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CURSO DE ARDUINO 3

Seguimos conociendo las posibilidades de la placa de Arduino.  Recuerda que puedes acceder a la web deArduino a través de la dirección: www.arduino.cc
Para realizar las prácticas con Arduino necesitamos el material electrónico que se  describe en la siguiente LISTA DE MATERIALES.
Muchas webs ofrecen circuitos y programas para experimentar con Arduino. Una de ellas, de la que hemos obtenido información es: www.fritzing.org siendo muy recomendable el programa libre Fritzing, que puede descargarse desde su web y que hemos utilizado para los diseños de circuitos con placa de prototipos. Este programa permite diseñar circuitos mediante placa de prototipos, obteniendo a la vez su esquema y pudiendo usar el diseño para crear una placa PCB (placa de circuito impreso) que puede fabricarse a partir del modelo resultante, e incluso encargarse a la web de Fritzing para que ellos lo fabriquen (previo pago en este caso, claro). También es muy interesante el KIT Fritzing basado en Arduino, pues contiene casi todo el material que se necesita para las prácticas propuestas.
Como en todos los capítulos, la idea del curso y los archivos de video han sido obtenidos de www.miriadax.net, de un curso de Xnergic-TecnoCampusMataró (TCM) dirigido y presentado por Marco Antonio Rodríguez, al cual agradecemos calurosamente su esfuerzo.

Manejo básico de Arduino 3

SCRATCH
Se recomienda ver todos los videos en PANTALLA COMPLETA y usar unos AURICULARES. Los videos imprescindibles para realizar el curso se marcan con una tabla con fondo Naranja. Los ejercicios aparecen en color Verde.

MÓDULO 4C. ARDUINO. COMUNICACIÓN SERIE Y ALIMENTACIÓN DEL CIRCUITO.

(Pincha en los enlaces para acceder al canal de Youtube y ver los videos)
4.6 COMUNICACIÓN SERIE
Aprenderemos a enviar y recibir datos a través de la placa de Arduino, comprobando el efecto mediante el Monitor Serie:
  • Ya estudiamos en la práctica 4.4 cómo se activaba el Monitor Serie. Repásalo allí.

4.6. COMUNICACIÓN SERIE (Ejercicios):
  • 4.6.A. ESCRITURA Y LECTURA DE LA PLACA A TRAVÉS DEL PUERTO SERIE. Toma la placa de Arduino y comprueba el programa propuesto: Para esta práctica no hace falta montar ningún componente. Simplemente conecta la placa de Arduino a través del puerto USB al ordenador.
4.6.A. ESCRITURA Y LECTURA DE LA PLACA A TRAVÉS DEL PUERTO SERIE
Programa:

 

Instrucciones:
  1. Conecta la placa de Arduino y prueba el programa.
  2. Activa el Monitor Serie
  3. Comprueba la lectura mediante el Monitor Serie:
4.6.A. COMUNICACIÓN SERIE
Lecturas del Monitor:












    • 4.6.B. Cambia el programa de forma que se mande a la placa otro carácter distinto, por ejemplo:
      • q, E, ), 2
      • Comprueba el resultado con el Monitor Serie
    • 4.6.C. Cambia el programa de forma que se envíe a la placa una secuencia de caracteres, por ejemplo:
      • j, H, ?, 4
      • Comprueba el resultado con el Monitor Serie
    • 4.6.D. Cambia el programa de forma que se envíe a la placa una palabra formada por distintos caracteres, por ejemplo:
      • @R¡€5
      • Comprueba el resultado con el Monitor Serie

    • 4.6.E. ESCRITURA EN LA PLACA A TRAVÉS DE LA VENTANA DEL MONITOR SERIE. LECTURA DEL CÓDIGO ASCII.
      • Vamos a escribir en la placa a través del puerto serie, pero no a través del programa sino desde la ventana del monitor Serie. Al leer desde la ventana del monitor, obtendremos el valor según el código ASCII del carácter introducido.

