INTRODUCCION
El Arduino es una plataforma open hardware basada en una sencilla placa con entradas salidas, analógicas y digitales. Su corazón es el microcontrolador atmega8 un chip sencillo y de bajo coste que permite el desarrollo de múltiples diseños.
Al ser open hardware tanto su diseño como su distribución es libre, puede utilizarse libremente para desarrollar cualquier tipo de proyectos sin tener que adquirir ningún tipo de licencia. Tiene 14 pines de entrada/salida digital de los cuales 6 pueden ser usados como salida pwm. Con 6 entradas analógicas, una conexión USB, un conector para alimentación, un botón de reset. Con el Arduino logramos realizar nuestro proyecto de una matriz de 8x8 led que realizara trazos controlada por un joystick.
INVESTIGACION
¿Qué es Arduino?
Arduino es una plataforma electrónica de código abierto basada en hardware y software de fácil manejo que se utiliza para la construcción de proyectos electrónicos. El mismo, está formado por una tarjeta o placa física de circuito programable.
¿Cómo funciona el Arduino?
La placa Arduino se conecta a un ordenador a través de un USB, donde se conecta con el entorno de desarrollo Arduino (IDE). El usuario escribe el código de Arduino en el IDE, y luego lo sube al microcontrolador que ejecuta el código, interactuando con las entradas y salidas como sensores, motores y luces.
¿Para qué sirve un Arduino?
Arduino se puede utilizar para desarrollar elementos autónomos, o bien conectarse a otros dispositivos o interactuar con otros programas, para interactuar tanto con el hardware como con el software.
DESARROLLO DE LA
¿Entorno de Desarrollo?
El entorno de desarrollo Arduino (IDE, Integrated development environment) está constituido por un editor de texto para escribir el código, un área de mensajes, una consola de texto, una barra de herramientas con botones para las funciones comunes, y una serie de menús. Permite la conexión, por USB, con el hardware de Arduino para cargar los programas y comunicarse con ellos.
¿Por qué usar Arduino?
Arduino se puede utilizar para desarrollar elementos autónomos, o bien conectarse a otros dispositivos o interactuar con otros programas, para interactuar tanto con el hardware como con el software.
¿En dónde las puedo utilizar?
Actualmente tiene diferentes usos, como la aplicación de desarrolladores de diseños artísticos e interactivos; de igual forma, muchas personas utilizan Arduino para incursionar en aplicaciones tecnológicas, como la automatización y la robótica.
¿Cuál es el origen del Arduino?
Arduino Nació en el año 2005 el Instituto de Diseño Interativo de Ivrea (Italia). Arduino apareció por la necesidad de contar con un dispositivo para utilizar en aulas que fuera de bajo coste. La idea original fue, fabricar una placa para uso interno de la escuela.
¿Qué tipos de Arduino existen?
Tipos de Arduino
Arduino Uno
Arduino de gama básica, todas las shields están diseñadas para usarse sobre esta placa. Cuenta 14 pines entrada/salidas digitales de las cuales 6 se pueden usar como PWM, además cuenta con 6 entradas analógicas, además cuenta con I2C, SPI, además de un módulo UART.
Arduino Uno r3
Es la mejor elección para iniciarse en el mundo de la electrónica y la programación. Si son tus primeros pasos con la plataforma Arduino esta es la placa apropiada, Arduino Uno r3, es la placa más robusta y sobre la que más documentación puedes encontrar, ya que es la tarjeta más utilizada de todas.
Arduino DUE
Arduino basado en un microcontrolador de 32 Bits, Tiene 54 entradas/salidas digitales y 12 entradas analógicas, 2 buses TWI, SPI y 4 UARTs. Funcionan todos los módulos basados en 3.3V, no soporta 5V ya que puede dañar la placa. Posee adicionalmente interno dos puertos USB para poder controlar periféricos.
Arduino Leonardo
Arduino básico, con características similares a la arduino, sin embargo, tiene 12 entradas analógicas y 20 entradas salidas digitales. A diferencias del resto de arduinos con el microcontrolador ATmega32u4 en que no posee un controlador adicional para controlar el USB. Además, tiene más pines de interrupciones externas. Tiene comunicación TWI, SPI y dos UART.
