El profesor Alexander Arias explica a los estudiantes en las tutorias paso por paso como realizar la Introducción a la tarjeta de Arduino. También, les explica cuidadosamente a los estudia…Descripción completa
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practica 7
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calculos experimentales de circuitos rlc
Descripción: Laboratorio de Electricidad Industrial
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INFORME DE SENSACIONES NOCICEPTIVAS Y EXPERIMENTACIÓN PARA EVALUAR EL DOLORDescripción completa
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Instituto Tecnológico de Pachuca Práctica 7 Materia: Electricidad y Electrónica Industrial
Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos autónomos o puede ser conectado a software del ordenado. Las placas se pueden montar a mano o adquirirse. Es una plataforma de prototipos electrónica de códio abierto !open " source# basada en $ardware % software &e'ibles % f(ciles de usar. Consta de una placa principal de componentes el)ctricos* donde se encuentran conectados los controladores principales que estionan los dem(s complementos % circuitos ensamblados en la misma. +equiere de un lenuaje de proramación para poder ser utilizado %* como su nombre lo dice* proramado % con,urarlo a nuestra necesidad* por lo que se puede decir que Arduino es una $erramienta -completa- en cuanto a las $erramientas principales nos referimos* %a que sólo debemos instalar % con,urar con el lenuaje de proramación de esta placa los componentes el)ctricos que queramos para realizar el pro%ecto que tenemos en mente* $aci)ndola una $erramienta no sólo de creación* sino tambi)n de aprendizaje en el (mbito del diseo de sistemas electrónicos/autom(ticos %* adem(s* f(cil de utilizar. Arduino tambi)n simpli,ca el proceso de trabajo con micro controladores* %a que est( fabricada de tal manera que viene 0pre ensamblada1 % lista con los controladores necesarios para poder operar con ella una vez que la saquemos de su caja* ofreciendo una ventaja mu% rande para profesores* estudiantes % a,cionados interesados en el desarrollo de tecnolo2as. Las posibilidades de realizar pro%ectos basados en esta plataforma tienen como limite la imainación de quien opera esta $erramienta.
In+estigación Arduino 3n arduino dispone de 45 pines que pueden con,urarse como entrada o salida % a los que puede conectarse cualquier dispositivo que sea capaz de transmitir o recibir seales diitales de 6 % 7 8 . 9ambi)n dispone de entradas % salidas analóicas. Mediante las entradas analóicas podemos obtener datos de sensores en forma de variaciones continuas de un voltaje. Las salidas analóicas suelen utilizarse para enviar seales de control en forma de seales ;M. Arduino 3<= es la >ltima versión de la placa* e'isten dos variantes* la Arduino 3<= convencional % la Arduino 3<= ?MD. La >nica diferencia entre ambas es el tipo de microcontrolador que montan. • •
La primera es un microcontrolador Atmea en formato D@. la seunda dispone de un microcontrolador en formato ?MD.
Partes del Arduino En este apartado veremos las distintas partes que conformar nuestro Arduino como son entradas* salidas* alimentación* comunicación % s$ields. Entradas: son los pines de nuestra placa que podemos utilizar para $acer lecturas. En la placa 3no son los pines diitales !del 6 al 4B# % los analóicos !del A6 al A7#. ,alidas: los pines de salidas se utilizan para el env2o de seales. En este caso los pines de salida son sólo los diitales !6 a 4B#. 1tros "ines: tambi)n tenemos otros pines como los
el puerto 3?I pero en la ma%or2a de aplicaciones no lo tendremos conectado a un ordenador. 2omunicación: En nuestros tutoriales nos comunicaremos con Arduino mediante 3?I para carar los proramas o enviarJrecibir datos. ?in embaro no es la >nica forma que tiene Arduino de comunicarse. Cuando insertamos una s$ield )sta se comunica con nuestra placa utilizando los pines @C? !comunicación @?#* los pines 46 a 4B !tambi)n usados para comunicación @?#* los pines 9J+ o cualquiera de los diitales %a que son capaces de con,urarse como pines de entrada o salida % recibir o enviar pulsos diitales. ,hields: traducido del inl)s sini,ca escudo. ?e llama as2 a las placas que se insertan sobre Arduino a modo de escudo ampliando sus posibilidades de uso. En el mercado e'isten in,nidad de s$ields para cada tipo de Arduino. Alunas de las m(s comunes son las de Et$ernet* ;i/i* 3ltrasonidos* antallas LCD* rel)s* matrices LEDKs* ?.
