ARDUINO. FUNCIONAMIENTO BÁSICO. SENSORES Y ACTUADORES.

0.1 INTRODUCCIÓN

• Se trata de hardware y software libre. Eso no quiere decir que sea gratis sino que podemos encontrar, de forma legal, mucha información en internet sobre la placa y los programas. Esta información la podemos usar para aprender y para realizar nuestros proyectos, así como para comunicarnos con otros usuarios de Arduino.
  
• Los componentes que podemos conectar a la placa de Arduino son elementos de uso común: LEDs, motores, LDR... que podemos encontrar fácilmente en tiendas de electrónica.

0.2 ¿CÓMO FUNCIONA LA PLACA DE ARDUINO?

• Elementos básicos: Microcontrolador, conector USB, conector de alimentación y botón RESET.
• PINES:
• Digitales (del 0 al 13). Pueden usarse de Entrada o Salida digital. Sus valores sólo pueden ser: Nivel Bajo (0V) o Nivel Alto (5V)
  
• Entradas Analógicas (del A0 al A5). Arduino lee la entrada (comprendida entre 0 y 5V), transformándola en un número entre 0 y 1024 (mediante una "regla de tres": si 5 Voltios equivalen a 1024, entonces X Voltios equivalen a...)
  
• Alimentación hacia el exterior: 3,3V, 5V y GND (Tierra o Masa)

• Hardware:
• La placa de Arduino
• Un cable Micro-USB para conectarlo al ordenador
• Software. Vamos a utilizar dos variantes distintas:
• Sólo código (IDE de Arduino), es el modo tradicional de usar Arduino, mediante programación con texto. Es muy interesante si se quiere optimizar el uso de memoria. IDE son las siglas, en inglés, de Entorno de Desarrollo Integrado.
  
• Sólo bloques (mBlock). Mediante una interfaz basada en Scratch podemos programar la placa Arduino, además del robot mBot que trae por defecto el programa. Es la opción más sencilla si conocemos ya Scratch. Como inconveniente, el programa que genera requiere más memoria en la placa de Arduino, ya que se guardan muchos elementos accesorios que no hacen falta en todos los programas.

IDE de Arduino

Descárgalo desde la web de Arduino. Escoge la versión adecuada e instala el programa antes de conectar la placa al cable USB. (Existe una versión on-line: Arduino Web Editor a la que se puede acceder si nos registramos). Puedes descargar estas versiones que ya se han comprobado en WXP: Arduino 1.0.6 Arduino 1.6.9 Arduino 1.8.8 Arduino 1.8.9

USO del IDE de ARDUINO

Abre el programa y verifica que está configurado correctamente el puerto al que has conectado la placa de Arduino. Para ello: 1. Comprueba, en el administrador de dispositivos, en cuál de los puertos COM se ha conectado Arduino. En nuestro caso está en COM3. 2. En el programa de Arduino, en la opción 'Herramientas' escoge ese mismo puerto para la comunicación con la placa. Una vez configurado, aparecerá en la esquina inferior un mensaje que nos avisa del puerto que se utilizará para Arduino. El código de Arduino IDE tiene dos zonas claramente diferenciadas, setup y draw: void setup () {   } entre las llaves se colocan instrucciones que se ejecutarán una sóla vez al iniciar el programa, como por ejemplo opciones de configuración previa: si un PIN actuará de Entrada o Salida. void draw () {   } ejecuta de forma repetida y por orden las instrucciones que se sitúen entre las llaves. Es lo que se conoce como Bucle Continuo. Es decir, una vez que termina con la última vuelve a la primera y este proceso se repite una y otra vez. Una vez escrito el programa, conviene hacer los siguientes procesos: Salvar o sea Guardar el programa por si en el proceso de subida hay fallos y se cierra Verificar para comprobar que no tiene errores de sintaxis Subir el programa a Arduino y comprobar su funcionamiento en la placa (Imagen con el proceso completo de Salvar, Verificar y Subir)

mBlock

Para conseguirlo, accede a la web de mBlock. Existen varias versiones y extensiones, incluyendo las propias del manejo del robot mBot de makeblock, para el que se diseñó el lenguaje. La versión adecuada para WXP es la 3. Puedes descargarla desde la web o desde aquí: mBlock3 para WXP (y también W7 o posteriores) mBlock3 para W7 (y posteriores) mBlock5 (a partir de W7)

