21271209-21271134-V-EEI-A4.3_REPORTE DE PRÁCTICA ARDUINO CON PROTEUS_..pdf
- 1. ASIGNATURA ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE. NO. TEMA DESARROLLADO EQUIPO NO. PARTICIPANTES: NOMBRE DEL PROFESOR: LUGAR: FECHA: ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA INDUSTRIAL A4.3. REPORTE DE PRÁCTICA DE PRÁCTICA: ARDUINO CON PROTEUS NOMBRE Nº DE CONTROL JUAN SALVADOR GARCÍA HERNÁNDEZ 21271209 ALEJO GUSTAVO SOLANO BAUTISTA 21271134 MTRA. GUADALUPE DEL ROSARIO AGUILAR LÓPEZ TUXTLA, GUTIERREZ CHIAPAS 25-MAYO-2022 5
- 2. Introducción En este apartado hablaremos de la conexión entre proteus y arduino, para lo cual se realizará una práctica relacionada a ambas conexiones a través de un reporte de práctica. Uno de los aspectos a trabajar será realizar los siguientes procedimientos: a) Bajar el software arduino en Software-Arduino b) Instalar arduino c) Realizar los procedimientos correspondientes que se encuentran en la lección relacionada al tema. Recordemos que Arduino es una plataforma de desarrollo basada en una placa electrónica de hardware libre que incorpora un microcontrolador re-programable y una serie de pines hembra. Estos permiten establecer conexiones entre el microcontrolador y los diferentes sensores y actuadores de una manera muy sencilla. En el sector industrial y privado podemos decir que con la placa de Arduino se hace uso de hardware y software libre que no solo son importantes para el mundo de la informática ni de la electrónica, sino para la vida en general, por lo cual se activa el pensamiento lógico de cualquier persona para que pueda entender la tecnología. Podemos decir que con esta práctica conoceremos como arduino detecta el entorno al recibir entradas de muchos sensores y afecta su entorno al controlar las luces, motores y actuadores.
- 3. Objetivo. Elaborar un reporte de práctica a través del programa Proteus y Arduino mediante un archivo .rar considerando los aspectos de la práctica y verificar que los procedimientos estén correctamente realizados. Elaborar un video de la realización de la práctica con Proteus y Arduino donde se describa procedimientos y al correr el simulador podamos comprobar el resultado correcto. Marco teórico La estructura básica del lenguaje de programación de Arduino es bastante simple y se compone de al menos dos partes. Estas dos partes necesarias, o funciones, encierran bloques que contienen declaraciones, estamentos o instrucciones. Arduino es una plataforma de electrónica abierta para la creación de prototipos basada en software y hardware libre, flexibles y fáciles de usar. Se creó para artistas, diseñadores, aficionados y cualquier interesado en crear entornos u objetos interactivos. Arduino puede tomar información del entorno a través de sus pines de entrada, para esto toda una gama de sensores puede ser usada y puede afectar aquello que le rodea controlando luces, motores y otros actuadores. El microcontrolador en la placa Arduino se programa mediante el lenguaje de programación Arduino (basado en Wiring) y el entorno de desarrollo Arduino (basado en Processing). Los proyectos hechos con Arduino pueden ejecutarse sin necesidad de conectarlo a un ordenador, si bien tienen la posibilidad de hacerlo y comunicar con diferentes tipos de software (p.ej. Flash, Processing, MaxMSP). Las placas pueden ser hechas a mano o comprarse montadas de fábrica; el software puede
- 4. ser descargado de forma gratuita. Los ficheros de diseño de referencia (CAD) están disponibles bajo una licencia abierta, así pues, eres libre de adaptarlos a tus necesidades. Tarjeta Arduino Arduino inicio como un proyecto de estudiantes del instituto IVREA(Italia), en el cual fue participe el colombiano Hernando Barragán quien propuso como tesis de grado la plataforma de programación wiring con la cual se programa el microcontrolador. Una función en arduino Una función es un conjunto de líneas de código que realizan una tarea específica y puede retornar un valor. Están compuestas de la siguiente manera: variable de salida - nombre de la función (variable de entrada) Es posible usar la función void como parámetro de salido puesto que es una función que no retorna datos. Es característico de una función que no hay espacio entre los nombres de funciones. Para llamar una función basta con escribir el nombre de la función seguido de paréntesis. Arduino fue creado en Italia en el en el instituto de IVRAE en 2005, apareció por la necesidad de contar con un dispositivo para utilizar en las aulas, que fuera de bajo costo, funcionara bajo cualquier sistema operativo y que se utilizara para uso interno de la escuela.
