El arduino es una placa de hardware libre, con un micro controlador que es reprogramable, además posee unos pines hembras donde es sencillo conectar ya sea sensores o actuadores.
Lo que placa hardware quiere decir que es una placa de circuito impreso como sus siglas en ingles lo dicen(“printed circuit board”) ). Las PCBs son superficies fabricadas de un material no conductor (por lo general de resinas defibra de vidrio reforzada, cerámica o plástico en las cuales aparecen pegadas, las pistas de material conductor (cobre). Las PCBs se utilizan para conectar eléctricamente, a través de caminos conductores, y a la vez componentes electrónicos soldados a ella. Una PCB es la forma más compacta y estable de construir un circuito electrónico, una vez fabricada, es muy compleja y muy difícil de manipularla. El Arduino no es más que una PCB que implementa un determinado diseño de circuitería interna
LENGUAJES:
Las entradas y salidas de un sistema Electrónico Digital son datos codificados ya sea binario o por alfanumérico
El código binario son corrientes cercanas a un voltaje base, por ejemplo usaremos 5v de entrada por lo cual el código binario se interpreta como corriente de voltaje alta (Vh) estos son voltajes muy cerca de la corriente base cerca de de 1% -del voltaje es perdido y corriente de voltaje baja (Vl) es prácticamente un cero lógico un voltaje que relativamente es bajo.
La manipulación de dicha señal dependerá tanto del diseño de los diferentes componentes hardware del sistema, como del conjunto lógico de instrucciones (es decir, del “programa”) que dicho hardware tenga pregrabado y que sea capaz de ejecutar de forma autónoma.
La manipulación de dicha señal dependerá tanto del diseño de los diferentes componentes hardware del sistema, como del conjunto lógico de instrucciones (es decir, del “programa”) que dicho hardware tenga pregrabado y que sea capaz de ejecutar de forma autónoma.
FUNCION BOOLEANA
Es una expresión matemática
que emplea los operadores booleanos (en el ejemplo, L = S)
La operación lógica se
conoce como negación y se escribe: L = A (negado de A).
El indicador de negación es
un círculo ( o ) que indica inversión o complementación cuando aparece en la
entrada o en la salida de un elemento lógico.
El símbolo triangular sin el
círculo representaría una función en la que el estado de la salida sería
idéntico al de la entrada, esta función recibe el nombre de buffer. Los buffers
se usan para cambiar las propiedades eléctricas de una señal sin afectar al
estado lógico de la misma.
Equivale a una puerta AND seguida
de un INVERSOR. Su nombre viene de Not-AND .
El símbolo lógico es una
puerta AND con un círculo en la salida. La tabla de verdad es igual al de la
puerta AND con el estado de salida negado. Una puerta NAND puede tener más de
dos entradas.
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PUERTA NOR.
Equivale a una puerta OR
seguida de un INVERSOR. Su nombre viene de Not-OR El símbolo lógico es una
puerta OR con un círculo en la salida. La tabla de verdad es igual al de la
puerta OR con el estado de salida negado. También puede tener más de dos entradas.
PUERTA OR EXCLUCIVA (XOR).
La salida de una puerta OR
exclusiva es verdadera (‘1’) si, y sólo si, una y sólo una de sus dos entradas
es verdadera. Se asemeja a la OR (inclusiva), excepto que excluye el casoen que
las dos entradas son verdaderas.
La figura muestra un circuito equivalente. En
unapuerta OR exclusiva la salida será ‘1’ cuando el número de entradas que son
‘1’ sea impar.Símbolo4 T-2 “Álgebra de Boole. Lógica combinacional”
El circuito equivalente de
se deriva de considerar el funcionamiento de al puerta XOR como combinación de
dos condiciones X e Y. X representa la condición de que cualquiera de las
entradas: A o (OR) B sea ‘1’, e Y la condición de que A y (AND) B no (NOT) sean
‘1’ (NAND).
.png)
Es la negación de la puerta OR exclusiva (puerta OR
seguida de un INVERSOR).
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ALGEBRA DE BOOLE.
Proporciona una notación para describir funciones lógicas
y define un número de operaciones que se pueden realizar con el fin de
simplificarlas
.
El álgebra de Boole define variables, constantes y
funciones para describir sistemas binarios, y una serie de teoremas que
permiten manipular expresiones lógicas.
