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La programación es para todos y para todo incluso si tiene cierto
problema grande y complejo que nosotros deberemos de subdividir en varios
problemas pequeños que son mucho mas fáciles de solucionar hasta que
resolvamos el problema mas grande. vamos a tener un pensamiento
estructurada desarrollando lógica de programación que nos ayuda en la
lógica matemática y mejorar nuestra compresión de lectura. también la
programación nos ayudara en el futuro para desarrollar videojuegos
educativos y ocio, también nos ayudaría en nuestros diseños de arquitectura,
cuentas, finanzas y hasta podría ayudar a lelvar mas facil la vida a otras
personas.
“Todos deberían aprender a programar
porque los hace mas inteligentes”
Steve Jobs
También se dice que al aprender a programar es un acto humanitario ya
que ayudaría a otros a manejar una computadora ya que se utiliza casi para
todo, como hacer compras, reservar espacios en un hotel o avión, revisar las
finanzas o paquetes, etc. La programación es la principal causante del gran
desarrollo de las cosas en la actualidad para que se desarrollen ciertos
inventos para facilitar la vida de no una, sino todas las personas.
Hoy en día observamos nuestras calculadoras como un producto
simple, pero cuando aparecido por primera vez las persona tuvieron una
gran reacción de como una cosa tan pequeña podía resolver operaciones en
segundos.
Mientras la programación evoluciono ahora uno disfruta de las
calculadoras mejoradas (como nuestro ordenador), e incluso disfrutamos
con nuestra evolución de inventos como el celular, sus apps, luces con
encendido por movimiento, etc.
Ahora hay millones de informáticos estudiando y trabajando para
mejorar la inteligencia artificial que se aplican en varios prototipos como
robots que cocinan, construyen o que te facilitan en tus tareas diarias y
responsabilidades.
“Al no saber programar significa que la maquina te manda
que hacer, pero no es él quien manda”
Joseph Quispe
Va dirigido para los que quieran aprender lo fundamental de electrónica y programarlo
para que así sepan como funciona un auto autónomo, un celular e incluso algunos dispositivos
que ayuden a los aparatos a ser casi inteligentes y que se automaticen para hacer el trabajo mas
fácil para la persona que lo utiliza.
Gracias a Arduino podremos aprender como automatizar aparatos electrónicos con la
tecnología y aprovecharlo en nuestro benefició ordenandole tareas que nosotros ordenemos en
nuestra tarjeta inteligente (Arduino) ya sea local o remotamente.
Esta guía esta dirigida para todos jóvenes y adultos que quieran investigar como conectar
el mundo físico del exterior, hacia la electrónica e informática para automatizar las tarea diarias
de cada persona para volver nuestros proyectos electrónicos casi inteligentes e incluso para
conectar 2 mundos de lo físico al electrónico; para ingenieros, artistas, profesores o simple
aficionados que podrán conocer dentro del mundo de la electrónica y llevar acabo todo lo que
nuestra imaginación proponga en un proyecto junto con Arduino.
Cada usuario o lector de esta guía no tiene previo conocimiento de electrónica y
programación y que tal vez tenga un nivel básico domestico de informática y de computación
(ejemplo: comprimir un archivo rar o zip e incluso crear un acceso directo) esta guía esta hecha
para los que nunca han programado e incluso que nunca hayan conocido un circuito electrónico.
Con esta guía no habrá ninguna excusa para aprender de electrónica y programación
gracias a Arduino para facilitar nuestro conocimiento nulo del tema, esta guía tiene conceptos
básicos y teóricos de electrónica, e incluso tiene pra cticas e precauciones antes de iniciar un
proyecto electrónico
NOTA: esta guía no es un compendio exhaustivo del sistema arduino, ya que seria muy extenso y avanzado
para abarcar todo el tema de electrónica y de la tarjeta arduino, ya que para los lectores avanzados se
percatara que en algunas paginas faltara de mencionar o explicar aspectos avanzados e interesantes (ya que
ahí libros que explica a detalle sobre la tarjeta, programación C++ o de electronica) ya que en esta guía abarca
lo básico como consejos, programación básica, leer un mapa de circuito básico y precauciones.
Este libro fue escrito teniendo en cuenta varios aspectos, se a escrito como un manual
completo y progresivo, el objetivo es llegar a que tenga todo lo necesario para no estar buscando
información externa y así comprender sobre el tema y no en libros de difícil comprensión y
lectura avanzada sin tener conocimiento básico, este libro esta escrito para entenderlo y leerlo
en forma secuencial a medida que vaya avanzando el libro en forma ordenada. Se recomienda
leerlo de la primera hasta la ultima pagina para comprender la teoría y conceptos básicos de
arduino.
La metodología utilizada en esta libro es fundamental en la explicación de cada detalle a
medida que avance, se utilizara códigos cortos y concisos para que no se puedan distraer o
desorienten al lector, ya que la idea no es presentar proyectos ya acabados y complejos, la idea
es exponer cosas básicas para comprender, terminado el libro el lector puede seguir
investigando por su cuenta para tener un amplio conocimiento del tema ya que hay libros que
abarcan en temas de (electricidad, electrónica, física, algoritmia, mecánica, acústica,
electromagnetismo, etc.) para el lector tenga iniciativa y empiece investigar por su cuenta.
La electricidad es aquello que nuestro dispositivos
necesitan para encender y funcionar como los
televisores, microondas, celulares, computadoras,
bombillas, etc. es una forma de energía que hace que las
cosas se muevan, calienten, iluminen y funcionen.
A nivel atómico (no visible a la vista), un electrón es aquel que se encuentra en todo
alrededor de nosotros, contiene dos signos distintos que al encontrarse se atraen y los polos con
el mismo símbolo se alejan entre ellos.
Ya que la electricidad es el movimiento de los
electrones de un lado a otro, y los electrones llevan
consigo la carga como para encender un televisor una
bombilla y otros, funciona con el mismo principio del
movimiento de los electrones.
Digamos que la electricidad es como el agua,
poniendo como ejemplo (Figura 2.1) La carga negativa
tiene que avanzar hasta encontrarse con el otro polo
que seria el positivo, pero tiene que pasar por el
interruptor y luego por la bombilla para encenderlo,
aquí entra la frase de cerrar circuito por el interruptor
que provoca que la bombilla encienda y la corriente
Figura 2.1
haga paso por su camino, en cambio el circuito abierto
es cuando el interruptor lo abrimos el pase de la corriente para que no se encuentre a través con
el otro polo que provoca que la bombilla no encienda y que los polos ya no se atraigan.
En el fenómeno de la electricidad existe un concepto
fundamental que es llamado voltaje que se encuentra entre los dos
puntos del circuito eléctrico, también es conocido como “tensión” y
“diferencia de potencia”.
Como ejemplos de la (Figura 2.2) el volumen del agua es la
presión del voltaje ejercida por el agua. y la presión final que sale de la
manguera seria el voltaje y el tanque representaría la carga.
El tanque nos sirve para comparar las baterías y pilas, la carga
nos indica el volumen de energía almacenada
CARGA
PRECAUCIÓN:
En caso el circuito no se encuentre con un dispositivo como por ejemplo la bombilla, al hacer contacto los dos
polos directamente pasara que la energia sera remplazada con calor, asi que tener mucho cuidado cuando
hagas practicas fisicas ya que podria causarle quemaduras y dañar el cable o circuito que estan trabajando.
Figura 2.2
La corriente seria el volumen del agua osea seria la cantidad
de energía que almacena la batería o pila, ya que la corriente se le
mide como la unidad de amperios que es representado como la letra
“A” y la corriente se representa con la letra “I”.
Poniendo como ejemplo (Figura 3.1) a dos tanque con agua
pero con mangueras distintas y con la misma cantidad de agua y
presión, cuando ponemos a fluir el agua pasara que la manguera
mas estrecha vertela menos agua que la manguera ancha.
Figura 3.1
Como el ejemplo anterior (Figura 3.1) ya que uno de las
mangueras mas ancha que la otra, ya que indica que la mas
ancha sale mas agua que la otra incluso con la misma presión y
la manquera mas estrecha se resiste que fluya el agua incluso
teniendo la misma presión que la maguera ancha.
En la electricidad, seria tener dos circuitos con el mismo
voltaje pero distintas resistencias, osea el circuito con la mayor
resistencia prendera la bombilla con menos iluminación a
comparado que tiene menos resistencia que iluminara mas.
Figura 3.2
la ley de George Ohm define la unidad de resistencia
como la resistencia de dos puntos conductores de corriente, representación a la letra omega Ω .
Referencia: en el dato de electrónica y electricidad, lo que se debe tener en cuenta los conceptos vistos que
están unidos entre si. recordando estos ejemplos del agua podemos diferenciar.
• Voltaje, diferencia de potencial o tención “Medida en Voltios” (presión ejercida por el agua).
• Corriente o intensidad “Medida en amperios” (Flujo de agua).
• Resistencia “Medida Ohm” (Grosor de la manguera).
Para reconocer la relación entre ellos se llama “la ley de ohm” como la formula ( I = V / R ) dicho de otro modo
como ( V = I . R ) o ( R = V / I )
Es fundamental distinguir la corriente continua y la
corriente alterna, ya que tienen un voltaje y corriente
diferente tal como muestra la (Figura 3.3).
La corriente continua son electrones y energía
que circulan en una dirección respetando el negativo y
positivo de los polos ya que la corriente normalmente (se
suministra una batería) siempre se mantendrá la misma
polaridad.
La corriente alterna se diferencia en la magnitud y
polaridad del voltaje varían cíclicamente ya que los polos
Figura 3.3
de la AC se intercambian alternativamente a lo largo del tiempo, hay que tener en cuenta que los
polos positivo y negativo se intercambia frecuentemente, y que la corriente alterna es el tipo de
corriente que se utilizan para las casa, empresas, etc. que vienen de la red electrónica general.
La corriente alterna es la mas fácil y eficiente de transportar a largas distancia ya que sufre
menos perdidas de energía que la corriente continua. e incluso la corriente alterna puede ser
convertida en distintos valores de tensión ya sea aumentar o disminuir desde de un dispositivo
llamado transformador de forma mas sencilla e eficaz.
La definición de la potencia en un componente eléctrico o electrónico como la energía
consumida por segundo proviene de una fuente de alimentación ya que aporta energía eléctrica
al circuito electrónico por segundo, en ambos casos se refiere a la energía consumida o energía
generada.
La potencia es intrínseca propia del componente o generador al que respecta su valor es
la “W” llamado vatio.
A partir de la potencia conocida del propio componente o generador y del tiempo que este
en funcionamiento, se puede identificar la energía consumida o aportada al final, mediante la
expresión “E = P . T” se describe como Energía eléctrica(Kw.h) = Potencia(Vatios) * Tiempo
(Horas).
Cuando una fuente de alimentación es utilizada para alimentar distintos componentes del
circuito en varias maneras, mayormente es gastada en forma de calor debido al efecto de las
resistencias internas intrínsecas en cada componente (el llamado “efecto Joule”) pero también
puede ser consumido en forma de luz (si el componente es una bombilla), en forma de
movimiento (si el componente es el motor), o en forma de sonido (si ese componente es un
altavoz) o en una mezcla de varios.
También hallamos la potencia consumida por un componente eléctrico si conocemos el
voltaje que utilizamos y la intensidad de corriente que atraviesa y utilizamos la formula P = V.I,
como ejemplo, una bombilla de 220 V que circula 1 A consume 220W, en cambio en la ley de
ohm podemos deducir dos formas equivalentes que nos pueden ser útiles si sabemos el valor de
la resistencia R interna del componente: P = I .R o también P = V /R
las señales eléctricas varían dependiendo del voltaje o
intensidad de varias maneras en su características físicas y
distinguir entre las dos señales digitales y analógicas.
La señal digital es un numero posible de valores
enteros como por ejemplo un semáforo que muestra la señal
por color, por que se muestra 3 valores concretos y
diferenciados sin posible transición de colores entre el mismo
punto entre ellos lleva rojo, ámbar y verde. pero nunca
mostrara un apagado o prendido suave de la misma luz o
cambiar de color rojo a ámbar y a verde. ya que los cambios
son rápidos como saltos, tal como vemos en la parte inferior de
la figura 4.1 que es un ejemplo mas cercano a un interruptor.
Figura 4.1
La señal analógica es la que muestra o tiene infinitos valores posibles dentro de un
limitado rango determinado, ya que lo que mandan señal analógica son las que manejan varios
valores que afectan los sensores por la física como ejemplo (temperatura, sonido, luz... etc) son
analógicas, esto también aplica específicamente en la electricidad como voltaje, intensidad,
potencia, etc por que de forma natural, pueden tener variaciones continuas sin saltos como por
ejemplo la (figura 4.1) donde en la parte de arriba se ve como varía por la linea de tiempo.
Para explicar de forma clara y sencilla sobre la estructura y de
lo que esta compuesto el circuito eléctrico, se utilizan esquemas
gráficos. en ello se muestra cada dispositivo del circulo mediante un
símbolo estandarizado y se dibujan todas las conexiones entre ellos
como por ejemplo la (Figura 5.1) un circuito muy simple.
Observando el esquema apreciamos como cuatro
dispositivos presentes están representados en sus símbolos
entandares como:
Figura 5.1
- Pila o Batería (Cuya tarea es alimentar eléctricamente al resto de componentes)
- Resistencia (Componente específico diseñado para oponerse al paso de la corriente)
- Diodo LED (Componente que se ilumina cuando recibe corriente)
- Interruptor (Sirve para cerrar e abrir el paso de la conexión para interrumpir el circuito)
En este ejemplo de la figura, la batería creara la diferencia de potencial ya que necesitara
dos extremos llamado polos para generar corriente eléctrica del cual vendría del polo positivo
(signo +), pasara a través de la resistencia luego pasara seguidamente a través del diodo LED
(iluminandolo) y llegara a su destino final (el polo negativo de la pila o batería) siempre y cuando
el interruptor cierre el circuito.
Aclararemos el significado de “Cerrar un circuito”. ya que hay una gran diferencia de
potencial, habrá una corriente eléctrica que siempre circula desde el polos positivo de la pila
hasta el negativo, pero solo pasara cuando están ambos polos en la misma ruta (el circuito debe
circular apropiadamente dicho en otras palabras) que permita el paso de dicha corriente, si el
circuito esta abierto, apesar que la batería esta funcionando la corriente no fluirá. la función de
los interruptores es precisamente cerrar o abrir el circuito para que pueda pasar la corriente o no.
en la (figura 5.2) se muestra la esquema mas claro.
Figura 5.2
Por otro lado, varias veces se presentan alternativas de una forma ligeramente distintas a
la mostrada anteriormente, utilizando el concepto de “tierra” (”ground” en ingles) es simplemente
un punto del circuito que elegimos solo para distinguir el uso de la batería ya que se elige
arbitrariamente como referencia, en otras palabras el punto donde diremos que el voltaje es 0
como utilidad practica, ya que varias veces el punto de tierra se asocia al polo negativo de la pila.
Ya que el nuevo concepto simplifica o disminuye muchas veces el dibujo de nuestro
circuito, representamos el punto de tierra con el símbolo ( ), el circuito se dibujaría de la
siguiente manera:
Figura 6.1
Los distintos positivos pueden conectarse de varias maneras en el
circuito. la mas básicas son “conexión en serie” y “conexión en paralelo” e
incluso otro tipo de conexión y compleja que es una combinación de estas
dos.
