Curso práctico on-line de Arduino Avanzado Adquisición de datos, control y comunicaciones

Transcripción

1 Curso práctico on-line de Arduino Avanzado Adquisición de datos, control y comunicaciones Introducción El concepto de sistema hardware/software abierto ha impregnado a Arduino desde su nacimiento, incorporando la facilidad Plug and Play y su capacidad de trabajo con todas las plataformas informáticas tales como MacOSX, Windows y GNU/Linux. Desde 2005 la potencia y capacidades de Arduino no han dejado de crecer, y todo a un precio asequible casi para cualquier usuario. Por 15 se puede comenzar a trabajar con la plataforma Arduino y por 40 con una que tiene un computador Linux incorporado con conectividad Wi-Fi. En medio se dispone de todo tipo de kits Plug and Play con la plataforma base e incluso completísimas plataformas robóticas con ruedas incorporadas por poco más de 100. Arduino está permitiendo sin duda que el coste y la complejidad electrónica/informática no sean las barreras para desarrollar proyectos de instrumentación, control, robótica, etc. Esto permite plantearse la realización de proyectos reales que hasta ahora eran impensables. El Curso práctico on-line de Arduino Avanzado. Adquisición de datos, control y comunicaciones, está organizado y supervisado por el Comité Español de Automática (CEA), representante español de la Federación Internacional de Control Automático (IFAC) y canalizador de las relaciones internacionales de los técnicos y científicos españoles con esta prestigiosa federación de sociedades de control automático. Si bien hay una gran oferta de cursos sobre Arduino en Internet, éste que oferta CEA es diferente porque: (1) Enseña a trabajar con las distintas plataformas de Arduino presentes en el mercado así como su programación. (2) Enseña los diferentes tipos de comunicaciones posibles con las plataformas Arduino: serie, inalámbrica y Ethernet. (3) Enseña el manejo de buses industriales con la plataforma Arduino: RS485, Modbus, CAN-BUS y los empleados en sensores inteligentes: I2C y SPI. (4) Enseña el uso de la plataforma Arduino con los sensores más usuales en el campo de la instrumentación y el control automático: modos de conexión, cómo adquirir señales, cómo acondicionarlas y cómo procesarlas. (5) Enseña el uso de la plataforma Arduino para programar leyes de control. (6) Enseña el uso de la plataforma Arduino con los actuadores más usuales en el campo del control automático: cómo generar las señales de control y

2 cómo acondicionarlas. (7) Enseña el uso de la plataforma Arduino para el diseño de sistemas SCADA. (8) Es modular acoplando los conocimientos a las necesidades del usuario. Y todo ello... (9) Realizando prácticas sobre plantas reales (no virtuales ni simuladas) de forma online a través de Internet, mediante el uso de laboratorios remotos e interfaces de usuario enriquecidas mediante realidad aumentada. (10) Con un equipo de profesores de gran experiencia docente e investigadora en el desarrollo de lazos de control con Arduino y en el campo de los laboratorios remotos en ingeniería. Objetivos Este curso pretende dar la formación necesaria para, además de conocer la extensa plataforma Arduino en profundidad, utilizarla junto a aplicaciones de libre distribución que sirven de soporte en el proceso de desarrollo de proyectos de ingeniería, con énfasis en la implementación de lazos de control. Esto permitirá al alumno implementar lazos de control de bajo coste y altas prestaciones, cubriendo los diferentes elementos involucrados en un lazo de control moderno. Además, se cubren aspectos avanzados que permiten abordar cualquier proyecto de diseño con éxito, al combinar herramientas software de programación y simulación con el conocimiento de un extenso conjunto de elementos hardware. Organización, diplomas acreditativos y requisitos previos El curso completo está estructurado en 2 módulos que se imparten de forma consecutiva, ya que los conocimientos se adquieren de forma gradual y secuencial. El primer módulo del curso trata el uso de sensores y actuadores desde Arduino, cubriéndose además el tratamiento y acondicionamiento de señales de entrada y salida. El segundo módulo cubre las distintas posibilidades de comunicaciones con esta plataforma (serie, inalámbrica, Ethernet), así como los distintos buses empleados en la conexión con sensores inteligentes: I2C y SPI. El uso en Arduino del protocolo Modbus, ampliamente utilizado en entornos industriales, es tratado también en esta última parte del curso, así como el empleo de Arduino junto a sistemas SCADA.

