Arduino Arduino es una plataforma de hardware de hardware libre, basada libre, basada en una placa una placa con un microcontrolador un microcontrolador y un entorno un entorno de desarrollo, diseñada desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos 23
multidisciplinares. multidisciplinares.
El hardware El hardware consiste en una placa con un microcontrolador Atmel microcontrolador Atmel AVR y puertos 4
de entrada/salida de entrada/salida.. Los microcontroladores más usados son el Atmega168, el Atmega168, Atmega328, Atmega328, Atmega1280, Atmega1280, ATmega8 ATmega8 por su sencillez y bajo coste que permite n el desarrollo de múltiples diseños. Por otro lado el software consiste en un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje el lenguaje de programación Processing/ programación Processing/Wiring Wiring y el cargador el cargador de arranque que es ejecutado en la placa. placa.
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Desde octubre de 2012, Arduino se usa también con microcontroladoras CortexM3 de ARM de 32 5
bits, bits, que coexistirán con las más limitadas, pero también económicas AVR de 8 bits. ARM y AVR no son plataformas compatibles a nivel binario, pero se pueden programar con el mismo IDE de Arduino y hacerse programas que compilen sin cambios en las dos plataformas. Eso sí, las microcontroladoras CortexM3 usan 3,3V, a diferencia de la mayoría de las placas con AVR que generalmente usan 5V. Sin embargo ya ante riormente se lanzaron placas Arduino con Atmel AVR a 3,3V como la Arduino Fio y ex isten compatibles de Arduino Nano y Pro como Meduino en que se puede conmutar el voltaje. Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos autónomos o puede se r conectado a software tal como Adobe como Adobe Flash, Processing, Flash, Processing, Max/MSP, Max/MSP, Pure Pure Data). Data). Las placas se pueden montar a mano o adquirirse. El entorno El entorno de desarrollo integradolibre integradolibre se puede descargar gratuitamente. Arduino puede tomar información del entorno a través de sus e ntradas analógicas y digitales, y controlar luces, motores y otros actuadores. El m icrocontrolador en la placa Arduino se programa mediante el lenguaje de programación Arduino (basado en Wiring) y el entorno de desarrollo Arduino (basado en Processing). Los proyectos hechos con Arduino pueden ejecutarse sin necesidad de conectar a un computador.
Aplicaciones El módulo Arduino ha sido usado como base en diversas aplicaciones electrónicas:
Xoscillo: Osciloscopio Xoscillo: Osciloscopio de código abierto.
Equipo científico para investigaciones.
Arduinome: Un dispositivo controlador dispositivo controlador MIDI.
OBDuino: un económetro un económetro que usa una interfaz de diagnóstico de diagnóstico a bordo que se halla en los automóviles modernos.
Humane Reader: dispositivo electrónico de bajo coste con salida de señal de TV que puede manejar una biblioteca de 5000 títulos en una tarjeta microSD.
The Humane PC: equipo que usa un módulo Arduino para emular un computador personal, con un monitor de televisión y un teclado para computadora.
Ardupilot: software y hardware de aeronaves no tripuladas.
ArduinoPhone: un teléfono móvil construido sobre un módulo Arduino.
Las especificaciones de los distintos modelos de placas de Arduino se resumen en la sgt. Tabla:
Entradas y salidas Poniendo de ejemplo al módulo Diecimila, éste consta de 14 entradas digitales configurables como entradas y/o salidas que operan a 5 voltios. Cada contacto puede proporcionar o recibir como máximo 40 mA. Los contactos 3, 5, 6, 8, 10 y 11 pueden proporcionar una salida PWM (Pulse Width Modulation). Si se conecta cualquier cosa a los contactos 0 y 1, eso interferirá con la comunicación USB. Diecimila también tiene 6 entradas analógicas que proporcionan una resolución de 10 bits. Por defecto, ace ptan de 0 hasta 5 voltios, aunque es posible cambiar el nivel más alto, utilizando el contacto Aref y algún código de bajo nivel.
Lenguaje de programación Arduino La plataforma Arduino se programa mediante el uso de un lenguaje propio basado en el lenguaje de programación de alto nivel Processing. Sin embargo, es posible utilizar otros lenguajes de 21
programación y aplicaciones populares en Arduino, debido a que Arduino usa la transmisión serial de datos soportada por la mayoría de los lenguajes mencionados. Para los que no soportan el formato serie de forma nativa, es posible utilizar software intermediario que traduzca los mensajes enviados por ambas partes para permitir una comunicación fluida.