Conexión en paralelo, Si varios componentes se conectan entre si
en paralelo todos recibirán la misma tensión por igual (es decir que todos los
componentes trabajaran con el mismo voltaje). y la intensidad de corriente
total sera la suma de la intensidades que pasan por cada componente, ya
que existen varios caminos posible para que circule la corriente.
Conexión en serie, si la conexión es en serie, la tensión total
disponible se repartirá ( de forma desigual) entre los distintos componentes,
de manera que cada uno trabaje sometido a una parte de la tensión total, la
tensión total sera sumada de todas las demás tensiones de cada
componente y la intensidad de corriente que circula por todos los
componentes en serie sera siempre la misma, por que solo existe un flujo de
corriente en el circuito.
se puede observar mejor la diferencia en el siguiente esquema de la
(Figura 6.2) en las que se puede ver la conexión en serie y en paralelo de dos
resistencias.
Figura 6.2
Como sabemos Ley de Ohm podemos obtener el valor de alguna magnitud eléctrica (V, I o
R) si sabemos el valor que utiliza el mismo circuito, debemos diferenciarlos entre las conexiones
en serie y paralelo.
En el diagrama vemos que V1 representa el voltaje aplicado a
R1 y V2 el voltaje aplicado a R2. si el circuito esta alimentado por una
batería de 10V y 2 resistencias cuyos valores son R1 = 1Ω y R2 = 4Ω,
entonces para calcular la intensidad que circula tanto R1 como por R2
se debe realizar la operación:
I = 10V / (1Ω + 4Ω) = 2A
Figura 7.1
En el diagrama vemos I1 representa la intensidad de
corriente que atraviesa R1 e I2 la intensidad de corriente que
atraviesa R2. si el circuito esta alimentado por una bateria de
10V y 2 resistencias cuyo valor es de R1 = 1Ω y R2 = 4Ω,
entonces para calcular la intensidad que circula en R1 se
debe realizar la operación:
I1 = 10V / 1Ω = 10A
para calcular la intensidad que circula R2 debería ser:
I2 = 10V / 4Ω = 2,5A
la intensidad total que circula seria la suma de los dos:
Figura 7.2
I = I1 + I2 = 10A + 2,5A = 12,5A
Viendo los ejemplos anteriores, podemos saber un par de formulas que nos vendrán bien
en toda “la guía de electrónica y arduino para jóvenes y adultos” para simplificar los circuitos. ya
que obtener 2 resistencia conectadas en serie o paralelo, es posible remplazar nuestro calculo
por una sola resistencia ya que el comportamiento sea total equivalente.
En caso de conexión en serie, el valor de la resistencia seria dado por R = R1 + R2
En caso de conexión en paralelo, el valor de la resistencia se calcula con la formula
R = (R1 . R2) / (R1 + R2)
Figura 7.3
NOTA: tener en cuenta que dependiendo la formula cuando conectan resistencias en paralelo, el valor de R
resultante siempre es menor que el valor de las resistencias implicadas
El divisor de tensión solo es un circuito conectado a una resistencia en serie con cualquier
dispositivo eléctrico, la idea es reducir la tensión aplicada a dicho dispositivo, poniendole un valor
seguro para no dañarlo, ya que el divisor de tensión sirve para obtener un voltaje menor que el
voltaje original.
La reducción mayor o menor que consigamos de la tensión final depende del valor de la
resistencia que utilicemos como divisor, a mayor sea el valor de resistencia mayor reducción de
tensión sera, los valores se calculan fácilmente usando el ejemplo en concreto en la (figura 8.1)
como el esquema siguiente.
Tenemos una alimentación eléctrica que aporta un voltaje de
10V y 2 resistencias cuyos valores son R1 = 1Ω (la que hará el
divisor de tensión) y R2 = 4Ω, sabemos que la intensidad I es la
misma en todos los puntos del circuito. ya que para calcular V2 (es
decir, el voltaje aplicado a R2, el cual ha sido rebajado respecto al
aportado por la pila a R1), nos daremos cuenta que I = V2 / R2 y que
I=V/(R1+R2), por lo que es fácil obtener el:
V2=(R2.V)/(R1+ R2)
quedo claro la expresión que V2 siempre sera
proporcionalmente menor a V, y según sea R1 mayor, V2 sera
menor.
Figura 8.1
Llamados fuentes de alimentación eléctrica y responsables de generar la potencial
necesaria para nuestros circuitos y que pueda funcionar los componentes en este. las fuentes de
alimentación que se utilizaría mas a menudo para alimentar nuestros proyectos serán 2 tipos: las
pilas o baterías y adaptadores AC/DC.
Cuando hablamos de “Pila” normalmente estamos hablando almacenamiento de
energía no reversibles osea son generadores de energía no recargables, mientras que en la
“Batería” son almacenadores de energía semi-reversibles que permiten ser recargados.
La diferencia entre pilas y baterías por la disolución química interna que es la responsable
de general diferente potencial entre los polos, ya que lo mas común que encuentre en cualquier
tienda seria los (acumuladores no recargables) ya que es la mas vendida en el mercado que
son las de tipo Alcalino, y las baterías (acumuladores recargables) mas habitual son por un
lado las Níquel-cadmio (Ni-Cd) y sobre todo Níquel-hidruro metálico (NiMH), y otro las de ionlitio (Li-ion) y las de polímero de ion-litio (LiPo). de todas las baterias las LiPo son las que
tienen gran densidad de carga elevada pero son mas caras.
Las pilas mas comúnmente son de
1.5V pero incluso hay de 9V el de forma de
rectangular y en cambio las baterías mas
utilizadas en proyectos de electrónica son
las batería LiPo marcado como
“3,7V/(4,2)” su apariencia son como mas
alto y ancho que las pilas AAA, indicando
que es capaz de aportar como máximo
4,2V pero rápidamente desciende a 3,7
cual sera el voltaje medio durante la
Figura 9.1
mayor parte de la vida útil y hasta llegando
finalmente a 3V hasta que automáticamente deje de funcionar. Es útil aveces navegar por
internet para consultar las caracteristicas del fabricante para cada batería en particular ( el
llamado “datasheet” de la batería) para saber la variación del voltaje aportado en función del
tiempo de funcionamiento.
Ademas del voltaje generado por la pila o batería (que asumiremos que siempre es
constante) hay una característica que tomaremos mucho en cuenta que es la “carga a
almacenar” o también llamada “capacidad” el valor se mide en amperios-hora (Ah), o
miliamperios-hora (mAh) y nos permite saber el aproximado que puede aportar la pila o batería
durante un determinado tiempo.
En tal sentido si recordamos que el voltaje es constante la intensidad aportada por la pila o
batería y la intensidad aportada en cambio varia cada momento según consumo eléctrico del
circuito al que le conectemos. por ejemplo, 1 Ah significa en teoría puede ofrecer una hora una
intensidad de 1A (si así requiera el circuito), o 0,1A durante 10 horas, o 0,01A durante 100 horas,
etc. pero siempre con el mismo voltaje.
También debemos tener en cuenta una expresión que seria “tiempo de descarga =
capacidad batería / consumo eléctrico circuito”. por ejemplo si la batería posee una carga de
1000 mAh y un dispositivo consume 20mA, la batería tardara 50 horas en descargarse; si en
cambio el dispositivo consume 100 mA, esa batería tardara solamente 10 horas en descargarse.
NOTA: todo es teoría, ya que el valor numerico de mAh impreso sobre la bateria debe ser tomado solo como
una aproximación, y debe tener en cuenta solamente en los rangos de niveles de consumo (medidos en
unidades C) especificados por el fabricante, ya que para altos consumos ya sabemos que el valor no puede
estar hecha con presicion
Ya hemos visto en diagrama la fuente de alimentación que el símbolo
que suele utilizarse en el diseño de circuitos electrónicos para representar
una pila o batería seria la (figura 9.2). donde la parte mas larga ( y a veces
pintada mas gruesa) del dibujo representa que es el polo positivo de la
fuente. a menudo se omite el símbolo “+”.
Figura 9.2
Conectar las pilas “en serie” lo que queremos
indicar es conectar el polo negativo de una con el polo
positivo de otra y de tal forma que tengamos un polo
positivo global por un lado y un polo negativo global por
Figura 10.1
otro. en esta (figura 10.1) se puede entender mejor:
Ya que la conexión en serie es muy útil cuando necesitas tener una batería que genere un
determinado voltaje elevado (como 12V) y solo disponemos de pilas de menor voltaje (como
1,5V). en ese caso tenemos que conectar varias pilas de menor voltaje de 1,5V en serie para
obtener la batería que obtenga el voltaje deseado ya que necesitaremos 8 unidades, por que
1,5V . 8 = 12V. de hecho las pilas comerciales de 4,5V y 9V (y de 6V y 12V, que también las hay)
suelen fabricarse conectando internamente en serie pilas de 1,5V.
Otra manera de conectar es en paralelo, todos los polos del mismo
signo están unidos entre sí, a mejor dicho por un lado se conectan lo polos
negativos y por el otro lado se conectan todos los polos positivos, siendo
estos dos puntos comunes de unión los polos negativo y positivo globales.
Si un conjunto de pilas esta en paralelo ofrece el mismo voltaje que
una sola pila individual, y la ventaja que se logra es que la duración del
sistema mantiene esa tensión es mayor que si usamos una pila única, se
debe que la capacidad (los mAh) del conjunto es la suma total de las
capacidades de cada una de las pilas individuales.
Figura 10.2
Precaución: es muy importante asegurarse que las pilas o baterías conectada en serie o paralelo sean del
mismo tipo (alcalinas, NiMH, etc.), sean del mismo modelo y voltaje. si no se sigue eso entonces el
funcionamiento puede ser inestable e incluso peligroso: en el caso de las baterías de LiPo, pueden llegar a
explotar si no se sigue esta norma, ya que se recomienda conseguirlo en packs ya que nos ofrecen la garantia
de sus unidades que son la misma capacidad, resistencia interna, etc. para no causar problemas.
El otro tipo de fuente de alimentación externa, diferente de
las pilas/baterías que mas se utilizara en nuestros circuito es el
adaptador AC/DC, la típica función es conectarse a una toma de
red eléctrica general para transformar el alto voltaje de corriente
alterno AC de 220V a menor voltaje como 3V, 5V o 12V de
corriente continua DC (dependiendo la descripción del adaptador
de cuanto transforma), constante y mucho menor, que ofrece este
a los aparatos que se le conecten y así ponerlos en
funcionamiento de forma estable y segura.
Figura 10.3
Los adaptadores AC/DC básicamente están formados por un circuito transformador, en la
cual convierte el voltaje AC de voltaje DC, la corriente alterna varia mucho los polos con
frecuencia ya en el punto de salida sale la corriente rectificada a comparado de la entrante para
conectar nuestro dispositivos (como por ejemplo cargador de celular, DVD, equipo de música,
monitores, etc.).
La mayoría de los adaptadores tiene una etiqueta o un
gravado en el adaptador que informa tanto el rango de valores de
voltaje AC de entrada que son capaces de trabajar (ademas la
frecuencia de señal AC admitida) como el voltaje DC y de la
intensidad máxima que ofrece como salida. como ejemplo la
(figura 11.1) que nos describe lo que es la letra grande, el modelo
(”model” en ingles), la entrada (”input” en ingles) que puede
soportar el adaptador nos dice 100V a 240V corriente de 50/60HZ
(Hz es frecuencia por segundo) y la salida (”output” en ingles) que
nos bota es de 9V de corriente continua a 1000 mA osea 1A
Figura 11.1
NOTA: Algunos paises utilizan corriente alterna de 110V, no se tendria ningun problema en utilizar la fuente
de la (figura 11.1) pero en raros los casos tengas un aparato o fuente que utilice solo 100V a 120V, debes
verificar primero que voltaje utiliza tu domicilio antes de conectar el aparato si no la fuente podria explotar, en
caso si es de 220V debes que conseguir un transformador de 220V AC a 110V AC para no tener ningun
problema con el aparato, dispositivo o fuente a utilizar.
Resistencia o resistor es un componente
eléctrico utilizado para añadir una resistencia eléctrica
entre dos puntos de un circuito, ya que con la Ley de
ohm, podremos distribuir según nos convenga
diferentes tensiones y corrientes a lo mucho en nuestro
circuito.
Por el pequeño tamaño de lo resistores no se
Figura 11.2
puede identificar el valor del resistor, ya que lo que
debemos de conocer es de saber interpretar una serie de lineas de colores que están puesta a lo
largo del cuerpo normalmente, el numero de lineas de colores son cuatro siendo la ultima un
color dorado o plateado ya que indica la precisión de fabrica que nos aporta el resistor. si es color
dorado la tolerancia es de +/-5% y plateado es de +/-10% (otros colores -rojo, marrón, etc.- indica
otros valores). Como ejemplo tenemos una resistencia de 220Ω con una franja plateada de
tolerancia, el valor posible seria entre 198Ω y 242Ω (es decir, 220Ω +/-10% puede variar dentro
de ese porcentaje) obviamente, cuando es menor la tolerancia es mayor precisión de
resistencia.
Las otras tres lineas indican el valor de la resistencia, para interpretar estas lineas
correctamente, debemos colocar a nuestra derecha a la linea de tolerancia y leerlo de izquierda a
derecha, sabiendo que cada color equivale un dígito siguiendo hasta la que esta a lado de
tolerancia representara la cantidad de ceros que se van a agregar a la derecha de los dígitos
anteriores, ya que se pondrá la tabla para identificar los posibles colores de la resistencia en la
(figura 12.1).
Figura 12.1
Teniendo esta tabla (figura12.1) podemos resolver el ejemplo que tenemos de la (figura 12.2)
1) verde(5), blanco(9), marrón(1)(x), dorado(+/-5%)
59Ω x 10Ω = 590Ω +/- 5%
puede variar +/- de 29.5Ω
2) azul(6), gris(8), rojo(2)(x), plateado(+/-10%)
68Ω x 100Ω = 6800Ω +/- 10%
puede variar +/- de 680Ω
1
2
3
Figura 12.2
4
NOTA: siempre debemos que tener en cuenta en como leer las resistencias, sabiendo cual seria la tolerancia
seria el ultimo en leerlo y a su izquierda esta el multiplicador de ceros, ya que siempre debe que haber un
multiplicador y las demás franjas seria fácil de leerlo ya que seria el valor nominal. (ojo también existen
resistencias de 3 a 6 bandas de colores y la lectura sigue siendo en el mismo orden)
También debemos de conocer la intensidad de corriente que puede soportar como
máximo sin fundirse, para ello la potencia máxima de la resistencia es capaz de disipar en forma
de calor, y el valor que esta relacionado por su tamaño ya que son las mas utilizadas de 1/4W,
1/2W y 1W siendo a mas pequeño a mas grande de los tres.
Los símbolos utilizados en el diseño de
circuitos eléctricos para representar la
resistencia es como se muestra la (figura 12.3)
Figura 12.3
El potenciómetro es una resistencia pero con el valor
variable o modificable, ya que es de gran utilidad, como ejemplo
nos serviría en caso si tenemos una fuente de alimentación y
tenemos un diodo LED o un motor lo que pasaría en los 2 casos
dependiendo cuanta resistencia tenga, ya que al colocarlo con
un potenciómetro lo que se puede hacer es controlar la densidad
de iluminación del diodo LED o bajar y subir la velocidad del
motor. ya que en los 2 casos también debemos tener en cuenta
Figura 13.1
que el potenciómetro es como el resistor pero variable y
tenemos tener en cuenta la Ley de ohm (V = I . R), lo que hacemos es bajar y subir la resistencia,
mientra baja la resistencia “R” la corriente “I” aumenta y viceversa.
