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ARDUINO Y COMPONENTES ÉLECTRICOS - Coggle Diagram
ARDUINO Y COMPONENTES ÉLECTRICOS
Placa arduino
Una placa Arduino es un dispositivo electrónico de hardware de código abierto diseñado para facilitar la creación de prototipos y proyectos interactivos. Consiste en una placa de circuito impreso que incorpora un microcontrolador, componentes electrónicos necesarios para su funcionamiento, y una disposición de pines de entrada/salida (E/S) que permiten conectar diferentes componentes y sensores.
Principales Tipos de Placa Arduino
Arduino Leonardo:
Microcontrolador:
Utiliza el microcontrolador ATmega32u4 de Atmel.
Características:
Similar al Arduino Leonardo en cuanto al microcontrolador utilizado. Tiene 20 pines digitales de entrada/salida (de los cuales 7 pueden ser usados como salidas PWM), 12 pines analógicos, y una frecuencia de reloj de 16 MHz. Es más compacto que el Arduino Uno y está diseñado para aplicaciones que requieren un tamaño reducido.
Arduino Mega
Microcontrolador:
Utiliza el microcontrolador ATmega2560 de Atmel.
Características:
Es una de las placas más grandes y potentes de Arduino, ideal para proyectos que requieren un gran número de pines de entrada/salida y una mayor capacidad de procesamiento. Tiene 54 pines digitales de entrada/salida (de los cuales 15 pueden ser usados como salidas PWM), 16 pines analógicos, y una frecuencia de reloj de 16 MHz.
Arduino Uno:
Microcontrolador:
Utiliza el microcontrolador ATmega328P de Atmel.
Características:
Es una de las placas Arduino más comunes y populares. Tiene 14 pines digitales de entrada/salida (de los cuales 6 pueden ser usados como salidas PWM), 6 pines analógicos, y una frecuencia de reloj de 16 MHz. Es ideal para proyectos de aprendizaje y prototipado.
Arduino Micro:
Microcontrolador:
Utiliza el microcontrolador ATmega32u4 de Atmel.
Características:
Similar al Arduino Leonardo en cuanto al microcontrolador utilizado. Tiene 20 pines digitales de entrada/salida (de los cuales 7 pueden ser usados como salidas PWM), 12 pines analógicos, y una frecuencia de reloj de 16 MHz. Es más compacto que el Arduino Uno y está diseñado para aplicaciones que requieren un tamaño reducido.
Arduino Nano:
Microcontrolador:
Utiliza el microcontrolador ATmega328P de Atmel.
Características:
Es una versión compacta y económica de Arduino Uno. Tiene 14 pines digitales de entrada/salida (de los cuales 6 pueden ser usados como salidas PWM), 8 pines analógicos, y una frecuencia de reloj de 16 MHz. Es ideal para proyectos donde el tamaño y el peso son críticos, como aplicaciones en drones, robots pequeños, y dispositivos portátiles.
Ejemplos de proyectos comunes utilizando Arduino
Control de Luces y Dispositivos Domóticos:
Utilizando módulos de relé, Arduino puede controlar de forma inteligente luces, persianas o cualquier otro dispositivo eléctrico mediante programación y/o comandos remotos.
Termómetro Digital con Pantalla LCD
Un proyecto simple que muestra la temperatura actual en una pantalla LCD utilizando un sensor de temperatura y Arduino.
Estación Meteorológica DIY
Mediante sensores de temperatura, humedad, presión atmosférica y luz, Arduino puede recolectar datos ambientales y mostrarlos en una pantalla LCD o enviarlos a través de Internet para su visualización remota.
Piano Electrónico
Construcción de un piano electrónico utilizando sensores capacitivos para detectar la pulsación de teclas y producir sonidos mediante un buzzer o un altavoz conectado a Arduino.
Sistema de Alarma de Seguridad:
Arduino puede ser utilizado para construir un sistema de alarma casero que detecte movimiento a través de sensores PIR (infrarrojos pasivos) y envíe alertas a través de mensajes de texto o notificaciones en una aplicación móvil.
