DISPOSITIVOS ELECTRONICOS

DIODO ZENERFPGA

MODULOS DE BLUETOOTH SENSOR DE TEMPERTATURA PARA ARDUINO

SENSOR DE LUZ MODULO PARA ARDUINO

DIODO Un diodo es un componente

electrónico (semiconductor) que permite el paso de la corriente "solo en un sentido". Veamos el diodo real y su símbolo.

Como vemos para que la corriente pase a través de diodo debe conectarse el ánodo al positivo y el cátodo al negativo.

   Cuando el diodo permite el paso de la corriente decimos que está polarizado directamente. Si está conectado de forma que la corriente no pasa por él decimos que está polarizado inversamente.

¿Qué es un Diodo Zener?   Los diodos zener son diodos que están diseñados para mantener un voltaje constante en su terminales, llamado Voltaje o Tensión Zener (Vz) cuando se polarizan inversamente, es decir cuando está el cátodo con una tensión positiva y el ánodo negativa.

  

Aquí tienes la imagen de un diodo zener real:

Funcionamiento del Diodo Zener Cuando lo polarizamos inversamente y llegamos a Vz el diodo conduce y mantiene la tensión Vz aunque la aumentemos. La corriente que pasa por el diodo zener en estas condiciones se llama corriente inversa (Iz).

Se llama zona de ruptura por encima de Vz.

   Como ves es un regulador de voltaje o tensión.

   Cuando está polarizado directamente el zener se comporta como un diodo normal.

   Pero OJO mientras la tensión inversa sea inferior a la tensión zener, el diodo no conduce, solo conseguiremos tener la tensión constante Vz, cuando esté conectado a una tensión igual a Vz o mayor. Aquí puedes ver una la curva característica de un zener:  

Para el zener de la curva vemos que se activaría para una Vz de 5V (zona de ruptura), lógicamente polarizado inversamente, por eso es negativa. En la curva de la derecha vemos que sería conectado directamente, y conduce siempre, como un diodo normal.

aplicaciones estabilizar una tensión

limitador : hacer un ''treshold '' o sea un punto de

tensión que se tiene que superar para tener un determinado efecto electrónico.

tensión de referencia en un a fuente estabilizada.

tensión de referencia en un voltímetro diferencial .

tensión de referencia en comparadores

Tipos de Diodos Zener    Actualmente se pueden encontrar diodos

zener de valores Vz desde 0,2V hasta 200V y de Pz hasta los 50 vatios.

¿Qué hace un regulador con Zener? Un regulador con diodo zener ideal mantiene

un voltaje predeterminado fijo a su salida, sin importar las variaciones de voltaje en la fuente de alimentación y/o las variaciones de corriente en la carga.

¿Que es un FPGA? Un FPGA es un dispositivo lógico programable, es decir un chip cuyas

puertas logicas a nivel físico podemos programar. Los FPGA se utilizan en multitud de campos, que van desde las industria

de fabricación mecanizada hasta la industria aeroespacial, pasando por la industria militar.

Imaginemos ahora que queremos hacer una multiplicación de 128 bits, en un microprocesador normal de 32 bits, los datos tendrían que ser fragmentados y reunidos en una solución final, si se crean 4 fragmentos significaría que necesitamos al menos 4 ciclos de reloj para procesar los datos, esto sin contar con los accesos a memoria, y sin contar que el micro procesador puede ser de 16 bits, en un FPGA podríamos diseñar un multiplicador de 128 bits que multiplicaran en un solo ciclo de reloj, e incluso podríamos calcular los tiempos de retrasos máximos y así establecer una frecuencia de reloj de acuerdo a nuestro circuito.

Como hemos visto los FPGA son interesantes cuando realizamos soluciones especificas, pero tambien nos ofrece la posibilidad de re configurar todo el circuito cargándole un nuevo netlist, si encontramos errores en nuestro diseño original, esto no ocurriría en un microprocesador normal ya que la única manera seria poner uno nuevo.

Características

Una jerarquía de interconexiones programables permite a los bloques lógicos de un FPGA ser interconectados según la necesidad del diseñador del sistema, algo parecido a un breadboard programable. Estos bloques lógicos e interconexiones pueden ser programados después del proceso de manufactura por el usuario/diseñador, así que el FPGA puede desempeñar cualquier función lógica necesaria.

