Conexión de una carga externa a Arduino

 Conexión de una carga de CC en Arduino

Dr. Héctor Darío Aguirre Arvizu

22-09-03

     Conectar componentes a una tarjeta Arduino para controlarlas no se puede hacer siempre de modo directo, ya que cada salida puede manejar máximo 150 mA por tiempos breves y la tarjeta en sí no debe consumir más de 200 mA en total.

     Por ello se requiere de un "driver" o circuito auxiliar que ayuda a la tarjeta electrónica a proporcionar energía, desde una fuente independiente del Arduino, para que podamos activar el dispositivo de modo seguro.

     Aquí te presento una opción para activar un motor de CC, una lámpara incandescente pequeña o un altavoz. 

     Usamos un transistor 2N2222A que trabaja como conmutador, en su base se conecta un resistor de entre 220 y 470 Ohmios (o incluso hasta 1K). En el colector se conecta un resistor de 10-100 Ohmios y a continuación el componente que llamamos carga.

     La fuente externa tendrá entre 6 y 15 V. La terminal negativa de la fuente externa se conecta al negativo del Arduino, ya que se convierten en punto de referencia, sin embargo los positivos van a diferentes puntos. El positivo de la fuente siempre va a la carga.

     En esta configuración la salida digital de la Arduino tendrá estado bajo (LOW), haciendo que el transistor tenga una corriente nula entre emisor y colector, ya que la base no está polarizada.

     Cuando la salida pasa a HIGH se polariza el transistor, que trabaja como conmutador, y, en ese momento, se cortocircuitan emisor y colector, permitiendo paso de corriente por la carga.

     Si conectamos un motor conviene adicionar un diodo semiconductor conectando cada una de sus terminales a las del motor pero polarizado de modo inverso, con el cátodo hacia el positivo de la fuente y el positivo hacia el transistor.

     Al conectar una pequeña lámpara incandescente es necesario asegurar que la corriente no pase del valor permitido para la corriente entre emisor y colector.

     Para probar que funciona conectando un altavoz conviene asegurarse de que sea un tren de pulsos rápidos lo que salga del Arduino, a una frecuencia audible.

     Este circuito driver funciona con cualquier programa que active como salida las terminales del Arduino. Nosotros lo probamos con el programa blink que puedes encontrar en tu programa Arduino, por lo que no lo reproducimos aquí.

     Te dejamos el video con las pruebas que hicimos comprobando que el circuito funciona:

     Espero te sirva esta información.

     D. R. 2022 Darío Aguirre

Interruptores con Arduino

 Manejo de interruptores de entrada en Arduino

Dr. Héctor Darío Aguirre Arvizu

22-09-01

Es importante conectar el mundo externo al interno del Arduino y lo más sencillo es por medio de interruptores, los cuáles permanecen abiertos o cerrados y, al ser activados, pasan a la posición contraria, o se cierran o se abren, respectivamente.

Podemos trabajar con interruptores de palanca o de botón, para este caso es indistinto.

Lo importante es que un interruptor no se puede conectar de modo directo a cualquier terminal, sino que debe mediar un resistor que, por un lado, permite polarizar adecuadamente la terminal programada como entrada y limita la corriente que se consume por parte del circuito, así como la corriente que entra a la tarjeta propiamente.

Hay dos configuraciones o circuitos adecuados, uno es el llamado pull-up y el otro el pull-down.

En la primera opción conectamos un resistor, de entre 4.7K hasta 15K, a la entrada del Arduino y de allí al voltaje positivo +5 V. Se aprecia el circuito en el siguiente diagrama.

Esta forma de conectar protege la terminal del Arduino de conectarla directamente a los 5 V. Se usa para cuando queremos mantener una lectura de HIGH en la entrada, pero que cambiará a LOW cuando se cierre el interruptor. La corriente pasará por el resistor siendo mínima la que se manejara en la entrada, protegiendo sus transistores de salida.

La segunda opción de conexión es pull-down o de conexión a negativo. Se utiliza para cuando se quiere dar a leer en el Arduino un estado LOW durante mucho tiempo, mismo que cambiará a HIGH al cerrar el interruptor. La conexión es la siguiente:

Aquí te ponemos el programa para verificar el funcionamiento de estos interruptores. 

