Uso de la plataforma hardware/software Arduino para aplicaciones didácticas en el ámbito de la energía y la eficiencia energética

Transcripción

1 Uso de la plataforma hardware/software Arduino para aplicaciones didácticas en el ámbito de la energía y la eficiencia energética Xavier del Toro García 1, María José Santofimia Romero 2, David Villa Alises 2 1 Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica, Automática y Comunicaciones Instituto de Investigaciones Energéticas y Aplicaciones Industriales 2 Departamento de Tecnologías y Sistemas de Información, Escuela Superior de Informática Universidad de Castilla La-Mancha, Campus de Ciudad Real xavier.deltoro@uclm.es

2 Índice Antecedentes. Qué es Arduino? Interacción con el entorno: entradas y salidas. Programación. Aplicación en proyectos de energía y medioambiente. Arduino en la docencia de la UCLM. Conclusiones. Trabajos futuros.

3 Antecedentes Proyecto Fin de Carrera (1998): Estación meteorológica de bolsillo. Sistema basado en microcontrolador: PIC17C765 de Microchip. Integraba 5 placas de circuito impreso diseñadas y fabricada artesanalmente y una pantalla de matriz de puntos. Programa en ensamblador de 8KiB ( 8000 líneas!). No se disponia del emulador para depurar el programa. Trabajo a tiempo completo 2 personas x 1 año.

4 Qué es Arduino? Arduino is an open-source electronics prototyping platform based on flexible, easy-to-use hardware and software. It s intended for artists, designers, hobbyists an anyone interested in creating interactive objects and environments. (

5 Qué es Arduino? Plataforma hardware/software de diseño abierto. Permite desarrollar y construir proyectos de electrónica de forma rápida y fácil. No requiere conocimientos avanzados de electrónica ni de programación. Gran cantidad de tutoriales, videos, ejemplos, complementos (shields), kits y usuarios que comparten información. Modelo básico: Arduino Uno Basado en el microcontrolador de 8 bits ATmega328 de Atmega. Coste: 20 +IVA (arduino.cc). Software gratuito disponible en web. Alimentación y comunicación via USB.

6 Interacción con el entorno: Entradas y Salidas Salidas de Alimentación 6 Entradas Analógicas 14 pines de Entrada/Salida Digitales (5 tipo PWM)

7 Interacción con el entorno: entradas y salidas Entradas Salidas Termistor LDR Motor DC LED Potenciómetro Pulsador Relé Zumbador

8 Programación Programación basada en Wiring (open-source programming framework for microcontrollers). Estructura básica del programa: // Rutina setup, se ejecuta al pulsar reset: void setup() { } // Rutina loop que se ejecuta de forma cíclica: void loop() { }

9 Programación: ejemplo int POT = A0; int LED = 3; int VALOR = 0; void setup() { pinmode(led, OUTPUT); } void loop() { VALOR = analogread(pot); analogwrite(led, VALOR/4); }

10 Aplicación en proyectos de energía y medioambiente Posibles temáticas: Eficiéncia energética: Control de temperatura. Control de iluminación LED. Monitorización de consumos. Edificios y hogares inteligentes. Eficiencia en el consumo de agua: Control de riego mediante sensores de humedad. Energías renovables: Fotovoltaica: monitorización y control.

11 Arduino en la docencia de la UCLM Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Ciudad Real Prácticas: Electrónica Digital 2 (Grado de Electrónica Industrial y Automática). Proyecto de robótica educativa: Escuela Politécnica de Cuenca Taller Iniciación Arduino.

12 Arduino en la docencia de la UCLM Escuela Superior de Informática de Ciudad Real. Proyecto de innovación docente: Uso de la plataforma Arduino en una práctica transversal que abarque distintas asignaturas en distintos cursos. Temáticas: robótica, edificios inteligentes, gestión de la energía, eficiencia energética, Internet of Things (IoT). Metodología: aprendizaje basado en proyectos. El alumno debe completar un proyecto incremental a lo largo de los 4 años de duración del grado. Asignaturas: Tecnología de Computadores. Estructura de Computadores. Redes. Diseño de sistemas basados en microprocesador.

13 Conclusiones Arduino es una herramienta potente, versátil y de fácil aprendizaje. No requiere unos conocimientos previos avanzados. Permite desarrollar proyectos en muchos ámbitos, como el de la energía y el medio ambiente. Ámbito de aplicación: secundaria y estudios universitarios. Adquisición y aplicación práctica de conocimientos básicos en: Teoría de circuitos. Electrónica. Programación.

14 Trabajos futuros Proyecto didáctico: Seguidor solar de dos ejes para un panel fotovoltaico. Prácticas: Electrónica de Potencia. Convertidor DC-DC.