4.6.E. ESCRITURA DESDE LA VENTANA DEL MONITOR SERIE. LECTURA DEL CÓDIGO ASCII
Programa:
Instrucciones:
  1. Prueba el programa.
  2. Activa el Monitor Serie
  3. Introduce los siguientes caracteres en la ventana del Monitor Serie y averigua cuál es el código ASCII de los siguientes caracteres:
4.6.E. ESCRITURA DESDE EL MONITOR SERIE
CARÁCTER enviado
CÓDIGO ASCII recibido
=

%

r

R

E

É

a

b




    • 4.6.F. CONTROL DE UN SERVOMOTOR MEDIANTE LA VENTANA DEL MONITOR SERIE. El control del movimiento de motores es una posible aplicación de la comunicación a través del Monitor Serie. Vamos a modificar el programa anterior para controlar el movimiento de un servomotor.
      • El motor se posicionará en principio en 90º
      • Si se introduce la letra a en la ventana del Monitor Serie, el servomotor incrementará 1º su posición
      • Si se introduce la letra b en la ventana del Monitor Serie, el servomotor decrementará 1º su posición.
      Antes de realizar el montaje del servomotor, recuerda el patillaje de los distintos modelos

4.6.F. CONTROL DE UN SERVOMOTOR MEDIANTE LA VENTANA DEL MONITOR SERIE
Esquema:
Programa:
Proto-Board:
Instrucciones:
  1. Monta el circuito
  2. Escribe el programa.
  3. Activa el monitor Serie
  4. En el monitor Serie introduce el valor a y observa lo que ocurre. Haz lo mismo con b
  5. Prueba a introducir varias letras juntas, por ejemplo aaaaaaaaaaaa o bbbbbbbbbbbb ¿Qué ocurre entonces?



    • 4.6.G. MODIFICACIONES en el programa. Experimenta cambiando las líneas siguientes en el programa. El montaje es el mismo:
4.6.G. CONTROL DE UN SERVOMOTOR MEDIANTE EL MONITOR SERIE. MODIFICACIONES EN EL PROGRAMA
Programa: Programa "B"
Programa "C"


Instrucciones:
  1. Si lo comparas con el anterior, el programa debe funcionar ahora de forma distinta ¿En qué se nota el cambio?
  2. ¿A qué se debe?
  3. ¿Es útil el cambio?
  1. ¿Qué cambio en el funcionamiento provoca esta modificación del  programa inicial?
  2. ¿A qué se debe?
  3. ¿Es útil el cambio?


    • 4.6.H. CAMBIO EN LOS CARACTERES DE CONTROL. Modifica el programa inicial para que el funcionamiento sea el siguiente:
      • El motor se posicionará en principio en 90º
      • Si se introduce la letra i en la ventana del Monitor Serie, el servomotor reducirá 2 grados su posición, posicionándose más a la izquierda
      • Si se introduce la letra d en la ventana del Monitor Serie, el servomotor aumentará 2 grados su posición, posicionándose más a la derecha

4.7 ALIMENTACIÓN Y BATERÍAS
Los objetos que controlamos mediante la placa de Arduino no siempre funcionan con la misma tensión que la placa de Arduino. O necesitan unos niveles de potencia que la placa no puede proporcionar sin dañarse. ¿Cómo podemos proporcionar a estos objetos la potencia que necesitan, pero de modo que los podamos controlar con Arduino? Hay varias soluciones posibles.

  • Una de ellas ya la conocimos cuando estudiamos el circuito integrado L293D. Recuerda que para usar este circuito necesitábamos colocar una batería externa que servía para alimentar a los motores, como puedes ver revisando aquellos circuitos.
Además de esta solución, estudiaremos otras:

EL RELÉ
El Relé se basa en el efecto electromagnético: cuando una corriente circula por una bobina, ésta provoca un campo magnético que puede usarse para atraer objetos de hierro. Es lo que se conoce como ELECTROIMÁN.
Este efecto se incrementa si la bobina está enrollada sobre un núcleo de hierro.
ELECTROIMÁN:


Este electroimán puede utilizarse para mover un mecanismo formado por contactos. De este modo puede abrirse o cerrarse interruptores o conmutadores a "distancia". Esto tiene la ventaja de que no hay conexión eléctrica entre los circuitos de MANDO (el del electroimán) y el de CONTROL (los contactos gobernados por la bobina del electroimán).
Los contactos suelen denominarse mediante la siguiente nomenclatura (en inglés):
  • C = Common (común)
  • NO = Normally Open (Normalmente Abierto, es el estado en que se encuentra cuando el relé está inactivo)
  • NC = Normally Closed (Normalmente Cerrado, o sea, cerrado cuando el relé está inactivo).
Al activarse el relé, los contactos cambian de estado: el que estaba Cerrado pasa a Abierto y viceversa.
RELÉ:

El símbolo del Relé representa la Bobina por un lado y los contactos en el otro.