LabVIEW LabVIEW (acrónimo de Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) es una plataforma y entorno de desarrollo para diseñar sistemas, con un lenguaje de programación visual gráfico. Recomendado para sistemas hardware y software de pruebas, control y diseño, simulado o real y embebido, pues acelera la productividad. El lenguaje que usa se llama lenguaje G, donde la G simboliza que es lenguaje Gráfico. Este programa fue creado por National Instruments (1976) para funcionar sobre máquinas MAC, salió al mercado por primera vez en 1986. Ahora está disponible para las plataformas Windows, UNIX, MAC y GNU/Linux. La última antepenúltima versión es la 2013, con la increíble demostración de poderse usar simultáneamente para el diseño del firmware de un instrumento RF de última generación, a la programación de alto nivel del mismo instrumento, todo ello con código abierto. Y posteriormente la versión 2014 disponible en versión demo para estudiantes y profesional, la versión demo se puede descargar directamente de la pagina Texas Instruments. Los programas desarrollados con LabVIEW se llaman Instrumentos Virtuales, o VIs, y su origen provenía del control de instrumentos, aunque hoy en día se ha expandido ampliamente no sólo al control de todo tipo de electrónica (Instrumentación electrónica) sino también a su programación embebida, comunicaciones, matemáticas, etc. Un lema tradicional de LabVIEW es:"La potencia está en el Software" , que con la aparición de los sistemas multinúcleo se ha hecho aún más potente. Entre sus objetivos están el re ducir el tiempo de desarrollo de aplicaciones de todo t ipo (no sólo en ámbitos de Pruebas, Control y Diseño) y e l permitir la entrada a la informática a
profesionales de cualquier otro campo. LabVIEW consigue combinarse con todo tipo de software y hardware, tanto del propio fabricante -tarjetas de adquisición de datos, PAC, Visión, instrumentos y otro Hardware- como de otros fabricantes.
Programa en LabVIEW Como se ha dicho es una herramienta gráfica de programación, esto significa que los programas no se escriben, sino que se dibujan, facilitando su comprensión. Al tener ya pre-diseñados una gran cantidad de bloques, se le facilita al usuario la creación del proyecto, con lo cual en vez de estar una gran cantidad de tiempo en programar un dispositivo/bloque, se le permite invertir mucho menos tiempo y dedicarse un poco más e n la interfaz gráfica y la interacción con el usuario final. Cada VI consta de dos partes diferenciadas:
Panel Frontal : El Panel Frontal es la interfaz con el usuario, la utilizamos para interactuar con el usuario cuando el programa se e stá ejecutando. Los usuarios podrán observar los datos del programa actualizados en tiempo real (como van fluyendo los datos, un ejemplo sería una calculadora, donde tú le pones las entradas, y te pone el resultado en la salida). En esta interfaz se definen los controles (los usamos como entradas, pueden ser botones, marcadores etc.) e indicadores (los usamos como salidas, pueden ser gráficas ....).
Diagrama de Bloques: es el programa propiamente dicho, donde se define su funcionalidad, aquí se colocan íconos que realizan una determinada función y se interconectan (el código que controla el programa --. Suele haber una tercera parte icono/conector que son los medios utilizados para conectar un VI con otros VIs.--
En el panel frontal, encontraremos todo tipos de controles o indicadores, donde cada uno de estos elementos tiene asignado en el diagrama de bloques una terminal, e s decir el usuario podrá diseñar un proyecto en el panel frontal con controles e indicadores, donde estos elementos serán las entradas y salidas que interactuarán con la terminal del VI. Podemos observar en el diagrama de bloques, todos los valores de los controles e indicadores, como van fluyendo entre ellos cuando se está ejecutando un programa VI.
