Arduino, una herramienta practica. Descripcion de la placa.

Es una plataforma de hardware de fuente abierta basada en una sencilla placa de entradas y salidas simple y un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje de programación Processing/Wiring. Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos autónomos o puede ser conectado a software del ordenador (por ejemplo: Macromedia Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data). Las placas se pueden montar a mano o adquirirse; El IDE de fuente abierta se pueden descargar gratuitamente. Las plataformas Arduino están basadas en los microcontroladores Atmega168 o en el ATmega8, chips sencillos y de bajo coste que permite el desarrollo de múltiples diseños. Al ser open-hardware, tanto su diseño como su distribución es libre. Es decir, puede utilizarse libremente para el desarrollo de cualquier tipo de proyecto sin haber adquirido ninguna licencia.

Esquemático de pines
Entradas y salidas Consta de 14 entradas digitales configurables entrada i/o salidas que operan a 5 voltios. Cada pin puede proporcionar o recibir como máximo 40 mA. Los pines 3, 5, 6, 8, 10 y 11 pueden proporcionar una salida PWM (Pulse Width Modulation). Si se connecta cualquier cosa a los pines 0 y 1, eso interferirá con la comunicación USB. Diecimila también tiene 6 entradas analógicas que proporcionan una resolución de 10 bits. Por defecto miden de 0 voltios (masa) hasta 5 voltios, aunque es posible cambiar el nivel más alto, utilitzando el pin Aref y algun codigo de bajo nivel.

Esquema y pines

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

Pin de referencia analógica (naranja)

Señal de tierra digital (verde claro)

Pines digitales 3-13 (verde)

Pines digitales 1-2 / entrada y salida del puerto serie: TX/RX (azul) (estándar de comunicación serie IC2) Botón de reset (negro)

Entrada del circuito del programador serie (marrón)

Pines de entrada analógica 0-5 (azul oscuro)

Pines de alimentación y tierra (naranja y naranja claro)

Entrada de la fuennte de alimentación externa (9-12V DC) – X1 (gris)

Conmutación entre fuente de alimentación externa o alimentación a través del puerto USB – SV1 Puerto USB (rojo).

Especificaciones
El microcontrolador Arduino Diecimila está basado en Atmega168.

Software para programar el arduino.

Para la instalación de la placa Arduino en el sistema operativo windows conviene seguir los siguientes pasos: Con la placa desconectada:
1.- Descargar e instalar el Java Runtime Enviroment (J2RE).

2.- Descargar la última versión del IDE Arduino. Nota: Es recomendable descomprimir el fichero en el directorio raiz (c:\) manteniendo la estructura original.

3.- Entre todas las carpetas creadas en el directorio arduino, conviene destacar las siguientes: -c:\arduino-0012\hardware\bootloader: Ésta contiene el software necesario para cargar el firmware en el chip Atmega168, para trabajar con Arduino. Sólo se utiliza si os habéis montado vosotros mismos la placa, o en el caso que se haya estropeado el chip y hayáis comprado uno nuevo. -c:\arduino-0012\drivers: Contiene los drivers necesarios para el funcionamiento de la placa Arduino con el PC con S.O. Windows: FTDI USB Drivers.

4.- Instalar FTDI USB Drivers Ahora sí, conectar la placa USB. Se abrirá automáticamente el asistente de windows para nuevo hardwar encontrado: -Seleccionar "No por el momento"i prem"Siguiente". -Seleccionar "Instalar desde una lista o ubicación específica (avanzado)" y presionar "Siguiente". -Seleccionar "Buscar el controlador más adecuado en estas ubicaciones" presiona "Examinar".Seleccionar la carpeta donde hayas descomprimido el driver y presiona “Siguiente”. Si no habido ningún problema el driver de la placa estará instalado.

5.- Abrir el IDE Arduino. Ejecutamos el fichero Arduino.exe para abrir la interficie. Aquí configuramos el puerto USB donde tenemos conectada la placa para empezar a trabajar.