3 Los módulos pueden ser realizados de forma independiente; no obstante, la realización del segundo módulo requerirá haber superado el primero. La superación de cada módulo conlleva, respectivamente, el reconocimiento por parte de CEA de los diplomas acreditativos siguientes: Curso de especialización en gestión de sensores y actuadores con la plataforma Arduino. Curso de especialización en comunicaciones y control con la plataforma Arduino. El curso asume un conocimiento previo de programación y arquitectura de la plataforma Arduino. Está especialmente, aunque no exclusivamente, dirigido a: Alumnos que haya cursado titulaciones de Grado o equivalente en Electrónica, Informática o Telecomunicaciones. Alumnos de módulos de grado superior de Formación Profesional de las familias de Informática y Electricidad Electrónica. Puede obtenerse una autoevaluación del nivel de conocimientos previos asumidos en el curso en la página web de CEA-IFAC ( accediendo al enlace correspondiente en la página de información del curso, y respondiendo a las preguntas que allí se plantean. Contestar correctamente la mitad o más preguntas es un buen indicador de cumplir con el nivel mínimo que asegura un aprovechamiento del curso. Metodología El curso se realiza íntegramente on-line. Toda la documentación estará disponible para el alumnado en un LMS (Learning Management System) específico para el curso. Esta documentación estará formada por una combinación de documentación en formato pdf y vídeos demostrativos. Asimismo, los alumnos podrán acceder al área de descarga que se habilitará en él, mediante acceso autentificado, para poder descargar todas las herramientas software necesarias para el correcto desarrollo del curso. Todos los accesos del alumnado se realizarán mediante autentificación personal a su área de trabajo. Un foro estará habilitado para la comunicación del profesorado con el alumnado, habilitándose también mecanismos de consulta personalizada con el profesorado. La resolución de dudas se realizará a través de la plataforma LMS del curso, y en aquellos temas que puedan tener mayor dificultad, se utilizará la plataforma colaborativa CoPlanta, que es un sistema de video-conferencia colaborativa con los alumnos, que sólo necesitan un navegador web para acceder. En un curso de estas características, el aspecto práctico de la enseñanza, apoyado en plataformas Arduino reales, es un aspecto vital. Debido a esto, el contenido del curso va soportado con prácticas reales (no virtuales) de laboratorio que afianzan los conocimientos teóricos, y permite al alumno el desarrollo completo de lazos reales de control de diversa índole. Este importante aspecto se cubre mediante el acceso a sistemas experimentales reales remotos. Todas las prácticas del curso se realizan mediante acceso on-line al Laboratorio de Experimentación Remota, situado en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad de Huelva y gestionado por el Grupo de Investigación "Control y Robótica" (TEP192).

4 Los sistemas experimentales disponibles para el curso son de distinta naturaleza, de forma que cubren todos los contenidos de éste de forma práctica. Programación Cada módulo se realiza en 6 semanas y contempla un trabajo del alumno de 42 horas, distribuidas a lo largo de 6 semanas. A continuación se detallan los contenidos de los dos módulos del curso, así como las fechas de impartición de los mismos. Módulo 1: Gestión sensores y actuadores con la plataforma Arduino (2016: 4 de Abril - 23 de Mayo) 1. Tratamiento de señales de entrada y salida de Arduino para el uso en aplicaciones de control. Optoaislamiento de entradas digitales. Optoaislamiento de entradas analógicas. Convertidores de nivel V/V. Convertidores V/I e I/V. Ajustes de los parámetros de conversión A/D. Ajustes de los parámetros de conversión PWM. 2. Interfaz serie de comunicación de Arduino. RS232 TTL. Bus I2C. Bus SPI. 3. Sensores de bajo coste para adquirir datos desde Arduino. Sensores del tipo magnitud a tensión. Sensores del tipo magnitud a tiempo. Sensor de distancia por ultrasonidos. Encoder. 4. Sensores con interfaz serie. Sensores con interfaz I2C. Sensores con interfaz SPI. Potenciómetros digitales. 5. Hardware de visualización. Visualizadores LCD en modo texto. Visualizadores LCD en modo gráfico. 6. Ejemplos de uso de actuadores con Arduino Servomotores. Motores de corriente continua. Motores paso a paso. Electroválvulas.

5 Módulo 2: Comunicaciones y control con la plataforma Arduino (2016: 5 de Septiembre 21 de Octubre) 7. Comunicaciones serie inalámbricas. Infrarrojos. Bluetooth. XBee. 8. Software de libre distribución para monitorización serie desde un PC. Teraterm Realterm KST 9. Software de libre distribución para desarrollo de sistemas DAQ/DA en el control con Arduino. Easy Java Simulations (EJS) 10. Programación de algoritmos de control en Arduino. 11. Acceso a redes TCP/IP desde los interfaces Ethernet de Arduino. 12. Uso de buses industriales con Arduino. Protocolo Modbus serie. Protocolo Modbus sobre TCP/IP. Uso de programas SCADA con Arduino. Número mínimo/máximo de alumnos por módulo 35/60. Precio por módulo Módulo 1: IVA Módulo 2: IVA