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Extrait - Arduino Aprender a desarrollar para crear objetos inteligentes
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Los accesorios de Arduino

Introducción

Existen múltiples posibilidades de uso de la tarjeta Arduino. La mayor parte de los componentes disponibles en el mercado tienen conectores compatibles con el entorno Arduino. En ocasiones, puede ser necesario realizar algunas modificaciones o ajustes, pero los componentes son funcionales. Esta diversidad de componentes hace que las aplicaciones realizadas con Arduino, sean muy interesantes y potentes. Evidentemente no es posible hacer un recorrido sobre todos los componentes existentes. En efecto, hay tantos componentes como posibilidades de interacción con el entorno. Las siguientes líneas resumen lo que podría ser un mínimo vital de accesorios y componentes, para iniciarse en la creación de proyectos Arduino.

La pantalla LCD: comunicar con el entorno

1. Conectar una pantalla

Las pantallas LCD o pantallas de cristal líquido son cada vez más habituales en nuestro entorno, ya sea para mostrar información útil o para servir de selector de comandos. Existen pantallas de todo tipo, desde el sencillo visor de caracteres hasta pantallas gigantes a todo color. Las pantallas que se usan más habitualmente en las aplicaciones Arduino son las pantallas de caracteres alfanuméricos.

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Figura 1: Visor LCD

Estas pantallas, incluso si son de marcas diferentes, funcionan generalmente con el mismo principio. Puede haber funcionalidades adicionales en algunos modelos, pero todas se basan en el mismo modelo. Este funciona con un número de conectores que se deben conectar a la tarjeta Arduino. Estos conectores permiten controlar y enviarle información.

Tabla resumen de los conectores de una pantalla LCD

Nombre

Función

Vss               

Masa

Vdd

+5V

V0

Ajuste del contraste

RS

Selección del registro

R/W

Lectura o escritura

E

Entrada de validación

D0 a D7

Bits de datos

Los tres primeros conectores permiten alimentar la pantalla. Este tipo de pantallas funciona con 5V, por lo que una tarjeta Arduino puede encender esta pantalla. Los conectores Vss y Vdd se tienen que conectar a los conectores de alimentación de Arduino. V0 permite ajustar el contraste y mostrar la pantalla. Este conector se usa idealmente con un potenciómetro, para poder jugar de forma manual con este contraste. Este último se puede conectar directamente a los cables de alimentación del visor.

Los tres conectores siguientes permiten navegar entre las diferentes funciones del visor. El conector RS permite determinar si los datos de entrada son datos de control o datos a imprimir por el visor. Un nivel alto indica una escritura y un nivel bajo indica un control. El conector R/W permite determinar si hay que escribir valores en el visor o si hay que leer estos valores. Si la aplicación solo realiza visualizaciones en esta pantalla, es posible cablear este conector directamente a la masa para bloquear esta funcionalidad. Para terminar, el conector E permite activar la recepción de datos para el visor. Cuando este último está a un nivel bajo, los datos no se tienen en cuenta por el visor.

Los conectores...

Los captadores: conocer su entorno

La información del entorno de la tarjeta Arduino es principal para realizar una aplicación inteligente. Obtener la información es relativamente fácil; hay diferentes captadores disponibles para recoger multitud de información de diferentes fuentes, para modelizar el entorno que rodea a la tarjeta Arduino.

1. Captadores remotos

La información remota no está disponible para cualquier objeto móvil y localizarse en un entorno evolutivo.

Los captadores remotos son diferentes según la distancia a medir. No se pueden usar los mismos captadores si la distancia entre el captador y el objeto es de pocos centímetros, o si la distancia que les separa es de metros.

Los captadores remotos de tipo infrarrojo se usan para medir distancias de menos de un metro. Los captadores remotos ultrasónicos se utilizan para medir distancias de algunos metros. Los captadores remotos laser miden distancias de varias decenas de metros. Para terminar, los telémetros laser miden distancias que pueden llegar a varios kilómetros. Sin embargo, para las tarjetas Arduino, los laser más utilizados pueden medir distancias que llegan hasta cien metros.

Según la aplicación desarrollada, es importante elegir el tipo de captador que mejor se adapte.

