INTRODUCCIN

Utilizaremos para el desarrollo del proyecto el hardware y software de Arduino. Como indican sus creadores, Arduino es una plataforma de prototipos electrnica de cdigo abierto (open-source) basada en hardware y software flexibles y relativamente fciles de usar. Arduino se vende como herramienta pensada para artistas, diseadores, arquitectos y cualquiera que est interesado en crear objetos o entornos interactivos. El lenguaje de programacin de Arduino es el wiring, que est basado en el lenguaje processing. Processing es un lenguaje de programacin y entorno de desarrollo integrado de cdigo abierto basado en Java, de fcil utilizacin y que est enfocado la enseanza y produccin de proyectos multimedia e interactivos de diseo digital. Fue creado por Ben Fry y Casey Reas a partir de reflexiones en el Aesthetics and Computation Group del MIT Media Lab. Processing es desarrollado por artistas y diseadores, de ah la anterior definicin de Arduino, como una herramienta alternativa al software propietario.Con objeto de hacer esta memoria lo ms auto contenida posible, en el Anexo se incluye la descripcin de las placas y mdulos de extensin de Arduino ms comunes. Las principales caractersticas de la placa Arduino utilizada en la realizacin de este proyecto se resumen a continuacin.

1. CONCEPTOS GENERALES:A. TARJETA ARDUINO: Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseada para facilitar el uso de la electrnica en proyectos multidisciplinares.El hardware consiste en una placa con un microcontrolador Atmel AVR y puertos de entrada/salida.[4] Los microcontroladores ms usados son el Atmega168, Atmega328, Atmega1280, ATmega8 por su sencillez y bajo coste que permiten el desarrollo de mltiples diseos. Por otro lado el software consiste en un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje de programacin Processing/Wiring y el cargador de arranque que es ejecutado en la placa.Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos autnomos o puede ser conectado a software tal como Adobe Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data. Las placas se pueden montar a mano o adquirirse. El entorno de desarrollo integrado libre se puede descargar gratuitamente.Arduino puede tomar informacin del entorno a travs de sus entradas analgicas y digitales, puede controlar luces, motores y otros actuadores. El microcontrolador en la placa Arduino se programa mediante el lenguaje de programacin Arduino (basado en Wiring) y el entorno de desarrollo Arduino (basado en Processing). Los proyectos hechos con Arduino pueden ejecutarse sin necesidad de conectar a un computador.Productos:Los modelos en venta de Arduino se categorizan en 4 diferentes productos: Tablas: Arduino Uno Arduino Leonardo Arduino Due Arduino Yn Arduino Tre (En Desarrollo) Arduino Zero (En Desarrollo) Arduino Micro Arduino Esplora Arduino Mega ADK Arduino Ethernet Arduino Mega 2560 Arduino Robot Arduino Mini Arduino Nano LilyPad Arduino Simple LilyPad Arduino SimpleSnap LilyPad Arduino LilyPad Arduino USB Arduino Pro Mini Arduino Fio Arduino Pro Escudos: Arduino GSM Shield Arduino Ethernet Shield Arduino WiFi Shield Arduino Wireless SD Shield Arduino USB Host Shield Arduino Motor Shield Arduino Wireless Proto Shield Arduino Proto Shield Kits: The Arduino Starter Kit Arduino Materia 101 Accesorios: TFT LCD Screen USB/Serial Light Adapter Arduino ISP Mini USB/Serial AdapterAplicaciones:El mdulo Arduino ha sido usado como base en diversas aplicaciones electrnicas: Xoscillo: Osciloscopio de cdigo abierto. Equipo cientfico para investigaciones[]. Arduinome: Un dispositivo controlador MIDI. OBDuino: un econmetro que usa una interfaz de diagnstico a bordo que se halla en los automviles modernos. Humane Reader: dispositivo electrnico de bajo coste con salida de seal de TV que puede manejar una biblioteca de 5000 ttulos en una tarjeta microSD. .The Humane PC: equipo que usa un mdulo Arduino para emular un computador personal, con un monitor de televisin y un teclado para computadora. Ardupilot: software y hardware de aeronaves no tripuladas. ArduinoPhone: un telfono mvil construido sobre un mdulo Arduino. Impresoras 3D.[ El "botn" se ha utilizado en calculadoras, telfonos, electrodomsticos, y varios otros dispositivos mecnicos y electrnicos, del hogar y comerciales.En las aplicaciones industriales y comerciales, los botones pueden ser unidos entre s por una articulacin mecnica para que el acto de pulsar un botn haga que el otro botn se deje de presionar. De esta manera, un botn de parada puede "forzar" un botn de inicio para ser liberado. Este mtodo de unin se utiliza en simples operaciones manuales en las que la mquina o proceso no tienen circuitos elctricos para el control.DiseoHay que tener en cuenta, a la hora de disear circuitos electrnicos, que la excesiva acumulacin de botones, puede confundir al usuario, por lo que se tender a su uso ms imprescindible.Tambin existen "botones virtuales", cuyo funcionamiento debe ser igual al de los "fsicos"; aunque su uso queda restringido para pantallas tctiles o gobernadas por otros dispositivos electrnicos.Colores Los botones utilizan a menudo un cdigo de colores para asociarlos con su funcin de manera que el operador no vaya a pulsar el botn equivocado por error. Los colores comnmente utilizados son: el color rojo para detener la mquina o proceso, y el verde para arrancar la mquina o proceso.

