Basada en la filosofía del software libre, Arduino es una plataforma de electrónica «open-source»o de código abierto cuyos principios son contar con software y hardware fáciles de usar. Básicamente lo que permite esta herramienta es la generación de infinidad de tipos de microordenadores de una sola placa, que luego pueden tener una amplia variedad de usos según la necesidad de la persona que lo cree. Es decir, una forma sencilla de realizar proyectos interactivos para cualquier persona.

Entonces, ¿te imaginas ya para qué sirve un Arduino? Por darte una idea, con un Arduino puedes crear básicamente lo que quieras, desde una báscula, un reloj, hasta unas puertas controladas por voz, etc. Para que puedas entender cómo podemos pasar de un microordenador a un sistema complejo como el que acabamos de mencionar, vamos a ahondar en qué son las placas Arduino y en su historia


Origen 

Esta plataforma se inició en el año 2005 como un proyecto para estudiantes en el Instituto IVREA, en Ivrea (Italia). En ese tiempo, los estudiantes usaban el microcontrolador BASIC Stamp, cuyo coste era de 100 dólares estadounidenses, lo que se consideraba demasiado costoso para ellos. Por aquella época, uno de los fundadores de Arduino, Massimo Banzi, daba clases en Ivrea.

El nombre del proyecto viene del nombre del Bar di Re Arduino (Bar del Rey Arduino) donde Massimo Banzi pasaba algunas horas. El rey Arduino fue rey de Italia entre los años 1002 y 1014.

En la creación de este proyecto contribuyó el estudiante colombiano Hernando Barragán, quien desarrolló la tarjeta electrónica Wiring, el lenguaje de programación y la plataforma de desarrollo.  Una vez concluida dicha plataforma, los investigadores trabajaron para hacerlo más ligero, económico y disponible para la comunidad de software libre (hardware y código abierto). El instituto finalmente cerró sus puertas, así que los investigadores, entre ellos el español David Cuartielles, promovieron la idea. Banzi afirmaría años más tarde que el proyecto nunca surgió como una idea de negocio, sino como una necesidad de subsistir ante el inminente cierre del Instituto de diseño Interactivo IVREA. El motivo es que al crear un producto de hardware abierto, nadie podría embargarlo.


¿Para qué sirve un Arduino?

Arduino se puede utilizar para desarrollar elementos autónomos, o bien conectarse a otros dispositivos o interactuar con otros programas, para interactuar tanto con el hardware como con el software. Sirve tanto para controlar un elemento, pongamos por ejemplo un motor que nos suba o baje una persiana basada en la luz que haya gracias a un sensor conectado al Arduino, o bien para transformar la información de una fuente, como puede ser un teclado, y convertir la información a algo que entienda, por ejemplo, un ordenador.

Actualmente, el uso de Arduino puede catalogarse en dos grandes grupos:

1. Arduino se utilizado como un microcontrolador, cuando tiene un programa descargado desde un ordenador y funciona de forma independiente de éste, y controla y alimenta determinados dispositivos y toma decisiones de acuerdo al programa descargado e interactúa con el mundo físico gracias a sensores y actuadores.
2. Arduino hace de interfaz entre un ordenador u otro dispositivo, que ejecuta una determinada tarea, para traducir dicha tarea en el mundo físico a una acción. Y viceversa, gracias a sensores que están conectados a la placa Arduino podemos hacer que el ordenador ejecute determinada acción.

VIDEO COMPLEMENTARIO:
https://youtu.be/R6lrBZLINrw


Programar un robot con Arduino

A priori, programar un robot nos puede parecer una tarea muy compleja, y lo será si pretendemos desde un principio abarcar grandes proyectos.

Como todo en esta vida, hay que ir paso a paso y lo lógico es empezar por algo sencillo.

Si acabamos de introducirnos en el mundo Arduino lo más lógico es comprar algún kit de montaje de un robot sencillo que con la práctica podremos ir ampliando.

En la programación de un robot, casi sin darnos cuenta, estaremos utilizando habilidades de distintas ingenierías como son la mecánica, la electrónica, la de control y la informática. Al conjunto de estas ciencias se le conoce como mecatrónica.

Como comento, partiremos inicialmente de un kit de montaje donde también encontraremos el programa para controlar el robot. Esto puede parecer que nos aporte poco, pero en realidad, si somos principiantes, nos servirá como base para luego evolucionar el proyecto.