  • La bobina se conecta a un voltaje del valor que indica el fabricante, a través del CIRCUITO DE CONTROL.
  • Los contactos pueden conectarse a una fuente de tensión distinta, ya sea alterna o continua, y permiten un amplio margen de valores de voltaje. Forman el CIRCUITO DE POTENCIA, o circuito controlado.

Debemos acostumbrarnos a encontrar distintos símbolos según el fabricante de los relés.


Es importante destacar que, en paralelo con la bobina y en sentido contrario a la corriente, se suele situar un diodo. Su función es evitar que las corrientes de autoinducción que origina la bobina afecten al circuito de Arduino. El diodo descarga estas corrientes, que pueden alcanzar valores elevados.
Esta disposición se llama diodo volante o flywheel.

Existen muchos tipos de Relés, según la tensión de funcionamiento, la potencia, el número de contactos y si son interruptores o conmutadores...

El modelo que usaremos será el OMRON G5Q-1 que se activa con 5V en la bobina. Tiene un circuito de potencia formado por un conmutador


Otro posible relé miniatura con características similares es el TYCO PE14005 (incluso mejor en algunos aspectos)

OMRON G5Q-1



VISTA DE LAS PATILLAS DESDE ARRIBA:


SÍMBOLO:





4.7. ALIMENTACIÓN Y BATERÍAS (Ejercicios):
  • 4.7.A. RELÉ QUE CONTROLA UN MOTOR ALIMENTADO POR 9V. Monta el circuito propuesto y comprueba su funcionamiento.
4..7.A. RELÉ QUE CONTROLA UN MOTOR ALIMENTADO POR 9V
Esquema:
Como Diodo "volante" usaremos el modelo de Diodo 1N4007 que tiene buenas características.

Programa:
Patillaje:
VISTA DE LAS PATILLAS DESDE ARRIBA:
Girando el esquema del relé de este modo, entenderás mejor el montaje siguiente

Proto-Board:


Instrucciones:
  1. Monta el circuito. Ten cuidado con conectar los cables a los bornes adecuados.
  2. Carga el programa.
  3. Comprueba su funcionamiento.
  4. Observa que el relé "suena" cuando se activa y desactiva. Esto es debido a que tiene un mecanismo que se mueve.


  • 4.7.B. RELÉ QUE CONTROLA UN MOTOR Y UN LED, AMBOS ALIMENTADOS POR 9V. Para hacer este montaje vamos a utilizar las dos salidas del conmutador:
    • Una de ellas dará corriente al motor.
    • La otra alimentará un LED. Como la tensión de alimentación es de 9V en lugar de 5V, habrá que aumentar la Resistencia que se pone en serie con el LED, para que disipe la tensión extra que se aplica. La solución más fácil es poner dos resistencias de 220 Ohmios en serie, sumando 440 Ohmios en total.
4..7.B. RELÉ QUE CONTROLA UN MOTOR Y UN LED, AMBOS ALIMENTADOS POR 9V
Esquema:

Programa: Es el mismo del circuito anterior
Patillaje:
VISTA DE LAS PATILLAS DESDE ARRIBA:
Girando el esquema del relé de este modo, entenderás mejor el montaje siguiente

Proto-Board:



EL RELÉ II
Vamos a conocer ahora un modelo de relé de 2 circuitos, siendo cada uno de ellos un conmutador.
El modelo que usaremos es el OMRON G5V-2 aunque podría servirnos también el TYCO MT2-93401 pues tiene características similares (incluso mejores)

El esquema del patillaje del relé es el siguiente:

VISTA DE LAS PATILLAS
DESDE ARRIBA:

Una de las posibles aplicaciones de este relé es el control de un Motor DC. Para realizarlo se recurre a un esquema como el que se ve a la derecha. Se trata de enviar la corriente de la pila, unas veces en un sentido, y otras veces en el contrario.