· Constantes booleanas: Se definen dos: ‘0’ (estado
FALSO) y ‘1’ (VERDADERO).
· Variables booleanas: Son magnitudes que pueden tomar
diferentes valores en diferentes
momentos. Pueden representar señales de
entrada o de salida y reciben nombres de caracteres alfabéticos como: A, B, X,
Y. Sólo pueden tomar los valores ‘0’ o ‘1’.
· Funciones booleanas: Describen el comportamiento del
sistema. Cada operación lógica (suma, multiplicación, negación, ...) posee una
notación en el álgebra booleana, como se muestra.
EL MICRO CONTROLADOR
Siguiendo con los
componentes esenciales que le dan vida a un arduino es que en su interior se
encuentra un micro controlador que es un
circuito integrado o “chip” (es decir, undispositivo electrónico que integra en
un solo encapsulado un gran número de componentes
electrónicos ) que tiene la característica de ser programable. Es decir, que es
capazde ejecutar de forma autónoma una serie de instrucciones previamente
definidas por nosotros. En el diagrama anterior, representativo de un sistema
electrónico, el micro controlador
sería el componente principal de la circuitería de procesamiento y control.Es
decir, un micro controlador es un computador completo (aunque con prestaciones
limitadas) en un solo chip, el cual está especializado en ejecutar constantemente un
conjunto de instrucciones predefinidas.
Estas instrucciones iránteniendo en
cuenta en cada momento la información obtenida y enviada por las patillas de E/S y
reaccionarán en consecuencia. Lógicamente, las instrucciones serándiferentes
según el uso que se le quiera dar al micro controlador, y deberemos de decidir nosotros
cuáles son.
Cada vez existen más
productos domésticos que incorporan algún tipo demicro controlador con el fin
de aumentar sustancialmente sus prestaciones, reducirsu tamaño y coste, mejorar
su fiabilidad y disminuir el consumo. Así, podemosencontrar micro controladores
dentro de multitud de dispositivos electrónicos queusamos en nuestra vida
diaria, como pueden ser desde un simple timbre hasta uncompleto robot pasando
por juguetes, frigoríficos, televisores, lavadoras,microondas, impresoras, el
sistema de arranque de nuestro coche, etc.
El microcontrolador
que lleva la placa Arduino UNO es el modeloATmega328P de la marca Atmel. La “P”
del final significa que este chip incorpora latecnología “Picopower”
(propietaria de Atmel), la cual permite un consumo eléctricosensiblemente menor
comparándolo con el modelo equivalente sin “Picopower”, elAtmega328 (sin la
“P”). De todas formas, aunque el ATmega328P pueda trabajar a unvoltaje menor y
consumir menos corriente que el Atmega328 (especialmente en losmodos de
hibernación), ambos modelos son funcionalmente idénticos.
Al igual que ocurre
con el resto de microcontroladores usados en otras placasArduino, el ATmega328P
tiene una arquitectura de tipo AVR, arquitecturadesarrollada por Atmel y en
cierta medida “competencia” de otras arquitecturascomo por ejemplo la PIC del
fabricante Microchip. Más concretamente, elATmega328P pertenece a la subfamilia
de microcontroladores “megaAVR”. Otrassubfamilias de la arquitectura AVR son la
“tinyAVR” (cuyos microcontroladores sonmás limitados y se identifican con el
nombre de ATtiny) y la “XMEGA” (cuyosmicrocontroladores son más capaces y se
identifican con el nombre de ATxmega),pero no las estudiaremos ya que las
placas Arduino no incorporanmicrocontroladores de esas familias.
Lo que sí nos puede
venir bien es conocer la disposición concreta de las patillas (llamadas
también “pines”) de entrada/salida del microcontrolador, ya que, aunque hemos dicho
anteriormente que en general todos los pines de E/S sirven para comunicar el
microcontrolador con el mundo exterior, es cierto que cada pin suele tener una
determinada función específica. Como cada modelo de microcontrolador
tiene un número y ubicación de pines diferente, en nuestro caso concreto deberemos
tener a mano la disposición de pines del ATmega328P. La figurasiguiente muestra
esta disposición en el encapsulado de tipo DIP, y ha sido obtenidade la
especificación técnica mencionada en el párrafo anterior. Nota: el circulito
queaparece en la parte superior de la figura indica el lugar donde existe una
muesca enel encapsulado real, de manera que así sea fácil distinguir la
orientación de los pines.
