Introducción a la computación física mediante dispositivos Arduino Clase 2
Computación física La computación física se reere al diseño de objetos y espacios que reaccionan a cambios en el entorno y actúan en este. Se basa en la construcción de dispositivos que incluyen microcontroladores , sensores y actuadores y que pueden tener capacidades de comunicación con la red u otros dispositivos
Computación física La computación física se reere al diseño de objetos y espacios que reaccionan a cambios en el entorno y actúan en este. Se basa en la construcción de dispositivos que incluyen microcontroladores , sensores y actuadores y que pueden tener capacidades de comunicación con la red u otros dispositivos
Sensor Un sensor es un objeto capa de detectar ma!nitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas transforma rlas en variables el"ctricas.
Sensor Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo# intensidad lumínica, temperatura, distancia, aceleración, inclinación, presión, desplaamiento, fuera, torsión, $umedad, movimiento, p%, etc.
Sensores
Humedad de Suelo
Acelerometr o
Temperatur ay Humedad relativa
Actuador Un actuador es un dispositivo capa de transformar ener!ía $idr&ulica, neum&tica o el"ctrica en la activación de un proceso con la nalidad de !enerar un efecto sobre un proceso automatiado. 'ste recibe la orden de un re!ulador o controlador y en función a ella !enera la orden para activar un elemento nal de control como, por ejemplo, una v&lvula.
Actuadores electrónicos Los actuadores electrónicos tambi"n son muy utiliados en los aparatos mecatrónicos, como por ejemplo, en los robots. Los servomotores () *brus$less+ se utiliar&n en el futuro como actuadores de posicionamiento preciso debido a la demanda de funcionamiento sin tantas $oras de mantenimiento.
Actuadores electrónicos
Modulo de Relay
Servo
Microcontrolador Un microcontrolador abreviado -(, U( o (U/es un computador pequeño en un circuito inte!rado So(/ capa de ejecutar las órdenes !rabadas en su memoria.
Circuito Integrado Un circuito inte!rado (0/, tambi"n conocido como c$ip, microc$ip, es una estructura de pequeñas dimensiones de material semiconductor, normalmente silicio, de al!unos milímetros cuadrados de supercie &rea/, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos !eneralmente mediante fotolito!rafía y que est& prote!ida dentro de un encapsulado de pl&stico o de cer&mica. Los (0 tienen dos principales ventajas sobre los circuitos discretos# costo y rendimiento.
Circuito Integrado
Circuito Discreto
Circuito Integrado
Circuito Integrado
Circuito Integrado
Circuito Integrado
System on a cip !SoC" 'l termino So(, describe la tendencia cada ve m&s frecuente de usar tecnolo!ías de fabricación que inte!ran todos o !ran parte de los componentes de un computador o cualquier otro sistema inform&tico o electrónico en un único circuito inte!rado o c$ip. 'ste es un t"rmino de lo m&s común $oy día en los smartp$ones, y por buenas raones ya que el espacio en ellos es reducido.
System on a cip !SoC" (uando se $abla de los procesadores dentro de un smartp$one por lo !eneral se reere en realidad al sistema1en1un1c$ip So(/# una combinación que incluye a la (2U, la 32U procesador !r&co/, memoría 4), 45, controladores de interfa para US6, tecnolo!ía inal&mbrica, re!uladores de voltaje y muc$o m&s. La idea de So( es que todos los componentes críticos de un dispositivo se encuentren en un &rea relativamente pequeña.
System on a cip !SoC"
System on a cip !SoC"
Microcontrolador 'st& compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea especíca. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora# unidad central de procesamiento, memoria y perif"ricos de entrada7salida.
Microprocesador 2ara que se pueda usar un microprocesador, se le deben añadir otros componentes, por ejemplo la memoria. )unque un microprocesador es una poderosa m&quina de c&lculo, no est& preparado para la comunicación con el entorno e8terior
Microprocesador Microprocesadores
Microcontroladores
(2U
'l microprocesador tiene muc$a m&s potencia de c&lculo, por lo cual solamente realia sus funciones con lo que tiene datos/ y su al!oritmo o pro!rama establecida.
's una de sus partes principales, la cual se encar!a de diri!ir sus operaciones.
emorias 4) y 45
Son dispositivos e8ternos que lo complementan para su óptimo funcionamiento.
Las incluye en un solo circuito inte!rado.
4&pida
Lenta en comparación con la de un microprocesador
9elocidad de 5peración
Microprocesador La con!uración mínima b&sica de un icroprocesador est& constituida por un icroprocesador, una Tama# memoria 4), una memoria o 45, un decodicador de direcciones, lo cual lo convierte en un circuito bastante en!orroso.