Arduino Mega 2560
Arduino basado en un microcontrolador ATmega2560. Tiene 54 entradas/salidas digitales, 16 de ellas pueden usarse como PWM, 16 entradas analógicas y 4 UART además dos modos PWI y uno SPI. Tiene 6 interrupciones externas. Y es compatible con todos los shields de arduino.
Arduino Mega ADK
Exactamente igual que el Mega 2560 pero con la diferencia de que en este caso se tiene la posibilidad de USB Host.
Arduino Micro
Es completamente similar al Leonardo, la única diferencia es el tamaño con el que fue construido. Es compatible con las Shields de arduino, sin embargo, se debe instalar de forma externa, cableándolo, aunque en el caso de que se construya nuestra propia shield no es ningún problema.
Arduino Nano
Arduino basado en un microcontrolador ATmega328. Es similar en cuanto a características al arduino uno. Las diferencias son tanto el tamaño como la forma de conectarlo al ordenador para programarlo. Es compatible con la mayoría de shield, aunque de la misma forma que el arduino Micro.
Arduino YUN
El Arduino YUN se trata de un conjunto que trabaja por separado de forma complementaria, por un lado, se tiene la versatilidad de un arduino normal. En este caso un ATmega 32u48 a 16Mhz, y por otro lado de un dispositivo con microprocesador Atheros AR9331. El cual funciona con Lilino (Linux basado en OperWrt (OperWrt Yun)) a 400 Mhz. Las características del arduino son similares a la placa Leonardo. Tiene Ethernet, slot SD y WiFi incluidos, controlados por Lilino. Es compatible con todas las Shields y es capaz de trabajar por separado.
Arduino FIO
Arduino basado en un microcontrolador ATmega328p. Trabaja a 8 Mhz y 3.3V tiene 14 pines de entrada/salidas digitales (6 PWM), 8 pines de entrada analógicas e integra tanto un conector para la batería y su correspondiente módulo de carga
Arduino 101 o Genuino 101
Ésta combina la facilidad de uso de las otras placas con el uso de las nuevas tecnologías. Esta placa permite reconocer los gestos gracias al acelerómetro y giroscopio de 6 ejes que lleva integrado. La placa Arduino 101 también nos permitirá manejar la placa desde nuestro teléfono móvil gracias a la conectividad Bluetooth 4.0 de bajo consumo que incorpora.
Arduino Esplora
Es una placa derivada del Arduino Leonard. Se diferencia del resto de placas Arduino porque lleva incorporados varios sensores con los que un usuario puede ponerse en marcha rápidamente sin necesidad de conocimientos de electrónica.
Arduino Zero
La placa es una poderosa extensión de 32 bits de la plataforma establecida por la placa Arduino UNO. El objetivo de esta placa es facilitar una placa para proyectos IoT (Internet of Things o Internet de las cosas), tecnología textil o wearable, robótica y muchos más. A diferencia de otras placas Arduino la Arduino Zero trabaja con un voltaje de 3,3V.
Arduino MKR Zero
Esta placa dispone de un conector SD integrado en el propio circuito que permite reproducir música sin necesidad de hardware extra. Este modelo de placa Arduino al contrario de la mayoría de las modelos trabaja con 3,3V. Como el resto de las placas que comparten la denominación MKR su tamaño es reducido e ideal para integrarlo en cualquier objeto al que queramos añadir funciones inteligentes.
Arduino Ethernet
Es similar a la Arduino Uno, pero se le ha añadido la conectividad Ethernet. Para ello se le ha integrado el controlador WizNet W5100 TCP/IP Ethernet.
Arduino Industrial 101
Es como una Arduino YÚN, pero en tamaño reducido para facilitar su integración en los productos o proyectos.
Al igual que su hermana ayor la Arduino YÚN, ésta también permite aprovechar el poder de linux y tiene integrados varios tipos de conectividad como el Wifi o ethernet.
Arduino MKR FOX 1200
Es una poderosa placa que combina la funcionalidad de Arduino Zero y la conectividad SigFox. Es una placa de bajo consumo ideal para proyectos de IoT (Internet of Things o Internet de las Cosas) sin necesidad de tener conocimientos avanzados de networking.
Arduino MKR WAN 1300
Es una poderosa placa que combina la funcionalidad de Arduino MKR Zero y la conectividad LoRa / LoRaWANTM. Este modelo de placa es ideal para realizar proyectos IoT sin tener grandes conocimientos en networking y poder integrarlo en cualquier producto gracias a que es una placa Arduino de reducido tamaño.