B. TRANSITOR 2N2222A

El 2N2222, tambin identificado como PN2222, es un transistor bipolar NPN de baja potencia de uso general.Sirve tanto para aplicaciones de amplificacin como de conmutacin. Puede amplificar pequeas corrientes a tensiones pequeas o medias; por lo tanto, slo puede tratar potencias bajas (no mayores de medio Watts). Puede trabajar a frecuencias medianamente altas.Por todas esas razones, es un transistor de uso general, frecuentemente utilizados en aplicaciones de radio por los constructores aficionados de radios. Es uno de los transistores oficiales utilizados en el BITX. Su versatilidad ha permitido incluso al club de radioaficionados Norcal lanzar en 1999 un desafo de construir un transceptor de radio utilizando nicamente hasta 22 ejemplares de este transistor - y ningn circuito integrado.Las hojas de especificaciones sealan como valores mximos garantizados 500 miliamperios, 50 voltios de tensin de colector, y hasta 500 milivatios de potencia. La frecuencia de transicin es de 250 a 300MHz, lo que permite utilizarlo en aplicaciones de radio de alta frecuencia (hasta 300MHz). La beta (factor de amplificacin, hFe) del transistor es de por lo menos 100; valores de 150 son tpicos.El 2N2222 es fabricado en diferentes formatos, los ms comunes son los TO-92, TO-18, SOT-23, y SOT-223.Su complemento PNP es el 2N2907. El 2N3904 es un transistor de caractersticas similares pero que slo puede transportar un dcimo de la corriente que el 2N2222 puede transportar; puede usarse como reemplazo del 2N2222 en caso de seales pequeas.Otro transistor de caractersticas similares, pero de mayor potencia es el 2N2219. Es un transistor en formato TO-39, con una frecuencia de transicin de 300MHz, por lo cual puede ser usado en transmisores y amplificadores para HF, VHF y una cierta parte de UHF (300MHz) con una potencia de salida de 1 a 2 watts, sabiendo que la mxima potencia que puede llevar a cabo es de 3 watts. Su complementario PNP es el 2N2905 al igual que el 2N2907. Tambin existe otro transistor que es de similares caractersticas, el cual es el 2N3053, pero su potencia es de 1w y es slo para aplicaciones entre 50 y 100 MHz.

C. SENSOR DE TEMPERATURA LM35El LM35 es un sensor de temperatura con una precisin calibrada de 1C. Su rango de medicin abarca desde -55C hasta 150C. La salida es lineal y cada grado centgrado equivale a 10mV, por lo tanto:150C = 1500mV-55C = -550mV[1]Caractersticas : Sus caractersticas ms relevantes son: Est calibrado directamente en grados Celsius. La tensin de salida es proporcional a la temperatura. Tiene una precisin garantizada de 0.5C a 25C. Baja impedancia de salida. Baja corriente de alimentacin (60uA). Bajo coste.

El LM35 no requiere de circuitos adicionales para calibrarlo externamente. La baja impedancia de salida, su salida lineal y su precisa calibracin hace posible que este integrado sea instalado fcilmente en un circuito de control. Debido a su baja corriente de alimentacin se produce un efecto de auto calentamiento muy reducido. Se encuentra en diferentes tipos de encapsulado, el ms comn es el TO-92, utilizada por transistores de baja potencia. Tambin este sensor si es conectado a uno pero se obtiene una ganancia general y de salida.