Sistema de Riego Automatizado
Arduino puede controlar válvulas solenoides y sensores de humedad del suelo para automatizar el riego de plantas según las necesidades detectadas por el sensor de humedad.
Robot Seguidor de Línea
Un robot que utiliza sensores infrarrojos para seguir una línea trazada en el suelo. Arduino interpreta las lecturas de los sensores y controla los motores del robot para mantenerlo siguiendo la línea correctamente.
Sistema de Monitoreo y Control Automatizado:
Utilizando sensores de temperatura, humedad y otros parámetros ambientales, Arduino puede controlar dispositivos como ventiladores, calefactores o sistemas de riego de plantas de forma automática basándose en las lecturas de los sensores.
Dispositivos de IoT (Internet de las Cosas)
Integrar Arduino con módulos Wi-Fi o Ethernet para crear dispositivos conectados a Internet que puedan monitorear y controlar dispositivos desde cualquier lugar del mundo, como por ejemplo, un sistema de control de luces o un monitor de calidad de aire.
Microcontrolador
¿Que funciones tiene?
Control y procesamiento: Ejecuta instrucciones almacenadas en su memoria para controlar dispositivos y procesar datos según el programa cargado.
Interfaz con el entorno: Utiliza puertos de entrada/salida para comunicarse con sensores, actuadores, pantallas, etc., gestionando la interacción entre el sistema embebido y su entorno físico.
Temporización y comunicación: Incluye temporizadores y/o contadores para gestionar tiempos y eventos, así como interfaces de comunicación (UART, SPI, I2C) para intercambiar datos con otros [dispositivos.] :timer_clock:
Gestión de energía: Controla el consumo de energía del sistema mediante la gestión de modos de bajo consumo y el control de encendido/apagado de dispositivos.
Programabilidad y flexibilidad: Permite la carga y ejecución de programas desarrollados específicamente para realizar diversas funciones dentro de un sistema embebido. :check:
¿Qué es?
Un microcontrolador es un pequeño dispositivo electrónico que integra en un solo chip un procesador central, memoria (RAM, ROM, EEPROM), puertos de entrada/salida y diversos periféricos :computer:
¿Qué es Arduino?
Arduino es una plataforma de hardware y software de código abierto diseñada para facilitar la creación de prototipos y proyectos electrónicos interactivos.
Actuadores
Motores DC
Los motores DC son actuadores comunes que funcionan con corriente continua y son ideales para aplicaciones de velocidad variable y control direccional.
¿Cómo podemos controlar estos motores?
Código
int motorPin1 = 9; // Conectado al controlador de velocidad del motor (EN)
int motorPin2 = 10; // Conectado al controlador de dirección del motor (IN1)
void setup() {
pinMode(motorPin1, OUTPUT);
pinMode(motorPin2, OUTPUT);
}
void loop() {
// Ejemplo de movimiento hacia adelante
digitalWrite(motorPin1, HIGH); // Habilita el motor
digitalWrite(motorPin2, HIGH); // Establece la dirección
delay(1000); // Tiempo de movimiento
digitalWrite(motorPin1, LOW); // Deshabilita el motor
delay(1000); // Espera antes de próximo movimiento
}
Circuito
Conectar el motor DC a un puente H (como L298N) para controlar la dirección y velocidad.
Motores Paso a Paso
Los motores paso a paso son precisos para movimientos controlados en incrementos discretos.
¿Cómo podemos controlar estos motores?
Código
include <Stepper.h>
const int stepsPerRevolution = 200; // Número de pasos por revolución del motor
Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 8, 9, 10, 11); // Pines de Arduino
void setup() {
myStepper.setSpeed(60); // Velocidad en RPM
}
void loop() {
myStepper.step(stepsPerRevolution); // Gira una revolución completa
delay(500);
}
Circuito
Utilizar un driver de motor paso a paso (como A4988 o DRV8825) para manejar los pasos y la dirección del motor.
Servomotores
Los servomotores son actuadores que permiten control preciso del ángulo de rotación y son comúnmente usados en aplicaciones que requieren posicionamiento exacto.
¿Cómo podemos controlar estos motores?