Lo bueno de los potenciómetros es que podemos controlar a voluntad la corriente que
circula y este aparado son mas notorios en parlantes ya que manipulas el volumen del salida de
audio o en los dimer que manipulas la intensidad de iluminación del foco.
La simbología del potenciómetro son como vemos en la (figura 13.2)
ya que son parecidos como la resistencia pero lo agregado son las flechas
hacia abajo o cruzados (los mas utilizado son las flechas hacia abajo)
Figura 13.2
Al diodo también se le conoce como diodo rectificador un
componente electrónico con dos terminales que permite el paso libre
de la corriente en un solo sentido bloqueandolo si la corriente fluye en el
sentido contrario, para identificar la polaridad es por que la parte blanca
el negativo y la negra el positivo.
Un ejemplo utilizado son en interior de las fuentes de
alimentación cuando pasa a un transformador de alto a bajo voltaje de
AC y pasa por los diodos para que pase solo un polo de la corriente (ya
que sabemos que la corriente alterna AC cambia constantemente los
polos), también es utilizado en los motores que generan corriente AC y
DC como los generador eólico.
Figura 13.4
Figura 13.3
Un “Light Emitting Diode” (LED) es, como indica su nombre un diodo
con la peculiaridad que emite luz cuando es alimentado con corriente
e incluso de forma proporcional se agrega mas corriente, emitirá mas
luz. ya que es recomendable utilizar una resistencia en serie para
limitar la intensidad del LED y mantener el voltaje bajo que no se dañe
el componente.
Los LED tienen limite de voltaje de entrada dependiendo el
color como por ejemplos el ultravioleta (UV) son de 3V a 3,6V, blanco o
azul de 2,5V a 3V, verde de 1,9V a 2,4V, para el rojo, naranja, amarillo
o ámbar de 1V a 1,5V.
El símbolo del diodo y LED son casi en común pero lo
único que los diferencia son las flechas hacia el diagonal
diciendonos que es el diodo LED en cambio el que no tenga
la flecha direccional es el diodo rectificador, ya que son
parecidos pero la diferencia es demasiado notaria cuando
estén viendo un circuito.
Diodo
Rectificador
Diodo LED
Figura 14.1
El condensador es un componente que tiene la función
básica de almacenar carga eléctrica en ciertas cantidades limitadas,
algo parecido a una batería pero con la diferencia que el
condensador puede liberar toda su carga de golpe o lo que el
dispositivo necesite para que mantenga un apagado lento.
Figura 14.2
Hay 2 tipos de condensadores llamados los polarizados que tienen una forma cilíndrica y
los unipolares (no polarizados) su forma son de lentejuelas, ya que mayormente son pequeños y
mantiene cargas pequeñas para el circuito y no tiene polaridad ya que no importan como
conectes los polos positivo y negativo. en cambio los polarizados si la tienen ya que almacena
grandes cargas y se identifica sus polos por una franja que esta el lado de una pata del
componente que dice negativo y la otra el positivo.
La representación del símbolo del condensador en un circuito es tal como la (Figura 14.3)
ya que podemos diferencialos entre unipolar y
polarizado, en los polarizados también se identifica sus
polos con la curva indicando el negativo y el otro linea
recta el positivo con el símbolo ya que también hay que
Condensador
Condensador
Unipolar
Polarizado
recordar que mayormente no viene con el símbolo del
Figura 14.3
polo.
Precaución: el manejo de los condensadores polarizados pueden llegar a ser algo peligrosos cuando tienen
carga eléctrica, para gastar su cargar antes de extraerlo de un circuito, se debe que pasar algo metálico
tocando sus dos polos al mismo tiempo, ojo no debe tener contacto con tu piel o en ti antes de hacerlo cuando
ya este quitado su carga ya no se tendría ningún problema en extraerlo
El fotoresistor o fotorresistencia incluso llamado LDR
(Light Dependent Resistor), es una resistencia eléctrica que
varia su valor dependiendo la cantidad de luz que le induce la
superficie del componente. ya que tiene la función algo parecido
como un sensor de luz, como ejemplo seria que este
componente en un habitación apagada las luces y la acción del
componente es no pasar su corriente pero cuando la habitación
enciende las luces la acción que hará este componente es
hacer pasar la corriente algo parecido como un interruptor de
contacto.
Figura 14.4
El símbolo del fotoresistor es algo parecido como la
resistencia pero con la única diferencia es que tiene dos
flechas señalandolo como diciendo un recibidor, pero
sabiendo nosotros que es de luz.
Figura 15.1
Los pulsadores son botonera que interrumpen o da paso a
la corriente al circuito o componente, también es utilizados para
mandar señal digital a los circuitos, ya que se mantiene en el
mismo estado antes de pulsar el botón (pase de corriente o sin
pase). Se tiene dos tipos de pulsadores que son los normalmente
abiertos y cerrados, ya que los cerrados dan pase a la señal o
corriente del circuito, en cambio el abierto mantiene sin señal al
circuito.
Figura 15.2
El símbolo del pulsador seria tal como la (Figura 15.3)
que observamos los dos tipos de pulsadores que seria
el normalmente abierto y normalmente cerrado.
Figura 15.3
Los interruptores o también llamados switch son los
componentes que siempre tenemos en nuestras casas que
mantiene prendido y apagado las luces cerrando y abriendo
circuito para prender la luz, incluso los interruptores también tiene
dos o tres puntos de conexión, En la de dos vías en uno se conecta
un polo y en el otro punto sale o no la señal o corriente
dependiendo la física del interruptor y en el de tres vías es de los
interruptores que tiene dos posibles salidas dependiendo la física
del interruptor.
Interruptor NO
(normalmente abierto)
Interruptor NC
(normalmente cerrado)
Figura 15.4
El símbolo de los interruptores seria como la (Figura 15.5), ya que se
identifica mas por los dos círculos de los dos lados, hay veces que
identificar un interruptor normalmente cerrado se hacia ver con los dos
puntos para identificar el componente.
Figura 15.5
Los relé o también llamado relay son como interruptores eléctricos osea
sirve para cerrar o abrir un circuito, estos componentes requieren tener carga
eléctrica, lo bueno de estos componentes es que se puede introducir una carga
mínima para accionar la corriente de igual o mayor voltaje, incluso de corriente
alterna AC para que pase por el circuito o componente a alimentar.
Figura 15.6
Ya que estos componente son los favoritos a usarlo con las tarjetas inteligentes para
encender luces a manera inteligente o dependiendo de un sensor o acción física.
También existen los llamados Relay estado solido son mas pequeños y no producen
ningún sonido al poner corriente al relay puede pasar menos corriente para cerrar el circuito,
comparado a los relay normales que suenan al pasar corriente para cerrar el circuito y se
desgastan después de un tiempo por el uso.
Figura 16.1
Tal como se muestra la (Figura 16.1)
vemos el diagrama es casi parecido como un
interruptor con 2 tipos de estado dentro de un
recuadro y también un símbolo de bobina
donde pasa la corriente, lo que pasara es
que el contacto normalmente cerrado (NC) se
pase a normalmente abierto (NA) o viceversa
según lo vayas indicando manual o
remotamente.
El transistor es un componente electrónico que restringe o permite el flujo
de corriente eléctrica entre dos contactos según la presencia o ausencia de
corriente en un tercero. es parecido como una resistencia variable que es
aplicado a base de corriente electrónica en el tercer punto.
Como ejemplo sobre la función de transistor se puede utilizar para
amplificar el sonido, ya que el sonido esta dentro de una señal analógica que
esta conectado en el tercer punto del transistor y el primero pasa la corriente alta
hasta que el segundo aparece amplificado. otro ejemplo seria utilizado en un
Figura 16.2
motor que mediante una tarjeta pequeña manda una señal analógica de baja
señal y el transistor hacer el paso la corriente de la señal amplificada para llegar girar el motor.
El símbolo del transistor varia
dependiendo el modelo a base del código
que esta escrito y se puede verificar mas
información en los “datasheet”, ya que se
esta mostrando los mas utilizados en la
Figura 16.3) que son los NPN y PNP que
hacen paso a la señal amplificada hacia
otros componentes.
i
(
Figura 16.3
Una placa de pruebas o placa de prototipado y
también mas conocido como Protoboard, es un pequeño
tablero con orificios que se encuentra conectados
eléctricamente entre si de manera interna ya que podemos
insertar las patas o pines de nuestro componente electrónico
una infinidad de veces que queramos, hay veces que se
necesita hacer un circuito sin la necesidad de soldar para
hacer pruebas antes del nuestro funcionamiento y así poder
modificar fácilmente todo lo que queramos.
Figura 17.1
Como observamos en la (Figura 16.2)
vemos los que llamamos pistas que se
identifican con lineas verdes, es la parte
donde se conectan los componentes
electrónicos, observamos como estan las
conexiones en varias columnas
enumeradas para enlazar con otros
componentes y letras para ver el orden de
las conexiones.
Figura 17.2
En la (Figura 16.3) vemos
lo que llamamos buses que son
los puntos para conectar la
alimentación eléctrica del circuito,
cada fila es independiente de por
si, ya sea 3V, 5V o 12V en un lado
(buses) y los mismo en el otro
lado de los buses (cada bus
puede tener igual o diferente
voltaje según requiera su
proyecto).
Figura 17.3
Mostraremos como conectar y usar un protoboard con unos ejemplos siguiendo los
planos del circuito electrónico para profundizar un poco.
Ejemplo 1: en la figura siguiente se realiza un circuito donde una resistencia y un LED se
conectan en serie
Tal como observemos la (figura 18.1)
vemos nuestra fuente de alimentación conectada
en nuestro bus de la placa y de ahí en cualquier
punto tendrá alimentación eléctrica tanto positivo
como negativo, la resistencia se conecta en uno de
los puntos del bus positivo en la parte donde
también se encuentren con el terminal positivo del
LED (tal como observamos en el diagrama) y para
finalizar en cerrar el circuito para que circula la
corriente eléctrica conectamos un cable en la pista
donde esta conectado el negativo del LED hacia el
Bus negativo de alimentación. Al finalizar el evento
que tiene que ocurrir es que el diodo LED debería
que encender.
Figura 18.1
En el circuito anterior (Figura 18.1) la
esquema se vería de esta manera.
Figura 18.2
También se puede hacer el mismo
método del circuito llevando los cables
de alimentación y el de tierra a la zona de
nodos (Pistas), tal como observamos en
la (Figura 18.3) el circuito armado.
Figura 18.3
Ejemplo 2: en la figura siguiente se realiza una muestra de conexión de tres
componentes en paralelo ( conectar 3 resistencias).
En el circuito anterior (Figura 19.1) la
esquema se vería de esta manera.
Figura 19.2
Figura 19.1
Ejemplo 3: en la siguiente esquema se muestra una conexión en serie de una resistencia
y un LED y la conexión en paralelo de ambos con otra resistencia y LED.
En el circuito anterior (Figura 19.3) la
esquema se vería de esta manera.
Figura 19.4
Figura 19.3
Ejemplo 4: en la figura siguiente se muestra una conexión de tres componentes en serie
como un LED, una resistencia y un pulsador.
En el circuito anterior
(Figura 20.1) el esquema se
vería de esta manera.
Figura 20.2
Figura 20.1
Tambien se realizaria el mismo circuito sin tanto
cableado en la (figura 20.3) siguiente como se muestra.
Figura 20.3
También se puede utilizar el componente del
pulsador tal como se esta observando en la (Figura
20.4) independizando los pines del componente y
utilizando las pistas del otro lado de manera eficiente
sin hacer contacto con los otros pines del componente
(por temas de orden también no se debe de cruzar
pines para representar un único punto de conexión).
Figura 20.4
Ejemplo 5: el siguiente esquema muestra la conexión de tres dispositivos en serie como
un LED, una resistencia y un potenciómetro.
En el circuito anterior
(Figura 21.1) también observamos
que se conecta la patilla central del
potenciómetro y uno de sus
extremos, pero el otro no.
Figura 21.2
Figura 21.1
El multímetro digital es un instrumento muy util
para medir los tres magnitudes de la “ley de ohm”,
como voltaje que se encuentra en dos puntos del un
circuito. la intensidad que fluye atravez del circuito o
mas bien la resistencia que usa el componente hasta
incluso algunos que mide los condensadores y mas. y
también tiene una herramienta muy útil que nos
permite saber el funcionamiento del componente y del
circuito electrónico por lo que es fundamental tener
uno siempre cuando se realice nuestros proyectos.
También cada multímetro tiene su manual y
certificado de calibración dependiendo de la marca,
donde sus manuales indicaría como serian sus usos y
características e incluso el porcentaje de error de
lectura que podría tener cada multímetro. ya que
Figura 21.3
normalmente podemos identificar las partes y
funciones entandares de un multímetro genérico como las siguientes características.
Botón de “power” (apagado - encendido): la mayoría de los multímetros son
alimentados mediante pilas.
Display: la pantalla de cristal liquido en donde mostrara los resultados de nuestras
mediciones.
Llave selectora: es la manija para seleccionar lo que queramos medir dependiendo la
magnitud, rango de medición y los mas comunes son el voltaje directo (V-) y el alterno (V~), la
corriente directa (A-) y alterna (A~), y la resistencia (Ω), la capacidad (F), la frecuencia (Hz) y los
números que rodean la manija indican el rango de medición. como ejemplo los posibles números
hay “200 mV”, “2V”, “20V”; lo que quiere decir que en la posición de 200mV se medirá del voltaje 0
al rango seleccionado de la manija que es el valor máximo, lo mismo pasa con los 2V y 20V.
Cables rojo y negro con punta: el cable negro siempre va conectado al zócalo negro del
multímetro solo hay uno ya que esta señalado con la palabra “COM” (significa común) mientras
el cable rojo se conecta al zócalo adecuado dependiendo la magnitud que quiera medir (Ya que
hay varios). si se quiere medir el voltaje, resistencia, frecuencia o continuidad se debe que
conectar al zócalo que esta con un símbolo “+VΩHz”, pero si se quiere medir intensidad de
corriente se debiera conectarse el cable rojo al zócalo rojo marcado con el símbolo “mA” o bien
“A” dependiendo del rango a medir.
Para medir el voltaje (continuo) existente
entre dos puntos de un circuito alimentado,
deberemos conectar los cables convenientemente
al multímetro para colocar seguidamente la punta
del cable negro en un punto del circuito y la del
cable rojo en el otro (de tal forma que en realidad
estemos realizando una conexión en paralelo con
dicho circuito). Seguidamente, moveremos la llave
selectora al símbolo V- y elegiremos el rango de
medición adecuado. Si no supieramos el rango, lo
que podemos hacer es empezar por el rango más
elevado e ir bajando paso a paso para obtener
finalmente la precisión deseada. Si bajamos más
de la cuenta (es decir, si el valor a medir es mayor
que el rango elegido), lo sabremos porque a la
izquierda del display se mostrará el valor especial
Figura 22.1
“1”.
Tal como vemos la (Figura 22.1) observamos la función del multimetro midiendo la pilas
sin trabajar y en el otro trabajando mientras es utilizando en el circuito.
También podemos utilizar la posibilidad ofrecida por el multímetro de medir voltaje
continuo para conocer la diferencia de potencial generada por una determinada fuente de
alimentación (y así saber en el caso de una pila, por ejemplo, si está gastada o no). En este caso,
deberíamos colocar la punta del cable rojo en el borne positivo de la pila y el negro en el negativo
y proceder de la misma manera, seleccionando la magnitud y rango a medir.