2. LA PLACA ARDUINO UNOVamos a analizar a fondo la placa elegida para nuestro proyecto: ARDUINO UNO.

Su tamao es de 74x53 mm. La programamos mediante una conexin USB que tambin usaremos para alimentarla (5V). Existe la posibilidad de usar la alimentacin externa, que ha de ser de 9V. Posee 14 pines de E/S digital (6 de las cuales pueden ser usadas como PWM) y 6 pines analgicos. Nos da la oportunidad de alimentar nuestro circuito con dos voltajes distintos, 5V o bien 3,3V. Vamos a explicar a continuacin cada parte con ms detalle. Comenzamos con la ms importante, el microprocesador ATmega328, que posee una memoria flash de 32 KB (512 bytes son usados por el bootloader), RAM de 2KB y 1KB de memoria EEPROM. El voltaje de operacin, como ya hemos dicho, es de 5V y la frecuencia de trabajo del reloj es de 16 MHz. Destacamos tambin la preinstalacin del bootloader. Dispone de un reset (botn rojo) que suministra un valor LOW que reinicia el micro controlador. A su lado, encontramos el conector ICSP (In Circuit Serial Programming), que es el sistema utilizado en los dispositivos PIC para programarlos sin ser necesario la retirada del chip del circuito del que formase parte. Vayamos ahora conociendo las capacidades de cada pin: los pines 3, 5, 6, 9, 10 y 11 son pines provistos de 8 bits de salida PWM (modulacin por ancho de pulsos). Estos pines nos permiten obtener informacin del exterior y que la placa acte en funcin de dicha informacin (sensores, motores, servos,..). Los pines 0 (Rx) y 1 (Tx) son los encargados de enviar y recibir datos serie TTL. La funcin de los pines 2 y 3 es la de manejar interrupciones (Arduino UNO slo es capaz de manejar dos interrupciones por tanto). Encontramos que los pines 10, 11, 12 y 13 sirven de apoyo a la comunicacin SPI con la biblioteca SPI. El bus SPI (Serial Peripheral Interface) es un estndar de comunicaciones, usado principalmente para la transferencia de informacin entre circuitos integrados en equipos electrnicos.Es un estndar para el control de cualquier dispositivo electrnico digital que acepte un flujo de bits serie regulado por un reloj. Tenemos 3 pines de tierra marcados como GND (0V). La alimentacin al circuito puede ser de 5V o 3,3V en su respectivo pin. Podemos aplicar un voltaje de entrada a la placa mediante el pin Vin cuando sta sea alimentada por una fuente externa y conocer el valor exacto del voltaje aplicado a la placa. Respecto a entradas analgicas, Arduino UNO dispone de 6 distribuidas en los pines A0, A1, A2, A3, A4 y A5. Cada una de ellas proporciona una resolucin de 10 bits (1024 valores). Por defecto se mide en estos pines la tierra a 5V, aunque podemos cambiar la cota superior de este rango mediante el pin AREF, que se encarga de la tensin de referencia para las entradas analgicas. El puerto USB nos permite una comunicacin serie con el ordenador mediante el estndar de los controladores USB COM, sin necesidad de controlador externo. La placa nos avisa con un parpadeo de los leds Rx y Tx que la comunicacin se est llevando a cabo. El conector plug hembra de 2.1 mm lo podemos usar para alimentar a la placa externamente, evitando as el uso del USB (si el sketch ya est cargado en la placa, no necesitamos el ordenador para que la placa funcione, basta alimentarla). En el Anexo II se incluye el datasheet de la placa para mayor programacin.

3. ENTORNO DE PROGRAMACIN Y FUNCIONES ESPECFICASPara programar nuestra tarjeta Arduino UNO, acudimos a su pgina web (http://www.arduino.cc/) y descargamos el software de nuestro sistema operativo. Este software es bastante sencillo e intuitivo de usar (en el captulo siguiente explicaremos cmo descargar, instalar y comenzar a utilizarlo). Es de licencia con distribucin y uso gratuito (open-hardware). En esta misma pgina podemos acceder a un foro en que seremos ayudados por la gran comunidad de usuarios de Arduino. El entorno de desarrollo de Arduino lo constituye un editor de texto, donde plasmaremos el cdigo; una consola de texto; un rea de mensajes y la tpica barra de herramientas con sus mens.El cdigo lo escribiremos en un sketch (programa) en el editor de texto. El rea de mensajes (zona inferior negra) nos mostrar el estado de carga de los programas y los posibles errores. La barra de herramientas es bastante intuitiva: el primer botn verifica el cdigo, el segundo carga el programa en la tarjeta, el tercero nos abre un nuevo sketch, el cuarto nos da la opcin de abrir un programa que se encuentre en el pc, el quinto es para simplemente guardar y la lupa de la derecha inicia la monitorizacin serie. Dentro de los cinco mens horizontales podremos encontrar diversos submens que son los tpicos de cualquier programa estndar: edicin, trato de archivos, configuracin de la tarjeta, seleccin del puerto con, carga de ejemplos A lo largo de este documento iremos explicando ms a fondo cada uno de ellos.

