IMPLEMENTACIÓN DE LAS NTIC S EN LOS LABORATORIOS DE CIENCIAS NATURALES MEDIANTE EL USO DE LA PLATAFORMA ARDUINO- PHYSICSSENSOR

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1 IMPLEMENTACIÓN DE LAS NTIC S EN LOS LABORATORIOS DE CIENCIAS NATURALES MEDIANTE EL USO DE LA PLATAFORMA ARDUINO- PHYSICSSENSOR MSc.Diego Aristizábal, Ing. Tatiana Muñoz {daristiz, Maestría en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales - Sede Medellín Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín 2011

2 AGENDA Introducción Qué es instrumentación virtual? Arduino como tarjeta de adquisición de datos

3 INTRODUCCIÓN Figura 1. Osciloscopio análogo Figura 2. Osciloscopio digital Figura 3. Generador de señales

4 INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL En el año de 1983 Truchard y Kodosky, investigadores de la National Instruments, decidieron enfrentar el problema de crear un software que permitiera utilizar la computadora personal (PC) como un instrumento para realizar mediciones LabVIEW [1] Instrumento virtual (IV): Instrumento que no es real, se ejecuta en una computadora y tiene sus funciones definidas por software. Cumple las mismas funciones que un instrumento tradicional. Instrumentación virtual: Sistema de medición, análisis y control de señales físicas con un PC por medio de instrumentos virtuales.

5 INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL Un instrumento virtual puede realizar las 3 funciones básicas de un instrumento convencional [2]: Adquisición Análisis Presentación de datos Para construir un instrumento virtual, sólo se requiere [2]: PC Tarjeta de adquisición de datos con acondicionamiento de señales Software apropiado

6 INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL Instrumentos Tradicionales vs Instrumentos virtuales [2, 3]

7 TARJETA ARDUINO [4] Arduino es una plataforma de hardware basada en una sencilla placa con entradas y salidas, análogas y digitales, en un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje de programación Processing/Wiring

8 TARJETA ARDUINO [4] Desarrollar objetos interactivos Adquisición de datos de una gran variedad de sensores Controlar una variedad de luces, motores y otros actuadores

9 TARJETA ARDUINO_VENTAJAS[4] Fácilmente asequible Multiplataforma Software y hardware de libre distribución Ambiente de programación claro y sencillo de utilizar

10 TARJETA ARDUINO [4] Voltaje operativo Voltaje de entrada límite Pines de entrada y salida digital Pines de entrada analógica Intensidad de corriente Memoria Flash SRAM EEPROM Frecuencia de reloj Atmega V 6-20 V ma 16 Kb 1 Kb 512 bytes 16 MHz

11 SEÑALES ANÁLOGAS Y DIGITALES Señal análoga:

12 SEÑALES ANÁLOGAS Y DIGITALES Señal digital:

13 TARJETA ARDUINO [4] Como trabajar con la tarjeta ARDUINO? 1. Conseguir una tarjeta ARDUINO USB y el cable USB. A nivel comercial: Sigma Electrónica (http://www.sigmaelectronica.net/) Dynamo Electronics (http://dynamoelectronics.com/) Construirla: en este caso los diagramas de los circuitos se obtienen en la página oficial de ARDUINO (http://www.arduino.cc/)

14

15 TARJETA ARDUINO [4] Como trabajar con la tarjeta ARDUINO? 2. Descargar el ambiente de desarrollo ARDUINO: - Version Arduino 0022 Windows Mac OS X Linux: 32 bit, 64 bit 3. Instalar los drivers USB (al instalar PhisycsSensor, estos drivers deberían haber quedado instalados) arduino-0022\drivers\ftdi USB Drivers

16 TARJETA ARDUINO [4] Como trabajar con la tarjeta ARDUINO? 4. Conectar la tarjeta ARDUINO. 5. Ejecutar el ambiente de desarrollo ARDUINO. arduino.exe

17 TARJETA ARDUINO [4] Como trabajar con la tarjeta ARDUINO? 6. Cargar el programa en la tarjeta ARDUINO (NOMBRE.pde)

18 TARJETA ARDUINO [4] Como trabajar con la tarjeta ARDUINO? 7. Ejecutar el programa ARDUINO (Selección del tipo de tarjeta)

19 TARJETA ARDUINO [4] Como trabajar con la tarjeta ARDUINO? 7. Ejecutar el programa ARDUINO (Selección del puerto de comunicación)

20 TARJETA ARDUINO [4] Como trabajar con la tarjeta ARDUINO? 8. Instalación del programa en la tarjeta ARDUINO

21 TARJETA ARDUINO [4] Como trabajar con la tarjeta ARDUINO? 9. Visualización de los datos en el programa ARDUINO

22 TARJETA ARDUINO [4] //Ejemplo lectura de la entrada AN0 //Definicion de variables int analogvalue; float voltaje = 0.0; // aqui va el voltaje en mv void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { analogvalue = analogread(0); // Lectura de la entrada analogica '0' voltaje = analogvalue*5000/ ; //Conversion a mv Serial.print(analogValue); Serial.print(' '); Serial.println(voltaje); //ln enter Se envia el valor de voltaje }

23 PRÁCTICA 1. Líneas de campo magnético usando el sensor de efecto Hall UGN3503

24 PRÁCTICA 2. Curva de enfriamiento utilizando el sensor de temperatura LM 35

25 BIBLIOGRAFÍA [1] Chacón R (2002). La Instrumentación Virtual en la enseñanza de la ingeniería electrónica. Acción pedagógica, vol. 11, no. 1, pp [2] Qué es la Instrumentación Virtual? B [último acceso 01 noviembre de 2010] [3] Instrumentación Virtual e Instrumentación Tradicional [último acceso 01 noviembre de 2010]. [4] ARDUINO. [último acceso 20 mayo de 2011].

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