Para medir la resistencia de un
componente, debemos mantener desconectado
dicho componente para que no reciba corriente de
ningún circuito. El procedimiento para medir una
resistencia es bastante similar al de medir
tensiones: basta con conectar cada terminal del
componente a los cables del multímetro (si el
componente tiene polaridad, como es el caso de
los diodos y de algunos condensadores, el cable
rojo se ha de conectar al terminal positivo del
componente y el negro al negativo; si el
componente no tiene polaridad, esto es
indiferente) colocar el selector en la posición de
ohmios y en la escala apropiada al tamaño de la
Figura 23.1
resistencia que se desea medir. Si no sabemos
aproximadamente el rango de la resistencia a medir, empezaremos colocando la ruleta en la
escala más grande, e iremos reduciendo la escala hasta que encontremos la que más precisión
nos dé sin salirnos de rango. Igualmente, si la escala elegida resulta ser menor que el valor a
medir, el display indicará “1” a su izquierda; en ese caso, habrá que ir subiendo de rango hasta
encontrar el correcto.
Para medir la intensidad que fluye por
un circuito, hay que conectar el multímetro en
serie con el circuito en cuestión. Por eso, para
medir intensidades tendremos que abrir el
circuito para intercalar el multímetro en medio,
con el propósito de que la intensidad circule por
su interior. Concretamente, el proceso a seguir
es: insertar el cable rojo en el zócalo adecuado
(mA o A según la cantidad de corriente a medir) y
el cable negro en el zócalo negro, empalmar
cada cable del multímetro en cada uno de los
dos extremos del circuito abierto que tengamos
(cerrándolo así, por lo tanto) y ajustar el selector
a la magnitud y rango adecuados. Idealmente,
el multímetro funcionando como medidor de
corriente tiene una resistencia nula al paso de la
Figura 23.2
corriente a través de él (precisamente para evitar
alteraciones en la medida del valor de la intensidad real), por lo que está relativamente
desprotegido de intensidades muy elevadas y pueda dañarse con facilidad. Hay que tener
siempre en cuenta por tanto el máximo de corriente que puede soportar, el cual debe indicar el
fabricante (además del tiempo máximo que puede estar funcionando en este modo).
Para medir continuidad (es decir para comprobar si dos puntos de un circuito están
eléctricamente conectados), simplemente se debe ajustar el selector en la posición marcada con
el signo de una “onda de audio” y conectar los dos cables a cada punto a medir (no importa la
polaridad).
Atención: este modo solo se puede utilizar cuando el circuito a medir no está recibiendo
alimentación eléctrica. Si hay continuidad, el multímetro emitirá un sonido (gracias a un
zumbador que lleva incorporado); de lo contrario, no se escuchará nada. También se puede
observar lo que muestra el display según sea el caso, pero el mensaje concreto depende del
modelo, así que se recomienda consultar las instrucciones de cada aparato en particular.
Una aplicación práctica del multímetro funcionando como medidor de continuidad es la
comprobación de qué agujeros de una protoboard pertenecientes al mismo nodo mantienen su
conectividad, ya que después de un uso continuado es relativamente fácil que esta se estropee.
Un sistema electrónico es un conjunto de componentes, sensores, circuitería de
procesamiento y control, actuadores (ejemplo como motores o LED) y fuente de alimentacion.
Los sensores obtienen información de mundo físico procesandolo en manera de señal
electrica, la manipulacion de dicha señal dependera de la circuiteria interna de control. ya que
existen sensores que leen como temperatura, humedad, movimiento, sonido, etc.
Los circuitos internos de un sistema electrónico reciben la señal eléctrica mandada de
los sensores, ya que dependerá tanto el diseño de distintos componentes de hardware del
sistema, como la cantidad de instrucciones (es decir la programada) que dicho hardware tenga
grabada y que seejecutaría de manera automática.
Los actuadores son los componentes que actúan directamente sobre el mundo físico.
cuando la circuteria interna termina de procesar manda la señal hacia esos actuadores para
cumplir cierto proposito del sistema eléctrico. como ejemplo los actuadores seria un motor, una
bombilla, un altavoz, etc.
La fuente de alimentación es la energia necesaria que puede realizar todo el proceso de
la circuitería. ya que son como ejemplo las pilas, baterías, adaptadores AC/DC, etc.
Figura 25.1
Alimentación
Procesamiento
y control
Sensor
Actuador
Figura 25.2
Un ejemplo mas detallado de la (Figura 25.1)
seria algo así como la (Figura 25.2) como se
observa el Sensor fotorresistente hace pasar
corriente o señal eléctrica dependiendo de la luz
física, luego el Circuito interno (procesamiento
y control) recibe la señal eléctrica del sensor y lo
procesa en forma de código y dependiendo de
como actuara el circuito interno lo manda en
forma de señal digital o señal analógica a los
Actuadores tal como vemos es un LED y la
Alimentación eléctrica de todos los dispositivos
y componentes depende de una pila o batería.
Arduino se podría decir que es una familia de tarjetas
electrónicas pero al final seria una plataforma de creación de
electrónica de código abierto, la cual esta basado en
hardware y software libre, flexible y fácil de utilizar para
creadores y desarrolladores.
hardware libre quiere decir que arduino ofrece las
bases para que cualquier persona o empresa pueda crear
sus propias placas, siendo diferentes entre ellas pero con
igual funcionamiento desde la misma base.
Software libre son los programas informáticos donde
sus códigos son accesibles por cualquiera para que se
pueda utilizar y modificarlo, Arduino ofrece en su plataforma
Figura 26.1
“Arduino IDE” (IDE significa en español “Entorno de
desarrollo integrado”), que es un entorno de programación para crear los comandos para las
placas Arduino para que se pueda dar todo tipo de utilidad.
Precaución: como se dijo que el hardware y software son libres, no significa que la marca de “ARDUINO” lo
sea ya que si mas adelante creas tu proyecto con placa personalizada y aun así utilizando su marca (Logo y
nombre). el riesgo es que mas adelante la empresa misma de Arduino te podria meter una demanda por utilizar
su marca registrada en unos de tus proyectos. ( lo mas recomendable es que tapes, cambies o elimines su
marca)
Referencia: Las placas Arduino originales en su misma plataforma están costando como 27.6$ un aproximado
de S/80 soles, en mercado de importación chino como “AliExpress” esta costando aproximadamente como
16$ a 23$ y demoraría la entrega aproximadamente 40 días hábiles o menos, hasta el microcontrolador con
todo sus componentes para soldar sin la placa esta aproximadamente 4$ o menos, para asi mas adelante si
decea hacer proyectos profesionales con placas personalizadas con tu propia marca.
Un microcontrolador es un circuito integrado o “chip” (es
decir un dispositivo eléctrico que integra en un solo encapsulado un
gran numero de componentes) tiene la característica de ser
programable, esto quiere decir que puede ejecutar de forma
autónoma una serie de instrucciones previamente definidas por
nosotros. El microcontrolador debe incluir tres elementos básico
como:
CPU (unidad central de proceso): es la parte encargada
de ejecutar cada instrucción y de controlar que dicha ejecucion se
Figura 26.2
realice correctamente.
Diferentes tipos de memorias: son en general las encargadas de alojar tanto
instrucciones como los diferentes datos que estas necesitan. Ya que en esa manera contiene
toda la información como instrucciones y datos que este siempre disponible para que la CPU
pueda acceder y trabajar con estos en cualquier momento
Diferentes patillas de E/S (Entrada/Salida): es las encargada de comunicar al
microcontrolador con el exterior.
La plataforma de arduino nos ofrece varios modelos de tarjeta con distintos propósitos
como para estudiantes, para impresora 3D o CNC, en la IoT (Internet en las cosas) que tiene
para conectar por cable, red o wifi, tarjetas con sensores incluido para distintos usos y
propositos, los PLC que sirve mas para la industrias, etc.
tal como vemos las distintas tarjetas o shield que ofrece la misma plataforma de arduino:
Figura 27.1
NOTA: en esta guia no nos centraremos en todas las tarjetas de arduino solo en el “Arduino Uno” por que la
guia sirve para abarcar lo fudamental de electronica y arduino.
no oficial
Arduino oficial
La tarjetas no oficiales de arduino osea las
tarjetas que no son de la misma arduino sino de
te rc e ro s , y a q u e so n co me rci a l i za d o s p o r
desarrolladores de electrónica o tiendas o empresas
no distribuidoras de arduino, pero también son las
mas económicas de arduino, ya que lo mas notorio de
las tarjetas es el logotipo tal como vemos la (Figura
27.2) observamos que el logotipo lo tiene en el
original pero la “no oficial” no lo tiene, ya que como
entendemos que arduino es de hardware libre se
puede copiar del modelo pero no la marca ya que esta
Figura 27.2
oficializada, ya que en la no oficiales no encuentras
su mismo logotipo sino el logotipo parecido de los desarrolladores para que no sean
demandados por la misma empresa de arduino, e incluso los no oficiales son las mas
económicas para los desarrolladores.
comúnmente llamados por varios como “tarjetas de desarrollo”, la tarjeta “arduino uno”
son las favoritas para empezar de 0 para aprender o incluso para proyectos sin fin, lo que
tenemos que reconocer de la tarjeta son las entradas y salidas para desarrollar nuestros
proyectos tal como vemos la figura siguiente.
Figura 28.2
Tal como vemos sobre la tarjeta debemos de conocer que en la parte digital los que tienen
un símbolo (~) son los PWM en otras palabras salidas analógicas, que sirve para prender y
apagar una luz suavemente y controlar la velocidad de un motor a tu antojo.
También lo que debemos tener en cuenta como los arduino oficiales y no oficiales tienen
igual configuración o posición de los puntos, lo único que cambia es el reconocimiento del
software y unos pequeños detalles muy minucioso y técnico que no te darías cuenta al momento
de usarlo para nuestra guía.
En cuando a la Memoria del Arduino, debemos de saber que para guardar nuestro
programa dentro de la tarjeta tiene limites como un USB para guardar cierta cantidad de datos.
ya que el microcontrolador “ATmega328” tiene 32 KB, por que el 0,5 KB ocupa el gestor de
arranque, 2 KB de SRAM (algo parecido de la RAM de computadoras) y 1 KB de EEPROM (seria
como un pequeño disco duro).
La alimentación del Arduino, existe ciertas maneras de alimentar la placa de desarrollo
el mas común seria por USB que lo alimenta con 5V que es lo recomendable, en cambio los
adaptadores de AC/DC también alimentaria con energía desde un rango de 7 V a 12 V, lo bueno
de las placas arduino es que tiene su regulador de voltaje para no exponer al microcontrolador
con voltajes altos que podría quemarlo y lo mas recomendable es utilizarlo con 7 V como máximo
para no quemar el regulador de la placa de desarrollo, también se puede agregar por cableado
en los puntos de la placa donde esta nombrado “Vin” que entraría la corriente pero como máximo
7V también se puede agregar en los puntos “5V” pero la diferencia con “Vin” pasara por un
regulador para alimentar la placa, en cambio en el punto “5V” entraría de frente a los circuito ya
que debe de ser 5V máximo no mas, ya que pudrías dañar la placa.
Los microcontroladores funcionan con un circuito simple o incluso avanzado con
sensores incluidos, mas adelante va a poder programarlo con tan solo el USB conectando ya que
debería tener ciertos componentes básicos y poder gravar el programa (ya que normalmente no
vienen en blanco de tal como observamos la siguiente figura.
Mas datos:
Si en caso mas adelante
quieres hacer un proyecto mas
profesional con tu propia placa,
puedes consultar en la misma
plataforma de arduino, con la palabra
clave ”quemar bootloader arduino”
donde te enseñan como gravar el
ejecutable de arduino dentro de su
memoria o consultar por internet e
incluso por otros medios.
Figura 29.1
El IDE o mejor dicho “Entorno de desarrollo integrado”, seria una herramienta de software
que asiste a los programadores a desarrollar código de software de manera eficiente como
básicamente escribir y probar sus propios programas con comodidad. (se llama “sketch” en su
propio mundo de arduino)
Decimos que un microcontrolador es “programable”, cuando nos permite grabar en su
memoria de forma permanente (solo hasta que regrabemos de nuevo si es necesario) el
programa pongamos en el microcontrolador y lo ejecute. si no ponemos ningún programa en su
memoria, este no hará nada.
NOTA: En la Instalación del IDE Arduino y el driver ch340 solo se puede obviar, si en caso no tenga la placa de
desarrollo para hacer la prueba, ya que hay otras alternativas mas adelante incluso para seguir aprendiendo.
En esta guía estamos asumiendo que su computadora tiene el sistema operativo
Windows y que tiene la placa Arduino uno o parecido de las no oficiales hecha por
desarrolladores para hacer la prueba del software. en caso que tengas otra placa debería
consultar en la plataforma de arduino o distribuidor de la placa.
También requirieres el cable USB estándar (parecido al cable de USB de impresora por
ejemplo) que viene con la tarjeta o aparte dependiendo el tipo de entrada que tenga la placa de
desarrollo.
Por el navegador de google buscamos con la palabra clave “arduino”, y seleccionamos el
primer enlace con el nombre “Arduino - Home”.
Figura 30.1
Una vez dentro de la pagina oficial de Arduino (”https://www.arduino.cc/”), seleccionamos
donde dice “SOFTWARE”.
Figura 31.1
Ya estando dentro de “SOFTWARE” bajaremos hacia abajo de la pagina hasta encontrar
“Arduino IDE 1.8”, (ya que esta version esta mas completo acomparado de Arduino IDE 2.0 ya
que aun esta desarrollandose para nueva versión de Windows).
Figura 31.2
Una vez encontrado el “Arduino IDE 1.8.x” al constado donde dice “DOWNLOAD
OPTIONS” (opciones de descarga), seleccionamos “Windows Win 7 and newer“ ya que esta
funciona de la versión de Windows 7 hasta el Windows 11 (la versión actual que esta
apareciendo).
Figura 32.1
nos pone en esta página que es para contribuir con una donación de la misma arduino, ya
que si solo quieres descargar seleccionas “JUST DOWNLOAD”
Figura 33.1
Y automáticamente se descarga nuestro archivo, al terminar de descargar lo abrimos
para proceder con la instalación del IDE de Arduino y nos aparece una advertencia para permitir
la instalación le pones “SI” para proseguir.
Figura 33.2
Nos aparecerá la ventana que vemos en la “Figura 34.1" le ponemos “I Agree” y luego la
siguiente ventana (Figura 34.2) nos mostrara la instalaciones de componentes, ya que tenemos
que verificar que todo este seleccionado y le ponemos “Next >”.
Figura 34.1
Figura 34.2
Luego nos muestra en que ubicación se instala el IDE (Figura 34.3) y le ponemos
“Install” y procede con la instalación, esperamos unos minutos y nos saldrá unas advertencias
al instalar tu lo pones aceptar a todas, ya que son instalaciones de compatibilidad de la tarjeta de
desarrollos, luego cuando diga “Completed” (significa completo) le damos a “Close”.
Figura 34.3
Figura 34.4
El icono de software Arduino IDE
NOTA: los siguientes pasos no se puede pasar u obviar (desde la pagina 35 a la 36) si usted esta usando una
tarjeta de desarrollo genérica (que no son de Arduino), Arduino IDE no incluía en su instalación cierta
compatibilidad para las tarjetas de desarrollo genéricas
El siguiente paso seria ir por el navegador de google buscamos la palabra clave “ch340
driver”, y seleccionamos el primer enlace.