Entradas y salidas# Cada uno de los 45 pines diitales se puede usar como entrada o como salida. uncionan a 78* cada pin puede sumi nistrar $asta 56 mA. La intensidad m('ima de entrada tambi)n es de 56 mA. Cada uno de los pines diitales dispone de una resistencia de pull/up interna de entre H6 % 76 que est( desconectada* salvo que nosotros indiquemos lo contrario. Arduino tambi)n dispone de N pines de entrada analóicos que trasladan las seales a un conversor analóicoJdiital de 46 bits.
Pines es"eciales de entrada y salida# •
+ % 9: ?e usan para transmisiones serie de seales 99L.
@nterrupciones e'ternas: Los pines H % B est(n con,urados para enerar una interrupción en el atmea. Las interrupciones pueden dispararse cuando se encuentra un valor bajo en estas entradas % con &ancos de subida o bajada de la entrada. ;M: Arduino dispone de N salidas destinadas a la eneración de seales ;M de $asta O bits. ?@: Los pines 46* 4 4* 4H % 4B pueden utilizarse para llevar a cabo comunicaciones ?@* que permiten trasladar información full d>ple' en un entorno MaestroJEsclavo. @HC: ermite establecer comunicaciones a trav)s de un bus @HC. El bus @HC es un producto de $illips para intercone'ión de sistemas embebidos. Actualmente se puede encontrar una ran diversidad de dispositivos que utilizan esta interfaz* desde pantallas LCD* memorias EE+=M* sensores. •
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Alimentación de un Arduino uede alimentarse directamente a trav)s del propio cable 3?I o mediante una fuente de alimentación e'terna* como puede ser un pequeo transformador o* por ejemplo una pila de P8 . Los l2mites est(n entre los N % los 4H 8 . Como >nica restricción $a% que saber que si la placa se alimenta con menos de G8 * la salida del reulador de tensión a 78 puede dar menos que este voltaje % si sobrepasamos los 4H8 * probablemente daaremos la placa. La alimentación puede conectarse mediante un conector de H*4mm con el positivo en el centro o directamente a los pines 8in %
ad3are Arduino est( constituido en el $ardware por un micro controlador principal llamado Atmel A8+ de O bits !que es proramable con un lenuaje de alto nivel#* encarado de realizar los procesos lóicos % matem(ticos dentro de la placa* adem(s de controlar % estionar los
recursos de cada uno de los componentes e'ternos conectados a la misma. Consta adem(s de una amplia variedad de sensores el)ctricos como c(maras 8A* sensores de sonido* seuidores de l2nea* botones de control de sensores* e incluso* otras placas de micro controladores !mejor conocidos como ?$ields#* que pueden adaptarse f(cilmente racias a que Arduino cuenta con entradas de pines analóicos % diitales para interar estos componentes sin necesidad de alterar el diseo oriinal de esta placa. Estos a su vez son controlados junto con el procesador primario por otros componentes de menor jerarqu2a* pero de iual importancia % prioridad* como el Atmea4NO* AtmeaBHO* Atmea4HO6 % el AtmeaO * que son lo m(s utilizados debido a sus bajos precios % ran &e'ibilidad para construir diversidad de diseos. Adem(s* Arduino cuenta con la ventaja de tener entre sus elementos principales puertos seriales de entrada Jsalida !inputJoutput#* lo que le permite conectarse por medio de un cable 3?I a una computadora para poder trabajar con ella desde nivel software* %a que es dónde se le dar(n las 0ordenes1 que ejecutar(n cada uno de los componentes conectados a la placa* e incluso* para operar como un dispositivo m(s !dependiendo de la con,uración que $a%amos establecido % para que se quiere utilizar#. Adem(s* Arduino para operar necesita de una fuente de alimentación e'terna* %a que por desracia* no cuenta con una propia* por lo que tambi)n se encuentra incorporada una entrada para conectar un cable con entrada similar al 3?I* donde ser( conectado a un otro dispositivo que tena entrada 3?I* o $asta en el mismo dispositivo.