- 5. El Instituto de IVRAE decidió librear el proyecto de Arduino para que no quedara en el olvido y abrirlo a la comunidad con la posibilidad de que el proyecto fuera evolucionando proponiendo mejoras y sugerencias y mantenerlo vivo, Arduino poco a poco ha llegado a ser lo que es un proyecto de hardware y software libre del ámbito mundial. El software y hardware libre ofrecen a los usuarios cuatro libertades, libertad de uso, de estudio y modificación, de distribución y de redistribución de las versiones modificadas. (Berchan. 2013). El principal responsable de la idea y diseño de Arduino es Massimo Banzi y con la colaboración de David Cuartielles, David Mellis, Tom Igoe y Gianluca Martino lograron lo que actualmente es Arduino una placa que es considera para construir y diseñar dispositivos que pueden ser utilizados en la vida real y como un beneficio para la sociedad. Arduino es una placa o plataforma de hardware libre basada principalmente en un microcontrolador, y un entorno de desarrollo (software), diseñado para facilitar el uso de la electrónica en los diversos proyectos multidisciplinares. Arduino es una tecnología con el uso de directo de hardware y software. En cuanto a hardware se compone por varias partes e interfaces las cuales esta reunidas en una placa de circuito. Arduino a cambiado a lo largo de los años y han surgido diferentes tipos de placas. En la actualidad se a lanzado al mercado placas de Arduino y sensores que solo cambian de acuerdo al número de pines digitales, analógicos o PWM, la memoria de programa y la frecuencia del reloj del microcontrolador.
- 6. Observemos algunos de los elementos que componen a la placa arduino: • Puerto USB, que se utilizan para la energía de la placa • Botón de reinicio, que tiene como función resetear el microcontrolador • LED TX y RX, es para verificar si existe comunicación entre la computadora y la placa. • LED (Pin de referencia analógica), es un activador que se encuentra en forma predeterminada en la placa. • Pines Digitales (13), se utilizan con entrada y salida en la placa de Arduino. • LED de corriente, es para verificar que la placa reciba energía en forma correcta. • Microcontrolador ATmega, en el circuito principal de la placa. • Pines analógicos, son clavijas que funciona como entradas analógicas. • Pin GND, en el pin para la roma de la tierra.
- 7. • Pin 5 Voltios, para otorgar la corriente a los circuitos con los que trabaja la placa. • Conector de corriente, puede trabajar con voltajes que van desde 7 Voltios hasta 12 Voltios. Estos componentes de la placa de Arduino permiten conectar distintos sensores y otras placas que permiten agregar nuevas funcionalidades sin necesidad de alterar el diseño original de la placa. Las placas de Arduino son muy utilizadas en la educación para enseñar una nueva forma de comprender la programación informática y robótica. Además, en esta placa se pueden incluir circuitos electrónicos conectados a las entradas y salidas analógicas y digitales para crear procesos simples e inteligentes que pueden interactuar como un robot. Algunos componentes para construir circuitos electrónicos con Arduino son: Protoboard, que es un tablero con orificios conectados eléctricamente entre, tiene filas de agujeros que nos permiten conectar cables y componentes para construir circuitos electrónicos. Cables de conexión, se utilizan para conectar componentes uno a otro en el protoboard y con la placa de Arduino, deben de ser rígidos para conectarse correctamente. Pulsadores, también son conocidos como interruptores momentáneos, son útiles para detectar el encendido/apagado de señales. Transistor, este es útil para controlar componentes de alta corrientes o alto voltaje como son los motores, una clavija se conecta a la toma de tierra, otra al componente que está siendo controlado, y la tercera se conecta a la placa de Arduino.