Código
include <Servo.h>
Servo myServo; // Objeto de Servo
void setup() {
myServo.attach(9); // Pin de control del servomotor
}
void loop() {
myServo.write(0); // Mueve a 0 grados
delay(1000);
myServo.write(90); // Mueve a 90 grados
delay(1000);
myServo.write(180); // Mueve a 180 grados
delay(1000);
}
Circuito
Utiliza motores DC para tracción y dirección, controlado por Arduino para movimientos programados o teleoperados.
LEDs
Principio de funcionamiento
Un LED (Light Emitting Diode) es un dispositivo semiconductor que emite luz cuando se aplica una corriente eléctrica en la dirección correcta. Funciona según el principio de electroluminiscencia, donde los electrones se recombinan con huecos en la estructura semiconductor, liberando energía en forma de fotones (luz).
Tipos
Direccionables
Los LEDs direccionables, como los populares WS2812B (NeoPixel), son LEDs individuales que pueden ser controlados individualmente a través de un solo pin de datos. Cada LED tiene su propio controlador integrado, lo que permite establecer colores y efectos de iluminación de forma independiente para cada LED en una cadena.
RGB
Los LEDs RGB son capaces de emitir luz en tres colores primarios: rojo, verde y azul. Estos LEDs pueden mezclar estos colores primarios para producir una amplia gama de colores mediante la combinación de diferentes intensidades de cada color.
Uso de resistencias y controladores para gestionar LEDs.
Resistencias
Las resistencias son fundamentales para limitar la corriente que pasa a través del LED y protegerlo de daños por corriente excesiva. La resistencia adecuada se calcula según la ley de Ohm, considerando la caída de voltaje del LED y la fuente de alimentación utilizada.
Controladores/Drivers
Los controladores de LED son dispositivos que proporcionan la corriente necesaria y, en el caso de LEDs direccionables, gestionan la comunicación y el control de cada LED de manera individual.
Para LEDs RGB:
Se pueden utilizar controladores específicos que permiten mezclar los colores RGB y ajustar la intensidad de cada color para lograr diferentes colores y efectos luminosos.
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Para LEDs direccionables:
Requieren controladores especiales (como el controlador WS2812B para LEDs NeoPixel) que facilitan la comunicación serial para controlar cada LED de forma independiente. Estos controladores permiten programar efectos complejos de iluminación con varios LEDs
Sensores de Distancia
!
¿Qué son?
Son sensores con diferentes tecnologías para realizar la medida de posición lineal, medida de distancia lineal o medida de desplazamiento lineal.
¿Qué tipos hay?
Sensor de triangulación láser
Se basan en el principio de triangulación óptica para la medición sin contacto de la distancia, desplazamiento y posición
Sensor de infrarrojos
Detectan la presencia cuando un cuerpo corta el haz que proyecta o a través de la variación que se produce en la temperatura
Sensor ultrasónico
Miden la distancia mediante el uso de ondas ultrasónicas
Sensores Capacitivos
Los sensores mencionados son similares a los inductivos de proximidad, pero difieren en que operan mediante cambios en la capacitancia de una placa detectora en la cara sensible.
Sensores de Hilo
Basa su funcionamiento en la extracción de un cable de acero para realizar la medida, como si de un flexómetro se tratara.
Buzzers
:speaking_head_in_silhouette:
Funcionamiento Básico de un Buzzer
Buzzer Pasivo
Un buzzer pasivo es un componente electromecánico que produce un sonido cuando se aplica una corriente alterna (AC) a través de él. Consiste en una carcasa con un diafragma móvil que vibra para generar sonido cuando se energiza.
Buzzer Activo
Un buzzer activo contiene un oscilador interno que produce un tono cuando se le aplica una corriente continua (DC). No necesita un circuito externo para generar el tono, lo que simplifica su uso en proyectos.
Control de un Buzzer mediante Arduino
Buzzer Pasivo
Circuito
Conectar uno de los pines del buzzer a tierra (GND) y el otro pin a un pin digital de Arduino.
