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

Gracias a este hardware de Arduino disponemos de:

•Conexión para PC

•La electrónica necesaria para el correcto funcionamiento del MCU

•Puntos de conexión para las patillas del MCU

•Alimentación externa (pila, batería, cargador)

Al comprar un Arduino no tenemos que preocuparnos por cómo conectarlo a nuestro PC, solo habrá que comprarlo y, con un cable USB (del tipo correspondiente según el modelo), conectarlo y empezar a programar (la mayoría de los Arduinos aportan esta solución) sin preocuparnos de si necesitamos componentes electrónicos adicionales, como ocurría cuando trabajábamos directamente con el MCU.

Además, si necesitamos conectar sensores resulta más sencillo realizar la conexión a través de los pines del Arduino que a través de las patillas de MCU.

También añadieron un conector Jack (con la electrónica correspondiente) para poder alimentar nuestro Arduino a través de pilas o baterías (no todos lo incluyen). Como disponemos de un gran catálogo de Arduino, revisaremos las placas más conocidas. Primero analizaremos el Arduino UNO y compararemos las restantes placas con respecto a este Arduino mediante un análisis básico.

Partimos entonces del Arduino UNO, ¿por qué el Arduino UNO? Porque es el único que permite reemplazar su MCU, gracias a que se encuentra insertado en un zócalo, el cual sí que está soldado a la placa y no el MCU .

El 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.

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.

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).