Para programar se utiliza lenguaje C como base, con clases ya prediseñadas que se encuentran dentro del mismo software.

Diseño Carro seguidor de luz

Un seguidor de luz es aquel que responde a la misma dependiendo de su intensidad, a traves de unos LDR.

Nosotros diseñamos el diagrama para seguidor de luz de la siguiente manera:

Material

4 LDR

1 Puente H

4 resistencias

Arduino

Realizar el siguiente diagrama, el que les mostramos aca se hizo con PCBWizard y LiveWire

La parte de arriba del circuito son los LDR y las resistencias, el punto que tienen en medio de ellas es el que va conectado al arduino. La linea del lado izquierdo es positivo y la de lado derecho es Tierra.

Para el puente H se unen las patitas 4, 5, 12 y 13 y se conectan a tierra. La 1, 16, 8 y 9 se conectan al posiitvo.

En general este es el seguidor de luz, aunque para nuestro proyecto se le adaptaron dos sensores mas que se explican abajo.

Sensor de luz

Un sensor fotoeléctrico es un dispositivo electrónico que responde al cambio en la intensidad de la luz. Estos sensores requieren de un componente emisor que genera la luz, y un componente receptor que “ve” la luz generada por el emisor. Todos los diferentes modos de sensado se basan en este principio de funcionamiento. Están diseñados especialmente para la detección, clasificación y posicionado de objetos; la detección de formas, colores y diferencias de superficie, incluso bajo condiciones ambientales extremas.
Los sensores de luz se usan para detectar el nivel de luz y producir una señal de salida representativa respecto a la cantidad de luz detectada. Un sensor de luz incluye un transductor fotoeléctrico para convertir la luz a una señal eléctrica y puede incluir electrónica para condicionamiento de la señal, compensación para sensibilidades cruzadas como la temperatura y formateo de la señal de salida.
El sensor de luz más común es el LDR -Light Dependant Resistor o Resistor dependiente de la luz-.Un LDR es básicamente un resistor que cambia su resistencia cuando cambia la intensidad de la luz.

Un fotodiodo es un semiconductor construido con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente cuando sea excitado por la luz. Debido a su construcción, los fotodiodos se comportan como células fotovoltaicas, es decir, en ausencia de luz exterior generan una tensión muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el cátodo. Esta corriente presente en ausencia de luz recibe el nombre de corriente de oscuridad

Se llama fototransistor a un transistor sensible a la luz, normalmente a los infrarrojos. La luz incide sobre la región de base, generando portadores en ella. Esta carga de base lleva el transistor al estado de conducción. El fototransistor es más sensible que el fotodiodo por el efecto de ganancia propio del transistor. En el mercado se encuentran fototransistores tanto con conexión de base como sin ella y tanto en cápsulas plásticas como metálicas (TO-72, TO-5) provistas de una lente. Conjuntamente con un LED, formando interruptores ópticos (opto-switch), que detectan la interrupción del haz de luz por un objeto. Existen en dos versiones: de transmisión y de reflexión.

Material y equipo:
Protoboard
Fuente de Voltaje
Multímetro
Cableria, caimanes, etc...
Fototransistor y Fotodiodo
R1= LDR (fotorresistencia)
R2=3= 10 Kohm
R4= 2.2 Kohm
R5= 4.7 Kohm
RV1= 22 Kohm pot.
D1= 1N4001
Q1= BC548 o cualquiera NPN
IC1= LM741

Sensor de temperatura

Un transductor de temperatura es un dispositivo capaz de convertir la energía térmica en energía eléctrica, con el propósito de medir y/o controlar la temperatura.
Existen varios tipos de transductores de temperatura: Resistivos, termopares y semiconductores. Los primeros cambian su resistencia con respecto a la temperatura (puede ser directamente proporcional PTC o inversamente proporcional NTC) . Los termopares otorgan una diferencia de potencial debido a la diferencia de temperatura entre sus uniones y los semiconductores cambian sus características de conducción con respecto a la temperatura.
Un termopar es la unión de dos metales diferentes en un extremo. Se puede medir una diferencia potencial en el extremo contrario, al haber una diferencia de temperatura entre ambos extremos. A este efecto se le conoce como efecto Seebeck.Los transductores semiconductores, basan su funcionamiento en la generación de portadores minoritarios con aumento de temperatura, con esto se puede otorgar distintos valores de polarización o corriente a la salida del circuito, referentes a la temperatura a la cual se encuentran.