Figura 35.1
Dentro en la pagina bajamos buscando para descargar para Windows el driver
Figura 35.2
Ya ubicado procederemos en seleccionar el texto azul “Windows Ch340 Driver” para
descargar el archivo.
Figura 36.1
El archivo descargado procederemos en ingresar el archivo comprimido y ejecutaremos
el unico archivo que tiene dentro del comprimido para instalarlo.
Figura 36.2
Se abrira esta ventana (Figura 36.3), le pones en “INSTALL” para que descargue el
driver y esta listo para que utilices tu tarjeta genérico en Arduino IDE.
Figura 36.3
Tal como vemos las partes de
la ventana del Arduino IDE
identificando cada parte y
herramientas que mas utilizaremos
mientras avanzemos esta guia, ya
que seria muy util saber que cosa
hace cada herramienta antes de
programar nuestra tarjeta de
desarrollo.
En la barra de herramientas
son las opciones mas utilizadas de la
IDE, ya que en esta guía no se tocara
Figura 37.1
mucho los menús ya que abarcaría
temas avanzados de explicaciones a profundidad, ya que se utilizaría algunas opciones como
para seleccionar el tipo de modelo de tarjeta de desarrollo para grabar el programa, la
comunicación de USB que se esta utilizando y librerías.
Verificar/Compilar
Verificar el código en busca de errores, incluso es un requisito hacerlo ya que no
grabaría de frente un código erróneo
Subir
Carga tu código a la placa de desarrollo, asegurate de guardar o verificar tu sketch
(proyecto) antes de cargarla, ya que al no guardarlo pasaría errores mas adelante con el IDE
Nuevo
Crea un nuevo proyecto, al hacerlo también abre una ventana nueva.
Abrir
Muestra un menú con todos los proyectos de tus sketchs y ejemplos de librería de la
misma Arduino IDE
Salvar
Guarda tus sketchs de tu proyecto de arduino IDE
Monitor Serie
Muestra datos serie enviados desde la placa de desarrollo (placa serie o USB) e
incluso se puede enviar datos a la placa, introduciendo el texto y hacer clic en el botón
“Enviar” o presionando la tecla “Enter”.
Archivo
En “Archivos” veremos las opciones básicas que se
utilizarían normalmente e incluso también tiene la opción llamado
“ejemplos” que te da lo básico antes de programar para que uno
mismo lo investigue en la misma plataforma de arduino, también
lo interesante que tiene la opción de “Configurar Pagina” e
“imprimir” que sirve que tengas programación impreso en papel,
solo en caso de presentarlo y corrégirlo. en caso que tengas el
arduino en ingles, para cambiar de idioma es por “preferencias”,
ya que tiene el “editor de idioma” para que lo cambies a
conformidad suya, e incluso cambiar la ubicación para guardar de
sus proyectos.
Programa
En “Programas” vemos algo parecido, las dos
primeras opciones de barras de herramientas que seria
“Verificar/Compilar” y “Subir” ya que explicamos en la
anterior pagina lo que hacen y “Mostrar Carpeta de
Programa” ya que nos mostraría la ubicación del archivo en
explorador de archivos en caso quieras guardarlo en otra
ubicación una copia y la de “Incluir librería” son comandos
que nos facilita al programar en arduino IDE para que sea
mas sencillo de trabajarlo y entenderlo.
Figura 38.1
Figura 38.2
Herramientas
En “Herramientas” lo que mas vamos a utilizar es
donde dice “Placa”, “Puerto” y “Obtén información de la
placa”.
En “Placa” solo están puestas lo básico de la misma
arduino (existen mas placas de desarrollo que se puede
agregar ademas de arduino) ya que nosotros mismo
tenemos que seleccionar la placa que estamos utilizando.
En “Puerto” son las comunicaciones a base por USB
ya que normalmente el “COM1” es de la computadora por
defecto, y cuando conectas la placa de desarrollo
aparecerá como “COMx” (”x” es referencial a un numero)
Figura 38.3
ya que nosotros tenemos que seleccionarlo manualmente.
En “Obtén información de la placa” es tal como dice el nombre pero dependiendo en
cual este seleccionado en “Puerto” ya que obtendrá la información ahí, ya que seria útil para
las placas de desarrollo genéricas y en caso que tengas varias placas de desarrollo
conectadas para identificarlo.
Ayuda
En “Ayuda” tiene varios opciones que te ayudaría a entender a profundidad ciertos
temas como el “Entorno” (el IDE), “Problemas” (como hardware y software), ”Referencia”
(Como comandos básicos y avanzados de IDE) y otras. ya que te traslada en la plataforma de
arduino con toda su información para resolver toda duda.
Ya terminado de Instalar el Arduino IDE y su driver, procederos en verificar si el software
reconoce el hardware, a continuación abrimos Arduino IDE y luego procederemos a conectar
nuestra tarjeta de desarrollo con nuestro cable USB.
Figura 39.2
Figura 39.1
En el software de Arduino IDE nos vamos en “ Archivos / Ejemplos / 01.Basics” y
hacemos clic en “Blink”.
1
3
2
Figura 39.3
4
En la nueva ventana que apareció (Figura 40.1), se lleno de código, ya que nosotros nos
sirve para subirlo a la placa para verificarlo, debemos de decir al Arduino IDE en donde se sube el
código ya que el siguiente paso seria (Figura 40.2) ir en la barra y seleccionar “Herramientas /
Puerto” observamos dos puertos serie ya que el “COM1" es muy común que aparezca igual ya
que pertenece a las de comunicación ya que se obvia y la otra opción seria el “COM3" (aparece
el nombre de la placa solo si es de la misma placa de arduino).
Figura 40.2
Figura 40.1
Ya todo listo con el código y con la placa y puerto ya seleccionados, empezamos a
seleccionar “Verificar”, sale la mensaje “Compilando programa” después de eso esperamos
unos segundos hasta que nos diga el mensaje “Compilado” (osea todo esta bien con el código).
Figura 40.3
Luego le damos clic en “Subir” para que cargue el código a la placa, esperamos unos
minutos hasta que diga “Subido”.
Figura 41.1
Ya llegado hasta aca observamos que la placa esta que parpadea una luz por unos
segundos y luego se apagara, entonces asumiremos que si hay comunicación con la tarjeta sin
problemas en el software, entonces diremos que ya llegaste a programar la tarjeta de arduino.
Es una aplicación web completamente gratuita para diseño 3D, electrónica y codificación,
ya que este software gratuito no solo esta hecho para niños sino también para jóvenes y adultos
e incluso para los profesores para enseñar a sus alumnos, ya que la empresa que lo diseño fue
Autodesk que es el líder mundial en tecnología de diseño y fabricación.
También es mas utilizado para hacer diseños en 3D y luego exportarlo para llegar a
imprimirlo en 3D, incluso también es compatible con Minecraft y Lego que seria la opción favorita
de los niños cuando inicien con el aprendizaje con el diseño y la impresión 3D, así también como
la programación de circuitos.
En esta guía se utilizara tinkercad por la simulación de circuitos electrónicos, arduino para
programación por código y bloques. Practicaremos lo básico de la programación por bloques
hasta tocar la programación por código, (Ya que la programación por bloques esta hecho para
aprender en niños y jóvenes, pero su uso limita ciertas opciones).
Para utilizar Tinkercar lo primero que tenemos que hacer es buscar en el navegador la
palabra clave “tinkercad” y en la primera opción aparecerá la pagina que hay que ingresar para
poder utilizar Tinkercad le hacemos clic.
Figura 41.2
Ya dentro de la pagina le damos clic en “Registarse”, debido que el requisito mínimo es
que tengamos una cuenta en tinkercad o mejor dicho en Autodesk ya que son los creadores del
software.
Figura 42.1
Dentro en registro (Figura 42.2) le damos a “Crear una cuenta personal”, y luego de eso
nos da varias opciones de registro como correo electrónico, por cuenta de Google o por Apple.
ahí seleccionas lo que mas te convenga y verificas tu cuenta a base de la alternativa de correo
que selecciono.
Figura 42.3
Figura 42.2
Ya con su cuenta verificada, ingresas con tu cuenta creada y ya puedes utilizar libremente
tinkerkad, puedes hacer clic en “+ Nuevo” para empezar hace un proyecto de diseño 3D,
Circuito o bloques de código. si deseas aprender como usarlo, haces clic en “Aprendizajes” y te
enseña paso a paso sobre la plataforma e incluso el interfaz es simple ya que esta hecho para
que lo utilice niños y jóvenes.
Figura 43.1
NOTA: Lo bueno de Tinkercad es que se guarda automaticamente todo lo que estas haciendo ahi, e incluso
puedes abrirlo en cualquier computadora sin gastar mucho recursos en ella (como espacio de disco duro,
memoria RAM o Procesador GPU).
Si aun no tienes tu placa de desarrollo o algunos de los componentes para aprender no te
preocupes, ya que gracias a tinkercad no tendrás una excusa para no seguir aprendiendo.
Ya dentro de tinkercad te vas a seleccionar el boton “+ Nuevo” y seleccionas en “Circuito”
y te abrira una ventana tal como vemos la (Figura 44.1).
Figura 44.1
Debemos de conocer todo del interfaz tal como vemos en la (Figura 44.2) y sus partes.
Lista de Componente (Lo utilizado)
Vista Esquema
Vista del Circuito
Nombre del proyecto
Menú
Barra de
herramientas
tac
ión
de
nte
ne
o
ad
po
om
lC
ble
ca
s
ota
en
de
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cio
ari
Ro
Ap
Op
)
ito
stecircu
ajuo tu
de e tod
om m d
Zo (zoo
Espacio de
Trabajo
Lista de
Componentes
Figura 44.2
Lo bueno de Tinkercad es que no solo nos ofrece algunos componentes eléctricos,
sensores y fuentes de alimentación, sino también ofrece la placa de arduino que también hace
simulaciones a casi tiempo real y codificación por bloques y texto por la barra de herramientas en
el botón “Código”, pero para mostrar eso debemos que seleccionar en el espacio de
componentes la placa de desarrollo Arduino y ponerlo en cualquier parte del espacio de trabajo.
Figura 45.1
Tal como vemos le damos el botón “Iniciar simulación” y observamos que parpadea el
pequeño LED en la placa de desarrollo y al darle “Detener simulación” detiene el circuito o apaga
el circuito.
Antes de seguir avanzando debemos que descifrar estos bloques lo que están haciendo y
lo que significan (Figura 45.2).
Lo que debemos que identificar principalmente son los
bloques que dice “al iniciar” y “siempre”, ya que serán los mas
comunes en usarlo antes de programar un evento.
Al iniciar, significa que cuando pongamos un programa o
evento que tenga que hacer, solo se ejecuta una vez al iniciar la
placa (hasta prender la placa de desarrollo).
Siempre, significa que al iniciar un evento o programa lo
ejecutara y repetirá infinitas veces.
Normalmente estos siempre deben estar activos ya que
deben de usarse los dos bloques en “al iniciar” y “siempre” ya que
hay ciertos eventos o programas que queremos que solo se
ejecute una vez o determinadas veces.
Figura 45.2
Ya sabiendo lo que sirve “al iniciar” y “siempre” debes que
seguir viendo que es lo que esta haciendo los otros cuatro bloques en
siempre en la (Figura 46.1).
Hay dos bloques azul y dos
amarillos dentro de “Siempre” tenemos que
saber que los colores también tienen un
significado para programar en Tinkercad tal
Figura 46.2
como vemos la (Figura 46.2).
Observamos que hay dos salidas y dos de control, según dice
del “LED integrado” ya que la luz integrado es del punto numero 13 de
la placa de desarrollo en “ALTA” ya que significa los 5V, luego el bloque
amarillo es espera 1 segundo, luego de “LED integrado” a “BAJA”
osea que el voltaje del punto 13 sera 0V y de eso esperara un segundo
también, ya terminado los bloques lo que pasara después es una
repetición del programa desde el inicio una y otra vez infinitas veces.
Figura 46.1
En cambio si trasladas los cuatro bloques dentro del bloque “al iniciar” lo que pasara es
que estará prendido por un segundo y estará apagara por un segundo y se acabo.
NOTA: Debemos que saber que los bloques tiene cierto orden, ya que lo primero que ejecutara por defecto
siempre es el bloque “al iniciar” y luego ejecutara el bloque “siempre” infinitas veces.
También los bloques te dan algunas opciones para
modificarlos cada uno como lo vemos la (Figura 46.3), ya que
observamos hemos modificado el tiempo de espera de los 2
bloques amarillos de control, observamos que en uno que se
cambio es “500 milisegundos”(1 segundo = 1000 milisegundos)
osea medio segundo y el otro bloque en “5 segundos” el evento
que pasara es lo siguiente:
-El LED prendera y pasara medio segundo.
- El LED se apaga y pasara 5 segundos.
- Luego repetir programa infinitas veces.
Figura 46.3
Ya sabiendo lo que podemos hacer entonces empezamos con un circuito simple pero
seleccionando un punto de salida que nosotros queramos de la placa de desarrollo, siguiendo el
circuito de la (Figura 46.4) armaremos nuestro circuito en nuestro espacio de trabajo y el punto
de referencia de nuestra placa de desarrollo, tal como vemos agregaremos nuestros
componentes electrónicos para hacer el circuito.
4
220Ω
Figura 46.4
Ya que están todos los componentes requeridos y lo queremos es cambiar el valor de la
resistencia para eso debemos que seleccionarlo y aparecerá una pequeña ventana celeste, por
defecto nos pondrá 1KΩ (1KΩ = 1000Ω) y ya que nosotros queremos de 220Ω como requiere el
circuito, pondremos en valor 220 y seleccionamos el símbolo en “Ω” sin la “K” de kilo. y lo mismo
pasara con el LED te dará las opciones de cambiar el color, ya que el color lo seleccionas a tu
preferencia.
Figura 47.1
Debemos que seleccionar nuestros componentes y en la
barra de herramientas la opción girar o tecleas la letra “R” para
girar el componente, luego lo mueves al punto requerido del
circuito hasta que se acomode automáticamente en los orificios
de la placa de desarrollo.
Figura 47.2
Luego para conectar a “GND” (Tierra) lo
que debemos hacer es crear el cable; para acerlo
debemos de acercar el puntero en la patita del
diodo hasta que nos aparezca un cuadrado rojo,
le hacemos clic y nos aparecerá una linea verde,
luego te vas al punto de la placa de desarrollo
donde dice “GND” y le das clic para que quede
ahí.
Figura 47.3
Para cambiar la apariencia o color del cable, debemos
de seleccionar nuestro cable y luego en la barra de
herramientas, el cuadrado de color verde (a veces varia
dependiendo el color que selecciones) nos ofrece gran
variedad de colores, debes que seleccionas el color negro para
diferenciarlo como “Negativo o Tierra”, debemos tener cierto
orden o apariencia para cuando se haga un proyecto grande y
mas adelante no confundirnos o perder nuestro cableado
cuando queremos interceptar o cruzar cables entre ellos. y al
costado del cuadrado de colores esta para cambiar la
apariencia de la punta de los cables, lo mas común para
nosotros es usar el “Normal” pero en “Conexión” se utiliza
cuando estemos utilizando un protoboard (placa de pruebas)
solo para que parezca un poco mas real al usarlo pero las
funciones no cambian ya que solo son apariencias.
