Aprender Arduino, electrónica y programación con 100 ejercicios prácticos. Rubén Beiroa Mosquera

resto de Arduinos tienen directamente soldado su MCU a la placa; el no estar soldado a la placa presenta unas grandes ventajas, como la posibilidad de programar un MCU, quitarlo de la placa e insertarlo en otro sistema electrónico.

      Asimismo, lo hace ideal para principiantes (y no tan principiantes). En cualquier momento podemos cometer un error y dañar nuestro Arduino y podrían darse varias posibilidades: dañar simplemente el MCU, la placa, o ambos. En los dos últimos casos, no tendríamos más remedio que reemplazar nuestro Arduino. No obstante, en el primer caso, tenemos la posibilidad de reemplazar el MCU, podemos adquirir el MCU por separado y reemplazarlo. Aunque este paso no sería tan sencillo.

      IMPORTANTE

      Como comentábamos antes, Arduino no fabrica los MCU, sino que los adquiere y los implementa en el proceso de fabricación de las placas; es necesario que le carguen un programa (bootloader) para que pueda trabajar ese MCU en la plataforma Arduino.

      Al comprar por nuestra cuenta el MCU, no vendrá con ese programa cargado y será trabajo nuestro realizar ese proceso.

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      Análisis de un Arduino

      IMPORTANTE

      Gracias a la web oficial de Arduino he podido solventar innumerables dudas, sobre todo de programación.

      En su página principal dispone de un buscador en su margen superior derecho, en el cual podemos incluir instrucciones las cuales no entendamos bien su funcionamiento, nos direccionará a otra ventana que de forma clara reducida nos explicará su funcionamiento incluso a través de algún caso práctico.

      Sea cual sea el uso que le queramos dar a un Arduino una parte importante (y la primera) es analizar el uso que le vamos a dar, con el cual determinar los requerimientos que debe cumplir el Arduino.

      Con este paso previo realizado, seleccionaremos el Arduino adecuado, toda la información la tenemos disponible en la web oficial de Arduino (https://www.arduino.cc/), será importante saber manejarnos en su web puesto que puede que la necesitemos para consultar información como:

      1.Características técnicas de los productos Arduino

      2.Descargar el software de Arduino

      3.Resolver dudas sobre programación

      4.Incluso compra de Arduino oficiales

      Si nos dirigimos al apartado de products>arduino, visualizaremos una tabla con todos los productos de Arduino y, si seleccionamos el que nos interesa (en nuestro caso UNO), accederemos a su información técnica que se nos presentará en tres apartados:

      1.Overview: descripción breve de las características básicas de producto seleccionado.

      2.Tech Specs: tabla con las principales características del producto.

      3.Documentation: amplía las características vistas en la tabla anterior y profundiza en algunas de ellas.

      En el siguiente capítulo analizaremos la tabla con las principales características del Arduino UNO, puesto que para empezar a trabajar con él será más que suficiente.

      IMPORTANTE

      A la vista salta la gran diferencia de estudiar las características de un Arduino, para lo cual debemos analizar una tabla frente a un MCU con un manual extenso.

      Es de agradecer esta simpleza, en los manuales se profundiza sobre la arquitectura interna de un MCU, que es importante pero para un principiante irrelevante y lioso.

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      Arduino UNO

      IMPORTANTE

      Al ser el voltaje de operación de 5V, no podemos interactuar de forma directa con muchos de los elementos de nuestro día a día como puede ser una bombilla. Al principio puede suponer algo confuso que el voltaje de trabajo sea de 5V y que podamos alimentar nuestro Arduino a través del conector Jack con una tensión de 7 a 12V (con un límite de 6 a 20V). El hardware del Arduino dispone de una electrónica que reduce la tensión de entrada a 5V para poder alimentar su MCU. Uno de los parámetros más importantes es la limitación de intensidad (20mA), el no cumplir esta especificación junto con la limitación de tensión son las principales causas de daño.

      Debemos tener en cuenta que la limitación de 20mA no significa que por un pin no puedan salir más de esos Amperios, sino que no debe de salir más. Un Arduino no produce potencia eléctrica, lo que hace es “distribuir“ esa potencia de la fuente de alimentación, por lo tanto si le demandamos 100mA por uno de sus pines, el Arduino lo que hará será “pillar“ esa intensidad y la sacará por el ese pin, el problema es que al pasar esa intensidad a través del MCU del Arduino este se dañará.

      Las limitaciones de potencia eléctrica junto con el número de pines digitales, señales pwm y entradas analógicas son las características más básicas que nos pueden hacer elegir un Arduino frente a otro.

      Si necesitamos leer 10 sensores analógicos, regular 10 leds, monitorizar 20 pulsadores el Arduino UNO no sería el ideal puesto que no dispone del hardware necesario. Para el desarrollo de los casos prácticos de este libro se ha utilizado el Arduino UNO y así se reflejará en los programas y esquemas, pero si se dispone de otro modelo de Arduino se pueden realizar todos los casos del mismo modo.

      Si términos como intensidad o tensión resultan nuevos y por lo tanto confusos, antes de crear los primeros circuitos abordaremos este tema.

      A continuación se revisarán las principales características del Arduino UNO (recogidas en la tabla de Tech Specs ).

      1.Microcontroller-Atmega328P: nos indica el MCU que incorpora y, si hacemos click en esta referencia, podemos acceder a su manual.

      2.Operating Voltage-5V: tensión máxima con la que puede trabajar el MCU del Arduino, por lo tanto es la tensión máxima que disponemos para interactuar con el entorno (encender luces, comprobar pulsadores).

      3.Input Voltage (recommended)-7-12V: como ya se mencionó, en la mayoría de las placas de Arduino han incorporado un conector Jack para alimentar un Arduino a través de una pila, batería o cargador. Esta solución no era imprescindible pero si resulta cómoda, para implementar soluciones con Arduino. Tal y como nos indican la tensión recomendada sería entre 7 y 12 V.

      4.Input Voltage (limit)- 6-20V: estos límites nos definen la tensión máxima y mínima a la que podemos alimentar un Arduino, debemos alejarnos de estos valores para evitar malos funcionamientos o calentamiento de la placa.

      5.Digital I/O Pins -14 (of which 6 provide PWM output): el Arduino UNO dispone de 14 pines digitales que se pueden comportar como entradas o salidas, por ser digitales los pines pueden estar “encendidos“ o “apagados“. Esto, junto con el hecho de que puedan ser entradas o salidas, nos permitirá encender o apagar un led (en caso de estar configurado como salida) o saber si un pulsador se ha pulsado (en caso de estar configurado como entrada). Además nos indican que 6 de estos 14 pines pueden generar señales PWM, lo que por ejemplo nos permite regular un motor o una luz. Profundizaremos en esto con casos prácticos.

      6.PWM Digital I/O Pins-6: hace referencia a los pines que generan señales PWM del apartado anterior.

      7.Analog Input Pins-6: estos pines nos permiten tomar lecturas de señales que varian entre 0 y 5V. Como puede ser el caso de sensores que devuelven un valor de tensión en función de la cantidad de una magnitud física