Arduino MKR GSM 1400
Esta placa está basada en el Atmel SAMD21 y el módulo GSM SARAU201, y gracias a esto es perfecta para proyectos de transporte inteligente, automóviles conectados, ciudades inteligentes o smart cities. Otra de las características de este modelo de placa es su reducido tamaño que facilitará el poder integrarlo en cualquier proyecto.
Arduino MKR Wifi 1010
Nos permitirá implementar conectividad Wifi a nuestros proyectos Arduino de una manera sencilla y utilizando el propio software de Arduino
Esta placa que lleva integrado un módulo ESP32 fabricado por U BLOX será nuestra aliada para construir nuestros proyectos IoT. También nos será de gran ayuda el reducido tamaño de la placa que nos permitirá utilizarlo en cualquier producto al que queramos dotar de inteligencia y conectividad wifi.
Arduino Uno Wifi REV2
Puedes dotar a tus dispositivos de Wifi. Esta placa es básicamente un arduino con más potencia y conectividad Wifi. Este aumento de potencia se consigue con un nuevo microprocesador de 8 bits de Microchip.
Arduino MKR NB 1500
Podemos añadir comunicación Narrow Band a nuestros proyectos Arduino. NarrowBand IoT o Banda Estrecha de Internet de las Cosas es una tecnología estándar abierta basada en LTE. Utiliza una red de
baja potencia que requiere banda estrecha proporcionando mejores niveles de cobertura y mayor duración de batería de los sensores. Como podemos ver en su nombre esta placa también es de la familia MKR que tiene la característica común de ser placas Arduino pequeñas que facilitan la integración en cualquier dispositivo.
Arduino MKR Vidor 4000
Agrega capacidades FPGA al mundo Arduino en el reducido tamaño de la familia MKR. Este modelo de placa es altamente configurable y potente capaz de realizar procesamiento de audio y video digital de alta velocidad y mucho más
Arduino MKR 1000 Wifi
Es una poderosa placa que combina las funcionalidades de Arduino Zero y el módulo de Wifi. Esto nos permite realizar proyectos de dispositivos interconectados o de IoT sin necesidad de tener grandes conocimientos de networking.
¿Cuáles son las partes del Arduino?
1.- El Microcontrolador: Es la parte que procesa toda la información, es donde se graba el código, en el software de Arduino se conoce como “Sketch”. Los Microcontroladores que usa Arduino son económicos lo que abarata el costo de la Tarjeta en general.
2.- Pines analógicos: Estos pueden detectar señales análogas como por ejemplo la Luz o la Temperatura, estos sensores poseen un segmento de voltaje de funcionamiento desde cero (0) a Cinco (5) Voltios. A través de estos se pueden medir cosas del mundo real como por ejemplo Temperatura. Si el Pin de lectura analógica tiene una resolución de ocho (8) bits, te va a permitir dividir los cinco (5) voltios en 256 segmentos, es decir la Temperatura máxima del sensor equivale a 256 y la mínima a cero (0).
3.- Pines de Poder o de Salidas: A través de estos se pueden alimentar componentes que requiera de poca alimentación como 3, 3 o 5 voltios.
4.- Pines Digitales: Estos detectan si hay un Cero (09 o un Uno (1) lógico. Se utilizan para pulsaciones de botones o dispositivos que mandan o reciben información digital.
5.- Puerto o conector USB: Este nos permite conectar nuestra Arduino a la PC, cargar nuestro código y alimentar la tarjeta.
6.- Control de USB: Este circuito integrado es el moderador entre el Microcontrolador y el software o C, es decir, se encarga de convertir la información del Microcontrolador hacia la información que va a tu computadora.
7.- Alimentación: Nos permite alimentar nuestra tarjeta con voltaje de Corriente Continua de Siete (7) a Doce (12) voltios.
8.- Regulador de Voltaje: Permite una salida estable de Cinco (5) voltios independientemente del voltaje de entrada.
9.- Cristal: Da el Ciclo reloj, le marca el pulso o tiempo de trabajo al Microcontrolador para que este trabaje perfectamente.
