERIMENTO CON SENSOR DE TEMPERATURA DS18B20: Materiales necesarios:    

1 Arduino Uno 1 Sensor de Temperatura DS18B20 1 Resistencia de 4.7 K-ohm 3 Jumpers Macho-Macho

Deben estar Instaladas las Librerías para Arduino Onewire y Dallas Temperature Control, se pueden conseguir en los siguientes enlaces: http://download.milesburton.com/Arduino/MaximTemperature/DallasTemperature_372Beta.zip http://www.pjrc.com/teensy/arduino_libraries/OneWire.zip




NOTA: PARA PODER VER EL VALOR DE LA TEMPERATURA OBTENIDO POR EL SENSOR , UNA VEZ SUBIDO EL PROGRAMA AL ARDUINO, DEBE ABRIR EL MONITOR SERIAL DEL PROGRAMA DE ARDUINO.


Código: //Definimos las librerías a Usar //debe tener las librerías instaladas, sino dará error de compilación #include #include // Definimos donde conectaremos el cable de data (pin 2) del Arduino #define ONE_WIRE_BUS 2 // Configuramos la Instancia oneWire para que se comunique con el dispositivo sensor // conectado EXPERIMENTOS CON ARDUINO OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS); // Pasamos la referencia al sensor DallasTemperature sensors(&oneWire); void setup(void) { Serial.begin(9600); // Iniciamos el puerto Serial Serial.println("Libreria que controla el Circuito Dallas Temperature"); //desplegando mensaje en puerto serie // Cargamos la Libreria sensors.begin(); } void loop(void) { Serial.print(" Leyendo Temperatura..."); //Desplegando mensaje en puerto serie sensors.requestTemperatures(); // Envio del comando para obtener la lectura // de la temperatura Serial.println("LECTURA REALIZADA"); Serial.print("La Temperatura para el Dispositivo es: "); Serial.print(sensors.getTempCByIndex(0)); // Se puede tener más de un sensor, asi que usamos la referencia 0 como primer sensor conectado. }



IV. EXPERIMENTO CON PANTALLA LCD 1602: Materiales necesarios:   

1 Arduino Uno R3 1 Pantalla Lcd 1602 Varios Jumpers

Esquema Electrónico:

Grafico de conexión directa al Arduino




La libreria LiquidCrystal permite controlar la pantalla LCD compatible con el driver Hitachi HD44780. El siguiente ejemplo imprime un "Hola Mundo!" y le indica al LCD que muestre el tiempo en mili segundos desde el ultimo reinicio del Arduino. El LCD tiene una interface paralela, esto significa que el microcontrolador tiene que controlar varios pines para poder desplegar las letras en la pantalla.



Codigo: /* Libreria LiquidCrystal – Hola Mundo muestra el uso de la pantalla LCD 16x2. Descripcion de la conexión del circuito: * LCD RS pin to digital pin 12 * LCD Enable pin to digital pin 11 * LCD D4 pin to digital pin 5 * LCD D5 pin to digital pin 4 * LCD D6 pin to digital pin 3 * LCD D7 pin to digital pin 2 * LCD R/W pin to ground * 10K resistor: * ends to +5V and ground * wiper to LCD VO pin (pin 3) Library originally added 18 Apr 2008 by David A. Mellis library modified 5 Jul 2009 by Limor Fried (http://www.ladyada.net) example added 9 Jul 2009 by Tom Igoe modified 22 Nov 2010 by Tom Igoe Este codigo de ejemplo es de Dominio Publico. http://www.arduino.cc/en/Tutorial/LiquidCrystal */

// Incluyendo el codigo de la libreria #include // Initializando la libreria con los numeros de los pines LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); void setup() { // Configurando el numero de filas y columnas: lcd.begin(16, 2); // Imprimiendo el mensaje en la pantalla. lcd.print("Hola Mundo!"); }


void loop() { // Poniendo el cursor en la columna 0, linea 1 // (Nota: linea1 es la segunda fila, desde el inicio contado desde 0): lcd.setCursor(0, 1); // Imprimiendo el numero de mili segundos desde el ultimo reinicio: lcd.print(millis()/1000); }


Manual de Electronica Con Arduino

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