- 8. Resistencia, esta resiste el flujo de energía eléctrica en un circuito electrónico cambiando el voltaje y la corriente. Los calores de la resistencia se miden en ohmios y las bandas de colores nos indican su valor. Potenciómetro, es un resistor cuyo valor de resistencia es variable, con ello se controla la intensidad de la corriente que fluye por un circuito si lo conectamos en paralelo. O la diferencia de potencial si se conectamos en serie. Condensadores, almacenas y emiten energía eléctrica en un circuito eléctrico, permite que la corriente fluya entre ellos, dándole una carga al condensador cuando el voltaje es más alto y emite la carga almacenada cuando el voltaje es bajo. Se debe de colocar entre la corriente y la tierra. Diodo, este hace que la electricidad fluye en una sola dirección, se utiliza cuando se tiene un motor u otra carga de alta corriente/voltaje en un circuito. La dirección del diodo es importante en el circuito. LED, (diodos emisores de luz), este tipo de diodo se ilumina cuando se aplica electricidad, este tiene dos pies un conocido como ánodo que se debe conectar a la corriente y el cátodo que se debe conectar a tierra y tiene la pata más corta. Sensor de temperatura, cambia su voltaje de salida en función de la temperatura del componente. Los pies exteriores se conectar a la fuente de energía y a la toma de tierra y el voltaje del pie central cambia a medida que se calienta o se enfría. Motor de corriente continua, convierte la energía cuando se le aplica electricidad, las bobinas del cable del motor de magnetizan cuando la corriente fluye por ellas, estos campos magnéticos atraen y repelen imanes, haciendo que el eje gire y si la dirección de electricidad se invierte, el motor gira en sentido contrario. Servimotor, este tipo de motor de engranajes solo pueden girar a 180 ° y se controla enviado impulsos eléctricos desde la placa de Arduino.
- 9. Los componentes antes mencionados construyen proyectos mediante circuitos electrónicos pero su función depende de la programación de la placa de Arduino. Elaboración de un circuito con arduino Para programar la placa de Arduino junto con el circuito electrónico de requiere de un software de IDE (Integrated Development Environment) que quiere decir entorno de desarrollo integrado, el cual es un programa informático compuesto por un conjunto de herramientas de programación. La forma para comunicarse con el microcontrolador y cargarle los programas se utiliza el sistema de desarrollo de Arduino, este procedimiento permite escribir programas, copilarlos y descargarlos en la placa de Arduino. “Los programas de Arduino son escritos en diferentes tipos de lenguajes, tales como C, fortran o basic, dicho programa se compila (se transforma en 0 y 1) y se carga en el microprocesador que lo ejecutara en forma cíclica” (Riley 2012). La programación de Arduino debe de llevar una estructura básica para poder comenzar a insertar instrucciones que permitan que el proyecto se ejecute con éxito.
- 10. ¿Cómo se ejecuta un programa diseñado sobre un Arduino? Un programa diseñado para ejecutarse sobre un Arduino (un sketch) siempre se compone de tres secciones: La sección de declaraciones de variables globales: ubicada directamente al principio del sketch. La sección llamada “void setup()”: delimitada por llaves de apertura y cierre. La sección llamada “void loop()”: delimitada por llaves de apertura y cierre. La primera sección de un programa de Arduino está reservada para escribir, tal como su nombre lo indica, las declaraciones o variables que se necesitan para el sketch. En un apartado posterior se puede explicar que significa cada una, es decir, dentro de las llaves, deberemos de escribir las instrucciones que deseamos ejecutar en la placa de Arduino, tomando en cuenta lo siguiente: Las instrucciones escritas dentro de la sección “void setup()” se ejecutan una única vez en el momento de encender o resetear la placa de Arduino. Las instrucciones escritas dentro de la sección “void loop()” se ejecutan después de la sección “void setup()”. Las instrucciones de “void loop()” se ejecutan infinitas veces hasta que la placa se apague o se resetee. Por tanto, las instrucciones escritas en la sección “void setup ()” normalmente sirven para realizar ciertas preconfiguraciones iniciales y las instrucciones del interior de “void loop ()” son, de hecho, el programa en sí que está funcionando continuamente. Arduino también se puede programar por bloques y su lenguaje se puede adaptarse a Scratch.
