Arduino (IoT): Tutorial de Carro Juguete

Arduino Honduras Santiapps Marcio Valenzuela

Tutorial Juguete

Hemos visto como controlar la electricidad.

Requisitos:

  1. Un carro electrónico o a control remoto
  2. Un voltimetro o amperimetro (incluso puede ser un simple cable)

En juguete electrónico como un carro de baterías no es mas que una tabla de circuitos integrados con una fuente de poder (las baterías AA tipicamente).  El programa para esa tarjeta ya esta cargado en la fabrica y lo único que hace ese programa es controlar el flujo eléctrico a los componentes del carro.

Yo tengo a mi disponibilidad por los momentos este carro:

Arduino Tutorial Toy Car Santiapps Marcio Valenzuela
Arduino Toy Car

Este por suerte es un carro sencillo porque no es a control remoto, solo tiene botones (3 color naranja en la parte superior trasera) que cumplen ciertas funciones.  Por ende lo que dispara el programa grabado en el chip de este juguete es la accion de completar algun circuito con uno de esos 3 botones.  Un circuito activa solo el sonido, otro activa solo las luces y un tercero activa los botones, luces, sonido y el motor!

Veámoslo por dentro:

Arduino Tutorial Toy Car Santiapps Marcio Valenzuela
Arduino Carro

Lo importante a notar aquí es que hay una placa electronica (cafe en el lado derecho) que esta pegada a la parte superior del carro, la tapadera.  Esa placa tiene cables que van hacia la tarjeta principal.  La función de esa placa de completar los circuitos usando los botones naranja de afuera.  En el lado izquierdo podemos ver en la parte superior, un motor DC que mueve las llantas.

Arduino Tutorial Toy Car Santiapps Marcio Valenzuela
Arduino Tutorial Toy Car

Y en la parte inferior de la imagen izquierda podemos ver la placa principal (color blanco) con un parlante para el sonido y unas cuantas terminales visibles de la tarjeta de circuitos.

Arduino Tutorial Toy Car Santiapps Marcio Valenzuela
Arduino Tutorial Toy Car

Aquí podemos ver varios componentes de cerca y lo que mas llama la atención es la fila horizontal de terminales con letras PXX & GND.  Sabemos que solo es cuestión de completar un circuito.  Si recuerdan en todos los totorales que hemos visto hasta ahora, todos tienen pines distintos pero comparten 1 pin en común…GND!

Así que cerremos el circuito entre GND y cualquiera otra terminal a ver que pasa.  Será divertido!  Lo pueden hacer con las dos terminales de un voltímetro pero también lo pueden hacer con un cable.  Lo importante es completar el circuito.

Algo importante a notar es lo siguiente.  Primero se intenta cerrar un circuito uniendo P00 con P01, luego P00 con P02 y P03.  Eso claro no tiene lógica.  Seria como querer conectar un pin 2 con pin 3 en la MEGA.  Claro que no completara ninguna circuito.  Necesitamos el pin de GND para cerrar cualquier circuito.

Bueno hoy fue un break.  Solo repasamos el concepto general de circuitos.  Es importante recordar que eso es todo lo que estamos haciendo.

Nos vemos en la proxima!

Arduino (IoT): Simple Tutorial LED

Arduino Honduras Santiapps Marcio Valenzuela

Tutorial LED

La idea es sencilla.  Usaremos código de computadora y un micro controlador (mcu) para controlar el flujo de electricidad.  En este tutorial aprenderemos como controlar el flujo de electricidad hacia una LED desde una micro controller board.

Requisitos:

  1. Computadora (mac)
  2. Arduino MEGA (u otra variante Arduino) o incluso Arduino clone, Edison, Raspberry…  Este tutorial en particular usa una Arduino MEGA.
  3. LED
  4. Breadboard
  5. Arduino IDE (https://www.arduino.cc/en/Main/Software)

(Si solo quieren ir a ver como se conecta todo, vayan al MARCADOR)

Terminología

Breadboard es un tablero de filas y columnas de agujeros.  Esta matriz de agujeros se usa para interconectar componentes electricos sin usar soldadura.