Figura 48.1
Figura 48.2
Para ordenar y doblar nuestro cables
seleccionamos uno y hacemos doble clic en
cualquier parte del cable y se creara un punto,
seleccionamos el punto y lo movemos hasta
ponerlo esquinado, Tinkercad lo pone recto
dependiendo en que lado lo quieras, ya que para
hacer dobleces es casi infinitas veces que quieras,
osea puedes crear otro punto y otro infinitas veces y
acomodarlo a tu gusto.
Ya armado nuestro circuito, el siguiente paso es
programar la placa de desarrollo para eso debemos de abrir la
ventana de “Código” y los 4 bloques de programación debemos
eliminarlo seleccionando el primero y automáticamente
selecciona todos de abajo, lo jalas al tacho plomo el de la esquina
de abajo para eliminar esos bloques de programación para
agregar unos nuevos.
NOTA: También sirve en vez de eliminarlo poniendolo al basurero, puedes
ponerlo a un costado de tu código ya que si no esta dentro del bloque “al
iniciar” o “siempre” lo que Tinkercad hará lo es tomarlo como Nulo osea
no se ejecutara ni lo escribirá dentro de la placa de desarrollo, ya que
puedes usar ese método para conservar tus código de bloques o cambios.
Figura 48.3
En la parte de bloques, seleccionamos el tipo de
bloques como “Salidas” y luego seleccionamos el segundo
que es “definir pasador 0 en ALTA” (ya que el primero lo
utilizamos con el LED incorporado en la placa) lo jalamos dentro
al bloque amarillo de “siempre”.
Figura 48.4
En caso de si los bloques no se pueden llegar a cambiar o ver
todo el bloque, arriba del basurero hay tres círculos que
nombraremos su funciones como lo siguiente:
- El primero hace zoom de acercamiento.
- El segundo hace zoom de alejamiento.
- El tercero ajusta el zoom hasta ver todos los bloques.
y para navegar o moverte en la ventana de bloques tienes que tener
apretado el clic derecho del mouse en la parte blanca del navegador
y moverte libremente.
Figura 49.1
Ya solucionado el problema de visualización de los bloques
debemos que seguir con el programa.
Vamos a seleccionar el amarillo que son de “control” de
los bloques y seleccionamos el tercer bloque que es “esperar 1
segundo” y lo bajamos hacia abajo del bloque azul.
Ya teniendo los 2 bloques
dentro de “siempre” debemos
repetir de nuevo los pasos para que
sean 4 bloques de lo mismos para
terminar el programa en cierta orden.
Figura 49.3
Figura 49.2
Puesto los 4 bloques de programación lo siguiente seria poner el pin dependiendo del
circuito que nos guiamos (osea el pin 4) y el segundo bloque azul en vez de “ALTA” lo ponemos
en “BAJA” para que no llegue voltaje ahí, y la espera lo pondrá a su criterio para hacer la pruebas
que desee. Ya dado los pasos le damos en el botón “Iniciar simulación”.
Figura 49.4
observamos que logramos hacer tal como nuestro circuito nos pidio pero con el tiempo
que nosotros deseemos ponerlo.
Para trabajar nuestro circuito como en la vida real tenemos que hacerlo como es, ya que
tampoco podemos sostener tantos componentes en la mano solo para hacer la prueba, para eso
existe el protoboard (Placa de prueba) que es la manera de juntar componentes sin soldar las
puntas de ellos.
Para ello en la ventana de componentes buscamos “placa de pruebas” y lo ponemos en
nuestro proyecto.
Figura 50.1
NOTA: Tambien cuando acercas el puntero en cualquier punto del protoboard, ademas de cuadro rojo de
seleccion tambien nos muestra una linea verde donde nos indica que hay soldadura para unir los puntos.
Ponemos nuestros componentes en el “protoboard” y lo cableamos de manera como se
debería ver en realidad un verdadero proyecto de circuito como la (Figura 50.2), también
cambiaremos la apariencia del cable a “Conexión” en vez de “Normal” como en realidad debería
verse (Figura 50.3)
Figura 50.2
Figura 50.3
NOTA: Puede saltarse este tema o seguir aprendiendo, solo en caso que no tenga la placa de desarrollo.
En Tinkercad nos da la opción que al programar en bloques nos da la opción de convertirlo
en código para llevarlo en Arduino IDE y luego llevar el programa a nuestra placa de desarrollo
incluso siguiendo los mismos pasos y conexiones de nuestro circuito.
Para hacerlo te vas a la pestaña donde dice
“bloques” y le damos a la flecha abajo para que nos
aparezca las siguientes opciones.
Figura 51.1
Nos aparece en “Modo de edición” las opciones para
programar la placa de desarrollo que seria lo siguiente.
Bloques: Es la manera de codificación gráfica y ordenada.
Bloques + Texto: sigue siendo la configuración en bloques
pero convirtiendo en código en otra ventana.
Texto: Es la programación tradicional por texto de C++.
Figura 51.2
Seleccionamos donde dice “Bloques + Texto” para trabajar los bloques y visualizar el texto
y nos aparece la ventana en doble de como se vería nuestro bloques de manera en código en la
(Figura 51.3).
Figura 51.3
NOTA: También puede trabajarlo de esta manera, ya que lo veria en tiempo real como se veria nuestros
bloques en manera de código de lenguaje C++, al texto del código no se puede hacer ningún cambio o
modificarlo de casualidad ya que solo es visualización.
Ya llegado a este paso abrimos nuestro Arduino IDE y luego abriremos un nuevo proyecto
para ingresar nuestro código nuevo en el software, luego lo grabamos o salvamos con un
nombre que nosotros pongamos en cualquier ubicación de nuestra computadora.
Nos vamos en Tinkercad a lado de programación de
bloques, seleccionamos todo el código en texto y tecleamos
“Ctrl + C” (Copiar) y luego nos vamos en Arduino IDE ,
eliminamos todo el texto que esta en el editor y pegamos con
“Ctrl + V” (Pegar) el nuevo código que copiamos de
Tinkercad y “guardamos” nuestro avance.
Figura 52.1
Armaremos nuestro circuito
tomando como referencia la (Figura
50.3) de la “pagina 50" del circuito en
Tinkercad para armarlo en nuestro
protoboard (Placa de prueba) todo
nuestros componentes y la placa de
desarrollo tal como observamos la
(Figura 52.2)
Figura 52.2
NOTA: Antes de conectar la placa de desarrollo por USB, tienes que verificar dos veces que su circuito este
bien conectado y que este en la misma serie de soldadura del protoboard y no cruzado o equivocado de polos.
Conectamos nuestro placa de desarrollo por USB, y en Menú Herramientas
seleccionamos el modelo de la placa de desarrollo y el puerto de comunicación que son los
“COMx” (”x” referencial a un numero excepto 1), Lo verificamos y luego lo subimos a la placa de
desarrollo el programa. dentro de unos segundos de espera lograras ver el misma acción que
obtuviste en Tinkercad en tu circuito.
Cuando observamos el código tratamos de averiguar su significado, ya que explicaremos
paso a paso para que sirve cada cosa y su estructura.
Para comunicarnos como por ejemplo por una
computadora esta no puede entender nuestro lenguaje
entonces nosotros tendremos que comunicarnos o
darle ordenes en su mismo lenguaje, algo parecido
como nuestra placa de desarrollo Arduino, ya que no
podemos darle ordenes con nuestro lenguaje natural
pero si informático como el “Lenguaje C++”.
El C++ es un lenguaje de letras y que simplifica
la comunicación en números binarios que son 1 y 0 la
que una computadora reconoce y facilita la
Figura 53.1
comunicación con ella.
La estructura es la base de programación antes de armar todo nuestro código ya que son
menos de dos partes o funciones que encierran bloques de declaraciones
setup()
La función “setup” es como el de la programación de bloques “al iniciar”, seria
igual ya que se ejecutaría la primera función en el programa y solo es ejecutada una
vez, y es usada para asignar “pinMode” e iniciar las comunicaciones de serie.
Figura 53.2
loop()
La función “loop” se ejecuta continuamente leyendo entradas y activando
salidas, etc. ya que esta función es el núcleo de todos los programas Arduino y hace
casi todo el trabajo en la placa de desarrollo.
Figura 53.3
NOTA: Ambas funciones como setup() y loop() son requeridas para que el programa funcione.
Una función es un bloque de código que tiene un nombre y un grupo de declaraciones que
se ejecutan cuando se llama una función. son algo parecidos como las funciones integradas
como “void setup()” y “void loop()” e incluso se pueden escribir unos nuevos.
Las funciones son generalmente para ejecutar tareas o eventos repetitivos y reducir el
desorden en un programa como por ejemplo:
Almacenaje
Ejecutor
Figura 54.1
Como observamos hicimos el mismo código que estamos haciendo con la misma acción
del prendido y apagado del LED, ya que todo el programa lo almacenamos dentro de “void
Parpadeo()” y en “loop” lo ejecutamos escribiendo “Parpadeo();”, ya que mas adelante seria
útil en la guía ya que la programación en bloques solo repetiríamos la misma acción con el mismo
código repetitivo, asi podemos utilizar funciones para reducir un poco el código para grandes
repeticiones dependiendo los tipos de eventos que debería actuar la función.
Las llaves definen el comienzo y final de bloques de una función o una declaración como
“void loop()” y sentencias “for” e “if”(es un control de flujo, se mencionara mas adelante). ya
que las llaves deben estar equilibradas (una llave para abrir “{” debe seguirle una llave de cierre
“}” para acabar la función o declaración) si no lo están provocara errores a la compilación.
Un punto y coma debe usarse al final de cada declaración y separa los elementos del
programa y son utilizados para separar los elementos en un bucle “for”(es un control de flujo, se
mencionara mas adelante).
NOTA: Olvidar un punto y coma al final de una declaración produciría un error de compilación
Los comentarios en el código son ignorados por el programa ya que se usa para grandes
descripciones de código o comentarios que ayudaran a otra persona a entender partes del
programa y se utiliza “/*....*/” (osea empiezas abriendo “/*” y luego escribes todo incluso
pasando varias lineas y luego para cerrar “/*”) y para comentar pequeños espacios se utiliza “//”
(solo colocas “//” y escribes todo lo que quieras pero en la misma linea).
Mayormente es utilizado de forma informativa para saber que es lo que esta haciendo uno
y lo bueno que no ocupara espacio en la memoria de la placa de desarrollo ya que son
completamente ignorados.
Una variable es una forma de llamar y
almacenar un dato como valores numéricos o
caracteres, son datos constantes cuyo valor se
mantiene o puede cambiarse continuamente
cuando es declarado.
Como ejemplo la (Figura 55.1) se creo una
variable que es igual a un numero entero y
utilizamos la variable contenedor para declarar el
pin que contiene 4.
Figura 55.1
Cuando se crea una variable debe declararse que tipo de dato va a contener, para que la
placa de desarrollo sepa si es un texto o un numero que esta dentro de la variable, existen 5 tipos
de variables que explicaremos en los siguientes ejemplos:
los byte almacena un valor numerico de 8 bits sin puntos decimales. tiene un rango de 0 a 255.
los enteros son los tipos de datos primarios que almacena números sin puntos decimales, y
almacenan un valor de 16 bits con un rango de -32,768 a 32,767.
el tipo de dato de tamaño extendido para enteros largos sin puntos decimales, almacena un
valor de 32 bits con un rango de -2,146,483,648 a 2,147,483,647.
un tipo de dato para numero de punto flotante, o numero que tiene un punto decimal, los
números en punto flotante tienen mayor resolución que los enteros y se almacenan como valor de 32
bits con un rango de -3.4028235E+38 a 3:4028235E+38.
un array es una colección de valores que son accesibles con un indice numérico. los arrays
estan indexados a cero como el primer valor, ya que siempre comienza el array con el indice numero 0.
un array necesita ser declarado y opcionalmente asignarle valores antes de que puedan ser usados.
así mismo es posible declarar un array el tipo de array y el tamaño y luego asignarle valores a
una posición indice.
Referencia: Para obtener mas información sobre todos los tipos de datos les dejo la pagina de referencia de
la plataforma de arduino para su investigación personal “https://www.arduino.cc/reference/es/#variables”
Los operadores aritméticos incluyen suma, resta, multiplicación y división.
Las asignaciones compuestas combinan una operación aritmética con una asignación de
variables. estas son frecuentemente encontradas en bucles “for”. Las asignaciones mas comunes
incluyen:
Las comparaciones de una variable o constante con otra se usan a menudo en declaraciones
“if” para comprobar si un condición especifica es cierta.
Los operadores lógicos son normalmente una forma de comparar dos expresiones y devuelven
TRUE o FALSE dependiendo del operador. Hay tres operadores lógicos, AND, OR y NOT, que se usan
a menudo en declaraciones “if”.
Son valores predefinidos que se llaman constantes. se usan para hacer los programas
mas legibles, ya que se clasifican en grupos.
Estas son constantes Booleanas que definen niveles lógicos. FALSE se define 0 (cero) mientras
TRUE es 1 o un valor distinto de 0.
Estas constantes definen los niveles de pin como HIGH o LOW y se usan cuando se leen o se
escriben los pines digitales. HIGH esta definido como el nivel 1 lógico, ON ó 5 V, mientras que LOW es
el nivel lógico 0, OFF ó 0 V.
Constantes usadas con la función pinMode() para definir el modo de un pin digital como INPUT
u OUTPUT
Las sentencias “if” comprueban si cierta condición ha sido cierto y ejecuta todo las sentencias
dentro de las llaves si la declaración es cierta, si en caso es falso el programa ignorala la sentencia.
NOTA: Cuidate de usar “=” en lugar de “==” dentro de la declaración de la sentencia “if”.
if... else permite tomar decisiones como “este - o este”
else puede proceder a otra comprobación if, por lo que múltiples comprobaciones exclusivas
pueden ejecutarse al mismo tiempo.
La sentencia “for” se usa para repetir un bloque de declaración encerradas en llaves un numero
especifico de veces, un contador de incremento se usa a menudo para incrementar y terminar el bucle,
ya que debemos de conocer las tres partes separadas por el punto y coma “;” en la cabecera del bucle.
como un ejemplo seria hacer este control de flujo dentro de “setup()” para que solo inicie una
vez sin bucle el programa que encienda y apague la luz cierta cantidad de veces.
lo que estamos haciendo es declarar la
variable “var” es igual a 0, y la condición debe
ser menor (<) a 10 y luego que vaya suman 1
“++” (incrementando), ya que primero va a
comenzar con el var 0 como contador hasta
llegar 9, ya que contaría el 0, entonces repetiría
esta sentencia 10 veces.
también pasaría lo mismo si se declara el “var” a 1 y que la condición sea menor o
igual (<=) a 10, ya que la cantidad de repeticiones seria el mismo. e incluso también se puede
ser en sentido contrario osea decrementar (--) restarle 1.
El bucle “while” se repitiera continuamente, e incluso infinitamente, solo hasta que cierta
condición sea falsa (osea FALSE o ya no cumple la condición). algo debería cambiar la variable
testeada, o el bucle “while” nunca saldrá. esto podria estar en tu código, como por ejemplo una variable
incrementada, o una condición externa, como un sensor de comprobación.
El bucle “do... while” es un bucle que trabaja de la misma forma que el bucle “while”, con la
excepción de que la condición es testeada al final del bucle, por lo que el bucle “do... while” siempre
ejecuta al menos una vez.