Este circuito tiene una función similar al de la Práctica 4.6.E (circuito en Push-Pull, con el integrado L293D). Sirva esto como ejemplo de que, EN ELECTRÓNICA, como en tantas cosas, NO HAY UNA SÓLA MANERA DE HACER LAS COSAS.

Este es el circuito que vas a tratar de realizar en la práctica siguiente.




  • 4.7.C. RELÉ DE DOS CIRCUITOS/CONMUTADORES QUE CONTROLA UN MOTOR DC. En este caso no mostraremos el diseño en la placa Board. Debes ser capaz de realizar el montaje por tí mismo:
4.7.C. RELÉ DE DOS CIRCUITOS/CONMUTADORES QUE CONTROLA UN MOTOR DC
Esquema:
Observa que, para proteger la salida de Arduino se ha colocado un Diodo 1N4007 en configuración de "Diodo volante" como siempre hacemos con los relés.

Programa: Es el mismo de los circuitos anteriores. Se trata simplemente de activar o desactivar el PIN 2.
Instrucciones:
Este es el Circuito que debes montar. Debes seguir los siguientes pasos:
  1. Recopila el material necesario.
  2. Para orientarte sobre cómo realizar las conexiones es conveniente anotar en el esquema la numeración de las patillas de los elementos que aparecen. (en el diagrama de más abajo se te proporciona una ayuda sobre esto).
  3. Sería conveniente realizar un esquema de cómo quedaría todo montado en la placa board. Aquí tienes una plantilla de Placa-Board o, si lo prefieres, de Placa-Board con Arduino
  4. Coloca en la placa Board los elementos en una disposición que te convenga para realizar las conexiones
  5. Realiza las conexiones.
  6. Comprueba el funcionamiento del circuito. El motor debe girar en un sentido y otro, cada 0,5 segundos.
Diagrama:
Es el mismo Esquema anterior, añadiendo la numeración de los PINES del Relé de 2 circuitos (ver arriba)




Otra de las formas de hacer funcionar un elemento alimentado por una batería externa es mediante un transistor bipolar:

EL TRANSISTOR BIPOLAR
Se trata de un dispositivo electrónico con muchas posibilidades y gran importancia hoy día. Gracias al transistor se han logrado muchos otros inventos como el circuito integrado y se ha desarrollado la informática.
De entre sus múltiples aplicaciones, nosotros utilizaremos su utilidad como interruptor, lo cual lo aproxima al uso que hemos estudiado de los relés. Comparado con el relé, el transistor es mucho más pequeño y no tiene ningún tipo de movimiento mecánico, estando formado por distintas capas de material semiconductor.
Existen muchos modelos de transistor. Para nuestro estudio vamos a usar el transistor bipolar tipo  NPN, cuyo símbolo aparece a la derecha.
Observamos que consta de 3 "patillas" que corresponden a las tres capas de que está formado el transistor:
  • B = Base
  • C = Colector
  • E = Emisor

Su funcionamiento como interruptor consiste en que
  • Cuando no entra suficiente corriente por la base (Ib). El transistor no permite el paso de corriente entre los terminales C y E. Comportándose como un interruptor abierto.

  • Si entra una corriente suficiente por la base (IB), el transistor permite el paso de corriente entre los terminales C y E, comportándose como un interruptor cerrado.


La corriente, que pasa a través del colector, se denomina Ic.

Cuando el transistor se comporta como un interruptor cerrado, es decir, como un cortocircuito, se alcanza el valor máximo posible en la corriente IC, que entonces ya no dependerá del transistor sino del circuito externo: las pilas y resistencias que haya conectadas al colector del transistor.