Programación En la FPGA no se realiza programación tal cual como se realiza en otros

dispositivos como DSP (procesamiento digital de señales), CPLD o microcontroladores. La FPGA tiene celdas que se configuran con una función específica ya sea como memoria (FLIP-FLOP tipo D), como multiplexor o con una función lógica tipo AND, OR, XOR. La labor del “programador” es describir el hardware que tendrá la FPGA. Por consiguiente, la tarea del “programador” es definir la función lógica que realizará cada uno de los CLB, seleccionar el modo de trabajo de cada IOB e interconectarlos.

El diseñador cuenta con la ayuda de entornos de desarrollo especializados en el diseño de sistemas a implementarse en un FPGA. Un diseño puede ser capturado ya sea como esquemático, o haciendo uso de un lenguaje de programación especial. Estos lenguajes de programación especiales son conocidos como HDL o Hardware Description Language (lenguajes de descripción de hardware).

En un intento de reducir la complejidad y el tiempo de desarrollo en fases de prototipaje rápido, y para validar un diseño en HDL, existen varias propuestas y niveles de abstracción del diseño. Los niveles de abstracción superior son los funcionales y los niveles de abstracción inferior son los de diseño al nivel de componentes hardware básicos.

Tecnología de la memoria de programación Las FPGAs también se pueden diferenciar por utilizar

diferentes tecnologías de memoria: Volátiles: Basadas en RAM. Su programación se pierde al

quitar la alimentación. Requieren una memoria externa no volátil para configurarlas al arrancar (antes o durante el reset).

No Volátiles: Basadas en ROM. Hay de dos tipos, las reprogramables y las no reprogramables. › Reprogramables: Basadas en EPROM o flash. Éstas se

pueden borrar y volver a reprogramar aunque con un límite de unos 10.000 ciclos.

› No Reprogramables: Basadas en fusibles o antifusibles. Solo se pueden programar una vez, lo que las hace poco recomendables para trabajos en laboratorios.

Aplicaciones Cualquier circuito de aplicación específica puede ser

implementado en un FPGA, siempre y cuando esta disponga de los recursos necesarios. Las aplicaciones donde más comúnmente se utilizan los FPGA incluyen a los DSP, radio definido por software, sistemas aeroespaciales y de defensa, prototipos de ASICs, sistemas de imágenes para medicina, sistemas de visión para computadoras, reconocimiento de voz, bioinformática, emulación de hardware de computadora (una implementación muy popular es el de los árcades), entre otras. Cabe notar que su uso en otras áreas es cada vez mayor, sobre todo en aquellas aplicaciones que requieren un alto grado de paralelismo.

Existe código fuente disponible (bajo licencia GNU GPL) de sistemas como microprocesadores, microcontroladores, filtros, módulos de comunicaciones y memorias, entre otros. Estos códigos se llaman cores.

Aplicaciones Sistemas de visión artificial: en el mundo actual existen cada vez en más

número dispositivos que disponen de un sistema de visión artificial. Ejemplo de esto son las cámaras de videovigilancia, robots, etc. Muchos de estos dispositivos precisan de un sistema para conocer su posición, reconocer los objetos de su entorno, reconocer rostros de personas, y poder actuar e interactuar con ellos de la forma adecuada. Esta característica requiere manejar unos volúmenes de imágenes muy elevados, tratar dichas imágenes para detectar objetos, reconocer rostros, etc., en la gran mayoría de ocasiones en tiempo real.

Sistemas de imágenes médicas: cada vez con más frecuencia se están empleando las FPGAs para el tratamiento de imágenes biomédicas obtenidas mediante procesos de PET, escáner CT, rayos X, imágenes tridimensionales, etc. Estos sistemas de visión médica cada vez precisan de más resolución y de una capacidad de procesamiento mayor, incluso muchas necesitan poder desarrollarse en tiempo real, por lo que las prestaciones que ofrecen las FPGAs de frecuencia y procesamiento en paralelo se adaptan muy bien a estas necesidades.

Codificación y encriptación: la seguridad en el envío de mensajes es fundamental en la vida diaria, por ejemplo a la hora de enviar un email o de realizar una compra por internet, y lo es más aún en el ámbito militar, aeronáutico y gubernamental. En este terreno, la encriptación eficiente y segura de mensajes se convierte en un objetivo prioritario. Las FPGA pueden aportar en este terreno su capacidad de manejar grandes volúmenes de información y sus bloques optimizados para realizar operaciones aritméticas.

Aplicaciones Radioastronomía: la radioastronomía es la ciencia que se encarga

de estudiar los fenómenos que ocurren en el espacio mediante la captación de la radiación electromagnética procedente de éste. De forma similar a las aplicaciones anteriores, precisa del procesamiento de una gran cantidad de información en el que la FPGA puede aportar todo su potencial.