Principales características Su principal característica es la facilidad de uso, válido para programadores profesionales como para personas con pocos conocimientos en programación pueden hacer programas relativamente complejos, imposibles para ellos de hacer con lenguajes tr adicionales. También es muy rápido hacer programas con LabVIEW y cualquier programador, por experimentado que sea, puede beneficiarse de él. Los programas en LabView son llamados instrumentos virtuales (VIs) Para los amantes de lo complejo, con LabVIEW pueden crearse programas de miles de VIs (equivalente a millones de páginas de código texto) para aplicaciones complejas, programas de automatizaciones de decenas de miles de puntos de entradas/salidas, proyectos para combinar nuevos VIs con VIs ya creados, etc. Incluso existen buenas prácticas de programación para optimizar el rendimiento y la calidad de la programación. El labView 7.0 introduce un nuevo tipo de subVI llamado VIs Expreso (Express VIS). Estos son VIs interactivos que tienen una configuración de caja de diálogo que permite al usuario personalizar la funcionalidad del VI Expreso. El VIs est ándard son VIs modulares y personalizables mediante cableado y funciones que son elementos fundamentales de operación de LabView. Presenta facilidades para el manejo de: Interfaces de comunicaciones:
Puerto serie
Puerto paralelo
GPIB
PXI
VXI
TCP/IP, UDP, DataSocket
Irda
Bluetooth
USB
OPC...
Capacidad de interactuar con otros lenguajes y aplicaciones:
DLL: librerías de funciones
.NET
ActiveX
Multisim
Matlab/Simulink
AutoCAD, SolidWorks, etc
Herramientas gráficas y textuales para el procesado digital de señales.
Visualización y manejo de gráficas con datos dinámicos.
Adquisición y tratamiento de imágenes.
Control de movimiento (combinado incluso con todo lo anterior).
Tiempo Real estrictamente hablando.
Programación de FPGAs para control o validación.
Sincronización entre dispositivos.
APLICACIÓN DE UN INTERMITENTE EN ARDUINO Se trata de realizar un ejercicio básico que consiste en encender y apagar un led que conectamos en el PIN 13 de Arduino que lo configuramos como salida. El tiempo de encendido y apagado es de 1 segundo.
Organigrama y Esquema
Organigrama y esquema de conexionado con la tarjeta Ar duino Obsérvese que se ha colocado el diodo led sin resistencia en serie dado que el PIN13 de Arduino ya lleva incorporada una resistencia interior, en el caso de colocar el diodo LED en otra salida deberíamos colocar una resistencia de al entre 220 y 500 ohmios dependiendo del consumo de corriente del diodo.
Conexionado a realizar en el caso de realizar la salida por el PIN 10
Programa /* * Intermitente * * Ejemplo básico con Arduino. Encendido y apagado de un led * con una cadencia de 1 sg. usando el PIN 13 como salida * no es necesario usar una resistencia para el led * la salida 13 de Arduino la lleva incorporada. * // Definición de la salida en el PIN 13 int ledPin = 13; void setup() //Configuración { // designa la salida digital al PIN 13 pinMode(ledPin, OUTPUT); } void loop() // bucle de funcionamiento { digitalWrite(ledPin, HIGH); // activa el LED delay(1000); // espera 1 seg. (tiempo encendido) // desactiva el LED digitalWrite(ledPin, LOW); // espera 1 seg. (tiempo apagado) delay(1000); }
CIRCUITO DE POTENCIA DISPOSITIVOS
Integrado LM2907 Descripción general
El LM2907, LM2917 serie son de frecuencia monolítica a convertidores de voltaje con una alta ganancia op amp / comparador diseñado para operar un relé, una lámpara u otra carga cuando la entrada frecuencia alcanza o supera una velocidad seleccionada. El tacómetro utiliza una técnica de la bomba de carga y ofrece frecuencia duplicación de ondulación baja, protección de la e ntrada completa en dos versiones (LM2907-8, LM2917-8) y sus cambios de salida a tierra para una entrada de frecuencia cero. El op amp / comparador es totalmente compatible con el tacómetro y tiene un transistor flotante como su salida. este característica permite que sea una planta o de las entregas me ncionadas carga de hastaa 50 mA. El colector puede ser tomada por encima de VCC hasta un VCE máxima de 28V. Las dos configuraciones básicas que se ofrecen incluyen un dispositivo de 8 pines con una referencia a tierra de entrada de tacómetro y un interno la conexión entre la salida del tacómetro y el amplificador operacional entrada no inversora. Esta versión es muy adecuado para sola velocidad o frecuencia de conmutación o la frecuencia totalmente t amponada a aplicaciones de conversión de voltaje. Las configuraciones más versátiles proporcionan diferencial tacómetro entrada y las entradas del amplificador operacional no confirmadas. Con esta versión de la e ntrada de tacómetro puede flotar y la op amplificador se hace adecuada para el filtro de acondicionamiento activo de la salida del tacómetro. Ambas configuraciones están disponibles con un activo Regulador de derivación conectada a través de los cables de alimentación. El regulador sujeta el suministro de tal manera que la frecuencia estable a tensión y la frecuencia de las operaciones en curso son posibles con cualquier tensión de alimentación y una resistencia adecuada.