10.- Botón y Pin de Reinicio: El botón de reinicio está directamente conectado al Pin número uno (1) del Microcontrolador conocido como “Clear” ó “Master Clear”, este necesita de sus cinco (5) voltios para hacer correr el programa, al presionar el botón interrumpe el voltaje a cero (09 voltios y detiene el programa que el Arduino está ejecutando y vuelve a ejecutar el programa desde su inicio.
11.- GND, Pin Cero Voltios o Tierra: Es la contraparte del positivo (5 voltios), es lo que permite cerrar el círculo de alimentación.
12.- Voltaje de entrada Comparador: Entrada de voltaje de alimentación para la tarjeta.
13) El LED: El LED está conectado directamente al Pin 13 y contiene su respectiva resistencia, cada.vez que el Pin 13 recibe un Uno (1) lógico ese LED se enciende
14.- Recepción (RX) y Transmisión (TX) Serial: Esta transmisión se da a través de los Pines Cero (0) y Uno (1).
15.- Referencia Análoga: Trabaja paralelamente con el Comparador (punto 12).
¿Qué se puede realizar con Arduino?
Los interesados en las manualidades “electrónicas” saben bien qué es Arduino, un microcontrolador programable en una placa compacta utilizado en un sinnúmero de proyectos: con él se han creado LED que parpadean, robots en movimiento, sistemas que leen los datos meteorológicos y miden las distancias, así como programas que componen música y son capaces de pintar.
PROYECTO ELABORADO POR EL GRUPO: MATRIZ LED CONTROLADA POR JOYSTICK
DESCRIPCION: en este proyecto veremos cómo podemos controlar una matriz LED mediante un joystick hablaremos de los diferentes materiales empleados en su construcción, se mostrará un esquema de conexiones y finalmente podréis encontrar el código para poder controlar y dibujar en la matriz.
RAZONES POR LA CUAL SE ESCOGIO ESTE PROYECTO:
1. Es un proyecto muy practico, en la cual podemos aprender el funcionamiento básico, tanto como el Arduino, el joystick y la matriz led.
2. Es un proyecto llamativo, al igual que muy entretenido para los espectadores.
3. Los materiales que se utilizan para este proyecto son fáciles de conseguir.
4. Obtuvimos experiencia ya sea programación al igual que electrónica.
MATERIALES:
Debo aclarar que los materiales que se muestran en las imágenes son las mismas que se utilizaron para la elaboración del proyecto.
Placa de Arduino UNO: Es el cerebro de nuestro proyecto, encargada de controlar todos los procesos del mismo mediante el código que encontrarás más adelante.
Joystick: Mediante la variación de dos potenciómetros se logra conocer la posición exacta (X, Y) en la que nos encontramos y de esta forma usarlo como mando.
Protoboard: Tabla con orificios (pines) la cual está conectada internamente y usaremos para realizar nuestras conexiones para el proyecto.
Cables con pines: Estos cables tienen unos pines (macho o hembra) los cuales nos permitirán hacer las conexiones entre los diferentes elementos ya mencionados.
Matriz LED: Como su propio nombre indica, se trata de una matriz la cual podremos iluminar como nosotros queramos mediante el uso de un pequeño controlador que lleva incorporada.