Reconocimiento de voz: el reconocimiento de la persona que habla es una técnica empleada en seguridad, sistemas de recuperación de información, etc., y se espera que en el futuro su ámbito de aplicación aumente. En este contexto,  la FPGA resulta muy eficiente a la hora de realizar la comparación de la voz de una persona con unos patrones previamente almacenados. 

Aeronáutica y defensa: además de las mencionadas previamente, existen multitud de aplicaciones aeronáuticas y de defensa que emplean FPGA debido a las buenas características que éstas ofrecen.

Bluetooth HC-05 y HC-06 Los módulos de bluetooth HC-05

y HC-06 son módulos muy populares para aplicaciones con microcontroladores PIC y Arduino. Se trata de dispositivos relativamente económicos y que habitualmente se venden en un formato que permite insertarlos en un protoboard y cablearlo directamente a cualquier microcontrolador, incluso sin realizar soldaduras.

En la foto vemos  de izquierda a derecha: los módulos HC-05 y HC-06 en formato amigable para protoboard y un módulo HC-05 en formato compatible con zócalos para Xbee (módulo bluetooth bee).

Módulo Bluetooth HC-05El módulo de bluetooth HC-05  es el que ofrece una mejor relación de precio y características, ya que es un módulo Maestro-Esclavo, quiere decir que además de recibir conexiones desde una PC o tablet, también es capaz de generar conexiones hacia otros dispositivos bluetooth. Esto nos permite por ejemplo, conectar dos módulos de bluetooth y formar una conexión punto a punto para transmitir datos entre dos microcontroladores o dispositivos.

Módulo HC-05 montado en una tarjeta adaptadora compatible con zócalos Xbee

Diferencias HC-05 vs HC-06 y como identificarlos

Muchas personas y tiendas en internet venden el HC-06 y HC-05 como un mismo módulo, muchas veces uno pide un HC-05 y terminan vendiéndoles un HC-06. Esto se debe a que esencialmente el hardware es el mismo para ambos módulos. La única diferencia real es el firmware que viene cargado de fábrica. De hecho, si tenemos paciencia, podemos convertir un HC-06 a un HC-05 nosotros mismos con solamente cambiar el firmware de los módulos, pero quedas advertido: ¡Hay que construir la interfaz de programación!

La fotografía muestra una comparación entre los módulos HC-05 (izquierda) y HC-06 (derecha) en su versión para insertar en protoboard. El HC-05 tiene 2 pines extra

Interfaz de configuración de comandos AT en HC-06 El HC-06 tiene un firmware

distinto y también un funcionamiento distinto en cuanto a su modo de configuración. Para poder configurar el HC-06 es necesario que este NO este emparejado ni siendo usado por ningun dispositivo. De igual forma que el HC-05 es necesario conectarlo a la PC y usar un programa de terminal para darle instrucciones de configuración (Comandos AT), aunque también podemos escribir un programa de arduino o en un microcontrolador para configurarlo.

Para conectarlo con la PC utilizamos un adaptador USB serial como se muestra en la foto:

Para comunicarnos con el módulo y configurarlo, es necesario tener acceso al módulo mediante una interfaz serial. Podemos usar un arduino con un par de cables (aprovechando el puente USB-Serial del Arduino), un kit para XBee o un simple MAX3232 en el puerto serie de la PC. Estaremos usando un módulo Bluetooth Bee Pro, así como una interfaz USB-Serial con socket Xbee “Foca” .

Este es el hardware que utilizamos en nuestro taller, pero también es posible hacer los ensayos con el módulo HC-05 suelto o en formato para insertar en el protoboard sin mayor problema.

Para las pruebas y configuración del módulo bluetooth es conveniente tener a mano un adaptador USB-Serial TTL como los basados en el FT232RL o circuitos similares.

10 app para controlar tu Arduino desde Android

1. Casa Domotica con Arduino MegaEsta gran aplicacion desarrollada por ExControl permite mediante un arduino mega, un ethernet shield cotrolar 30 zonas. 2. Control Remoto Arduino.Otra app desarrollada por ExControl. La misma envia comandos via wifi al arduino conectado a internet mediante un modulo ethernet. El microcontrolador envia via infrarojos comandos a cualquier aparato que maneje este protocolo. 3. ArduinoCommanderEsta aplicacion permite la programacion del arduino via Bluetooth, Ethernet o USB, mediante protocolo “WYSIWYG”. 4. BlueTermEl BlueTerm, concretamente es un chat entre arduino y android via bluetooth, una aplicacion muy simple pero con muchas posibilidades 5. Blue Terminal.Esta app realiza lo mismo que la anterior pero es mas compleja. Tiene opciones para guardar la conversacion se pueden mandar caracteres HEX, seleccionar partes del texto, etc.