En la siguiente animación vemos cómo se conecta el transistor y el proceso de activación de una bombilla:
Explicación de la animación:
  • El transistor está integrado en un circuito con una pila Vbb y una resistencia de 1K, necesaria para limitar la corriente que entra en la base (B). Mientras la pila Vbb no proporciona corriente a la base (B), tampoco fluye corriente entre el colector (C) y el emisor (E). Esto es así, porque el material semiconductor del que están formadas  las zonasde la base (B) y el colector (C) no tiene elementos que puedan transmitir la corriente.
  • Una vez conectada la pila Vbb a la base (B), se produce una pequeña corriente Ib.
  • Esta corriente, al pasar por la base, origina una alta concentración de electrones en una superficie que físicamente es muy pequeña, y que además está muy próximaa las zonas del colector y el emisor.
  • Esta elevada concentración de electrones en un espacio próximo al colector, provoca que la corriente pueda saltar del colector a la base a través de ellos, creándose una corriente eléctrica Ic. Este proceso que en la animación se ve ralentizado, en realidad ocurre de forma casi instantánea.
  • La corriente eléctrica Ic es mucho más elevada que Ib, pudiendo ser entre 30 y 100 veces más grande.
  • Al poder pasar corriente eléctrica entre el colector y el emisor, la bombilla se ilumina. El transistor actúa como un interruptor cerrado.
  • Al interrumpir la corriente en la base, también se interrumpe la corriente en el colector, apagándose la bombilla. El transistor vuelve a actuar como un interruptor abierto.
Existen muchos modelos de transistor, con distintas potencias y formas de presentación (package).
El modelo de transistor que vamos a utilizar es el TIP-120 y es un transistor NPN. Se presenta con un empaquetamiento tipo TO-220 que corresponde a las patillas que se ven en el esquema de la derecha. Como se puede ver, la patilla del colector también está conectada a la chapa trasera, pudiendo atornillarse al circuito impreso mediante el agujero que presenta.

En realidad, el TIP-120 no es un transistor, sino un circuito de dos transistores dos conectados mediante la "configuración Darlington". Gracias a esta configuración, el resultado es como si fuera un sólo transistor pero con una capacidad de amplificación mucho mayor.
Antes de estudiar el Darlington, conviene recordar los valores de las distintas corrientes que intervienen en un circuito con transistor:


En un transistor bipolar normal, la corriente que pasa por el colector es al menos 30 veces mayor que la corriente de base:

IC = 30*IB

IE e IC son prácticamente iguales.

CONFIGURACIÓN DARLINGTON:

En la configuración Darlington, la corriente del emisor (IE1) del primer transistor se utiliza como corriente de base (IB2) del segundo transistor:

Al introducir esta corriente en la base del segundo transistor, resulta nuevamente amplificada. Tras una serie de cálculos, tenemos que:

ICtotal  = 960*IB1




Como ya dijimos anteriormente, la corriente IC no puede crecer indefinidamente. El máximo valor que puede alcanzar esta corriente se alcanza cuando el transistor actúa como un interruptor cerrado, dependiendo entonces IC de los valores de los componentes conectados al circuito del colector.


Al tener mucha mayor amplificación de corriente, basta una pequeña corriente (IB) en la Base para que la corriente en el colector (IC) alcance el valor máximo posible, llegando entonces el transistor al estado de "interruptor cerrado".

En definitiva, la configuración Darlington es equivalente a un sólo transistor mucho más sensible a los cambios de intensidad en la Base.

Gracias a la configuración Darlington, una pequeñísima corriente aplicada a la Base consigue que el transistor se comporte como un interruptor cerrado.


  • 4.7.D. TRANSISTOR TIP-120 QUE ACTIVA UN MOTOR ALIMENTADO POR 4.5V. Monta el circuito propuesto y comprueba su funcionamiento. Fíjate en que el montaje es muy parecido al del Relé. Conviene destacar lo siguiente:
    • Hay una resistencia de 1K en la Base del transistor, que sirve para limitar la corriente que entra, asegurando que el transistor funciona en modo de interruptor, pero evitando que se queme el transistor por una excesiva corriente en la base.
    • Igual que en el caso del relé, se sitúa un diodo volante a la salida del transistor, entre sus terminales C (Colector) y E (Emisor). La función del diodo volante es evitar que las corrientes de autoinducción creadas por la bobina del motor afecten al transistor, dañándolo. El motor, igual que el relé, contiene bobinas, por lo que es necesario tener la misma precaución.
    • Usaremos una pila de petaca para conseguir los 4.5V.
4.7.D. TRANSISTOR TIP-120 QUE ACTIVA UN MOTOR ALIMENTADO POR 4.5V
Esquema:
Programa:
Es el mismo programa de todo este apartado
Proto-Board:
Como batería puede usarse una pila de petaca de 4.5V
Instrucciones:
  1. Monta  el circuito
  2. Carga el programa en Arduino
  3. Comprueba el funcionamiento