4. ESTRUCTURA Y FUNCIONES ESPECFICASESTRUCTURA DE UN PROGRAMA:Arduino se programa en C++, admitiendo la gran mayora de libreras usadas en C++ y todas sus estructuras bsicas. Todo sketch tiene siempre la misma estructura: DECLARACIN DE VARIABLES; void setup() {...} void loop() {}

SETUP () esta funcin establece en cuanto se inicia un sketch. Se usa para iniciar las variables declaradas anteriormente, asignar pines, cargar libreras, etc. Esta funcin slo se ejecuta una vez desde que se conecta la placa al pc o se reinicia. LOOP () Una vez inicializados y preparados todos los valores y funciones necesarias, esta funcin, como su nombre indica, se ejecuta sucesivamente (permitiendo al sketch cambiar y responder) hasta la desconexin de la placa. Gracias a esta funcin controlamos activamente la placa. Una vez visto la estructura tpica de cada programa, las funciones especficas que posteriormente emplearemos en la realizacin de las prcticas y la maqueta final se resumen en las siguientes tablas:FUNCIONES ESPECFICAS

5. EJERCICIO PROPUESTOSISTEMA DE CONGELAMIENTO DE CAMARA DE EMBUTIDOSOBJETIVOSArduino es una plataforma de hardware de cdigo abierto, basada en una sencilla placa con entradas y salidas, analgicas y digitales, en un entorno de desarrollo que est basado en el lenguaje de programacin Processing. Es un dispositivo que conecta el mundo fsico con el mundo virtual, o el mundo analgico con el digital.

Vamos hacer un proyecto muy fcil que nos servir de introduccin A la placa Arduino y a su programacin, en concreto ser el control de monitoreo de una serie de vlvulas y motores, lo cual se visualizara con el encendido y apagado de diodos LEDs.El funcionamiento de HIELO se inicia activando los siguientes equipos Compresor de tornillo (Frick) Bombas de amoniaco Vlvula de Bypass 5seg Vlvula de lquido Vlvula de succin Torre de enfriamientoLuego en el funcionamiento de DESHIELO se activan los siguientes equipos Compresor de tornillo (Frick) Vlvula de lquido Vlvula de succin Torre de enfriamientoComo se sabe el funcionamiento de compresor es indispensable ya que es quien realiza la succin de los evaporadores, como tambin comprimir el gas caliente retornado para luego un porcentaje de ello ser llevado a la torre de enfriamiento y la otra parte de ello a los evaporadores para realizar el descongelamiento del mismo .Las bombas de amoniaco realizan la inyeccin de NH3 a todo el sistema de congelamiento.La vlvula de Bypass o tambin llamada vlvula de alivio acta por un tiempo de 5 segundos esto debido a que por la presin ejecutada se necesita aliviarla as evitando la cavitacin en el sistema de enfriamiento.La vlvula de lquido es la que ingresa despus del Bypass esta vlvula es que permite el ingreso del NH3 al evaporador logrando as enfriar las reas solicitadas.La vlvula de succin esta vlvula cumple la funcin de habilitar el retorno del NH3 en forma de gas al tanque de nivel que se encuentra involucrado en su proceso. La torre de enfriamiento se encarga de convertir el NH3 que se encuentra en forma gaseosa en lquido por un sistema de enfriamiento a travs de agua en su sistema interno parecido a un sistema de contracorriente o paralelo.En el sistema tambin se encuentra el tanque de NH3 como tambin un equipo llamado TERMOSIFON este equipo tiene la capacidad de enviar por gas caliente a la torre de enfriamiento y NH3 al compresor FRICK para su respectiva refrigeracin en forma de contracorriente.

Componentes a usar: 6 x transistor 2N2222A 1 x sensor de temperatura LM35 6 x Resistencia 1 k ohmios 6 x Resistencia - 330 ohmios Borneras 1 x Arduino UNO Cables 1 x placa galleta 4 x moto-ventilador 2 x bombas.

DIAGRAMA DE FLUJO

DISEO DE PROGRAMACION

CONCLUSIN

Hoy en da el microprocesador ARDUINO nos facilita el diseos de nuevos circuitos electrnicos, con la facilidad que todo usuario lo puede aprender fcilmente, nos dimos cuenta la facilidad del manejo de este microprocesador.

Con el control automtico del microprocesador las EMPRESAS pueden minimizar costos en implementacin de circuitos, espacio y sobre todo ahorrar tiempo.

Se obtiene mayor eficiencia, ya que con el ARDUINO se puede controlar y supervisar remotamente los sistemas del proceso.

Se puede detectar fallas rpidamente y tener control de la eficiencia de los equipos.

Programacin Para IngenierosPgina 4