TIPOS EXISTENTES DE ARDUINO Y SUS FUNCIONES
Esta placa contiene un ATmega328P funcionando a 3,3 V y a 8 MHz. Tiene 14 agujeros que pueden utilizarse (mediante soldadura directa o bien mediante la colocación de pines-hembra de plástico) como pines de entrada/salida digitales (6 delos cuales pueden ser usados como salida PWM); también tiene 8 agujeros preparados para utilizarse como entradas analógicas y un botón de reinicio, todo ello dentro de un tamaño muy reducido.
Una novedad de esta placa respecto a las anteriores es que se puede alimentar eléctricamente mediante una batería LiPo gracias a que la placa dispone de un zócalo de tipo JST de 2 pines para poder conectarla directamente allí. La placa Arduino Fio permite ser alimentada también mediante conexión USB, ya que dispone de un conector USB mini-B para ello. De hecho, a través de la alimentación recibida vía USB incluso se puede recargar la batería LiPo que esté conectada en ese momento, ya que la placa incorpora el chip cargador MAX1555 del fabricante Maxim.
No obstante, la conexión USB no está pensada para programar el microcontrolador, por lo que se requiere para ello acoplar un adaptador USB-Serie (como los ya comentados cuando vimos la placaArduino Ethernet) a los agujeros de la placa marcados como GND, AREF, 3V3, RXI, TXO y DTR, mediante la ristra de pines adecuada.
De todas formas, la novedad más interesante de esta placa es la posibilidad de colocarle un módulo XBee en el zócalo que incorpora específico para ello. “XBee” es el nombre comercial dado por el fabricante Digi International a una familia de emisores/receptores de señales de radiofrecuencia de bajo consumo y con un encapsulamiento y tamaño compatible entre sí. Así pues, la placa Arduino Fio está pensada para aplicaciones inalámbricas que sean autónomas en su funcionamiento y que no requieran por tanto un alto nivel de mantenimiento. Un caso muy habitual es conectar a esta placa algún sensor de cualquier tipo junto con el módulo XBee para crear con varias placas Fio una red inalámbrica que permita interrelacionar estos sensores entre sí y con algún computador central recopilador de datos.
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Esta placa viene en dos “versiones”: ambas contienen un microcontrolador Atmega328P SMD, pero una funciona con 3,3 V y a 8 MHz y la otra funciona con 5 V y a 16 MHz. Dispone de 14 agujeros pensados para funcionar como pines de entrada/salida digital (6 de los cuales pueden ser usados como salida PWM), 6 agujeros para entradas analógicas, agujeros para montar un conector de alimentación de 2,1 mm, un zócalo JST para una batería LiPo externa, un interruptor de corriente, un botón de reinicio, un conector ICSP y los pines necesarios para conectar un adaptador o cable USB-Serial y así poder programarla (y también alimentarla) directamente vía USB.Esta placa está pensada para instalarse de forma semi-permanente en objetos o exhibiciones. Por eso no viene con los pines montados sino que hay colocar en los agujeros los pines-hembra de plástico “a mano” (o bien soldar los cables directamente). De esta manera, se permite el uso de diferentes tipos de configuraciones según las necesidades.
La placa Arduino LilyPad está diseñada para ser cosida a material textil.
Permite además conectarle (mediante hilos conductores) fuentes de alimentación,
sensores y actuadores de forma que se puedan “llevar encima”, haciendo posible la
creación de vestidos y ropa “inteligente”. Además, se puede lavar. Esta placa
incorpora el microcontrolador ATmega328V (una versión de bajo consumo del
Atmega328P), el cual se programa acoplando a la placa un adaptador o cable USBSerie
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La característica más destacable de esta placa es que a pesar de su tamaño (0,73 pulgadas de anchura por 1,70 de longitud), sigue ofreciendo el mismo númerode salidas y entradas digitales y analógicas que la Arduino UNO y la misma funcionalidad que esta. La consecuencia más evidente de su reducido tamaño es que carece del conector de alimentación de 2,1 mm (aunque puede seguir siendo
alimentada por una fuente externa mediante el pin “Vin” o “5 V”) e incorpora un conector USB mini-B en vez del conector USB tipo B. Otra diferencia es que, aunque la placa Arduino Nano se sigue basando en el microcontrolador ATmega328P (en formato SMD), el conversor USB-Serie que lleva
incorporado es el chip FTDI FT232RL y no el ATmega16U2. Esta placa está especialmente pensada para conectarla a una breadboard mediante las patillas que sobresalen de su parte posterior, pudiendo formar parte así de un circuito complejo de una manera relativamente fija.