Material y Equipo
1 Circuito LM35, un termómetro casero o mejor aun de laboratorio.
1 Fuente de voltaje calibrada a 12 y 9 volts

1 Potenciómetro de 5K y uno de 10K

Metodologia

1. Armar el circuito de abajo
2. El punto más importante de este circuito es el LM35 (típico: 10mV=1°C.).
3. Prepara recipientes con agua y hielo, una vela o encendedor para hacer experimentos con diferentes temperaturas.
4. Usar amplificadores Operacionales tipo LM324 o similar
5. A la salida del segundo amplificador Op. (Vo) mide el voltaje y haz todos tus cálculos para calcular tu Rb

6. Usar transistor TIP31C.

Es un circuito electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia):Vout = G·(V+ − V−).

El símbolo de un MONOLITICO es el mostrado en la siguiente figura:
Los terminales son:
V+: entrada no inversora
V-: entrada inversora
VOUT: salida
VS+: alimentación positiva
VS-: alimentación negativa

Sensor de humedad

Este circuito es muy sencillo. Cuando detecta gotas de agua o rocío en el sensor, conduce una pequeña corriente a través de R1, esto hace que el SCR se “dispare” cerrando el circuito y haciendo que el “buzzer” suene. El sensor se puede fabricar con una placa de cobre normal para hacer circuitos y se dibujan un patrón de pistas como el de la figura, entre menos separación halla entre las pistas mejor, también funciona un patrón tipo espiral entrelazado.

Descripcion de componentes
R1__________1K 1/4 W Resistor
R2__________680 Ohm 1/4 W Resistor
D1__________1N4001 Diodo
SCR1________C106B1 SCR
SENSOR_____ Es fabricado en una placa de cobre

Diodo: es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección con características similares a un interruptor. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña.
Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de convertir una corriente alterna en corriente continua.
SCR: es un tipo de tiristor formado por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP. El nombre proviene de la unión de Tiratrón (tyratron) y Transistor. Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y puerta. La puerta es la encargada de controlar el paso de corriente entre el ánodo y el cátodo. Funciona básicamente como un diodo rectificador controlado, permitiendo circular la corriente en un solo sentido. Mientras no se aplique ninguna tensión en la puerta del SCR no se inicia la conducción y en el instante en que se aplique dicha tensión, el tiristor comienza a conducir. El pulso de disparo ha de ser de una duración considerable, o bien, repetitivo. Según se atrase o adelante éste, se controla la corriente que pasa a la carga. Una vez arrancado, podemos anular la tensión de puerta y el tiristor continuará conduciendo hasta que la corriente de carga disminuya por debajo de la corriente de mantenimiento. Trabajando en corriente alterna el SCR se desexcita en cada alternancia o semiciclo. Trabajando en corriente continua, se necesita un circuito de bloqueo forzado.
Cuando se produce una variación brusca de tensión entre ánodo y cátodo de un tiristor, éste puede dispararse y entrar en conducción aún sin corriente de puerta. Por ello se da como característica la tasa máxima de subida de tensión que permite mantener bloqueado el SCR. Este efecto se produce debido al condensador parásito existente entre la puerta y el ánodo.
Los SCR se utilizan en aplicaciones de electrónica de potencia, en el campo del control, debido a que puede ser usado como interruptor de tipo electrónico.

Resistencia: Se denomina resistor o resistencia al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. Es un material formado por carbon y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa se opone al paso de la corriente la corriente máxima en un resistor viene condicionado por la máxima potencia que puede disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación. Los valores más corrientes son 0,25 W, 0,5 W y 1 W.