Inicio del programa:

//LECTOR DE INTERRUPTORES

  int interrEntrada1 = 0;

  int interrEntrada2 = 0;

 

void setup() {

                          // inicializa el pin digital 12 como una Entrada y el 4 como Salida.

  pinMode(4, OUTPUT);

  pinMode(12, INPUT);

  

  pinMode(3, OUTPUT);     // la terminal 11 pasa a ser Entrada y la 4 Salida

  pinMode(11, INPUT);

  

  int interrEntrada1 = 0;

  int interrEntrada2 = 0;

  

}

void loop() {

 

  if (interrEntrada1 == HIGH) {

    

  digitalWrite(4, HIGH);            // Hace destellar el LED indicando que el interruptor está abierto

  delay(25);                        // durante 25 miliseguntos con un tiempo de espera de medio segundo.

  digitalWrite(4, LOW);             

  delay(500);                       

}

  else {

  digitalWrite(4, HIGH);    // Enciende el LED cuando lee que la Entrada pasó a LOW.

  delay(500);

  digitalWrite(4, LOW);     // Esta instrucción "else" permanecerá activa con el LED encendido mientras

                            // el interruptor permanezca cerrado.

     }

     

/*

  interrEntrada2 = digitalRead(11);

  

  if (interrEntrada2 == LOW) {

  digitalWrite(3, HIGH);            // Hace destellar el LED indicando que el interruptor está abierto

  delay(25);                        // durante 25 miliseguntos con un tiempo de espera de medio segundo.

  digitalWrite(3, LOW);             

  delay(500); 

}

  else {

  digitalWrite(3, HIGH);   // Enciende el LED indicando que se ha activado el interruptor.

  delay(500);

  digitalWrite(3, LOW);

     }

/*

}

Fin del programa.

Te recomendamos además ver el video para que notes cómo hicimos la prueba en un circuito real.

Esperemos sea de tu agrado.

D. R. 2022 Darío Aguirre

Implementando el enfoque STEAM

 STEAM en proyectos

Dr. Héctor Darío Aguirre Arvizu

22-09-03

    Para implementar un proyecto con el enfoque STEAM es conveniente llevar a cabo ciertos pasos, que no necesariamente son estrictamente secuenciales sino que algunos actos pueden ser simultáneos y además otros implicar regresar para retroalimentar y retomar de nuevo el camino.

     1. Identificar un problema en un ambiente específico, que corresponde a una sociedad. Esto da pie a la conformación de "proyecto" más allá de realización práctica simple o trabajo escolar de fin de año.

     2. Hacer un análisis de la situación para determinar los elementos esenciales del problema o más precisamente de la problemática.

     3. Investigación teórica: teorías o disciplinas que nos permiten obtener información adecuada. De hecho implica precisamente investigar información científica adecuada.

     4. Establecer la forma de trabajo integral de las diferentes disciplinas para hacer una transversalidad.

     5. Establecer estrategias para un plan de acción de modo que todos trabajen colaborativamente. 

     6. Entender que la solución será de tipo tecnológico, es cambiando un procedimiento, con un producto nuevo, con una mejora, etc.

     7. Establecer una o varias soluciones al problema haciendo un análisis de cada una de ellas.

     8. Incluir en la solución del problema a las artes de modo que sea atractiva pero al mismo tiempo impacte a la persona, al que aplica la solución. El producto necesita ser atractivo para que el público lo adquiera, se requiere ingeniería de diseño.

     9. Es importante contemplar la posibilidad del uso de materiales de reuso o reciclados, con la posibilidad de fácil adquisición. 

     10. Como parte de la solución establecer prototipos, haciendo dibujos, esquemas y otros elementos. La prototipación permite verificar errores y posibles mejoras iniciales.

     11. Se debe hacer una evaluación del proceso de creación-solución y del resultado mismo.

     12. Se evalúa el producto de un modo sistemático, bajo esquemas conocidos y diseñados ex profeso. 

     13. Es posible así, establecer mejoras antes de desarrollar el producto final.

     14. Dar a conocer el producto o solución mediante una forma de difusión, hay que comunicarlo de modo adecuado para que sea probado, reconocido y aceptado.

     15. Mejoras que se realizan una vez que el producto se aplica al mercado y, el que destaca aquellos cambios necesarios por la aceptación y uso generalizado del producto.

Aquí un video al respecto del tema:

Esperemos que esta información te sea útil.