-as caractersticas generales de todas las "lacas Arduino son las siguientes# R R R R R R R R R R R R R R
El microprocesador A9meaBHO BH Fb%tes de memoria las$ 4 Fb%te de memoria +AM 4N MQz 4B pins para entradasJsalidas diitales !proramables# 7 pins para entradas analóicas N pins para salidas analóicas !salidas ;M# Completamente autónomo: 3na vez proramado no necesita estar conectado al C Microcontrolador A9meaBHO 8oltaje de operación 78 8oltaje de entrada !recomendado# G/4H 8 8oltaje de entrada !limite# N/H6 8 Diital @J= ins 45 !con N salidas ;M#
R R R R
R Entradas analóicas ins N R DC corriente @J= in 56 mA R DC corriente B.B8 in 76 mA Memoria las$ BH I !H I para el bootloader# ?+AM 4 I EE+=M 74H b%te 8elocidad de reloj 4N MQz
,o4t3are
Es una plataforma que combina esto con un lenuaje de proramación que sirve para controlar los distintos sensores que se encuentran conectados a la placa* por medio de instrucciones % par(metros que nosotros establecemos al conectar la placa a un ordenador. Este lenuaje que opera dentro de Arduino se llama ;irirn* basado en la plataforma rocessin % primordialmente en el lenuaje de proraación CJCSS* que se $a vuelto popular a tal rado de ser el m(s preferido para ensear proramación a alumnos de nivel superior que estudian computación % robótica* racias que es mu% f(cil de apender % brinda soporte para cualquier necesidad de computación. De este lenuaje derivan otros m(s que son mu% utilizados en el (mbito de @nenier2a % desarrollo* como CT* Uava* IA?@C* $p* $%tom* Uava?cript* erl* entre otros m(sV por lo tanto* Arduino soporta varios lenuajes de proramación de alto nivel derivados de C* $aciendo de esto una ventaja para los diseadores que trabajan en varios o en 4 sólo entorno de desarrollo de proramación. ara poder trabajar desde el nivel proramación del procesador* debe descararse el software que inclu%e las librer2as necesarias para poder utilizar el lenuaje de manera completa. =tra ventaja es que este software puede descararse desde el sitio web o,cial de Arduino* %a que opera bajo licencia libre % est( disponible a todo p>blico. ?u versión m(s reciente para todos los sistemas operativos es la versión Arduino 4.6.B.
Al ser una $erramienta que incorpora un tanto manejo de $ardware % software !circuitos el)ctricos % un lenuaje de proramación respectivamente# se requiere un nivel de conocimiento b(sico en estas dos ramas del desarrollo para operarla* lo cual se interpreta de otro modo que personas de tercera edad !a e'cepción de inenieros e'perimentados# % nios menores de entre 7 % 44 aos no pueden utilizar esta $erramienta en el primer momento* pero para su suerte* se encuentran diversidad de manuales en la p(ina o,cial e incluso* pueden adquirirse libros donde se e'plica cómo utilizar esta $erramienta did(ctica e innovadora. Adem(s* e'iste en internet un simulador virtual de Arduino de licencia libre llamado 8irtual IreadIoard* que a%uda al aprendizaje de esta plataforma antes de comenzar a utilizarla de manera o,cial* ofreciendo las $erramientas necesarias % el mismo soporte que esta placa* pero de manera diital.