NOTA: E/S digital (”E/S” significa entradas y salidas, y se denominan I/O que es “input / output”)
Es utilizando dentro de “void setup()” para configurar un pin especifico para que se comporte o
como INPUT (entrada en ingles) o como OUTPUT (salida en ingles)
ya que siempre declaramos la salidas por que las placas siempre están en INPUT por defecto,
ya que no necesitan ser declarados explícitamente como entradas con el “pinMode”.
Lee el valor desde un pin digital especificado con el resultado HIGH o LOW. El pin puede ser
especificado o como una variable o como una constante.
devuelve o el nivel lógico HIGH o LOW a (Activar o desactivar) un pin digital especificado. el pin
puede ser especificado como una variable o constante.
Figura 59.1
El acción física o simulada en Tinkercad que sucede es que al apretar un pulsador llegara un
voltaje a la placa de desarrollo y luego enciende el LED.
Lee el valor desde un pin analógico especificado con una resolución de 10 bits. esta función solo
trabaja en los pines analógicos (A0 - A5). los valores enteros devueltos están en el rango de 0 a 1023.
NOTA: Los pines analogicos al contrario que los digitales, no necesitan ser declarados al
principio como INPUT o OUTPUT
se escribe un valor seudo analógico usando modulación por ancho de pulso (”PWM” en ingles) a
un pin de salida marcado como PWM, el valor puede ser especificado como una variable o constante
con un valor de 0 a 255.
Figura 60.1
La acción de este programa hace que dependa del valor del potenciómetro por manipulación
física que manda cierto cantidad de señal analógica a la placa de desarrollo y luego convertirla y pasarlo
al LED conectado al pin PWM, ya que depende la densidad de luz que vote dependiendo de cuanta
resistencia ponga al potenciómetro.
(”ms” significa milisegundos) pausa tu programa por la cantidad de tiempo especificada en
milisegundos, donde 1000 milisegundos es igual a 1 segundo.
Calcula el mínimo de dos números de cualquier tipo de datos y devuelve el numero mas
pequeño.
Calcula el máximo de dos números de cualquier tipo de datos y devuelve el numero mas
grande.
Abre el puerto serie y asigna la tasa de baudios para la transmisión de datos serie. la típica tasa
de baudios para comunicarse con el ordenador es 9600 aunque otras velocidades están soportadas.
NOTA: Cuando se usa la comunicacion serie, los pines digitales 0 (Rx) y 1 (Tx) no pueden ser usadas al mismo
tiempo cuando estan haciendo un proyecto, lo mas reconmendable seria no utilizar esos pines para no tener
dificultades mas adelante para comunicarte con tu computadora.
imprime datos al puerto serie, seguido de un retorno de carro y avance de linea automáticos.
este comando toma la misma forma que “Serial.print()”, pero es mas fácil para leer datos en el “Serial
Monitor”.
Figura 61.1
Veremos los ejemplos y proyectos simples en los componentes básicos para aplicar en
cualquier programa que quiera crear o mejorar para mas adelante en sus futuros proyectos y
creaciones personales.
NOTA: En los ejemplos y proyectos se trabajaran de las dos maneras distintas, utilizando código gráfico y código
C++, mas adelante se utilizara mas código C++ ya que nos ayuda a reducir lineas del programación debido que
tinkercad nos limita a trabajar cuando hay muchos sensores y hara que el procesamiento sea lento en caso
hagas un circuito grande con varios sensores o componentes)
Pin 4
220Ω
Figura 62.1
Veremos un circuito simple que se utilizo en todo los ejemplos de la guía para encender y apagar
el diodo led, se armara de la siguiente manera el circuito.
Figura 62.2
Nuestro código se trabajara de 2 maneras el de bloques y de código C++ para la comunicación
con la placa de desarrollo tal como veremos el siguiente pagina:
Figura 63.1
Seria trabajaría de esta manera el programa, ya que en código en lenguaje c++ se hizo una
variable que; si en los casos raros se cambiara el pin solo seria la misma variable y no a todos donde
estaría puesto independentemente el valor para recargarlo en el programa a la placa de desarrollo.
Sabemos cual es la función de un semáforo, ya que su función seria lo
mismo que la de prendido y apagado de LED (salida digital ejemplo pag. 62)
la única diferencia es que se usaría 3 pines de la placa de desarrollo para tal
tarea, armaremos nuestro circuito y lo materiales necesarios viendo lo
siguiente:
Figura 63.2
Pin 3
220Ω
Pin 4
220Ω
Pin 5
220Ω
Figura 63.3
Observamos el desarrollo del circuito, ya que se vería de esta manera como la (Figura 64.1)
utilizando los 3 pines de la placa de desarrollo.
Figura 64.1
Figura 64.2
Lo que hará el programa es que primero va a reconocer el estado de las tres luces y que uno
este prendido (Led Verde) y luego esperara 5 segundos y se apagara luego el led ámbar enciende y el
verde que estuvo prendido pasa a apagarse y esperara un segundo, y por ultimo el led ambar pasa a
apagarse y enciende el rojo y esperara unos 5 segundos. terminado esto empezara de nuevo el
programa con las misma acción de lo explicado.
Esta vez haremos una entrada digital ya que es el circuito mas simple ya que la placa de
desarrollo solo reconocer dos estados que es ON o OFF, ya que cuando el interruptor o pulsador este
cerrado el pin de entrada leerá HIGH y encenderá el Led de la placa de desarrollo.
+5V
10KΩ
Pin
Figura 65.1
Nuestro armado del circuito en la placa de pruebas seria de tal manera como veremos la
siguiente imagen (Figura 65.2)
Figura 65.2
para que funciones tenemos que armar nuestro programa en código de bloques, ya que para
esto se creara una variable dentro de Tinkercad, pero lo haremos paso por paso para que nuestro
circuito funciones.
en Programación de bloques nos vamos a “Control” y buscamos
el que dice “si...entonces” y lo jalamos dentro de “siempre” para crear
un bucle la sentencia.
Figura 66.1
nos vamos en “Matemáticas” y seleccionamos el
que dice “1 < 1” y lo ponemos dentro de la figura parecida
que estamos jalando en “si...entonces”
cambiamos el símbolo del bloque matemático de
“<” a “=” para indicar la igualdad entre las condiciones.
Figura 66.2
luego nos vamos en “Variables” y seleccionamos “crear
variable...” y nos aparecerá una pequeña ventana en nuestro
navegador que nos indica poner el nombre de la variable, el
nombre le podremos “interruptor”.
nos aparecerá tres opciones de la variable que creamos
Figura 66.3
jalamos “definir interruptor en 0” arriba de control
flujo “si...entonces” y luego jalamos la variable con el
nombre que nosotros pusimos “interruptor” en el primer
circulo donde se encontraba el bloque matemático.
Figura 66.4
nos vamos en “Entrada” y jalamos el que dice
“leer pasador digital” (que seria el primero) dentro de
los bloques de la variable donde dice “definir
interruptor en 0”
luego el bloque donde dice “leer pasador
digital 0” de “0" cambiamos a “2" (ya que estamos
indicando el pin del interruptor ya que sera la entrada)
Figura 66.5
Vamos en “Matemáticas” y buscamos el
bloque donde dice “ALTA” y luego lo jalamos dentro de
la figura del circulo donde dice “Interruptor = 1”.
Figura 67.1
dentro de “si..entonces” ponemos
nuestro bloques que utiliza el led integrado del
pin 13 de la placa de desarrollo.
ya que de la condición dice si el
interruptor esta prendido pasara el prendido y
apagado del led y en caso contrario no pasara
nada
Figura 67.2
en caso del lenguaje C++ seria de la siguiente manera (Figura 67.3), ya que en este caso lo
puse otros variables pero cumplen el mismo cometido que el de código en bloques.
Figura 67.3
También para ahorra cables en lenguaje C++ de programación, hay un comando que es el
“INPUT_PULLUP” y lo que hace es poner un positivo en el interior del microcontrolador, osea el único
cableado que tenemos que hacer es el negativo tal como observaremos lo siguiente
Pin
10KΩ
Figura 68.1
Figura 68.2
Así mismo se vería nuestro código con cierto cambio de circuito, y el código que se cambio es
casi el mínimo, para horrar cableado de circuito es notable. y el comando “INPUT_PULLUP” podría
solucionar mucho en caso de cableado de interruptores, pulsadores y etc.
Figura 68.3
La botonera de los concurso, funciona si una
persona presiona el botón y manda una señal a la placa
de desarrollo y luego la luz enciende pero en cambio al
otro contrincante lo ignorala hasta que termine su tiempo
de espera del encendido de la persona que presiono
primero el botón para el siguiente round. para esto
seguiremos la esquema del circuito y los materiales.
Figura 69.1
Pin 3
5KΩ
220Ω
Pin 2
Pin 5
5KΩ
220Ω
Pin 4
Figura 69.2
NOTA: El diagrama que se esta armando estamos suponiendo que utilizaremos la programación de código C++,
del comando “INPUT_PULLUP” que se utilizo en el ejemplo de la pagina anterior (Pagina 68) para ahorrar
cableado, pero aun así pondremos la demostración cableada para el código en bloques, (solo en caso si se le
dificulta por código C++)
Circuito para código C++ (por INPUT_PULLUP)
Figura 69.3
Circuito para código de bloques
Figura 70.1
Aca observamos como seria la
programación por bloques del circuito que
hemos armado.
Figura 70.2
Circuito para código C++
Figura 71.1
Comparado de los dos tipos de códigos y circuitos, lo mas recomendable seria el de código por
lenguaje C++ por que se ahorra ciertos cableados en las entradas.
La modulación de ancho en pulso (PWM) es una forma de “falsificar” una salida analógica por la
salida pulsante. esto podría usarse para controlar la iluminación de un LED o posterior controlar un
servomotor. El siguiente ejemplo iluminara y apagara lentamente un LED usando bucles “for”.
PWM
220Ω
Figura 72.1
Armado del Circuito
Figura 72.2
NOTA: debemos que saber que el PWM son los que tienen el símbolo “~” al costado de los
numero de los pines para identificar cual pines tiene PWM en la placa de desarrollo.
Para la programación en bloques
debemos hacer lo siguiente:
Figura 72.3
Seleccionamos la opción “Control”
buscamos que dice “contar arriba por 1...etc”
jalamos dos para el bloque de “siempre”
Cambiamos el primer “contar arriba por
1...etc” donde dice “de 1 a 10" lo cambiamos a
“de 0 a 255”
El segundo en vez de “contar arriba”
ponemos “contar abajo” y donde dice “de 1 a
10" lo cambiamos a “de 255 a 0”
en la opción “Salida” jalamos el que dice
“definir pasador 3 en 0” en cada contar.
y luego en “Control” seleccionamos los
bloques de esperar y lo modificamos de “esperar 10
milisegundos”.
Figura 73.1
Figura 73.2
Lo ultimo ponemos en opciones de “Variable” y observamos que al colocar los “contar arriba
por 1...etc” se crearon las variables con la letra correspondiente de cada uno, lo que hacemos es jalar
la variable dentro del circulo de “definir pasador 3 en 0” dependiendo a su letra de cada contar.
Figura 73.3
usando un potenciómetro y uno de los pines de conversión analógico-digital (ADC) de las placas
de desarrollo es posible leer valores de 0 a 1024. el siguiente ejemplo usa un potenciometro para
controlar una frecuencia de parpadeo de un Led.
220Ω
PWM
A2
+5v
10k Pot
Figura 74.1
Nuestro armado del circuito seria de esta manera ya que el potenciómetro debe tener conectado
los 2 extremos el positivo y negativo y al medio es la información.
Figura 74.2
Figura 74.3
Armado de bloques seria como la
(Figura 74.3) ya que tenemos que crear
una variable y dentro tiene que leer la señal
análoga y dividirlo entre 4 (por que la
lectura es de 1024 y escritura de análoga
es de 255).
luego ponemos otro bloque de
salida del pin 3 con la variable dividida de 4
de la lectura analoga.
y luego esperamos 100
milisegundos, y luego repite el mismo
proceso del bucle.
Nuestro código por lenguaje C++ seria de la siguiente manera.
Figura 75.1
Los maceteros de riego automático o macetero inteligente, son
difíciles de conseguir y ademas costosos e incluso depende los tamaños
en ello. en cambio tu puedes hacerlo con la placa de desarrollo para
comprender como funcionan e incluso puedes mejorar mas adelante a
base de lo que desees (terminando el proyecto le daremos unos tips
para mejorarlo a su criterio de manera profesional), para lo siguiente
debemos que tener los materiales primordiales mas importantes como
una pequeña bomba de agua y sensor de humedad de suelo, ya que
todo lo haremos en Tinkercad ya que nos ofrece ciertos sensores.
En caso si desea hacerlo en la vida real con su propia placa de desarrollo le aconsejaría de
ciertos materiales antes de conseguirlo para no tener ningún inconveniente.
Recomendable
No recomendable
Figura 75.2
En el caso de los sensores de humedad de suelo, estos sensores se entierran en la arena para
medir la humedad y se recomendaría que se utilice el recubierto donde va hacer la lectura de la
humedad o si no estaría cubierto, ya que la mayoría están hechos de cobre se podría corroer (osea
oxidar) la parte donde hace la lectura y dejarlo obsoleto el sensor. e incluso se recomendaría cubrirlo la
parte del circuito con silicona o cinta para que no llegue la salpicadura del agua al sensor directamente.
No recomendable
Recomendable
Figura 76.1
En el caso de las bombas de agua se recomendaría los que están cubiertos completamente
para no tener problemas mas adelante con humedecer el motor de la bomba de agua, pero en cambio
el otro necesitaría mas voltaje de lo que no soporta la placa de desarrollo y requiere una soldadura en
caso que tengas cables y maquina que soldar.
Para el siguiente paso tenemos que hacer la prueba de nuestro sensor que vamos utilizar para
eso tenemos que hacer nuestro armado del circuito antes de probarlo como vemos de la siguiente
manera:
5V+
GND
Sig
Sensor de
humedad
del suelo
+5v
A2
Figura 76.2
Lo que sigue seria observar cuando nos manda de lectura de nuestro sensor a la placa de
desarrollo, ya que para eso hay un código para sacar la información de nuestro sensor, tal como
veremos los siguientes comandos:
Figura 77.1
Ya puesto el comando de comunicación “Serial.begin(9600)” y
“Serial.print()”, le damos “iniciar simulación” o “subir” a la placa de
desarrollo no se vera ningún cambio, pero para observar el cambio
tenemos que irnos en la parte baja de código donde dice ”Monitor en
serie” y deslizala una pequeña ventana, y dentro de ahí nos da la
información a tiempo real de nuestro sensor nos da.
y con eso probamos el resultado mínimo que esta totalmente
seco el sensor, un posible intermedio que seria sumergirle la mitad y lo
otro un posible máximo y para observar nuestros resultados también
podemos seleccionar el ultimo icono dentro de Monitor serie que tiene
en Tinkercad en forma de onda que dice gráfico lo seleccionamos y
veremos los nuestra lectura de nuestros posibles resultados.
Figura 77.2
Si esta simulando en Tinkercad para ser lectura de
lo que esta afectando las cosas físicas debemos que
seleccionar nuestro sensor y manipularlo (mientras puso
iniciar simulación), para tener supuestos resultados físicos
Figura 77.3
Figura 77.4
Con nuestros posibles resultados debemos de tener en cuenta, dependiendo en que planta lo
utilicemos, ya que existen plantas que no requiere el riego muy seguido y otros que necesitan
demasiada agua (este tema debe profundizar usted mismo sobre la planta a utilizar) ya que suponemos
que seria una planta que seria un intermedio de requerir o no mucha agua (ya que para esto
dependeremos mucho de prueba y error constantemente).