Arduino MEGA es una micro controller board, mcu.  Hay muchas otras pero básicamente escribimos código para decirle al mcu como administrar la electricidad.  El código dice cuando, cuanta y adonde enviar la electricidad.

Arduino Honduras Santiapps Marcio Valenzuela
Arduino LED setup

La LED es la luz en la bolsa del centro.

La cosa rara en la derecha es un resistor.  Básicamente cuando se quiere regular el flujo de electricidad en un circuito se usa un resistor.  En este caso necesitamos asegurarnos que no mucha electricidad fluya ya que podría quemar la LED porque son componentes bien sensibles.

Antes de iniciar entendamos como se arma un proyecto Arduino.  Básicamente funciona así:

  1. La computadora se usa para escribir y subir el codigo al mcu y al mismo tiempo para suplir electricidad a ella.
  2. Las conexiones eléctricas se hacen entre la mcu y los componentes a controlar.

Veamos la mcu:

Arduino Honduras Santiapps Marcio Valenzuela
Arduino MEGA

El puerto metálico en la izquierda superior es para el cable USB.  Este es el interfaz entre la computadora y la board (MEGA).  Este puerto se usa para subir el código a la MEGA y proveerla de electricidad.

Adicionalmente, cuando un proyecto esta listo para hacerlo móvil, ya no es necesario que opere conectado a la computadora.  Es decir, la MEGA y sus componentes pueden seguir operando ya que las instrucciones están en la MEGA.  Sin embargo siempre es necesario suplir electricidad a la MEGA y sus componentes.  Para esto se usa el puerto tambor negro en la esquina inferior izquierda.  Aquí se puede conectar battery packs para suplir energía al proyecto móvil.

Si se fijan hay varios pines alrededor de las orillas de la MEGA.  Estos son los pines por donde la MEGA puede enviar electricidad a los componentes.  En este caso la MEGA cuenta con:

– 16 pines análogos (A0-A15)

– 54 pines digitales (de los cuales algunos están dedicados a comunicación y otros son PWM

Este proyecto es muy pequeño para una MEGA pero mi UNO esta ocupada con un proyecto mas complejo.

Entonces la idea seria, recibir electricidad de la USB, pasarla al pin donde este conectado el LED y mandar instrucciones para controlar ese pin.

(A)  Podríamos conectar todo así:

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Conexión LED

pero hay 2 problemas: (1) que no podríamos controlar la cantidad de electricidad que fluye al LED y (2) la conexión de la LED seria inadecuada y podría aflojarse.

(B)  Típicamente se usa una conexión con cables sin-soldar como estos:

Arduino Honduras Santiapps Marcio Valenzuela
Conexión con cables sin-soldar

pero en este caso particular que necesitamos otro componente en el circuito (el resistor), se complicaría agregarlo.  Es por eso que usamos las breadboards:

Arduino Honduras Santiapps Marcio Valenzuela
Breadboard

(C)  Una breadboard típicamente tiene columnas principales, donde reciben electricidad.  Aquí están marcadas con un + para positivo y un – para negativo. Es decir que estas columnas deben recibir la electricidad de la MEGA.

En esta imagen la fila positiva provee una conexión + a través del cable naranja.  Aquí esta conectado a la fila 16.  Es decir que la fila 16, lo cual incluye columnas:

16-a, 16-b, 16-c, 16-d y 16-e

esta conectados al polo positivo del circuito.