- 11. DESARROLLO Y RESULTADOS ¿Qué es un arduino? 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. 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 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
- 12. 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. ¿Qué es Proteus? Proteus es una aplicación para la ejecución de proyectos de construcción de equipos electrónicos en todas sus etapas: diseño del esquema electrónico, programación del software, construcción de la placa de circuito impreso, simulación de todo el conjunto, depuración de errores, documentación y construcción. Las ventajas saltan a la vista. Con Proteus las fases de prueba no suponen la necesidad de volver a construir nuevos prototipos, con el ahorro de costos y tiempo que ello supone. Los diferentes módulos que componen Proteus se pueden adquirir de forma independiente añadiendo nuevas funcionalidades a medida que aumentan nuestras necesidades de desarrollo y producción. Además, la capacidad de simular cada una de las familias de microprocesadores también es objeto de adquisición por separado. De esta manera podemos empezar adquiriendo unas funcionalidades básicas e ir adquiriendo progresivamente nuevas características aprovechando al máximo nuestras inversiones en la herramienta y asegurar al máximo los costes de inversión en el software. En el mundo de la formación, Proteus se muestra como una herramienta magnífica porque permite al alumno realizar modificaciones tanto en el circuito como en el programa, experimentando y comprobando de forma inmediata los resultados y permitiéndole de esta forma aprender de forma práctica y sin riesgos de estropear materiales de elevado coste.
- 13. Primero se abrió arduinos se le dio un clic en la pestaña archivo se seleccionó ejemplos, basic y por ultimo blink. Una vez hecho esto se realizó corrección para poder copilar.
- 14. Una vez comprobado que no presente herrones o fallas de alguna índole, se abrió la aplicación de proteus. Después de activar la librería y se comenzó por seleccionar la placa de arduinos como se muestra en la pantalla. Se seleccionó led verde
- 15. Se seleccionó una resistencia de 160k Se coloca la placa de arduinos
- 16. Se colocó led y se giró Se colocó resistencia y se giró Se cambió el valor de 160 k a 16
- 17. Se realizó la conexión de led a resistencia y de resistencia a la placa arduino
- 18. Se agregó tierra y se conectó tierra a led Se copió la dirección del ejemplo de arduinos
- 19. Se seleccionó la placa arduino y se pegó la dirección en la sección de file program Se corrió el programa de proteus y se observó el encendido y apagado del led en periodos de cada 3-4 seg.
- 20. Se modificó la velocidad en la programación de ardinuos Se volvió a correr el programa y se observa que el encendido y a pagado del led es más rápido.
- 21. Conclusión A partir del reporte de práctica podemos darnos cuenta que la tecnología ha tenido avances que ahora son importantes para la vida cotidiana, algunos de ellos fueron creados por circuitos electrónicos que no son procesos sencillos, debido a que requieren conocimiento de algunas ciencias como la electrónica, ingeniería, matemáticas e informática que permite que estos circuitos se programen por medio de una placa de código abierto conocida como arduino permite construir prototipos que van relacionados con la robótica. Arduino utiliza la potencia de los microcontroladores o microprocesadores permitiendo simplificar el uso de la electrónica. A partir de la práctica realizada podemos concluir sobre la importancia que tiene arduino, ha logrado que se aplique la electrónica al alcance de cualquier persona para que puedan crear proyectos de educación, arte, entretenimiento y para soluciones industriales que ayudan en la construcción. Algunos proyectos que se han realizado con arduino son, sensores de voz, reconocimiento facial, semáforo inteligente, control de calefacción de un hogar entre otros más. Referencias Grupo Halley. (2021). Introducción a Arduino. Recuperado de: https://halley.uis.edu.co/tierra/wp-content/uploads/2014/12/arduino.pdf Pomares, J. (2009). Manual de Arduino Recuperado de: https://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/11833/1/arduino.pdf Vital, M. (2021). Introducción a Arduino.