'l icrocontrolador incluye todo estos elementos en un solo (ircuito 0nte!rado por lo que implica una !ran ventaja en varios factores, como por ejemplo, la disminución en el tamaño del circuito impreso por la reducción de los circuitos e8ternos.
2ara el icroprocesador, el Costos costo es muy alto en la actualidad.
'l costo para un sistema basado en icrocontrolador es muc$o menor.
Arduino )rduino es una plataforma de prototipos electrónica de códi!o abierto open1source/ basada en $ard;are y soft;are
Arduino )rduino puede sentir el entorno mediante la recepción de entradas desde una variedad de sensores y puede afectar a su alrededor mediante el control de luces, motores y otros artefactos. 'l microcontrolador de la placa se pro!rama usando el )rduino 2ro!rammin! Lan!ua!e basado en =irin!/ y el )rduino >evelopment 'nvironment basado en 2rocessin!/. Los proyectos de )rduino pueden ser autonomos o se pueden comunicar con soft;are en ejecución en un ordenador por ejemplo con ?las$, 2rocessin!, a8S2, etc./.
$enta%as Arduino &arato# Las placas )rduino son relativamente baratas comparadas con otras plataformas microcontroladoras. La versión menos cara del modulo )rduino puede ser ensamblada a mano, e incluso los módulos de )rduino preensamblados cuestan menos de @AB. Multiplataforma# 'l soft;are de )rduino se ejecuta en sistemas operativos =indo;s, acintos$ 5SC y 3DU7Linu8. La mayoría de los sistemas microcontroladores est&n limitados a =indo;s.
$enta%as Arduino 'ntorno de programación simple y claro # 'l entorno de pro!ramación de )rduino es f&cil de usar para principiantes, pero sucientemente
$enta%as Arduino Código a(ierto y soft)are e*tensi(le # 'l soft;are )rduino est& publicado como $erramientas de códi!o abierto, disponible para e8tensión por pro!ramadores e8perimentados. 'l len!uaje puede ser e8pandido mediante librerias (EE, y la !ente que quiera entender los detalles t"cnicos pueden $acer el salto desde )rduino a la pro!ramación en len!uaje )94 ( en el cual est& basado. >e forma similar, puedes añadir códi!o )941( directamente en tus pro!ramas )rduino si quieres.
$enta%as Arduino Código a(ierto y ard)are e*tensi(le # 'l )rduino est& basado en microcontroladores )F'3)G y )F'3)HIG de )tmel. Los planos para los módulos est&n publicados bajo licencia (reative (ommons, por lo que diseñadores e8perimentados de circuitos pueden $acer su propia versión del módulo, e8tendi"ndolo y mejor&ndolo. 0ncluso usuarios relativamente ine8pertos pueden construir la versión de la placa del módulo para entender como funciona y a$orrar dinero.
+pen Hard)are La >enición de 5pen %ard;are H.A, misma que aplica para artefactos, m&quinas, dispositivos y cosas físicas que respetan la libertad de sus creadores de controlar su tecnolo!ía y al mismo tiempo compartir conocimiento y fomentar el comercio a trav"s del intercambio abierto de diseños. 'sta denición est& inspirada en la denición de 5pen Source de 6ruce 2erens y desarrolladores de >ebian. )l!unos de los principios que se pretenden promover para considerar productos físicos como open $ard;are son los si!uientes#
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2ublicar la documentación incluyendo los arc$ivos de los diseños, mismos que deben permitir su modicación y distribución. 'specicar que porción del diseño es abierta en caso de que no se liberen todos sus componentes. 5frecer el soft;are necesario para leer el arc$ivo del diseño o la documentación suciente de las funcionalidades requeridas, para que se puede escribir el códi!o open1source del mismo f&cilmente. 5frecer una licencia que permita producir derivados y modicaciones, adem&s de su re1distribución bajo la licencia ori!inal, así como su venta y manufactura.
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La licencia no debe restrin!ir que se venda o comparta la documentación necesaria. Do pide re!alías o una tarifa por su venta o la de sus derivados. La licencia no debe discriminar a nin!ún !rupo o persona La licencia no debe de restrin!ir a nin!ún campo o actividad el uso de la obra. 's decir, no se puede limitar su uso únicamente para ne!ocios o pro$ibir sea utiliado para investi!ación nuclear. 'l licenciamiento de la obra no puede depender de un producto en particular.
+pen Hard)are •
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La licencia no debe restrin!ir otro $ard;are o soft;are, es decir que no puede insistir en que otros componentes de $ard;are o soft;are e8ternos a los dispositivos sean tambi"n open1source. La licencia tiene que ser neutral, nin!una disposición de la misma debe de basarse en una tecnolo!ía especíca, parte o componente, material o interfa para su uso.
,lacas Arduino