Esta placa es muy parecida a la placa Arduino Nano: está basada igualmente en el microcontrolador ATmega328P SMD funcionando a 16MHz, tiene 14 pines de entrada/salida digitales (6 de los cuales pueden funcionar como salidas PWM) y 8 entradas analógicas. Y al igual que la placa Arduino Nano, la Arduino Mini está especialmente pensada para conectarla a una breadboard mediante las patillas que sobresalen de su parte posterior, pudiendo formar parte así de un circuito complejo de una manera relativamente fija.
La diferencia más importante con la placa Arduino Nano está en que la Arduino Mini (para ahorrar aún más espacio físico y así conseguir un tamaño realmente mínimo de 0,7 pulgadas de ancho por 1,3 de largo) no incorpora ningún chip conversor USB-Serie. Debido a ello, para su programación se necesita utilizar un adaptador USB-Serial externo. En concreto, se recomienda el uso de uno específico y oficial: el llamado “Mini USB”, basado en el chip FTDI FT232RL (http://arduino.cc/en/Main/MiniUSB), el cual se ha de colocar por separado en la breadboard y entonces establecer las conexiones pertinentes entre este y el Arduino Mini mediante cables. Para saber todos los detalles concretos de esta configuración, y en general, conocer diferentes posibles usos de esta placa, recomiendo consultar la guía oficial: http://arduino.cc/en/Guide/ArduinoMini.
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Esta placa tiene el mismo tamaño que una placa Arduino Mini, y una disposición compatible de pines. Viene en dos “versiones”: ambas contienen unmicrocontrolador ATmega168 pero una funciona con 3,3 V y a 8 MHz y la otra funciona con 5 V y a 16 MHz. También incorpora un botón de reinicio y los pines necesarios para conectar un adaptador o cable USB-Serie y así poder programarla (y también alimentarla) directamente vía USB. También se puede alimentar
eléctricamente mediante una fuente externa conectada al pin “Vcc”. Esta placa está pensada para instalarse de forma semi-permanente en objetos o exhibiciones. Por eso no viene con los pines montados sino que hay colocar en los agujeros los pines-hembra de plástico “a mano” (o bien soldar cables directamente). De esta manera, se permite el uso de diferentes tipos de configuraciones según las necesidade
La gran novedad de esta placa es que el microcontrolador que incorpora es el ATmega32U4 (en formato SMD), el cual tiene todas las funcionalidades que ofrece el Atmega328P pero incorpora además 0,5 kilobytes más de memoria SRAM y sobretodo, soporta comunicaciones USB directamente (y por tanto, no necesita de ningún chip suplementario como el ATmega16U2 o el FTDI). Otras diferencias con la placa UNO es que la placa Leonardo incorpora un pin-hembra digital más que la UNO para ser usado como salida PWM (el nº 13) y 6 entradas analógicas extra más, las cuales están situadas físicamente en los pineshembras digitales marcados con un puntito en el exterior de la placa.
Otra diferencia es que los pines SDA y SCL para la comunicación I2C/TWI cambian de ubicación respecto la UNO y ahora pasan a estar en los pines-hembra digitales nº 2 y nº 3. Por otro lado, en la placa Leonardo desaparecen los pines GPIO SPI, por lo que la única manera de comunicar esta placa con el exterior mediante este protocolo es utilizando directamente los pines ICSP.
El hecho de que la placa Leonardo solo incluya un microcontrolador tanto para ejecutar los programas como para comunicarse directamente a través de USB con el computador permite que esta placa pueda simular fácilmente (si se programa convenientemente) ser un teclado o un ratón USB conectados a dicho computador.
Técnicamente, cuando la placa Leonardo se conecte con un cable USB al computador, este detectará dos “puertos” de conexión diferentes: un puerto USB estándar listo para usar la placa Leonardo como un periférico USB más (lo típico sería un teclado o un ratón, tal como hemos dicho) y otro puerto diferente, similar al generado cuando se conecta la Arduino UNO, usable de la forma “tradicional”, para la programación y comunicación con la placa a través del entorno de programación
Arduino.
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Esta placa pertenece a una familia totalmente distinta de la del resto de placas Arduino. Incluye el microcontrolador SAM3X8E, el cual, aunque fabricado también por Atmel, es de una arquitectura interna muy diferente a la AVR (concretamente es de tipo ARM Cortex-M3) y además, sus registros son cuatro veces más grandes de lo habitual en las otras placas (concretamente, son de 32 bits). Su
velocidad de reloj está también muy por encima del resto de placas Arduino (concretamente, es de 84 MHz). Además, el microcontrolador SAM3X8E dispone de muchas más memoria (concretamente, 96 KB de SRAM y 512 KB de memoria Flash) y también de un circuito especializado (llamado controlador “DMA”) que permite a la CPU acceder a la memoria de una manera mucho más rápida.
Todo esto implica que con la placa Arduino Due se pueden hacer más cosas, y más rápidamente, por lo que permite ejecutar aplicaciones que realizan un gran procesado de datos. El precio de venta también es mayor que el resto de placas Arduino, lógicamente. Otros datos técnicos de la Arduino Due son: dispone de 54 pines de entrada/salida digital (12 de los cuales pueden ser usados como salidas PWM), 12 entradas analógicas, 4 chips TTL-UART (es decir, cuatro canales serie hardware
independientes), 2 conversores digitales-analógicos (¡novedad!), 2 puertos I2C independientes, 1 puerto SPI (el cual solo está implementado en los pines “ICSP”), 1 conector USB de tipo mini-B, 1 conector USB de tipo mini-A, un zócalo de 2,1 mm tipo “jack”, un botón de reinicio y un botón de borrado. Además, ofrece como es habitual los pines “Vin”, “GND”, “5 V” y “3,3 V”. Un aspecto muy importante de esta placa que hay que saber es que su voltaje de trabajo es de 3,3 V. Esto significa que la tensión máxima que los pines de entrada/salida pueden soportar es ese. Si se les proporciona un voltaje mayor (como los 5 V a los que estamos habituados), la placa se podría dañar. No obstante, las fuentes de alimentación externas pueden ser las mismas que las utilizadas con la
placa Arduino UNO, ya que sus rangos de tensión de entrada son idénticos (6-20 V teóricos, 7-12 V recomendables); esto es debido a que la tensión es adecuadamente reducida gracias a un regulador interno. Por otro lado, la intensidad ofrecida por los pines de salida está entre 6 mA y 15 mA, y la ofrecida por los pines “3,3” y “5 V” es de 800 mALa Arduino Due mantiene la forma y disposición de la placa Arduino Mega,
siendo compatible con todos los shields que respeten la misma disposición de pines y que, importante, trabajen a 3,3 V. Por otro lado, todos los pines de entrada/salida tienen una resistencia “pull-up” interna desconectada por defecto de 100 KΩ. La Arduino Due ofrece dos conectores USB para separar dos funcionalidades diferentes. El conector más cercano al jack de alimentación (mini-B) está pensado para enchufar la placa al computador y transferir desde el entorno de desarrollo nuestro programa para que sea ejecutado por el microcontrolador, y a partir de allí mantener la comunicación serie entre computador y placa. De hecho, este conector está controlado por el mismo chip ATmega16U2 que la placa Arduino UNO, por lo que su comportamiento es idéntico. El conector más cercano al botón de reinicio (mini-A), en cambio, está controlado directamente por el chip SAM3X8E y está pensado para usar la placa como un periférico USB más (como un teclado o un ratón, tal como también ocurre en la placa Leonardo). Pero además, una novedad que ofrece este último conector es que también permite a la placa actuar como “host USB” (tal como lo hace la placa Mega). De esta forma, no solamente podríamos usar la placa Due como un teclado o un ratón, sino que podríamos conectarle a ella un teclado o un ratón reales, entre otros muchos dispositivos, como teléfonos móviles de última generación, por ejemplo. La forma de programar la placa Arduino Due es similar a las anteriores placas, tanto en el uso del entorno de desarrollo como en el propio lenguaje de
programación: todos los cambios están “bajo la superficie”. De todas formas, la versión actual del entorno de desarrollo a fecha de edición del libro (la 1.0.2) no permite todavía el uso de esta placa, por lo que es necesario descargar la versión 1.5, la cual en el momento de la edición de este libro, está en estado beta. La descarga se puede realizar desde aquí http://arduino.cc/en/Main/SoftwareDue .
El único detalle que hay que tener en cuenta es que la memoria Flash del microcontrolador ha de ser borrada “manualmente” cada vez que se le quiera cargar en nuestro programa. Esto es así porque el bootloader de esta placa está alojado en una memoria de tipo ROM separada de la memoria Flash, y solamente se ejecuta cuando detecta que la memoria Flash está vacía. De ahí la existencia del botón de borrado (marcado como “Erase”) en la placa. Afortunadamente, si conectamos esta a
nuestro computador mediante el zócalo USB mini-B (el más cercano al jack de alimentación), este proceso de borrado se realiza de forma automática. En este sentido, la comunicación USB entre placa y computador se realiza de la misma forma ya sea utilizando la placa Due (mediante el conector mini-B) como la placa UNO.
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El arduino es una tarjeta electrónica
programable tan impresionante como potente
en donde el limite lo pones tu,
asi como una infinidad de proyectos asombrosos que van desde una
impresora 3d asta prender un simple led esta tecnología sin precedentes es una
gran herramienta educativo así ampliando la gama de modelos de donde escoger y
ampliar las expectativas deseadas
Siendo las placas mas utilizadas las
siguientes mencionadas cumplen con las expectativas deseadas dentro de su
ámbito así como su potencia de funcionamiento dando así la mejor de las
experiencias educativas y de formación de este aparato, como se muestra en la
sig. tabla de precios, con el fin de informar cual es, de entre las populares
la mas accesible.
Los sig datos son justificamos con la sig grafica
Datos obtenidos de http://www.mercadolibre.com.mx/
MODULOS DE CONTROL PARA MOTORES DC
Otra opción diferente para controlar motores DC, en vez de conectar el chipdirectamente a una breadboard, es utilizar alguna placa breakout específica. De esta forma, el cableado es menos enrevesado y el montaje es mucho más sencillo. Usando un módulo, lo único que deberemos hacer es, además de alimentarlo y enchufar el motor a sus bornes pertinentes, localizar los dos terminales de control de sentido de giro (y conectarlos a dos pines digitales de la placa Arduino), y el terminal de activación/desactivación y control de la velocidad de giro (y conectarlo a un pin de salida PWM). Y poco más. La placa TB6612FNG Una placa breakout recomendable es por ejemplo el producto nº 9457 deSparkfun. Este módulo incorpora el chip TB6612FNG, el cual incorpora dos “puentesH”, por lo que es capaz de manejar dos motores DC de forma independiente,soportando un consumo constante por motor de 1,2 A (con picos puntuales de 3,2 A)y de hasta 13 V de trabajo. Las conexiones a realizar son las siguientes:
Palca breakeout
exterior
VM
Borne positivo de la fuente de alimentación externa
VCC
Pin “5V” de Arduino.
GND Borne negativo de la fuente de alimentación externa y
A02
Terminal del motor A
B02
Terminal del motor B
B01
Terminal del motor B
GND
-
PWMA1
Pin de salida PWM de Arduino
AIN2 Pin de
salida digital de Arduino
AIN1Pin de
salida digital de Arduino
STBY Pin de
salida digital de Arduino
BIN1 Pin de
salida digital de Arduino
BIN2 Pin de
salida digital de Arduino
PWMB Pin de
salida PWM de Arduino
GND
Los pines “IN1” y “IN2” sirven para controlar
el sentido de giro de los motores
A y B según
el caso: cuando “IN1” esté a HIGH e “IN2” a LOW, el motor girará en un sentido
e, intercambiando sus valores, girará en el otro. El pin “PWM” sirve para
controlar la velocidad de los motores A y B, según el caso. El pin “STBY”
permite desconectar ambos motores de la fuente de alimentación si se le envía
una señal de valor LOW.
SENSORES
Más
divertido que hacer parpadear LEDs es utilizar sensores de todo tipo
para
detectar qué está pasando “ahí fuera” y reaccionar en consecuencia.
Desgraciadamente,
cada sensor tiene sus propios métodos de conexión: algunos
necesitan
resistencias “pull-up” y otros no, algunos necesitan fuentes de alimentación
propias y otros no, algunos trabajan a mucha tensión y otros no, etc. En este
capítulo se presentarán los sensores más comunes, con ejemplos de circuitos
donde se usan y código Arduino que los hacen funcionar.
Para
conseguir que el robot realice su tarea con la adecuadaprecisión es preciso que
tenga conocimiento tanto de su propioestado como del estado de su entorno. Dos
tipos de sensores:
- Sensores
internos: sensores integrados en la propiaestructura mecánica del robot, que
dan información delestado del robot: fundamentalmente de la posición,
velocidad y
aceleración de las articulaciones.
- Sensores
externos: dan información del entorno delrobot: alcance, proximidad, contacto,
fuerza, etc. Seutilizan para guiado de robots, para identificación y
manipulación de objetos.
Definición:
un sensor es un dispositivo eléctrico y/omecánico que convierte magnitudes
físicas (luz, magentismo,presión, etc.) en valores medibles de dicha magnitud.
Esto serealiza en tres fases:
- Un
fenómeno físico a ser medido es captado por unsensor, y muestra en su salida
una señal eléctricadependiente del valor de la variable física.
- La señal
eléctrica es modificada por un sistema deacondicionamiento de señal, cuya
salida es un voltaje.
- El sensor
dispone de una circuitería que transforma y/oamplifica la tensión de salida, la
cuál pasa a unconversor A/D, conectado a un PC. El convertidor A/D
tranforma
la señal de tensión contínua en una señaldiscreta.
DESCRIPTORES ESTÁTICOS DE UN SENSOR
Los
descriptores estáticos definen el comportamiento enrégimen permanente del
sensor:
- Rango:
valores máximos y mínimos para las variablesde entrada y salida de un sensor.
-
Exactitud: la desviación de la lectura de un sistema demedida respecto a una
entrada conocida. El mayor erroresperado entre las señales medida e ideal.
-
Repetitividad: la capacidad de reproducir una lecturacon una precisión dada.
-
Reproducibilidad: tiene el mismo sentido que larepetitividad excepto que se
utiliza cuando se tomanmedidas distintas bajo condiciones diferentes.
-
Resolución: la cantidad de medida más pequeña quese pueda detectar.
- Error: es
la diferencia entre el valor medido y el valorreal.
- No
linealidades: la desviación de la medida de suvalor real, supuesto que la respuesta
del sensor eslineal. No-linealidades típicas: saturación, zona muertae
histéresis.
-
Sensibilidad: es la razón de cambio de la salida frentea cambios en la entrada:
s = ∂V /∂x
-
Excitación: es la cantidad de corriente o voltajerequerida para el funcionamiento
del sensor.
-
Estabilidad: es una medida de la posibilidad de unsensor de mostrar la misma
salida en un rango en quela entrada permanece constante.
- Ruido.
-
Sensibilidad: es la razón de cambio de la salida frentea cambios en la entrada:
s = ∂V /∂x
-
Excitación: es la cantidad de corriente o voltajerequerida para el funcionamiento
del sensor.
-
Estabilidad: es una medida de la posibilidad de unsensor de mostrar la misma
salida en un rango en quela entrada permanece constante.
- Ruido.
DESCRIPTORES DINÁMICOS DE UN SENSOR
- Tiempo de
retardo: td, es el tiempo que tarda la salidadel sensor en alcanzar el 50% de
su valor final.
- Tiempo de
subida: tr, es el tiempo que tarda la salidadel sensor hasta alcanzar su valor
final. => velocidaddel sensor, es decir, lo rápido que responde ante una
entrada.
- Tiempo de
pico: tp, es el tiempo que tarda la salidaden sensor en alcanzar el pico máximo
de susobreoscilación
- Pico de
sobreoscilación: Mp, espresa cuanto se elevala evolución temporal de la salida
del sensor respecto desu valor final.
- Tiempo de
establecimiento: ts, el tiempo que tarda lasalida del sensor en entrar en la
banda del 5%alrededor del valor final y ya no vuelve a salir de ella.
Proceso de
calibración: consiste en realizar la comparaciónde la respuesta del sensor con
otros que tienen una respuestaestándar conocida; de esta manera se establece la
relaciónentre la variable medida por el sensor y su señal de salida.
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