Primer paso para programar Arduino

Una vez dispongamos de nuestro kit de robot y de nuestra placa Arduino los primeros pasos a seguir son sin lugar a dudas el familiarizarnos con el material. Partimos de la base que tenemos unos conocimientos básicos de programación en Arduino y de cómo funciona la placa. En este caso, lo primero que haremos es montar el robot siguiendo las instrucciones del kit.

Familiaricémonos con los diferentes componentes que montamos pues, de esta forma, podremos modificar y evolucionar el diseño según nuestras preferencias.

Una vez montado el robot, en el que debe estar integrada nuestra placa Arduino que contiene el microcontrolador que vamos a programar, lo dejaremos a un lado y nos dedicaremos a la programación.


La programación de Arduino

La programación va a consistir en programar el microcontrolador de nuestra placa Arduino para que actúe de una forma determinada en base a unas entradas que van a producir los sensores que incorpora nuestro robot y que generarán una serie de acciones o salidas.

Programaremos en el entorno de desarrollo de Arduino que es gratuito y sencillo, pero a la vez potente.

Los programas que creemos se llamarán sketch y son proyectos cuyo archivo tendrá la extensión .ino. Este fichero es obligatorio que esté guardado en una carpeta con el mismo nombre, de lo contrario, no funcionará. Un sketch puede estar compuesto por varios ficheros, pero debe haber uno principal que será el nombre de la carpeta.

No vamos a entrar en este post en la estructura que debe seguir un sketch, aunque si mencionaremos que estará formado siempre como mínimo con dos secciones que son obligatorias.

Ambas funciones son necesarias para que el programa trabaje. Previo a la sección setup(), definiremos variables y constantes.

La programación de Arduino es muy similar a la programación en C++, en realidad es C++ pero con el uso de una api que facilita la programación de los diferentes pines de la tarjeta.

Partiendo de nuestro kit de montaje para robot, en una primera aproximación lo que haremos será copiar el código proporcionado. Es recomendable no solo copiarlo sino seguirlo y entenderlo para más tarde poder modificarlo a nuestra conveniencia. Recordemos que podemos encontrar gran variedad de sketch en internet que nos pueden servir de base para crear nuestros propios proyectos.

Una vez escrito el código, el siguiente paso es compilarlo. La compilación es el proceso por el cual el código introducido es interpretado y transformado a un código binario ejecutable por el microcontrolador. Si la compilación no da errores, significa que podremos pasarlo al microcontrolador de la placa Arduino.

Todos estos pasos que comentamos se realizan desde el mismo entorno de programación de Arduino.

Para pasar el sketch al microcontrolador, deberemos conectar el mismo a nuestro ordenador a través de un cable USB. Una vez la descarga ha finalizado, podremos ver cómo se ejecuta el programa en nuestra placa.

Recordemos que la placa necesita alimentación que puede ser proporcionada por al cable USB o bien con un complemento que mediante pilas alimente a la placa.

Ya podemos comprobar el funcionamiento de nuestro robot e ir probando variaciones sobre el mismo modificando el código del sketch.

 

Un RTD utiliza la medición de la resistencia eléctrica para determinar la temperatura. Se compone de un elemento de resistencia para detectar la temperatura y de cables aislados. El elemento de resistencia en sí suele ser de platino y está cubierto con una capa de vidrio pasivado para protegerlo.

Un detector de temperatura resistivo funciona siguiendo el principio básico según el cual, a medida que aumenta la temperatura, aumenta la resistencia eléctrica, por lo que la medición de la resistencia en ohmios puede estar directamente relacionada con la temperatura.

-Beneficios y uso:
Los detectores resistivos de temperatura tienen muchos beneficios, algunos de ellos son:

• Alta precisión
• Adecuado para entornos extremos
• Ofrecen estabilidad a largo plazo
• Alta repetitividad
• Amplio rango de temperatura

Los detectores de temperatura resistivos son particularmente adecuados para aplicaciones en automoción, como mediciones de temperatura del aceite de la transmisión o del refrigerante. También se pueden usar en comunicaciones, amplificadores, electrónica, computadores e incluso en la manipulación de alimentos.

Los RTD de Variohm están disponibles en platino como PT100, PT1000. El número se refiere a la resistencia base en ohmios a 0 ° C. 