D. R. 2022 Darío Aguirre

El enfoque STEAM

 El enfoque STEAM

Dr. Héctor Darío Aguirre Arvizu

22-09-03

     STEAM es un enfoque, una forma de entender los desarrollos tecnológicos de modo que se integran diferentes campos del conocimiento y la realización en cada proyecto.

    Es interesante notar que el enfoque no es solamente para profesionales con licenciatura, sino que se puede aplicar con jóvenes desde la primaria, a pesar de la carencia de ciertos conocimientos especializados de cada campo.

S
     La “S” se refiere a Sciences, en inglés, que significa Ciencias. Implica que nos basamos en conocimientos científicos en la elaboración de proyectos.
     Cualquier conocimiento científico es válido de ser usado y conectado con el trabajo personal.
     Las ciencias abarcan química, física, biología y otras que buscan encontrar las leyes de la naturaleza.
     El que se incluya la ciencia implica aprender a tener pensamiento científico: curiosidad, capacidad de razonar, experimentar, hacer observaciones y mediciones, hacer conjeturas plausibles, etc.

T
     La “T” se refiere a Technology que significa Tecnología y la idea es que en los proyectos se incluyan aspectos de desarrollo tecnológico, es decir, de el empleo de nuevos materiales, de nuevos procedimientos, nuevas ideas para realizar, nuevas aplicaciones, etc.
     La tecnología se refiere al campo de estudio de los procesos de elaboración de productos que satisfacen necesidades. 
Incluye, aunque pueda parecer repetitivo, el conocimiento de herramienta, de procesos, de procedimientos, de materiales, de formas de transformación, productos, distribución, venta, puesta en marcha, etc.
     La tecnología se puede definir también como el arte de crear los instrumentos y los procedimientos que permiten la transformación y la utilización de las fuerzas y de los recursos naturales para satisfacer las necesidades humanas.
     La Técnica se refiere al cómo se hace, el paso a paso, donde se incluyen materiales y procedimientos. Esto lo vemos en los famosos videos tutoriales.
     La palabra “Técnica” proviene del griego tekhné, que significa arte, y es de una época en la que lo práctico y lo artístico no estaban desligados.

E
     Proviene del término en inglés Engeneering que significa Ingeniería, e implica la aplicación del “ingenio” en los proyectos, ideas, propuestas, actitud de descubrimiento, saberes generales y particulares, y todo tipo de elementos que implican que las cosas se hagan, a pesar de los esfuerzos iniciales, mismos que irán disminuyendo con el aprendizaje y la práctica.
     Ingenio es la facultad humana para discurrir o inventar con prontitud y facilidad. También es intuición, entendimiento, facultad poética y creatividad. (RAE)
     El ingenio implica actitud de querer lograr, maña, artificio, chispa, talento.

A
   Se refiere a “Arts” que significa Artes.
   El arte se refiere al uso de las facultades humanas para hacer “sentir”, tanto en el aspecto emocional como en el presencial (es decir, hacer notar que existimos), ayuda a ubicarnos en esta existencia. Implica todo tipo de procedimientos: danza, pintura, escultura, cinematografía, teatro, etc. La finalidad es estética, regocija el alma, pero también hace pensar.
    El Arte implica creatividad, la cual definimos como la creación de productos a partir de los materiales disponibles, usando como guía una idea de lo que queremos comunicar.
    El enfoque STEM no incluye las artes al desvirtuar este campo tan importante en la vida del ser humano.

M
    Es por la palabra Math o Mathematics.
    Es el uso de la matemática para el desarrollo de proyectos, que implica: 

    Hacer cuentas (aritmética),

    Medir (métrica), 

    Trazar figuras (geometría), 

    Plantear y resolver problemas de modo racional (eurística), 

    Saber pensar (lógica), 

    Hacer análisis de datos (estadística), etc.

     Con ello se implica el uso de cálculos e instrumentos.
     Implica optimizar los recursos (usar haciendo que nos rinda al máximo), saber cuánto usar de cada uno, costos y optimización de los mismos.

    También es necesario considerar el uso de programación que se está manejando como pensamiento computacional.

Aquí un video sobre el tema:

En una siguiente entrada veremos cómo se implementa un proyecto con enfoque STEAM.

D. R. 2022 Darío Aguirre