5enta6as E'iste una diversidad de plataformas que operan con micro controladores disponibles para la computación a nivel f2sico !$ardware#. 9odas estas $erramientas se oranizan en paquetes f(ciles de usar para minimizar el trabajo del desarrollo a nivel de proramación !software#. =frece ventajas tales como alunas pueden: •
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Asequible / Las placas Arduino son m(s asequibles comparadas con otras plataformas de microcontroladores. La versión m(s cara de un módulo de Arduino puede ser montada a mano* e incluso %a montada cuesta bastante menos de N6W !X4666 pesos apro'imadamente# Multi/lataforma / El software de Arduino funciona en los sistemas operativos ;indows* Macintos$ =? % Linu'. La ma%or2a de los entornos para microcontroladores est(n limitados a ;indows.
Entorno de proramación simple % directo / El entorno de proramación de Arduino es f(cil de usar para principiantes % lo su,cientemente &e'ible para los usuarios avanzados. ensando en los profesores* Arduino est( basado en el entorno de proramación de rocesin con lo que el estudiante que aprenda a proramar en este entorno se sentir( familiarizado con el entorno de desarrollo Arduino. •
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?oftware ampliable % de códio abierto/ El software Arduino est( publicado bajo una licencia libre % preparado para ser ampliado por proramadores e'perimentados. El lenuaje puede ampliarse a trav)s de librer2as de CSS* % si se est( interesado en profundizar en los detalles t)cnicos* se puede dar el salto a la proramación en el lenuaje A8+ C en el que est( basado. De iual modo se puede aadir directamente códio en A8+ C en tus proramas si as2 lo deseas. Qardware ampliable % de Códio abierto / Arduino est( basado en los microcontroladores A9MEA4NO* A9MEABHO % A9MEA4HO6. Los planos de los módulos est(n publicados bajo licencia Creative Commons* por lo que diseadores de circuitos con e'periencia pueden $acer su propia versión del módulo* ampli(ndolo u optimiz(ndolo. @ncluso usuarios relativamente ine'pertos pueden construir la versión para placa de desarrollo para entender cómo funciona % a$orrar alo de dinero.
5alores es"erados Qa% muc$os otros microcontroladores % plataformas microcontroladoras disponibles para computación f2sica. aralla' Iasic ?tamp*
/arato# Las placas Arduino son relativamente baratas comparadas con otras plataformas microcontroladoras. La versión menos cara del módulo Arduino puede ser ensamblada a mano* e incluso los módulos de Arduino preensamblados cuestan menos de X76.
Multi"lata4orma# El software de Arduino se ejecuta en sistemas operativos ;indows* Macintos$ =? % <3JLinu'. La ma%or2a de los sistemas microcontroladores est(n limitados a ;indows. Entorno de "rogramación sim"le y claro# El entorno de proramación de Arduino es f(cil de usar para principiantes* pero su,cientemente &e'ible para que usuarios avanzados puedan aprovec$arlo tambi)n. ara profesores* est( convenientemente basado en el entorno de proramación rocessin* de manera que estudiantes aprendiendo a proramar en ese entorno estar(n familiarizados con el aspecto % la imaen de Arduino. 2ódigo aierto y so4t3are e8tensile# El software Arduino est( publicado como $erramientas de códio abierto* disponible para e'tensión por proramadores e'perimentados. El lenuaje puede ser e'pandido mediante librerias CSS* % la ente que quiera entender los detalles t)cnicos pueden $acer el salto desde Arduino a la proramación en lenuaje A8+ C en el cual est( basado. De forma similar* puedes aadir códio A8+/C directamente en tus proramas Arduino si quieres. 2ódigo aierto y hard3are e8tensile# El Arduino est( basado en microcontroladores A9MEAO % A9MEA4NO de Atmel. Los planos para los módulos est(n publicados bajo licencia Creative Commons* por lo que diseadores e'perimentados de circuitos pueden $acer su propia versión del módulo* e'tendi)ndolo % mejor(ndolo. @ncluso usuarios relativamente ine'pertos pueden construir la versión de la placa del módulo para entender cómo funciona % a$orrar dinero.