El paso siguiente seria el circuito con el motor (osea la bomba de agua) para conectar la placa
junto con un transistor NPN, ya que son muy utilizados estos modelos de transistores.
Figura 78.1
Para el ejemplo se esta utilizando un motor en vez de la bomba de agua pero igual son los
mismo componentes pero distintos propósitos, y el transistor NPN mandala dependiendo la señal que
enviara la placa de desarrollo.
también debemos tener todo listo incluso la manguera que se coloca a la bomba pequeña de
agua hacia el macetero para regarlo, hasta incluso es recomendable que tengas un balde o deposito de
agua para que lo jale de ahí el agua y que este bien tapado y asegurado para evitar la entrada de los
insectos.
ya que nuestro proposito es crear nuestro programa dependiendo cuan humedad queremos
nuestra maceta como lo haremos lo siguiente.
Nuestro programa seria así para
tener una humedad intermedia de
nuestro macetero con “470” si son esa
plantas que requieren poca humedad se
pondria “100 o 200" e probando a tal
resultado lo que desee usted para regar
su macetero.
Figura 78.2
En manera de código se vería
de esta manera para riego de nuestro
macetero automatico
Figura 79.1
Nuestro proyecto quedaría
algo así con el deposito de agua,
nuestro circuito arduino dentro de una
caja y nuestro macetero a regar
Figura 79.2
Referencia: Si quieres mejorar este proyecto al máximo puedes hacer mejoras con el macetero en lo
siguiente:
- Cuando este en el interior de una casa, deberías de pensar en uno leds o foco UV para que haga iluminación
artificial para tu planta ya que no estaría expuesto al sol por mucho tiempo.
- En caso este en el exterior deberías pensar en una alimentación del circuito por panel solar y unas baterías
recargables y un regulador de 5V (para su propia investigación) para que no utilices la electricidad de tu
domicilio sino una alimentación limpia por el mismo sol por los paneles solares.
- Sino puedes usar el sensor de humedad de suelo y unos cuantos leds. para hacer un medidor de humedad
para regarlo manualmente y saber cuanto tiene de agua en manera visual e física.
NOTA: Este proyecto se requiere estar supervisado por un adulto o una persona familiarizado sobre
electrónica para hacer este proyecto, ya que se manejara el AC (corriente alterna).
Hacer luz con tan solo un movimiento son los que utilizan para iluminar pasadizos, calles, o etc.
ya que encenderá el foco o LED sin acercarte al interruptor ya que para esa función se requiere del
sensor de movimiento PIR (significa sensor infrarrojo pasivo), este sensor reacciona dependiendo del
movimiento de una persona o animal en el lugar instalado el sensor. para este proyecto se utilizara para
iluminar un lugar mucho o poco concurrido del domicilio a base a su criterio de la instalación del
proyecto.
Los materiales requeridos para este proyecto sera lo siguiente:
antes de conseguir los materiales debemos de reconocer ciertas cosas de los materiales del
circuito a utilizar
No recomendable
Recomendable
mas experimentados
en electronica
principiantes para
la guía
Figura 80.1
si estas empezando en el mundo de electrónica lo mas recomendable es que utilices el modulo
relé para fácil instalación del cableado de AC (corriente alterna) por las borneras que tiene incorporado
que te facilitara la instalación de cableado con los pines para la placa de desarrollo, si tiene experiencia
en manejar la corriente alterna puede conseguir los relés sueltos sin modulo y manejarlo bajo su propia
responsabilidad.
Antes de conseguir el modulo debes que
verificarlo antes de comprarlo, tal como vemos la
“Figura 81.1" observamos la linea roja que el relé
funciona con 5V de DC (corriente continua) igual como
la placa de desarrollo, ya que en caso si consigues de
12V o 24V y pruebes con tu placa no pasara nada, ya
que requiere mas fuerza de corriente para hacerlo
funcional en cambio si tienes menos como 3.3V lo que
pasara es que quede obsoleta ya que reventaría el
circuito en el interior del relé, e incluso observamos el
cuadro verde las salidas que muestran 4 hasta incluso
otros relés 2 diciendo el máximo de amperaje primero
y luego el voltaje a soportar del relé.
Figura 81.1
observamos a mas detalle las
salidas y entradas del relé antes de
conectar la corriente alterna, ya que el
primer cable alimentado de AC se
conecta por el COM (común) y luego la
salida NO y NC depende de la señal IN
mandada de la placa de desarrollo para lo
cometido
Figura 81.2
Figura 81.3
También tiene unos ajustes para modificar lo básico sin la necesidad de utilizar la placa de
desarrollo como por ejemplo, “tiempo entre mediciones” esto puedes modificar el tiempo que se
queda activo al detectar movimiento y “Sensibilidad de la medición” es tal como su nombre indica ya
que se cambia dependiendo el ambiente del lugar como lluvia o tierra arrastrada por viento, ya que son
mediciones que depende de la sensibilidad y se pueden obviar.
Armado del circuito con el componente relé
AC
Figura 82.1
Armado del circuito con modulo relé
NC
COM
AC
Figura 82.2
Comparado de las dos figuras las conexiones son distintas pero sirven el mismo proposito de la
conexión, ya que se probara con el programa establecido para el circuito
Código por bloques (luz por movimiento)
Figura 83.1
Código lenguaje C++ (luz por movimiento)
Figura 83.2
con el programa aplicado vera buenos resultados de su proyecto ya que observe incluso de
como funcionan los dispositivos autónomos que hay siempre en casa o lugares modernos.
también es su criterio en caso de como quiere implementarlo en su casa ya que se sugiere que
todo este en una pequeña caja pase dependiendo de que tan grande va hacer su circuito.
NOTA: El proyecto es para hacerlo en fisico, ya que en tinkercad esta limitado en
componentes aun así se mostrara en como hacerlo al final de este proyecto
El coche evasor de obstáculos, ya que aquí no solo
moveremos un coche por sus motores sino que evitara chocarse en
las paredes o un obstáculo que le tiene al frente de ello y decidiera
evitarlo, mostraremos los materiales necesarios y algunos
componentes de mas para hacer este proyecto.
Figura 84.1
NOTA: El conector jack es opcional, si el porta pilas 18650 viene con su propio conector jack
En este proyecto se requiere que tenga su propio almacén de energía como las pilas modelo
18650 para que haga funcionar la placa de desarrollo y nuestros dispositivos. pero las pilas 18650 son
de 3.7V al juntarlas en serie serian 7.4V y este voltaje es lo normal que podría soportarlo cuando lo
conectemos con un conector jack ya que el interior de la placa de desarrollo lo esta transformando a 5V
para que funcione todo el circuito y también podríamos sacarlo para alimentar también nuestro circuito.
Figura 84.2
El modulo L293D osea controlador de motores funciona para nuestra placa de desarrollo
mandando señales analógicas o digitales para avanzar el motor o retroceder e incluso controlar su
velocidad, esto nos vendría útil por si conectamos directamente el motor a la placa de desarrollo, podría
ser dañino mas adelante ya que los motores son generadores de energía (osea si hiciéramos avanzar
manualmente nuestro coche generaría energía limpia e incluso mas de 5V y quemaría algunos
componentes de la placa de desarrollo)
Figura 85.1
el sensor ultrasónico funciona a base en uno parecido a un parlante que emite una onda y el otro
lo recibe, con ese efecto veremos algo que este al frente como un obstáculo lo que hace es que al botar
una onda rebota en el obstáculo y lo vuelve para obtener esa onda emitida a recibirlo y tenemos
resultados dependiendo la cantidad de rebotes por tiempo y luego de eso obtenemos también una
distancia del resultado a nuestra placa de desarrollo.
para probar los componentes conectaremos todos lo componentes para hacer nuestra prueba y
luego hacer nuestro programa como observaremos nuestro circuito la siguiente imagen:
Figura 85.2
Antes de continuar debería de probar enviando señales al modulo L293D para observar en que
sentido va los motores antes de armar tu programa, para tener identificado con cual cableado va hacia
adelante y con cual hacia atrás, ya que los polos del motor funcionan en cualquier punto de conexión
pero con una reacción física distinta o opuesta incluso el sensor ultrasónico midiendo la distancia que
necesites que deba reaccionar para evitar un obstáculo.
Prueba de sensor ultrasónico
Prueba de driver de motores
Figura 86.1
Figura 86.2
Prueba de sensor ultrasónico en código de bloques
Figura 86.3
Prueba de modulo de motor en código de bloques
Figura 86.4
observaremos los códigos para hacer las pruebas como la (Figura 86.1) o (Figura 86.3) lo que
hacemos es recolectar la información de la distancia que se observa en “Monitor serie” que nosotros
deseemos después para configurar las acciones de los motores para esquivar o evitar el obstáculo
hasta cierta distancia. y en la (Figura 86.2) o (Figura 86.4) hacemos prueba de dirección de motores
antes de instalarlo en una base que nosotros creamos para poner nuestro circuito (la base para su
coche es a su criterio de usted como cartón, plástico, acrílico y etc.).
Figura 87.1
ya probado nuestro motores y sensor empezamos a instalar todos nuestro componentes y
observaremos en la (Figura 87.1) todos los dispositivos puestos en una base de acrílico para nuestro
proyecto y todos sus componentes adheridos a la base.
Código en bloques del proyecto
Figura 88.1
En código de bloque seria de esta manera ya que para leer el sensor ultrasónico es demasiado
larga pero simple en entender, incluyendo las acciones cuando llega a cierta distancia del sensor.
Figura 89.1
con este programa empezara a funcionar nuestro proyecto, avanzara hasta toparse con una
pared o obstáculo a 20 cm y la acción a hacer retrocede por medio segundo y luego gira para otra
dirección hasta no encontrar otro obstáculo y avanza hacia adelante.
Circuito en Tinkercad (circuito sin modulo L293D)
Figura 90.1
El circuito de tinkercad no nos ofrece un modulo de motores para simular pero si su “IC” (significa
circuito integrado), ya que los IC son pequeños componentes con varias patitas que en su interior esta
hecho con varios transistores pero para hacer un trabajo predeterminado.
tal como vemos las entradas y salidas
del transistor como se, y también es una
alternativa para los módulos L293D ya que
los módulos nos brinda mas seguridad con
sus propios disipadores, regulador y
capacitores.
ya que seria un poco mas profesional
por solo saber como funcionan los IC en vez
de utilizar un modulo que facilita mas el
trabajo.
Figura 90.2
Circuito Puente H (hecho con transistores NPN y diodos)
Figura 91.1
de esta manera veremos casi una manera muy profesional de cambiar de polaridad de los
motores con transistores y diodos, y la conexión de donde entraría de la placa de desarrollo para
programarlo cada motor.
ya que con este circuito veremos casi como es que funciona el IC o modulo L293D pero para un
motor y como cambia de estado de positivo y negativo entre los dos distintos polos.
NOTA: este proyecto sera a base de su propia investigación para
armarlo, ya que dejalemos unos indicios para que lo complete usted
Los brazos robóticos son muy utilizados para hacer
tareas repetitivas para ahorro de manos de obra, incluso
puedes hacerte con este proyecto con los indicios mostrados y
mejorarlo a tu manera para tus tareas cotidianos e repetitivas a
base de lo que desees o controlarlos a tu manera con los
potenciómetros con sus perillas.
Figura 92.1
Circuito en Tinkercad (con servo motor y potenciometro)
Figura 92.2
en estos indicios en vez de utilizar un motor convencional utilizaremos un servo motor, lo bueno
de los servo motores nos permite girar el motor a base de grados de giro, que es manejable a base de
grados de giro y se utilizara una librería en código de C++ la llamada “#include <Servo.h>” hecho por la
misma plataforma de arduino para facilitar la programación del servo motor, en cambio la programación
en bloques nos facilita agregandolo automáticamente la librería.
Código en bloques (Controlar brazo robótico)
Figura 93.1
Código en C++ (Controlar brazo robótico)
Figura 93.2
Referencia: Puedes mejorar a tu manera y poner varias articulaciones dependiendo cuanto soporte tu placa
de desarrollo, incluso es recomendable que los servo motores tenga una alimentación aparte en vez de
alimentarlo de la misma placa ya que son demasiado consumidores de corriente y dejarían sin energía para la
placa de desarrollo.
incluso puedes averiguar hasta cuantos grados quieres moverlo para cierta tarea cotidiana y luego
desarrollar un programa para que se grabe toda la animación de esa tarea como un profesional.
1) Evans, Brian W., (2007) Arduino Programming Notebook.
2) Autodesk - Tinkercad, (Ultima modificación, 2023). Disponible en:
https://www.tinkercad.com
3) Autodesk - Tinkercad, Circuits, (Ultima modificación, 2023). Disponible en
https://www.tinkercad.com/circuits
4) Arduino - Wikipedia, La enciclopedia libre, (Ultima modificación, diciembre
2022). Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Arduino
5) Alldatasheet - Motor de Búsqueda de Datasheet de Componentes Electrónicos,
(Ultima modificación, marzo 2020). Disponible en: https://www.alldatasheet.es
6) Arduino - Home, (Ultima modificación, 2023). Disponible en: https://arduino.cc
7) Arduino - Hardware Docs, Uno R3, (Ultima modificación, 2023). Disponible en:
https://docs.arduino.cc/hardware/uno-rev3
8) Arduino - Reference, (Ultima modificación, 2023). Disponible en:
https://arduino.cc/reference/es
9) Madridiario, La Importancia de la programación en la actualidad, (Ultima
modificación, Miércoles 07 de agosto de 2019, 14:08h). Disponible en:
https://www.madridiario.es/470766/importancia-programacion-actualidad
Gracias por leer mi guía para su desarrollo personal o curiosidad sobre la electrónica o
robótica y me gustaría que compartieras este libro para expandir este conocimiento básico
a mas persona y si me puede colaborar con una donación (se encuentra en la siguiente
pagina) para mi café o siguientes proyectos para escribir y diseñar otra guía sobre
“comunicaciones inalámbricas” que se tratara de enviar y recibir datos a distancia entre
nuestras placas de desarrollo de arduino o esp32 (incluso controlar nuestras placas de
desarrollo a distancia), ya que se trata de una guía para personas que tenga un
conocimiento básico o intermedio de programación y electrónica, pero igual se explicara de
0 en como hacerlo todo el proceso de las comunicaciones inalámbricas. e incluso mas
adelante también habla la posibilidad de desarrollarse una guía de como construir una
impresora 3D de manera casera.
No es obligatorio la donación pero si me ayudarias mucho para seguir desarrollando
guías como estas para mas personas que quieren aprender de ello.
Les recomiendo seguir estas redes sociales para estar atento para la siguiente
publicación del libro que escribo o proyecto que quieras ver.
Esta guía fue creada para jóvenes y adultos con un diseño creativo
y con poca teoría ya que es mas explicativo en como desarrollar nuestro
avances en el desarrollo de la guía e incluso es para las personas con
bajos recursos para aprender sobre lo básico de electrónica y de
arduino que se utiliza para la robótica ya que los materiales y la placa de
desarrollo son algo difíciles de conseguir o encontrar con los precios
bajos, ya que se utiliza un simulador que nos dan para desarrollar
nuestro proyecto y ejemplos electrónicos para vuestro aprendizaje. el
único requerimiento básico seria tener una computadora e internet para
desarrollar vuestro aprendizaje a base de la guía, ya que el software de
simulación de Tinkercad nos abastece con ciertos componentes y
circuitos básicos para nuestro avance de proyecto e ideas creativas.