Vídeo Tutoriales De Tecnologías Creativas 02: ¡Experimentemos Con Señales Analógicas Y Digitales!

Introduction: Vídeo Tutoriales De Tecnologías Creativas 02: ¡Experimentemos Con Señales Analógicas Y Digitales!

En este tutorial vamos a aprender la diferencia entre señales y componentes digitales y analógicos sobre una placa Arduino Uno. Este ejercicio lo realizaremos mediante simulación y para ello utilizaremos Tinkercad Circuits (utilizando una cuenta gratuita).

A continuación se tiene el resultado final que posteriormente se explicará paso a paso. Pulsa en "Iniciar simulación" para ver el resultado.

Si la simulación no carga automáticamente, acceder a través del siguiente enlace: https://www.tinkercad.com/things/23YPIwvEnKB

Puedes seguir este ejercicio viendo el vídeo del inicio o siguiendo los pasos descritos en este tutorial.

Para comenzar accederemos a la web de tinkercad y en caso que nos aparezca en un idioma distinto al español lo podemos modificar yendo a la parte inferior de la página, seleccionando el idioma español dentro del cuadro azul que nos aparece en la parte derecha.

Tras esto recargaremos la página y ya la tendremos en español.

Una vez hayamos entrado a la web de tinkercad accedemos a “circuits” y creamos un nuevo circuito.

Step 1: Agregar Los Componentes

Lo primero que haremos será componer el circuito, para lo que incluiremos varios componentes básicos en nuestra zona de simulación:

Buscamos "Arduino UNO" en el cuadro de búsqueda y nos aparecerá un componente "Arduino UNO R3" en la zona de componentes. Haciendo clic sobre el y volviendo a hacer clic en la zona de simulación lo incrustamos. Buscamos "led" y añadimos dos unidades de este componente de la misma manera que lo hicimos anteriormente a la zona de simulación. Por defecto viene en color rojo, dejemos uno en rojo y pongamos otro en verde, esto podemos hacerlo accediendo a sus propiedades, haciendo clic sobre el elemento. También buscaremos "resistencia" y añadimos dos unidades de este componente a la zona de simulación. Debemos modificar el valor de este componente, ya que nuestra resistencia debe ser de 220 Ohmios y por defecto es de 1 Kilo Ohmio. Para ello accedemos a sus propiedades y modificamos el valor Resistencia a 220 Ohmios.

Step 2: Cablear El Circuito

Leds

Para evitar que los leds se nos quemen si los conectamos 5V directamente, debemos colocar las resistencias entre las patillas positivas (el ánodo) y los pines del Arduino con el fin de rebajar la tensión de la corriente (el voltaje del circuito). Para ello hacemos clic en la patilla positiva del primer led, la que viene determinada como ánodo) y desplazamos el ratón hasta una de las patillas de la resistencia, donde volvemos a hacer clic. Vemos que aparece una línea verde que une estos elementos. Cambiaremos el color del cable a rojo haciendo clic sobre él y repetiremos este proceso con el segundo led y la segunda resistencia.

Resistencias

Después de conectar los ánodos de los leds a las resistencias vamos a conectar los cátodos a cualquiera de los pines GND de la placa Arduino de la misma manera que hicimos anteriormente, haciendo clic sobre el cátodo del led y después haciendo clic sobre alguno de los GND de la placa Arduino. Podemos conectar ambos elementos al mismo GND sin problemas. Ahora conectamos los otros extremos de las resistencias a unos pines del Arduino, en este caso los conectaremos a los pines 8 y 9, aunque nos valdría cualquier pin digital.

En este ejercicio vamos a comparar las señales analógicas y las señales digitales por lo que es fundamental que conectemos uno de los led a un pin digital normal y el otro led a un pin digital PWM, el cual actúa como un pin analógico. Estos pines PWM los podemos identificar porque incluyen el símbolo de la virgulilla, o lo que es lo mismo, el rabito de la ñ, al lado de su número. Son los pines digitales 3, 5, 6, 9, 10 y 11. El resto de pines digitales son los normales.

Estos pines digitales PWM tienen la capacidad de comportarse como un pin digital o un pin analógico. Los pines digitales solo pueden tomar los valores de 0 o 1, que se corresponden con 0 y 5 voltios respectivamente. En cambio los pines analógicos pueden tomar los valores de 0 a 1023, que se corresponden también con 0 y 5 voltios respectivamente, pero con la diferencia de que tenemos un rango de 1024 valores que podemos recorrer.