Donde el emisor, es el encargado de enviar la señal en forma de luz y el receptor, recibe la información dada por el emisor, emitiendo un mensaje, en forma de parpadeo de luces, como la forma más común.

Cabe destacar, que existen sensores que se valen de la luz solar para  ser el emisor por excelencia y de receptor una fotorresistencia.

Pero no es muy aconsejable porque es muy fácil de alterar la presencia de la luz natural por otra parecida.  Por lo cual se usa para activar o desactivar lámparas de alumbrado.

-Tipos de Sensores Ópticos:

La señal emitida corresponderá a una variable continua, de acuerdo a la necesidad requerida.

-Principio de funcionamiento de los sensores analógicos:

 Para que funcione un sensor analógico debe poseer la estructura de base que manejan todos los sensores o traductores, que es la detención de objetos o variables a través del siguiente procedimiento: Variable física + elemento del sensor + acondicionamiento de la señal + salida de señal eléctrica

En tipo de sensor que nos ocupa en necesario la calibración, rango de funcionamiento, exactitud, precisión, velocidad de respuesta, entre otras condiciones que amerita el objeto a medir.

 
-Características generales de los sensores analógicos:

 

En la industria se encuentran muchos sensores de este tipo, como los sensores de presencia ( inductivo y capacitivo) , presostato, termostato, switch de flujo, etc.


La digitalización de los productos para sensores tiene beneficios que exceden la capacidad de comunicarse fácilmente con los sistemas de control digitales. Como ejemplo, la mayoría de los sensores digitales incluyen una característica de "modo de suspensión" que apaga al sensor cuando no es necesario para las funciones del sistema. Al reducir la energía requerida, se mejora la vida útil de la batería de los sistemas remotos y móviles que dependen de la cosecha de energía o de la energía de la batería. Los sensores digitales también pueden aprovechar las rutinas de optimización de software que no están disponibles en el modo analógico. Técnicas como el sobremuestreo y el filtrado digital pueden mejorar considerablemente la resolución del sensor y la discriminación de frecuencias. Y lo mejor de todo es que estas mejoras en el rendimiento no generan aumento en los costos. Está todo en el software. 

Los productos para sensores digitales ofrecen también una serie de beneficios más sutiles.  Dado que un sensor digital tiene una memoria integrada, se puede almacenar información.  Los datos estables, tal como el número de pieza, el nivel de revisión, el número de serie y los factores de calibración del dispositivo se pueden incluir y acceder fácilmente.  Los datos dinámicos, como el número de interrogantes, los registros de error y las horas de operación pueden programarse en el software del sensor.  Estos datos pueden respaldar un sólido programa de fiabilidad y garantía de calidad para los sistemas que utilizan estos sensores.

La tecnología de sensores digitales ha permitido a los fabricantes de sensores crear productos que satisfacen las necesidades únicas del sistema de un cliente.  Hoy en día, muchos productos para sensores digitales contienen más de un elemento de detección.  Por ejemplo, un sensor de humedad digital también puede contener un sensor de temperatura, y al acceder a los datos desde ambos y al hacer algunas cuentas matemáticas en el procesador central del sistema, se puede general el punto de rocío.  Se crean tres datos (humedad relativa, temperatura y punto de rocío) a partir de la información de solo dos elementos de detección, ambos en el mismo paquete de sensor de bajo costo.

Los sistemas complejos actuales están impulsados por la demanda de capacidades "inteligentes".  Esto ha incrementado la necesidad de disponer de sensores digitales adicionales en los diseños de sistemas.  Los sistemas y los productos requieren más información para aumentar sus capacidades.  Los productos deben ser conscientes de su entorno, su propia salud y tiempo de actividad, de las aportaciones humanas recibidas, así como de otras interacciones del sistema, lo que requiere el uso de sensores adicionales.  Estos sensores envían datos esenciales a los microcontroladores a través de interfaces perfectas, lo cual les permite tomar decisiones basadas en los datos recibidos de los sensores.  Cuantos más datos se proporcionen, más inteligentes serán las decisiones. Los sistemas más inteligentes requieren más sensores.

Los sensores digitales de hoy pueden ofrecer soluciones de bajo coste con rendimiento y capacidades superiores.  La migración a los sensores digitales les ha permitido a los sistemas más inteligentes ofrecer un mejor desempeño, todo ello a la vez que están construidos e integrados a un precio muy atractivo y que cumplen los requerimientos de diseño del cliente.