Por último, podemos utilizar un transistor del tipo MOSFET para hacer funcionar un motor usando una batería externa:

EL TRANSISTOR MOSFET
El MOSFET es un tipo particular de transistor, enmarcado dentro de la variedad de los Transistores de Efecto Campo (FET = Field Effect Transistor). Está formado por una serie de capas de material semiconductor de distintos tipos, al que se añade un material aislante (dióxido de Silicio) y una capa metálica. Esta variedad de capas da lugar al prefijo MOS = Metal-Óxido-Semiconductor.

Dentro de la gran variedad de transistores tipo FET, concretamente vamos a usar el denominado MOSFET de enriquecimiento de canal N. Este dispositivo revolucionó en su día la industria de la electrónica, consiguiendo una espectacular evolución de la electrónica digital y de los ordenadores personales.
El símbolo del MOSFET de enriquecimiento de canal N es el que aparece a la derecha.
En este caso no coinciden las iniciales de los nombres de las patillas en inglés y español, siendo denominadas por sus iniciales inglesas:
  • G = Puerta (Gate)
  • D = Drenador (Drain)
  • S  = Fuente (Source)

A veces, el símbolo incluye un diodo entre la Fuente (S) y el Drenador (D) que refleja un efecto que se produce por la composición del material semiconductor. Sin embargo, en principio, no usaremos este diodo como diodo volante, sino que conectaremos nosotros un diodo externo.

El modelo de MOSFET-N que vamos a usar es el IRF630, que tiene un encapsulado tipo TO220AB. Igual que el transistor, el Drenador tiene una patilla asignada y, también, la chapa trasera.

Los MOSFET son dispositivos sensibles a la electricidad estática, por lo que, antes de cogerlos con la mano, debemos "descargarnos" tocando tierra, o el chasis metálico del equipo con el que estemos trabajando (si tiene toma de tierra). Igualmente, nunca debemos insertarlos en un circuito mientras la alimentación esté conectada.

Este tipo de transistor tiene un funcionamiento similar al transistor bipolar, pudiendo usarse como interruptor:
  • Mientras no se aplica tensión en la puerta G, el transistor se comporta como un interruptor abierto, impidiendo el paso de corriente entre los terminales D y S.

  • Si se aplica suficiente tensión en la puerta (VGS), se crea un campo eléctrico que influye en las capas internas del MOSFET, creándose una capa conductora entre D y S. En esta circunstancia, el MOFET se comporta como un interruptor cerrado, permitiendo el paso de corriente entre los terminales D y S.
La gran diferencia con el transistor bipolar es que, en este caso, no es una Intensidad la que provoca el efecto, sino una Tensión. La intensidad que interviene es prácticamente nula, por lo que no es necesaria una resistencia en la puerta (G).



La corriente que entra por el Drenador se denomina ID.

Una vez comunicados los terminales Drenador (D) y Fuente (S), la corriente ID que pasa es la máxima posible, y sólo depende de los elementos conectados externamente al circuito del Drenador.

En la animación siguiente se observa el proceso de activación del MOSFET:

Explicación de la animación:
  • Inicialmente no se aplica tensión a la puerta (G). En esta situación no es posible el paso de corriente entre Drenador (D) y Fuente (S) debido a la composición interna del material: Entre las zonas D y S hay un material semiconductor que no permite el paso de corriente, por lo que el transistor actúa como un interruptor abierto.
  • Entre la puerta (G) y el material semiconductor que está entre las zonas (D) y (S) hay un óxido que hace de aislante. Esta construcción es similar a la de un condensador:
    • Si se aplica una tensión VGS a la puerta de un valor suficiente (pero no demasiado elevado, para no dañar el transistor), se crea un campo eléctrico positivo en la placa de puerta (G)
    • Este campo eléctrico positivo atrae electrones frente a la placa de puerta (G).
    • Cuanto mayor sea VGS más electrones se verán atraídos por la tensión positiva, llegando a acumularse frente a la zona de la puerta (G).
    • Esta acumulación de electrones en el material semiconductor crea un "canal" entre las zonas (D) y (S) que acaba permitiendo el paso de corriente entre dichas zonas.
  • Por la puerta no entra prácticamente corriente, consiguiendo activar el transistor sólo con el voltaje VGS aplicado.
  • Si VGS es lo suficientemente elevado (dentro de un límite, para no dañar el transistor) se consigue que la corriente pase entre (D) y (S) prácticamente sin impedimentos, como si el transistor fuera un interruptor cerrado.
  • Al interrumpir la tensión en la puerta (G), desaparece el canal de electrones que permitía el paso de corriente entre (D) y (S). El transistor vuelve a comportarse como un interruptor abierto.