CODIGO Y ESQUEMA DE CONEXION
Código:
//Grupo 2 Programación para la ciencia > Arduino UNO<br>//Proyecto > Matriz led controlada con joystick<br> #include "LedControl.h"
LedControl lc=LedControl(12,10,11,1); const int SW_pin = 2; const int xpin = 0; const int ypin = 1; int filas=4, col=4; void setup() { pinMode(SW_pin, INPUT); digitalWrite(SW_pin, HIGH); Serial.begin(9600); lc.shutdown(0,false); lc.setIntensity(0,8); lc.clearDisplay(0); } void loop() { if(digitalRead(SW_pin) == 0){ Serial.print("click"); Serial.print("\n"); lc.clearDisplay(0); filas=4; col=4; lc.setLed(0,col,filas,true);
} else if(analogRead(xpin)>525 && filas<7){
Serial.print("derecha"); Serial.print("\n"); filas++; lc.setLed(0,col,filas,true); } else if(analogRead(xpin)<510 && filas > 0){
Serial.print("izquierda"); Serial.print("\n"); filas ; lc.setLed(0,col,filas,true); } else if(analogRead(ypin)>520 && col < 7){
Serial.print("abajo"); Serial.print("\n"); col++; lc.setLed(0,col,filas,true); } else if(analogRead(ypin)<500 && col > 0){
Serial.print("arriba"); Serial.print("\n"); col ; lc.setLed(0,col,filas,true); } Serial.print("\n\n"); delay(100); }
Esquema de conexion
PROCEDIMIENTO, FUNCIONAMIENTO Y EVIDENCIA DEL PROYECTO
El PROCEDIMIENTO ELABORADO Y EL FUNCIONAMIENTO DEL PROYECTO, LO PUEDE VER A TRAVES DEL SIGUIENTE ENLACE: https://youtu.be/FSgmW7FrQa0
CONCLUCIONES
• Tras desarrollar el proyecto el consta que el uso de la placa Arduino supone una alternativa educativa al uso de la placa que actualmente se viene usando. Arduino además permite separa la tecnología de comunicación
• este hecho consta por la facilidad para usar tal plataforma, el soporte online las ventajas de desarrollar software para las practicas en un lenguaje de alto nivel frente a un lenguaje de bajo nivel como es ensamblador y la capacidad de Arduino de depurar algoritmos.
• Al usar el Arduino decidimos utilizar nuestro proyecto desarrollado permite realizar trazos con una matriz led 8x8 controlado por un joystick.
• Facilidad de aprender la herramienta, un software de desarrollo sencillo, no necesita un programador externo a la tarjeta y es un desarrollo de hardware libre lo cual permite crear proyectos que se pueden comercializar.
RECOMENDACIONES
Estas son recomendaciones que uno debe de tener en cuenta a la hora de trabajar con arduino
• Mantener desconectado el modulo Arduino de la fuente de poder mientras uno arma los circuitos, esto es para poder evitar el cortocircuito por mala conexión.
• Se debe conocer principios de programación para poder obtener buenos resultados, por lo cual se recomienda tener bases solidas de programación para utilizar estos módulos.
• Es necesario seguir las indicaciones de mantenimiento preventivo y correctivo, para un proyecto elaborado con Arduino.
• Es recomendable tener también aplicaciones de automatización como por ejmplo: control de luces y puertas, detención de intrusos a través de sensores de movimiento y sistemas de alarma de seguridad.
BIBLIOGRAFIA
▷ARDUINO funcionamiento y partes. (s/f). EDEPTEC. Recuperado el 20 de noviembre de 2022, de https://www.edeptec.com/2021/02/que es arduino funcionamiento y partes.html
��Proyecto “Matriz LED controlada con joystick”. (2021, agosto 29). Robot UNO. https://www.robotuno.com/proyecto-matriz-de-leds-controlada-con-joystick/
Acceso, G. (2022, junio 6). ▷Tipos de Arduino. Rayte.com. https://rayte.com/blog/post/5 tipos de arduino
Arduino: todo lo que necesitas saber. (2019, junio 17). aula21 | Formación para la Industria; aula21. https://www.cursosaula21.com/arduino todo lo que necesitas saber/
Arduino y algunas aplicaciones. (s/f). Unam.mx. Recuperado el 20 de noviembre de 2022, de https://www.red tic.unam.mx/content/arduino y algunas aplicaciones
Lukianova, N. (2021, junio 8). Principales partes de un Arduino. Arduino.cl - Compra tu Arduino en Línea. https://arduino.cl/principales partes de un arduino/ Mecafenix, I. (2017, abril 25). Arduino ¿Que es, como funciona? y sus partes. Ingeniería Mecafenix. https://www.ingmecafenix.com/electronica/arduino/
Muñoz, J., Loza, J. L., Hidalgo, M., & García, P. E. (s/f). Entorno de programación. Practicasconarduino.com. Recuperado el 20 de noviembre de 2022, de http://www.practicasconarduino.com/manualrapido/entorno_de_programacin.html
Proyectos con Arduino: las mejores ideas para el microcontrolador. (s/f). IONOS Digital Guide. Recuperado el 20 de noviembre de 2022, de https://www.ionos.es/digitalguide/servidores/know-how/proyectos-con-arduino/
¿Sabes qué es un Arduino y para qué sirve? (2017, febrero 27). Fundación Aquae. https://www.fundacionaquae.org/wiki/sabes arduino sirve/