6. ArduBot_V1Programa experimental para el control remoto, vía Bluetooth, del robot ArduBot. Una vez que el terminal se enlaza con el robot, mediante una serie de botones podemos controlar sus movimientos: adelante, atrás, giro derecha, giro izquierda y parada.  7. Arduino accelerometerEnvia los datos de los ejes X, Y, Z, del telefono al arduino.  8. Blue Serial.Otro ejemplo dee una app de chat entre arduino y android.  9. Arduino Mando Bluetooth PROEsta app integra el envio de los ejes X, Y, Z, con una interfaz de un joystic. 10. Arduino Bluetooth ControlerLa funcion principal de esta aplicacin es el control de un robot, aunque su interfaz tambien es apta para leds rgb, servos , y chat. 

DHT11: Sensor de humedad/temperatura para Arduino El DHT11 es un sensor de humedad/temperatura de

bajo costo y de media precisión, muy útil para los principiantes en el mundo de Arduino

muy utilizado por los amantes de la electrónica y los microcontroladores como Arduino.

El DHT11 es un sensor que proporciona una salida de datos digital. Entre sus ventajas podemos mencionar el bajo coste y el despliegue de datos digitales. Esto supone una gran ventaja frente a los sensores del tipo análogo, como el LM335 por ejemplo, en los cuales las fluctuaciones en el voltaje alteran la lectura de datos.

Entre las desventajas pues, el DHT11 solo lee enteros, no podemos leer temperaturas con decimales por lo que tenemos que pensarlo muy bien a la hora de utilizar este sensor para trabajos en los que se requieran lecturas precisas de temperatura y/o humedad. En fin, vamos a lo que vamos. Para poder leer datos desde este sensor de una forma sencilla necesitamos descargar una librería que ha sido escrita para este propósito.

Hay tutoriales que explican como leer este sensor sin dicha librería, sin embargo el tema es bastante complicado para alguien que no esté acostumbrado a programar. Se necesita leer una onda cuadrada en la cual se envían los bits con separaciones de unos cuantos microsegundos. Se prefiere usar la librería DHT11.

Primero descargamos los archivos que conforman esta librería. Los podemos encontrar aquí. Ahora que hemos descargado, nos vamos a la carpeta de nuestro Arduino IDE, buscamos una carpeta llamada “libraries” y ahí descomprimimos el archivo *.rar. Nos debe quedar así:

Ahora abrimos Arduino IDE y pegamos el siguiente código:

#include "DHT.h" //cargamos la librería DHT#define DHTPIN 2 //Seleccionamos el pin en el que se //conectará el sensor#define DHTTYPE DHT11 //Se selecciona el DHT11 (hay //otros DHT)DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); //Se inicia una variable que será usada por Arduino para comunicarse con el sensorvoid setup() {Serial.begin(9600); //Se inicia la comunicación serial dht.begin(); //Se inicia el sensor}void loop() {float h = dht.readHumidity(); //Se lee la humedadfloat t = dht.readTemperature(); //Se lee la temperatura//Se imprimen las variablesSerial.println("Humedad: "); Serial.println(h);Serial.println("Temperatura: ");Serial.println(t);delay(2000); //Se espera 2 segundos para seguir leyendo //datos}

Como podemos observar, no es difícil obtener lecturas de humedad y temperatura con este sensor. Ahora solo necesitamos conectarlo a Arduino e iniciar la lectura de datos.

El GND y el VCC del sensor se conectan en sus correspondientes pines en Arduino (GND y +5V, respectivamente). El pin “data” se conecta al pin 2, que ya declaramos en el código.

Cuando subamos el código al micro, vamos al Monitor Serial y obtenemos el siguiente resultado:

Cada 2 segundos obtendremos una nueva lectura.

AplicacionesIndustria textil, papelera y de pieles Como la humedad altera la estructura de

ciertas fibras y tejidos, esto afecta la calidad del producto elaborado. Por ello es muy común apreciar la aplicación de sistemas de regulación de humedad en industrias relacionadas con estos productos.