  • 4.7.E. TRANSISTOR MOSFET-N QUE ACTIVA UN MOTOR ALIMENTADO POR 4.5V. El montaje es muy similar al anterior, pero observa los siguientes detalles:
    • No hay resistencia en la puerta del MOSFET.
    • Situaremos un diodo volante a la salida del transistor, entre los terminales D (Drenador) y S (Fuente). Aunque internamente la construcción del MOSFET integra un diodo, lo situaremos también externamente para mayor seguridad.
    • Los 4.5V los obtendremos mediante una pila de petaca.
4.7.E. TRANSISTOR MOSFET-N QUE ACTIVA UN MOTOR ALIMENTADO POR 4.5V
Esquema:
Programa:
Es el mismo programa anterior
Proto-Board:
Instrucciones:
  1. Monta  el circuito
  2. Carga el programa en Arduino
  3. Compara el funcionamiento de este circuito con el anterior. ¿Observas alguna diferencia? ¿Qué motor gira más deprisa?




Para acabar este apartado, conoceremos cómo alimentar la placa de Arduino de forma independiente:

ALIMENTACIÓN DE ARDUINO
Para alimentar Arduino tenemos tres posibles formas:
  1. Manteniéndolo conectado al ordenador a través del puerto USB.
Es la forma habitual que hemos usado. Tiene el inconveniente de que hay que tener un ordenador cerca

  1. Conectándolo a una batería de 9V mediante el conector adecuado.
Es una manera muy útil. Una vez que se ha cargado el programa en Arduino ya lo podemos desconectar del cable USB y, entonces, conectarlo a la batería.
El programa no se borrará aunque lo desconectemos del USB.
¡NO CONECTES AMBOS CABLES A LA VEZ! Desconecta uno y luego conecta el otro.

  1. Conectando la pila de 9V a los siguientes PINES de Arduino:
    • Vin al polo +
    • GND al polo -
Es un método muy útil, sobre todo si se va a usar la misma tensión de 9V para algún componente del circuito, para lo cual puede hacerse la conexión a través de la placa de prototipos.
(3.A) ALIMENTACIÓN INDEPENDIENTE PARA ARDUINO


(3.B) ALIMENTACIÓN COMÚN PARA ARDUINO Y EL CIRCUITO
:



  • 4.7.F. ARDUINO CON ALIMENTACIÓN INDEPENDIENTE (Método 3A)
    • Repite el circuito del transistor TIP-120 pero sin usar el puerto USB para alimentar Arduino, sino utilizando una alimentación independiente según el primer método (3A) que acabamos de ver.


  • 4.7.G. ARDUINO Y CIRCUITO DE RELÉ de un circuito CON ALIMENTACIÓN COMÚN (Método 3B)
    • Vuelve a montar el circuito del relé de un circuito OMRON G5Q-1 para activar/desactivar un motor. En este caso utiliza una alimentación comun para Arduino y el circuito como en el ejemplo (3B) que hemos visto.
    • En este caso, hay que conectar dos diodos volantes:
      • Uno de ellos en paralelo con la entrada del relé, para evitar que las corrientes de autoinducción entren al PIN2 de Arduino.
      • El otro en paralelo con el motor, pues al estar alimentado por la misma batería que Arduino, las corrientes de autoinducción de la bobina del motor podrían entrar a Arduino a través de Vin.
    • Sigue las siguientes orientaciones:
4.7.G. ARDUINO Y CIRCUITO DE RELÉ de un circuito CON ALIMENTACIÓN COMÚN (Método 3B)
Esquema:
Programa:
Es el mismo programa de todo el apartado
Patillaje:
VISTA DE LAS PATILLAS DESDE ARRIBA:
Esta posición invertida te ayudará a entender mejor el esquema siguiente

Proto-Board:

Instrucciones:
Debes seguir los siguientes pasos:
  1. Recopila el material necesario.
  2. Realiza el montaje fijándote en el esquema presentado.
  3. Es importante colocar cada diodo volante en su sentido correcto.
  4. Comprueba el funcionamiento del circuito.