Captadores remotos infrarrojos

Los captadores remotos infrarrojos tienen un ámbito que puede medir distancias de hasta 80 cm. Los obstáculos más allá del ámbito del captador no se pueden detectar.

Los captadores infrarrojos envían un rayo infrarrojo delante de ellos. El objeto presente refleja esta luz hasta el captador. Esta reflexión del rayo infrarrojo se capta por varios captadores, y se deduce el ángulo de reflexión. Después,  por triangulación, se calcula la distancia que separa el captador y el objeto.

Esta medida es bastante fiable y solo depende de la temperatura y de la reflexión del objeto.

De hecho, la distancia respecto a un objeto llamado reflectante, como un espejo, es difícil de calcular. Los rayos enviados al objeto se reflejan y, de esta manera, las distancias pueden ser fácilmente erróneas.

Los captadores remotos infrarrojos miden la distancia de los objetos situados delante del captador en una franja de de 5 °C. En otras palabras, todos los objetos que no están directamente...

Los motores: moverse en su entorno

1. Definición general

Cuando se trata de una aplicación moviéndose en el espacio, el primer componente que viene a la cabeza es el motor. De hecho, el motor permite la conversión de una energía, en caso de Arduino eléctrica, en una energía mecánica. Es este proceso el que permite el movimiento. En las aplicaciones Arduino, los motores también pueden tener funciones diversas y variadas. Se puede tratar de un sencillo control de apertura de una puerta o de un propulsor de un dron. Los motores cada vez están más solicitados. El entorno Arduino tiene algunas librerías que permiten manipular los diferentes motores disponibles en el mercado.

2. Tipos de motores

Hay docenas de métodos de propulsión en la actualidad, capaces de convertir la energía térmica, química o eléctrica en energía mecánica. Sería muy largo abordar el conjunto de estos componentes. De esta manera, solo se tratarán algunos motores, totalmente eléctricos, que permiten realizar un gran número de aplicaciones. Sin embargo, el usuario es libre de imaginar nuevas maneras de establecerlos.

Hay varios tipos de motores eléctricos. Esta sección solo se centrará en tres tipos de motores diferentes, los servomotores, los motores paso a paso y los motores de corriente continua.

a. Servomotores

Los servomotores son los más sencillos de configurar. Generalmente se utilizan en el modelismo. Permiten mantener una posición estática durante la aplicación de una corriente. Esta posición puede cambiar según el comando que se le pase. Estos motores no permiten hacer rotaciones completas. Según el modelo, disponen de un ángulo de desplazamiento más o menos amplio (los más comunes son los servomotores que van de 0 a 180°).

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Figura 13: Servomotor estándar

Casi todos los servomotores se parecen a los que se han presentado en la figura anteriormente. La carcasa contiene los engranajes que permiten el movimiento. La acción se transmite al eje de rotación en el que se pueden montar diferentes accesorios, proporcionados según el modelo y la marca del servomotor.

Todos tienen tres cables para su alimentación y funcionamiento. Los dos cables rojo y negro (o marrón) corresponden respectivamente...

Saber adaptarse a su entorno automáticamente

Los captadores permiten recoger información heterogénea respecto al entorno de la tarjeta Arduino.

La información se pone a disposición de la tarjeta Arduino y esta última puede activar otros elementos que tienen impactos físicos en el mundo real. Se pueden crear aplicaciones inteligentes de una manera relativamente fácil.

Los captadores solos en sí mismos no tienen ningún objetivo. De hecho, un termómetro mide solo la temperatura. Únicamente, una vez que un termómetro se conecta a una tarjeta Arduino, una temperatura demasiado baja podría activar un radiador y una temperatura muy elevada podría activar un ventilador. A partir de un captador sin importancia se puede crear una aplicación inteligente con Arduino.

Vemos que hay una sencilla relación de causa efecto que permite definir una acción a ejecutar, si un captador mide una información particular.

Los dos factores clave de una aplicación inteligente son los elementos activadores, es decir la información captada por los captadores, y sus consecuencias, es decir las acciones o controles que se activan.

Ejemplo de una aplicación inteligente que utiliza un captador remoto:

Si se detecta un obstáculo delante del robot, es interesante impedir el avance hacia el obstáculo para evitar un choque.

A partir de esta sencilla...