Nuestro objetivo será trabajar con el led del pin 8 en formato digital (0/1) y trabajar con el led del pin 9 en formato analógico (0 ... 1023).

Al led del pin 8 (digital):

  • Cuando reciba un 0 estará recibiendo 0 voltios y entonces se apagará por completo..
  • Cuando reciba un 1 estará recibiendo 5 voltios y entonces se encenderá al 100%.

Al led del pin 9 (PWM - analógico):

  • Cuando reciba un 0 estará recibiendo 0 voltios y entonces se apagará por completo
  • A medida que el valor del pin 9 aumente, se le irá proporcionando más voltaje al led y se irá encendiendo gradualmente. Por ejemplo, cuando el valor del pin 9 se encuentre en 512, el led estará encendido a un 50% de intensidad.
  • Cuando finalmente el valor del pin 9 llegue a su máximo, a 1023, el led estará al 100% de intensidad.

Step 3: Programemos!

Ahora que ya tenemos cableado el circuito vayamos a la programación.

Iremos al botón Código y nos aparecerá una zona donde construiremos nuestra programación por bloques.

Borraremos todos los bloques que nos aparecen en la zona de implementación y haciendo clic con el botón derecho sobre el icono de la papelera que aparece en la parte inferior de la pantalla y seleccionando la opción eliminar 4 bloques.

Vamos a realizar 2 tareas en nuestra programación:

  • Encender y apagar el led conectado al pin digital 8 con un segundo de espera.
  • A continuación encender y apagar el led conectado al pin digital PWM 9 de forma gradual.

Led conectado al pin digital 8

Empecemos con el led conectado al pin 8. Añadiremos un bloque de Salida para definir un pasador 8 en ALTA. Esta orden le dirá al Arduino que envíe 5V de corriente por el pin 8, o lo que es lo mismo que encienda el led.

Añadimos otro bloque de tipo Control del tipo esperar 1 segundo arrastrándolo hasta la parte inferior del bloque que añadimos anteriormente, con lo que el Arduino esperará un segundo antes de ejecutar el siguiente bloque.

Tras esto colocamos otro bloque de Salida en la parte inferior del de Control que acabamos de añadir en el que definimos pasador 8 en BAJA. Con esta orden le diremos al Arduino que envíe 0V de corriente por el pin 8, o lo que es lo mismo que apague el led.

Y por último volvemos a añadir otro bloque de control del tipo esperar 1 segundo tras este ultimo bloque de salida. Con esto volvemos a hacer que el Arduino espere otro segundo antes de ejecutar el siguiente bloque.

Led conectado al pin digital PWM 9

Continuamos la programación debajo de lo anterior.

Lo primero nos dirigimos a la sección de bloques de Variables y creamos la variable brightness que representará la intensidad de nuestro led.

Nos dirigimos a la sección de bloques de Control y arrastramos el bloque contar a la zona de programación y le definimos los siguiente parámetros:

contar arriba por 5 para brightness de 0 a 255 hace

Lo que acabamos de hacer es subir hacia arriba el brillo de 0 a 255 con saltos de 5 en 5.

Dentro del bloque contar vamos a añadir otros 2 bloques:

  • De la sección de bloques Salida, añadimos el bloque definir pasador 9 en brightness (brightness lo obtenemos de la sección Variables)
  • De la sección de Control, añadimos el bloque esperar 75 milisegundos

Duplicamos todo este bloque contar haciendo clic derecho y pulsando en Duplicar. Situamos el duplicado justo debajo y cambiamos el contar arriba por contar abajo.

Step 4: Ejecutar La Simulación

Por último, si pulsamos en el botón "Iniciar simulación" nuestro programa se ejecutará en el Arduino Uno y veremos su resultado sobre el led.

Primero observaremos que se ejecuta la programación referente al pin digital 8, en el que observamos que el led se enciende y se apaga por completo. A continuación se ejecuta la programación referente al pin PWM 9, en el que observamos como la intensidad del led va creciendo hasta llegar al máximo para entonces, empezar a descender la intensidad hasta llegar a apagarse por completo.

Si queremos parar la simulación bastará con pulsar el mismo botón de antes, cuyo nombre habrá cambiado a “Detener simulación”.

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