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Extrait - Arduino Aprender a desarrollar para crear objetos inteligentes
Extractos del libro
Arduino Aprender a desarrollar para crear objetos inteligentes Volver a la página de compra del libro

El módulo Arduino

Introducción al microcontrolador

1. Principales nociones

Un microcontrolador es una simplificación de un ordenador en un circuito impreso. Normalmente, un ordenador está formado por varios elementos que funcionan de manera conjunta en torno a un elemento central, el procesador. Estos elementos se dividen en cuatro partes fundamentales: un procesador, una memoria RAM, una memoria ROM y una serie de conectores que aseguran la interfaz con el mundo exterior.

Estas cuatro partes son distintas las unas de las otras, pero deben trabajar en estrecha cooperación para garantizar el correcto funcionamiento de un ordenador.

La interfaz ser humano-máquina del microcontrolador o interfaz entrada-salida es una serie de conexiones que permiten la comunicación con su ordenador, ya sea a través de un teclado, un ratón o una pantalla.

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Figura 1: Esquema de funcionamiento de un ordenador

Por tanto, un microcontrolador es un ordenador simplificado que reúne todas estas partes distintas en un único circuito. También puede asumir algunas tareas sencillas, ejecutando instrucciones de máquina, que estaban reservadas a los ordenadores. Como consecuencia de esta concentración de elementos, un microcontrolador tiene varias ventajas significativas respecto al ordenador: su tamaño y su consumo de energía. Estas dos características han permitido hacer que el microcontrolador sea atractivo a nivel...

Presentación general

Arduino es una gama de circuitos electrónicos open source, basados la mayor parte en un microcontrolador del fabricante Atmel. Estos circuitos integran los componentes necesarios para permitir un uso rápido y sencillo del microcontrolador. Esta simplificación está orientada a hacer accesible a todos la creación y la programación de objetos o dispositivos interactivos. Estos objetos pueden contener todo tipo de captadores, indicadores luminosos o interruptores que queramos.

Entre otros, las tarjetas Arduino están equipadas con conectores estandarizados para conectar módulos compatibles, llamados shields. Estos últimos son circuitos de un tamaño más o menos parecido al de Arduino y que se apilan sobre estos conectores. Ofrecen extensiones de hardware que permiten añadir funcionalidades originales a su proyecto. Además de estos conectores, las tarjetas tienen conectividad USB, que permiten programar fácilmente el microcontrolador que incorporan.

Arduino ofrece gratuitamente un entorno de desarrollo intuitivo, con el que la creación de programas es muy sencilla, incluso para los principiantes. Además, este entorno es compatible con los principales sistemas operativos: Windows, Mac OS X y Linux.

Existe una gran variedad de tarjetas Arduino. Cada una tiene sus ventajas y sus inconvenientes. Será necesario adecuar su elección, en función...

Descripción técnica

Como se ha indicado anteriormente, existen muchas tarjetas Arduino diferentes, pero todas tienen elementos en común.

1. Alimentación

El microcontrolador presente en general en las tarjetas Arduino se alimenta por una tensión de 5V. En función del modelo de la tarjeta, esta tensión se puede proporcionar por una de las tomas de alimentación presentes en la tarjeta o bien por la conexión USB, utilizada para conectarla a un ordenador. El valor de la tensión a proporcionar en una de las tomas de alimentación debe estar comprendido entre 7 y 12V, pero esta tensión no necesita ser estable, gracias a la presencia de un regulador de tensión en la tarjeta.

Pueden existir dos tomas de alimentación en una tarjeta Arduino. La primera toma normalmente es la más sencilla de implementar. Se trata de una sencilla toma jack estándar presente en las tarjetas Arduino Uno y Arduino Mega (consulte el capítulo Las tarjetas Arduino) en la que basta con conectar un bloque de alimentación que proporcione la tensión necesaria para arrancar su tarjeta. Esta toma no está presente en todas las tarjetas Arduino, principalmente en las tarjetas más pequeñas, para las que estas tomas no son vitales.

Por el contrario, la segunda toma está presente en todos los modelos. Se trata de un conector llamado Vin, presente en uno de los lados de la tarjeta. Basta con conectar el polo positivo de su alimentación a este conector, como si se tratara de una pila, y el polo negativo a un conector GND.

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Figura 3: Conectores de alimentación

La tarjeta también tiene dos conectores con tensiones estabilizadas de 3,3 y 5 V, que se representan en la figura anterior. Estas dos tensiones generalmente se utilizan para alimentar los shields que se añadirán a Arduino, pero se pueden utilizar para otros circuitos.

2. Reloj

El reloj determina la frecuencia o rapidez a la que el microcontrolador ejecutará las instrucciones. Esta velocidad puede variar de un microcontrolador a otro y se expresa en herzios (Hz). Si bien...

Historia de Arduino

Originalmente, Arduino es un proyecto de estudiantes de la escuela de Diseño de Interacción de Ivrea, en Italia. Al inicio de los años 2000, las herramientas de diseño de proyectos en el ámbito del diseño de interacción eran caras, cerca de cien euros. La mayor parte de estas herramientas se diseñaban para el ámbito de la ingeniería y la robótica. Para llegar a dominar y utilizar estos componentes era necesario mucho tiempo para aprender y ralentizaba mucho el proceso de creación para estos jóvenes estudiantes.

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Figura 7: Primer modelo de la tarjeta Arduino

Tuvieron la idea de crear una plataforma más abordable y sencilla de utilizar, basada en el entorno de desarrollo Processing, desarrollado en 2001 por estudiantes del MIT. En el año 2003, para un proyecto fin de carrera, se diseñó la tarjeta Wiring, la antecesora de Arduino. Con el objetivo de hacer la plataforma más barata y accesible, un equipo de estudiantes y profesores diseñaron la primera Arduino en 2005. Totalmente open source, Arduino tenía la ventaja de ser multiplataforma y estar en continua optimización por parte de la comunidad de usuarios.

Hardware

Antes de lanzar sus primeros proyectos es recomendable, además de su tarjeta Arduino, tener algunas herramientas adicionales. Además del tradicional destornillador, pelacables y alicates, este hardware será indispensable para los proyectos que se presentan en las siguientes secciones. Si ya está familiarizado con este hardware, puede omitir las secciones que vienen a continuación.

1. Soldador

Herramienta indispensable si quiere hacer un poco de electrónica, el soldador permite, como su nombre indica, soldar componentes electrónicos. Se puede encontrar en cualquier tienda de bricolaje o en Internet por un precio comprendido entre los 10 y 40 euros.

Se deben tener en cuenta varios criterios en la elección de su soldador: el tipo de quemador, el método de calentamiento y la potencia.

El quemador de un soldador está en el extremo del mismo. Es la parte que se calienta cuando se enchufa a la corriente. Hay diferentes quemadores, para realizar diferentes trabajos de soldadura. Si el quemador se puede quitar para cambiarse, hay que saber cuál es el que se adapta mejor a las soldaduras que queremos realizar. Para los trabajos de electrónica, como será en caso a lo largo de este libro, se recomienda un quemador fino.

Para el método de calentamiento hay dos opciones: los soldadores eléctricos y los de gas. Para los eléctricos, es una resistencia eléctrica la que se calienta cuando el soldador se conecta a la corriente. Para los de gas, este proceso de calentamiento se hace con butano o propano. Para pequeños trabajos electrónicos es suficiente con un soldador eléctrico.

Para terminar, la potencia determina la cantidad de calor generado por el soldador. Esta...