Así mismo el polo negativo sale a través del cable amarillo hacia la fila 14, lo cual incluye las columnas:

14-a, 14-b, 14-c, 14-d y 14-e

Esto significa que podríamos hacer algo asi:

Arduino Honduras Santiapps Marcio Valenzuela
Breadboard

Ojo, la pata mas larga del LED es la +.  En este caso la estariamos conectando a la fila 16 donde esta el polo positivo (cable naranja).  Y la pata – en el polo negativo alimentado por el cable amarillo.  Sin embargo dijimos que en el caso particular de un LED, es necesario incorporar un resistor.  El uso de la breadboard nos facilita esto:

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Resistor

Esta conexión se representa con un diagrama que puedes generar con un programa gratuito llamado Fritzing (http://fritzing.org/).  Un diagrama generado se mira así:

Arduino LED Santiapps Marcio Valenzuela
Arduino Fritzing

Aquí ya aparece la MEGA conectada a la breadboard.  Como pueden ver, sacamos corriente del pin etiquetado 5V (+) y se cierra el circuito con el pin etiquetado GND (-).  Esta board (MEGA) y la mayoría de los componentes para estos proyectos usan 5V.  Algo importante aquí es que el momento que conectamos estos componentes en esta forma, al conectar la MEGA a la computadora via USB, la corriente fluye de la computadora a la MEGA y directo a la LED porque usamos el pin 5V, el cual siempre da corriente.  La idea es precisamente usar otro pin, que no siempre da corriente, y poder controlar el flujo de la corriente a ese pin.  Si revisan la imagen original, queríamos que ese fuera el pin 12.  Asi que en nuestro caso, el diagrama se mirara asi:

Arduino

MARCADOR

Repasando que vamos a hacer:

  1. El polo positivo entra de la MEGA por el cable naranja y se conecta a la fila 16, la cual alimenta la pata larga (+) de la LED.
  2. El polo negativo entra de la MEGA por el cable amarillo y se conecta a la fila 14 via el resistor (controlando el flujo) y luego a la pata corta (-) de la LED.

Les podría parecer raro que el resistor este en la pata negativa.  Solemos creer que la electricidad fluye de + a -.  De hecho no importa en este caso porque el circuito se cierra y la electricidad comienza a fluir.  El resistor controla ese flujo sin importar en que dirección.  (Y de hecho la electricidad fluye de – a +).

Ok, estamos listos para ver el código que controlara el flujo de la MEGA a la breadboard:

// Conectamos la LED al pin
int led=12;
// Este método corre una vez, al inicio únicamente
void setup(){
// Asignamos el pin 12 de tipo OUTPUT para mandarle corriente
pinMode(led,OUTPUT);
}
// Este metodo corre infinitamente, repetitivamente, varias veces x segundo, asi que cuidado lo que pongan aquí porque puede atascar todo
void loop(){
digitalWrite(led,HIGH);//Mandamos corriente al pin 12
delay(1000);// esperamos 1 segundo (1,000 milisegundos)
digitalWrite(led,LOW);//Quitamos la corriente al pin 12
delay(1000);// esperamos otro segundo
}   // y el ciclo se repite

Sencillo no?  Esto hará que la LED se encienda y apague cada segundo.  Ahora solo resta hacer las conexiones, conectar el cable USB a la computadora y a la MEGA y subir el código.  Aqui un video del proyecto final:

El proyecto final se mira así:

Arduino LED
Arduino LED

También se puede usar una LED que trae la MEGA incorporada.  El único cambio al código es que se usar el pin 13 ya que la LED que viene incorporada en la MEGA esta conectada internamente al pin 13 y de hecho trae incorporado también el resistor.  Ese proyecto se puede ver aquí:

Es todo!  Parece insignificante pero la base es importante.  Porque?  Pues los dejo con estas ideas:

  • Esa LED podría ser un motor o un cerrojo o una valvula de flujo
  • En lugar de repetir el ciclo cada segundo, podríamos controlar el flujo en cada ciclo agregando una condición, ie: Si un botón esta oprimido, o un sensor ( de luz, sonido, calidad de aire, temperatura, huella digital, código ingresado etc) cumplen con las condiciones requeridas para enviar esa corriente.
  • O que pasa si, en lugar de solo enviar corriente, mandamos o leemos datos?  A internet?  A un celular?  A un BT, NFC etc…

Allí es donde se pone interesante.  Nos vemos en el proximo donde controlaremos la LED usando botones y potenciometros y aprenderemos a leer electricidad, no solo escribirla!