Industria alimenticia La mayoría de los alimentos contienen o

son preparados con grandes cantidades de agua, la regulación del monto de líquido presente es vital para lograr un producto óptimo y normalizado. Las aplicaciones mas frecuentes son:

Deshidratación (frutas, pastas, café, sopas, etc.);

Panadería; � Refrigeración de frutas y carnes; � Conservación de vinos finos. �

Industria farmacéutica Los medicamentos son elaborados bajo

estrictas medidas de calidad, en ello la humedad juega un rol importante, dado a que se emplea el uso de agua en la fabricación de muchos medicamentos, además de existir algunos procedimientos en que la presencia de agua no es deseada.

Industria química - biológica Se aplican en cultivos de bacterias, para

estudiar su comportamiento ante los antibióticos, esto es realizado bajo condiciones de climatización extrema, en donde el control de humedad es fundamental.

Conservación y almacenamiento Como ya se ha enunciado antes, la

humedad altera las propiedades físicas, químicas y biológicas de una infinidad de materiales, sustancias u organismos. Por ello es una variable medida y controlada, especialmente en bodegas de almacenamiento (de largos periodos de tiempo), con el fin de evitar el deterioro de las especies afectadas. Es muy común emplear este tipo de sensores en la conservación de obras de arte (pinturas, esculturas y libros).

Sensor De Luz

sensor de luz (o también llamado fotocelda) está cambia su resistencia dependiendo de la cantidad de luz a la que es expuesta, al igual que un arduino y una resistencia de 10 k.

 Para comenzar colocare debajo un diagrama de como quedará el primer circuito de ejemplo.

Explicaré de izquierda a derecha donde el primer wire es una carga de 5V, luego una entrada analógica en A0 y por un último tenemos tierra. Dicha fotocelda puede soportar hasta 120V, usamos la resistencia de 10k haciendo está aclaración, ya que en el diagrama se usa uno de 220 ohms y está resistencia es necesaria para evitar problemas en el arduino al momento de recibir voltaje de la fotocelda.

Ahora pasaremos a la programación donde tenemos lo siguiente:

Ahora vemos que nos da de salida en serial monitor, podríamos ver algo como esto donde se expone de 0 a 1023 donde 0 no recepta luz y 1023 lo hace. Todo esto depende del voltaje que recibimos de la fotocelda, si recibimos un voltaje de 2.5V entonces registraremos val como 512.

Aplicaciones de los Sensores de Luz Barreras Fotoeléctricas (conteo y detección de personas u

objetos) Lectores de Códigos de Barras Termómetros Infrarrojos Controles automáticos de Iluminación Dispositivos de Identificación Biométrica Controles Remotos Estándar IRDA (para dispositivos móviles, computadores,

etc.) Visión Nocturna (Cámaras Infrarojas, etc.) Exposímetros (para fotografía) Lectores de Discos Ópticos Fibra Óptica, Etc.

PREGUNTASSi la polarización del diodo es: ánodo- positivo y cátodo -negativo. ¿Cuál es la polarización de un diodo zener?A. La polarización es la misma.B. la polarización se invierte.C. El diodo explotaD. N.A.

¿Cuales son las ventajas de un Sensor de humedad/temperatura para Arduino?

A. el bajo coste y el despliegue de datos digitales.

B. las fluctuaciones en el voltaje alteran la lectura de datos.

C. solo lee enteros. D. T.A.

BIBLIOGRAFIA DIODO ZENER

http://www.areatecnologia.com/electronica/diodo-zener.html FPGA (Field Programmable Gate Array)(2015) https://sinfallas.wordpress.com/2015/05/11/fpga-field-programmable-gate-array/

Bluetooth HC-05 y HC-06 Tutorial de Configuración http://www.geekfactory.mx/tutoriales/bluetooth-hc-05-y-hc-06-tutorial-de-configuracion/

DHT11: Sensor de humedad/temperatura para Arduino http://panamahitek.com/dht11-sensor-de-humedadtemperatura-para-arduino/

¿Que es un FPGA? (2007) http://www.aunbit.com/que-es-un-fpga /

Aprendiendo a usar un sensor de luz con Arduino http://computointegrado.blogspot.pe/2012/04/aprendiendo-usar-un-sensor-de-luz-con.html

Ingenieria FPGA: Aplicaciones de las FPGA http://www.generatecnologias.es/aplicaciones_fpga.html

10 app para controlar tu Arduino desde Android http://saber.patagoniatec.com/10-aplicaciones-para-controlar-tu-arduino-desde-android-arduino-argentina-ptec /

Sensores de humedad tipos y aplicaciones http://www.metas.com.mx/guiametas/la-guia-metas-08-05-sensores-de-humedad.pdf

Sensores de luz http://es.slideshare.net/gmeneses23/sensores-de-luz-13845876