  • 4.7.H. ARDUINO Y CIRCUITO DE RELÉ de DOS circuitos CON ALIMENTACIÓN COMÚN (Método 3B)
    • Vuelve a montar el circuito del relé de dos circuitos OMRON G5V-2 para controlar el sentido de giro de un motor. Igual que antes, a utilizar una alimentación comun para Arduino y el circuito como en el ejemplo (3B) que hemos visto.
    • También hay que conectar dos diodos volantes:
      • Uno de ellos en paralelo con la entrada del relé.
      • El otro en paralelo con la batería, que a su vez está en paralelo con el motor, pues al cambiar las conexiones de éste, las corrientes de autoinducción residuales del motor pueden afectar a Arduino, ya que está conectado a la misma batería que el motor.
    • En este caso no se te proporciona diseño de la placa Board. Trata de hacerlo tú mismo con la documentación de que dispones:
4.7.H. ARDUINO Y CIRCUITO DE RELÉ de DOS circuitos CON ALIMENTACIÓN COMÚN (Método 3B)
Patillaje:
VISTA DE LAS PATILLAS DESDE ARRIBA:

Diagrama:
Programa:
Es el mismo programa de todo el apartado
Modelos de Protoboard:
Instrucciones:
Debes seguir los siguientes pasos:
  1. Recopila el material necesario.
  2. Usa los modelos de placa de prototipos (Proto-board) para hacer un diseño del montaje del circuito tal y como debe quedar sobre la placa.
  3. Monta el circuito.
  4. Comprueba su funcionamiento.



4.8 FINALIZACIÓN
Hecha la introducción a distintos conceptos básicos de Arduino y los sensores y actuadores que podemos conectar a la placa, ya tenemos una base suficiente para avanzar hacia objetivos más ambiciosos. Aparte de lo aprendido en estos módulos, hay mucha información disponible en internet. A continuación se muestran algunos de los muchos recursos disponibles:

  • Webs:
    • Creative Technologies - de Catalunya. En español. Interesante página para el aprendizaje de Arduino y Processing mediante proyectos. Se trata de un programa de aprendizaje colaborativo denominado "Clase de Tecnologías Creativas" y está realizado por Arduino Verkstad con el soporte de Ultra-Lab y en colaboración con el Departament d'Ensenyament de la Generalitat de Catalunya. El contenido de los tutoriales es de libre acceso. También existe otra versión del mismo programa, impulsado por el Centro de Recursos del Profesorado de Castilla La Mancha.
    • Ardumania. Interesante web, que incluye muchos recursos y documentación para Arduino, incluido un pequeño curso on-line y la sección Ardutienda, donde podemos comprar los productos que necesitemos para nuestros proyectos, entre los que se incluye material de Complubot.
    • Complubot. Centro de Robótica Educativa. Dedicada a la enseñanza de la Robótica en general. Con recursos para Arduino, Crumble, Lego... Desarrolladores del programa Ardulab para Arduino, comercializan sus productos en su página y en la Ardutienda de Ardumanía.
    • Txapuzas electrónicas. Web-log muy interesante, en el que se muestran proyectos electrónicos acabados, algunos de ellos realizados con Arduino. Se utiliza el que ellos llaman "método Paper" para diseñar fácilmente circuitos electrónicos sobre placas strip-board (placas de tiras). Como se dice en su web: El método Paper consiste en ayudarnos en unas pegatinas para facilitarnos el proceso de montaje y soldadura. En la web se puede ver y descargar todo lo relativo a los proyectos: Esquema, circuito impreso, descripción e imágenes.
    • Tecnozati. Incipiente web-log sobre Arduino, que se va desarrollando con la adición de nuevo material. Incluye el proyecto de un coche radio-controlado. Incluye los interesantes "Apuntes de Arduino a nivel pardillo".




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