Ventajas
Cambios de salida a tierra para la entrada de frecuencia cero
Fácil de usar; VOUT e fIN c VCC c c R1 C1
Sólo una red RC proporciona duplicación de frec uencia
Regulador Zener en el chip permite que la frecuencia precisa y estable a la tensión o la conversión de corriente (LM2917)
Características
Planta referencia interfaces de entrada del tacómetro directamente con pastillas magnéticas reluctancia variable
El amplificador operacional / comparador ha flotante transistor de salida 50 mA sumidero o fuente para operar relés, solenoides, metros, o LEDs
Duplicación de frecuencia de ondulación baja
Tacómetro se ha incorporado en la histéresis, ya sea con entrada diferencial o e ntrada de referencia a tierra
Zener incorporado en LM2917 g0.3% linealidad típica
Planta tacómetro se hace referencia está completamente protegida contra el daño debido a los cambios anteriores VCC y debajo de la tierra
Aplicaciones
Más / menos con sensor de velocidad
Frecuencia de conversión de voltaje (tacómetro) Velocímetros
Metros de permanencia punto de interruptor
Tacómetro de mano
Reguladores de velocidad
Control de crucero
Mando del embrague de control de cerradura de la puerta del automóvil
Control de Hornos
Información de Aplicaciones
La serie LM2907 de circuitos tacómetro está diseñado para aplicaciones de parte de conteo externas mínimas y máxima versatilidad. Con el fin de aprovechar al máximo sus carac terísticas y ventajas vamos a examinar su teoría de l a operación. La primera etapa de la operación es un amplificador diferencial conducía una retroalimentación positiva flip-flop circuito. La tensión de umbral de entrada es la cantidad de te nsión de entrada diferencial a la que la salida de e sta etapa cambia de estado. Dos opciones (LM2907-8, LM2917-8) tienen una e ntrada a tierra internamente de modo que una necesidad de señal de entrada oscilar arriba y debajo de la tierra y superior a la entrada umbrales para producir una salida. Esto se ofrece espec íficamente para pickups magnéticos reluctancia variable que normalmente proporcionan una salida de un solo extremo ac. Esta única entrada es también plenamente protegida contra osc ilaciones de la tensión a g28V, que son fácilmente alcanzado con este tipo de pastillas. Las opciones de entrada diferencial (LM2907, LM2917) dan la usuario la opción de establecer su propio nivel de conmutación de entrada y todavía tienen la histéresis alrededor de ese nivel durante ruido excelente rechazo en cualquier aplicación. Por supuesto, a fin de permitir que el insumos para alcanzar t ensiones de modo común por encima del suelo, entrada la protecc ión se retira y tampoco de entrada debe ser tomada fuera de los límites de la tensión de alimentación que se utiliza. Es muy importante que una entrada no va bajo tierra sin alguna resistencia en su plomo para limitar la corriente que fluirá entonces en el diodo de Epi-sustrato. Después de la etapa de entrada e s la bomba de carga en el que el frecuencia de entrada se convierte a un voltaje de corriente continua. Para hacer esto requiere un condensador de temporización, una resistencia de salida, y un integrar o condensador de filtro. Cuando los cambios de etapa de entrada Estado (debido a un c ruce adecuado cero o tensión diferencial en la entrada) el condensador de temporización e stá ya sea cargada o descargada linealmente entre dos tensiones cuya diferencia es VCC / 2. Luego, en un ciclo medio de la frecuencia de entrada o un tiempo igual a 1/2 FIN el cambio en la carga en el momento condensador es igual a VCC / 2 c C1. La cantidad media de corriente bombeada dentro o fuera del condensador.