Uso de mBLOCK

1. Abre el programa. La ventana resultará como la siguiente: 2. Comprueba que el idioma de la interface es el español, si no lo es o prefieres otro, escoge "Lenguaje" para cambiarlo Comprueba, en el administrador de dispositivos, en cuál de los puertos COM se ha conectado Arduino. En nuestro caso está en COM3. 3. Para poder conectar una placa Arduino hay que instalar los drivers correspondientes. Realiza la instalación desde la opción del menú Conectar -> Instalar Driver de Arduino. 4. Ahora debes escoger el modelo de placa del que dispones. Nosotros usaremos Arduino Uno, que además es el más común. 5. Ahora, para que aparezcan los bloques correspondientes a la placa Arduino, elige en el menú Extensiones la correspondiente a Arduino. 6. La zona de la izquierda de la pantalla corresponde al escenario típico de Scratch. Puedes usarlo en tus programas para combinar la visualización en la pantalla con el comportamiento de elementos externos a través de Arduino. En principio esconderemos el escenario para tener una pantalla más amplia. 7. Las instrucciones que vamos a usar para programar Arduino son las denominadas en el menú de bloques: Datos y Bloques Control Operadores ... y, sobre todo,... Robots 8. Conectamos Arduino mediante el cable USB al ordenador, para transferirle algún programa que hayamos creado. El ordenador instalará los Drivers de la placa y mostrará un mensaje en el que informa del puerto en el que se ha instalado Arduino (COM1, COM2, COM3...) Si no te aparece el mensaje, no te da tiempo a verlo o el ordenador no te lo muestra, porque tuvieras ya instalados los drivers, puedes comprobar en qué puerto está conectado Arduino en el "Panel de control" de tu ordenador , accediendo al "Administrador de dispositivos" 9. Desde mBlock tenemos que escoger, en el menú "Conectar" el puerto serie en el que hemos conectado Arduino. Elige entre las opciones que aparecen el puerto adecuado (COM1, COM2, COM3, COM#......) 10. Ahora mBlock detecta que se ha conectado Arduino y lo testimonia cambiando el indicador a color verde. 11. Para subir el programa creado, hacemos "Click" sobre "Programa de Arduino" para que se ejecute. Entonces nos aparece a la derecha el equivalente al programa en modo texto y una opción denominada "Subir a Arduino", que también pulsamos. Si no funciona pinchar sobre "Programa de Arduino" también se accede a esta ventana mediante el menú Editar→ Modo Arduino 12. Es posible que nos salga un mensaje que nos pide que permitamos el uso de Java. Le damos permiso. Cuando termine de subirse el programa nos saldrá un nuevo mensaje. El texto que corresponde al programa (que aparece a la derecha) puede editarse en el IDE de Arduino  o, si lo prefieres, se puede copiar y pegarlo en un simulador de Arduino como Tinkercad. 13. Una vez subido el programa, el puerto serie (COM#...) pierde la comunicación con Arduino. Por lo que podemos desconectar el cable USB. El programa no se borrará, aunque tendremos que alimentar Arduino con una pila de 9V si queremos que funcione de modo autónomo. 14. OPCIONAL: Si por alguna razón necesitamos usar la transferencia de datos por el puerto serie, debemos volver a realizar la conexión en mBlock, escogiendo de nuevo: Conectar >>Puerto Serie >> COM#... IMPORTANTE: en ese caso desconecta la pila de 9V si la habías conectado.

Tinkercad

Se trata de una web donde se puede diseñar objetos 3D y también simular circuitos electrónicos, incluyendo placas de control como Arduino y otras. Deberás crear una cuenta para acceder.

1. Una vez que accedas con tu nombre de usuario, escoge la opción Circuits y luego Create new Circuit (crear nuevo circuito) 2. En la ventana que se abre puedes escoger entre múltiples componentes: resistencias, LEDs, transistores... incluyendo placas Arduino y de prototipos (BreadBoard) 3. Arrastra los componentes a la zona de la izquierda y monta un circuito. Puedes cambiar sus valores como necesites. También se puede modificar el nombre que se asigna por defecto al montaje. 4. Para simular un circuito, escoge la opción Code. Aparecerá un sistema de bloques que no vamos a usar. Cambia el modo a Text. Te preguntará si deseas eliminar los bloques. Responde que sí. 5. A continuación borra el programa de texto que trae escrito por defecto Tinkercad. 6. Ya puedes escribir el texto de tu programa. O pegar el que hayas obtenido de otro editor como el IDE de Arduino, Visualino o mBlock Copiando desde mBlock... Copiando desde Visualino... Copiando desde ArduinoBlocks Copiando desde el IDE de Arduino... ...y pegando en TinkerCAD: 7. Una vez pegado el texto se puede iniciar la simulación para ver el resultado del programa: 8. Cuando quieras detener la simulación pulsa el botón correspondiente:

PROTOBOARD

La placa Board o Protoboard está diseñada para poder montar circuitos de prueba sin necesidad de soldaduras. Se trata de una placa con agujeros que están conectados entre sí de diversas formas: Los agujeros de la parte central están unidos verticalmente entre sí. Aunque son independientes la zona de arriba y la de abajo: Las filas superior e inferior están formadas por hileras de agujeros conectados entre sí. Ambas filas son independientes y se suelen usar para conectar el + Positivo y - Negativo de la pila. En algunas placas hay varias hileras en cada lado, siempre independientes: La distancia en la parte central está diseñada para que encajen perfectamente circuitos integrados y otros componentes, de modo que se puede conectar cualquier otro elemento a sus patillas de forma independiente. Combinando distintas conexiones puede obtenerse un circuito completo: (Circuito equivalente al anterior, dejando sólo el camino de las conexiones)

0. 4. CÓDIGO DE COLORES DE RESISTENCIAS

CÓDIGO DE COLORES DE RESISTENCIAS

Recuerda que puedes conocer el valor aproximado de una resistencia usando el código de colores: