Comentario Técnico

Un autómata amigable: Arduino

Por Lie. Edgardo Faletti IN5PT-UTN(2014) - edfaletti@yahoo.com

En las instituciones educativas que pertenecen alárea técnica, en especial a las que contienen dentrode su curricula la especialidad electrónica, se estáproduciendo un gran vuelco significativo dentro delmanejo de sus contenidos ya que se ha modificadolas competencias que deben tener los nuevos técni-cos. Este cambio está ligado con las necesidades delmercado actual y solidario al cambio tecnológico.

La vieja imagen del técnico electrónico de los 70fue mutando progresivamente encontrando a la fe-cha un profesional que conocimientos de armado,diseño como así también de programación. Desdeuna tecnología discreta a otra totalmente integraday embebida. De una soldadura realizada con el sol-dador del tipo lápiz a otra más elaborada en unaestación de montaje superficial. El avance tecnológi-co genera más inversión en la adquisición de instru-mentos y herramientas en la hora de realizar cual- ,quier tipo de trabajos.

Las actividades electrónicas giran en Chips degran escala de integración con placas de doble capay con dispositivos de montaje superficial. Las repara-ciones son más difíciles de realizar debido que enel mercado hay determinados componentes que nose venden por unidad. Esta nueva visión nos limitaa meter menos mano y solo con quedarnos no tan-to en el diseño sino en las aplicaciones de los dispo-sitivos Es decir que ya hay cosas resueltas, que sepueden comprar en forma de módulos, restandotiempo al momento de resolver situaciones.

Hoy existe la forma modular para el armado de

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los sistemas en donde cada módulo interactúa conotro en donde la operatividad en controlada por unprocesador o microcontrolador. La parte de gestióndel sistema pasa por una programación.

De lo expresado anteriormente, desde el apren-dizaje hasta para la construcción de algunos siste-mas generales soluciones fáciles de alcanzar. Hoy sehabla como un recurso didáctico y de fácil acceso alArduino.

El proyecto "Arduino" se inició en el año 2005para estudiantes del Instituto ¡VREA, en Ivrea (Italia).Los estudiantes usaban en aquella época el micro-controlador BASIC Stamp, cuyo costo era de 100dólares estadounidenses, cuyo valor era elevado pa-ra ellos. , Massimo Banzi, uno de los fundadores deArduino, daba clases en Ivrea.

El estudiante colombiano Hernando Barragán,fue quien desarrolló la tarjeta electrónica Wiring, elenguaje de programación y la plataforma de desa-rrollo. Una vez concluida dicha plataforma, los in-vestigadores trabajaron para hacerlo más ligero,más económico y disponible para la comunidad decódigo abierto (hardware y código abierto). Goog ecolaboró en el desarrollo del Kit Android ADK (Ac-cesory Development Kit), una placa Arduino capazde comunicarse directamente con teléfonos móvilesinteligentes bajo el sistema operativo Android pe r5que el teléfono controle luces, motores y sensoresconectados de Arduino.

Para la producción en serie de la primera vers c~se tomó en cuenta que el coste no fuera mayor ae

30 euros, que fuera ensamblado en una placa,debía ser Plug and Play (conectar y desconectarcon la PC en funcionamiento) y que trabajara contodas las plataformas informáticas tales comoMacOSX, Windows y GNU/Linux. Las primeras300 unidades se las dieron a los alumnos del Ins-tituto IVRAE, con el fin de que las probaran y em-pezaran a diseñar sus primeros prototipos.

La aplicación de Arduino en algunas construc-ciones es propicia considerando que es una tec-nología importada.

Arduino es una plataforma que utiliza unhardware libre, basada en una plaqueta con unmicrocontrolador y un entorno compatible, dise-ñada para facilitar el uso de la electrónica en pro-yectos multidisciplinares y fáciles de implementar.

El hardware consiste en una placa con un mi-crocontrolador Atmel y puertos de entrada/sali-da. Tenemos salidas para el manejo de PWM yentradas digitales y analógicas. Los microcontrola-dores más usados son el Atmega168, Atme-ga328, Atmega1280, AtmegaS por su sencillez ybajo coste que permiten el desarrollo de múltiplesdiseños. Por otro lado el software consiste en unentorno de desarrollo que implementa el lenguajede programación Processing AA/iring y el carga-dor de arranque que es ejecutado en la placa.

Desde fines del 2012, Arduino se usa tambiéncon microcontroladores CortexMB de ARM de32 bits, que coexistirán con las más limitadas, pe-ro también económicas AVR de 8 bits. ARM yAVR no son plataformas compatibles a nivel bina-rio, pero se pueden programar con el mismo IDEde Arduino y hacerse programas que compilensin cambios en las dos plataformas. Eso sí, las mi-crocontroladoras CortexM3 usan 3,3V, a diferen-cia de la mayoría de las placas con AVR que ge-neralmente usan 5V. Sin embargo ya anterior-mente se lanzaron placas Arduino con Atmel AVRa 3,3V como el Arduino Fio y existen compati-bles de Arduino Nano y Pro como Meduino enque se puede conmutar las tensiones.

Arduino se puede utilizar para desarrollar ob-jetos interactivos autónomos o puede ser conec-tado a software tal como Adobe Flash, Proces-sing, Max/MSP, Puré Data). Las placas se puedenmontar a mano o adquirirse. El entorno de desa-rrollo integrado libre se puede descargar gratuita-mente. Además puede tomar información del en-torno a través de sus entradas analógicas y digi-tales, puede controlar luces, motores y otros ac-tuadores. El microcontrolador en la placa se pro-grama mediante el lenguaje de programación Ar-duino (basado en Wiring) y el entorno de desa-

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Comentarlo Técnico

rrollo Arduino (basado en Processing). Los proyectoshechos con Arduino pueden ejecutarse sin necesi-dad de conectar a una computadora.

CONECTOR A PC POR USB

ENTRADAS Y SALIDAS DIGITALES

MICROCONTROLADOR

ENTRADA DE ALIMENTACIÓNENTRADAS Y SALIDAS ANALÓGICAS

Entre los módulos que se encuentran en nuestromercado:

Control de motor:• Paso a paso.• Continua.• Brushless.• Servomotor.

Placa de comunicaciones:• RF.• Infrarrojo.• RS-232.• GPRS-GSM• Bluetooth.• GPS.• Adaptador paralelo-serie I2C/ RTC• Módulo LAN /ETHERNET.

Módulo detector:• Sensor Humo y Gas.• Sensor de Movimiento.• Sensor Ultrasónico.• Sensor un Humedad y Temperatura.

• Acelerómetro/Giróscopo.• Sensor de presión.• Sensor de Corriente.• Sensor de huellas digitales.• Sensor de color.

Misceláneas:• Reproductor de música (con el chip CECL08D).• Placa de Display toucht.• Lector RFID.• Joystick de 5 pulsadores (tipo shield).• Lector de memorias SD.• Módulo con relés con optoacoplamiento .• Placas experimentales (ajustables a ARDUINO)

Algunos de los desarrollo de robótica

Quadcóptero

Auto

El tipo soporte es muy amigable para proyectosde cualquier tipo. Desde ya, cuando más complejosean los trabajos los costos serán más elevados.

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Características de placas de desarrollo Arduino«£

S

Placa

Esplora

Due

Leonardo

Uno

Ethernet

ADKR3

Mini

Micro

[jControlador

ATmega32u4

AT91SAM3X8E

ATmega32U4

ATmega328

ATmega328

ATmega2560

ATmega328

ATmega32u4

Memoria Flash

32KB

512KB

32 KB

32 KB

32 KB

256 KB

32KB

32KB

Interfaz

USB nativo

USB nativo

USB viaATMega16U2

USB viaATMega16u2

USB nativo

Serial Header

Micro usb

E/SDigitales

54

20*

14

14

54

14

20

EntradasAnalógicas

12

12

6

6

16

6

12

VoltajeSistema

5V

3,3

5V

5V

5V

5V

5V

5V

VoltajeEntrada

5V

7-1 2V

7-1 2V

7-1 2V

7-1 2V

7-1 2V

7-9V

7-1 2V

Recomendaciones

Si uno está empezando a transitar por este tipode estructura recomiendo el Arduino Uno por lagran cantidad de documentación que existe en laweb. El único hardware que necesitas para progra-marla es un cable USB. Además, las shields que en-contrarás son muy fáciles de conectar para poderagregarle funcionalidades a la placa de desarrollo.

Otra buena opción es el Arduino Leonardo,que además de poseer las funcionalidades del Ar-duino Uno puede emular un teclado o un mouse.Como puntos negativos, no hay tanta documenta-ción (también es mucho más nueva), y no se puedesacar el microprocesador para utilizarlo en otros de-sarrollos.

Si un proyecto requiere de poco espacio (porejemplo Microbots) Arduino Mini y Arduino Microson ideales. La Mini puede ser usada directamenteen placas de prototipado, y necesita adaptadoresUSB a RS232 para programarla El Arduino Micro(tamaño de 48x18mm), en cambio, incorpora unconector micro USB, por lo que nos evita usar adap-tadores USB a serie, y además también se puedeconectar directamente sobre una Protoboard.

Para desarrollar una consola de juegos recomien-do el Arduino Esplora. Esta placa incorpora un

conjunto de sensores: como un joystick, botones,un acelerómetro, un micrófono y un sensor de tem-peratura. Tiene conectores para agregarle una pan-talla TFT, es decir, que añadiendo la pantalla puedecrear video juegos en su propia consola.

El Arduino Ethernet utiliza el mismo microcon-trolador que el Arduino Uno (ATmega328) y dispo-ne de un zócalo para tarjetas de memoria micro SD.Con Arduino Ethernet podemos conectarnos a twit-ter y mandar mensajes (por ejemplo, un proyectoque mande mensajes vía Twitter de la situación dealarma de nuestra casa).

El ARDUINO DUE posee un potente microcon-trolador y le permite manipular datos de muchossensores a gran velocidad, como control de Orones,o usarla para crear tu propia impresora 3D. Due re-presenta el salto de Arduino a los 32 bits, ya queestá basada en un procesador ARM CORTEX M3 co-rriendo a 84 MHz. Además ofrece otras característi-cas muy interesantes como USB 2.0, 12 ADC conresolución de 12 bit, 96kb de SRAM

En Argentina actualmente algunas dificultadesen la importación de material terminado restringela llegada del gran abanico de posibilidades con es-tas placas, lo que nos limita la variedad de desarro-llos. •

MERCADO ELECTRÓNICO:'?