USO ZENER REGULADO OPCIONES (LM2917) Para aquellas aplicaciones en las que una tensión o corriente de salida debe ser obtenido independiente de las variaciones de tensión de alimentación, se ofrece el LM2917. La consideración más importante en la elección de una resistencia de caída del suministro regulado a el dispositivo es que el tacómetro y OP c ircuito amplificador solo requieren alrededor de 3 mA en el nivel de voltaje proporcionado por el Zener. A bajos voltajes de suministro que debe haber alguna corriente que fluye en la r esistencia por encima de la corriente del circuito 3 mA para operar el regulador. Como un ejemplo, si el suministro de crudos varía de 9V a 16V, una resistencia de 470X minimizará la Zener variación de la tensión de 160 mV. Si la resistencia pasa por debajo de 400X o 600X sobre la variación Zener se e leva rápidamente por encima de 200 mV para la misma variación de entrada.
Integrado SG3525 Descripción general
El SG3525A, circuitos de control de modulador de ancho de pulso SG3527A ofrecen mejo ra el rendimiento y las partes externas más bajas c uentan cuando implementado para controlar todos los tipos de fuentes de alimentación conmutadas. El on-chip 5,1 V r eferencia se recorta a ± 1% y el amplificador de error tiene una entrada rango de voltaje en modo común que incluye la tensión de referencia, por lo tanto eliminando la necesidad de resistencias del divisor de externos. Una entrada de sincronización para la oscilador permite que múltiples unidades para ser acoplados ni una sola unidad para ser sincronizado con un reloj de sistema externo. Una amplia gama de tiempo muerto puede ser programado por una sola resiste ncia conectada entre el TC y de descarga pins. Estos dispositivos también disponen de circuitos de arranque suave integrado, con sólo una condensador de temporización externa. Un broche de cierre controla tanto el circuito de arranque suave y las etapas de salida, proporcionando a su vez a través de la instantánea de PWM pestillo con el apagado pulsado, así como reciclaje de arranque suave con más tiempo comandos de apagado. El bloqueo de voltaje bajo inhibe las salidas y el c ambiante del capacitor de arranque suave cuando VCC es por debajo del nominal. La salida etapas son diseño tótem capaz de hundimiento y el abastecimiento de más de 200 mA. La etapa de salida de las características SG3525A NOR lógica resultantes en un salida baja para un estado desconectado mientras el SG3527A utilizado OR lógica que da una de alto rendimiento cuando está apagada.
• 8.0 V a 35 V Operación • 5,1 V ± 1,0% recortado Referencia • 100 Hz a 400 kHz Rango Oscilador • Sync oscilador separado Pin • Control de tiempo muerto ajustable • Entrada de mínima tensión de bloqueo • Enganche PWM para Prevenir Pulsos Múltiples • Apagar Pulse-por-Pulse • Dual Source / Salidas Fregadero: ± 400 mA pico
Información de Aplicaciones
Opciones de cierre (Ver Diagrama de bloques, la primera página) Dado que ambos terminales, de compensación y de arranque suave (Pines 9 y 8) tienen fuente de corriente pull-ups, o bien puede aceptar fácilmente una señal desplegable que sólo tiene que hundir un máximo de 100 mA para apagar las salidas. Esto está sujeto a el r equisito adicional de descargar cualquier cosa externa capacitancia, pueden conectarse a estos pines. Un enfoque alternativo es el uso de los circuitos de apagado del pasador 10 que ha sido mejorado para mej orar las disponibles opciones de apagado. La activación de este circuito mediante la aplicación de un señal positiva en el pin 10 realiza dos funciones: la PWM pestillo se establece de inmediato que proporciona la se ñal de desconexión rápida para las salidas; y un sumidero de corriente 150 mA comienza a descargarse el condensador de arranque suave externa. Si el comando shutdown es corto, la señal PWM se rescinda sin significativa descarga del capacitor de arranque suave, por lo tanto, lo que permite, por ejemplo, una aplicación conveniente de pulso-por-pulso limitación de corriente. La celebración de pin 10 de alto para una mayor duración, Sin embargo, en última instancia, cumplir este condensador
externo, reciclaje de encendido lento después de la liberación. Pin 10 no se debe dejar flotando como la captación de ruido podría concebiblemente interrumpir el funcionamiento normal.
CIRCUITO DE LA PLACA DE POTENCIA