Código
int buzzerPin = 8; // Pin digital al que está conectado el buzzer
void setup() {
pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
}
void loop() {
tone(buzzerPin, 1000); // Genera un tono de 1000 Hz en el buzzer
delay(1000); // Mantiene el tono durante 1 segundo
noTone(buzzerPin); // Apaga el tono
delay(1000); // Espera antes de generar el próximo tono
}
Buzzer Activo
Circuito
Conectar el buzzer activo directamente a un pin digital de Arduino.
Código
int buzzerPin = 8; // Pin digital al que está conectado el buzzer
void setup() {
pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(buzzerPin, HIGH); // Enciende el buzzer activo
delay(1000); // Mantiene el sonido durante 1 segundo
digitalWrite(buzzerPin, LOW); // Apaga el buzzer activo
delay(1000); // Espera antes de generar el próximo sonido
}
Aplicaciones Prácticas en Sistemas de Alarma y Señalización Auditiva
Señalización Auditiva:
Indicación de eventos o estados en sistemas automatizados.
Ejemplo: Un buzzer pasivo podría emitir tonos cortos para confirmar acciones realizadas por el usuario en un sistema de control.
Avisos y Recordatorios:
Uso de buzzers para recordatorios audibles en sistemas de domótica.
Ejemplo: Un buzzer activo podría sonar cada hora como recordatorio en un sistema de cronometraje controlado por Arduino.
Sistemas de Alarma:
Utilización de buzzers para alertar sobre intrusiones, incendios u otras emergencias.
Ejemplo: Un buzzer activo podría sonar continuamente en caso de detección de movimiento por un sensor PIR conectado a Arduino.
Pantallas LED
Tipos
Pantallas de Segmentos (Seven Segment Displays)*
Las pantallas de segmentos utilizan segmentos individuales de LEDs dispuestos para formar dígitos numéricos o caracteres alfanuméricos. Cada segmento puede encenderse o apagarse para mostrar números, letras o símbolos específicos.
Pantallas OLED (Organic Light Emitting Diode)*
Las pantallas OLED utilizan diodos emisores de luz orgánicos para generar luz y no requieren retroiluminación, lo que las hace delgadas y eficientes en consumo de energía. Pueden mostrar colores vivos y ofrecen buen contraste y ángulos de visión.
Matrices de Puntos (Dot Matrix Displays)
Las matrices de puntos son pantallas LED compuestas por una matriz de LEDs individuales dispuestos en filas y columnas. Cada LED puede ser encendido o apagado individualmente, permitiendo la visualización de texto, gráficos simples o patrones.
Ejemplos de Proyectos que Utilizan Pantallas LED para Visualización de Datos
Medidor de Capacidad con Pantalla OLED:
Emplea una pantalla OLED para mostrar gráficos y datos de capacidad de una batería.
Indicador de Progreso con Matriz de Puntos:
Usa una matriz de puntos para visualizar el progreso de una tarea o proyecto.
Termómetro Digital con Pantalla de Segmentos:
Usa una pantalla de siete segmentos para mostrar la temperatura en tiempo real.
Estación Meteorológica con Pantalla OLED:
Utiliza una pantalla OLED para mostrar datos como temperatura, humedad y condiciones climáticas.
Reloj Digital con Matriz de Puntos:
Utiliza una matriz de puntos para mostrar la hora y la fecha.
Comunicación de Pantallas LED con Arduino
Pantallas LED
Circuito básico:
Conectar los pines de control de la pantalla (por ejemplo, filas y columnas en una matriz de puntos o segmentos en una pantalla de segmentos) a pines digitales de Arduino.
Librerías y Código:
Utilizar librerías específicas para la pantalla LED que estás utilizando (como LedControl para matrices de puntos o SevSeg para pantallas de segmentos) para facilitar la gestión de la pantalla desde Arduino.
Pantallas OLED
Circuito básico:
Conectar los pines de comunicación (SPI, I2C o UART) de la pantalla OLED a los pines correspondientes en Arduino.
Librerías y Código:
Usar librerías como Adafruit_SSD1306 para controlar pantallas OLED a través de protocolos como I2C o SPI.
