TÍTULO DE LA UNIDAD DIDÁCTICA Montaje de distintos proyectos fundamentales con ambos entornos: Placa controladora PICAXE. Placa controladora ARDUINO. CURSO 3º-4º ESO DESCRIPCIÓN DE LA UNIDAD DIDÁCTICA Se pretende conocer distintas placas para la robótica. Ventajas y desventajas de ambas placas controladoras. Características generales de la placa PICAXE y la placa ARDUINO. Realización y montaje de pequeños proyectos con ambas controladoras. Utilización de distintas señales (analógicas y digitales). Utilización de señales de entrada y señales de salida. COMPETENCIAS QUE SE TRABAJAN Se trabajaran las siguientes competencias básicas: Competencia en comunicación lingüística. Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico. Tratamiento de la información y competencia digital. Competencia para aprender a aprender. Autonomía e iniciativa personal. Juan Carlos Arribas Martínez Página 1
Objetivos 1. Montar y conectar correctamente un LED a la controladora PICAXE. 2. Montar y conectar correctamente un PULSADOR a la controladora PICAXE. 3. Montar y conectar correctamente un POTENCIÓMETRO a la controladora PICAXE. 4. Montar y conectar correctamente MOTORES a la controladora PICAXE. 5. Montar y conectar correctamente un LED a la controladora ARDUINO. 6. Montar y conectar correctamente un PULSADOR a la controladora ARDUINO. 7. Montar y conectar correctamente un SERVOS a la controladora ARDUINO. 8. Utilizar el editor PICAXE Editor.6 para Windows para la controladora PICAXE. 9. Utilizar el editor VISUALINO para la controladora ARDUINO UNO y FREADUINO. CONTENIDOS Placa PICAXE características y conexiones. LED aplicaciones y modos de conexión a PICAXE. LDR aplicaciones y modos de conexión a PICAXE. PULSADORES aplicaciones y modos de conexión a PICAXE. MOTORES aplicaciones y modos de conexión a PICAXE. Placa ARDUINO características y conexiones. LED aplicaciones y modos de conexión a ARDUINO. LDR aplicaciones y modos de conexión a ARDUINO. PILSADORES aplicaciones y modos de conexión a ARDUINO. SERVOS aplicaciones y modos de conexión a ARDUINO. CRITERIOS DE EVALUACIÓN a. Monta y conecta correctamente un LED a la controladora PICAXE. b. Monta y conecta correctamente un PULSADOR a la controladora PICAXE. c. Monta y conecta correctamente un LDR a la controladora PICAXE. d. Monta y conecta correctamente un MOTOR a la controladora PICAXE. e. Monta y conecta correctamente un LED a la controladora ARDUINO. f. Monta y conecta correctamente un PULSADOR a la controladora ARDUINO. g. Monta y conecta correctamente un LDR a la controladora ARDUINO. h. Monta y conecta correctamente un SERVO a la controladora ARDUINO. Juan Carlos Arribas Martínez Página 2
PLACA PICAXE Tal y como vemos en la imagen de arriba tenemos una zona de salidas (en esta zona es donde conectamos los LED s, los motores).en la placa hay que tener en cuenta que las salidas van cruzadas. También tenemos una zona de entradas (en esta zona conectamos el potenciómetro, los pulsadores y la LDR). Muy importante respetar la polaridad. Juan Carlos Arribas Martínez Página 3
PLACA FREADUINO Y ARDUINO UNO Pines Digitales USB Pines Analógicos Fuente alimentación La placa de arriba es la FREADUINO tiene una gran ventaja y es que las conexiones se realizan fácilmente lo único que hay que tener cuidado es respetar los colores de los distintos módulos. Tenemos una zona de Pines Digitales que va (0.13), son salidas y solo con dos valores (alto y bajo). El pin 13 trae una resistencia interna, aquí es donde se hacen las pruebas para ver si la tarjeta funciona o no También tenemos una zona de Pines Analógicos que va (A0.A5), son entradas de sensores de datos. Juan Carlos Arribas Martínez Página 4
La placa de arriba es la ARDUINO UNO en ella tenemos una zona de Pines Digitales y una zona de Pines analógicos. El programador serie sirve para hacer una copia del contenido del microcontrolador a otro microcontrolador, en caso de que algo esté dañado. El Pin VIN es para conectar motores. Los pines 0 y 1 no se utilizan para programar en ellos no se pueden conectar LED s, etc son solo para recepción y transmisión de datos, ya que las placas Arduino son placas bluetooth. Hay pines que cumplen la doble función analógica y digital, son pines de doble pulso o pulso amplio y estos son: -3-5 -6-9 -10-11.Estos pines pueden cumplir la función de analógica pero a través de la programación, son también salidas analógicas pero hay que tener en cuenta que solo admiten valores de (0.255). Por lo tanto si metemos 1023 como sacamos 255, lo que hay que hacer es fraccionar (hacer una división). Juan Carlos Arribas Martínez Página 5
Placa Picaxe Placa Arduino Placa Freaduino Económica. Programación sencilla. En Windows hay un simulador. Soldar clemas a la placa. Programación más compleja. Enganchar los cables más sencillo no hay que atornillar. Usar placa board para el montaje. Tiene mucha difusión. Fácil trabajar con los alumnos. No hay que usar protoboard. Fácil el montaje. Vienen los módulo (Led s,servos, ) construidos. CONEXIÓN DISTINTOS COMPONENTES A LA PLACA PICAXE Conexión de un potenciómetro En la imagen de arriba vemos como se conecta un potenciómetro a la entrada 0 (cable azul) Rojo positivo; Negro a negativo. Juan Carlos Arribas Martínez Página 6
Conexión de un LED Cuidado a la hora de conectar los led s ya que hay que respetar la polaridad, nos podemos cargar el chip (Rojo positivo; Negro negativo). En los Led s la patilla larga polo positivo (Ánodo) y la patilla corta polo negativo (Cátodo). Hemos conectado el Led en la salida 4. La placa consume sin hacer nada, consume si la dejamos con las pilas puestas (Hay que quitar las pilas). Juan Carlos Arribas Martínez Página 7
Conexión de dos Pulsadores Los pulsadores se conectan en las entradas 6, 7. Cable rojo y negro se conectan a común. Juan Carlos Arribas Martínez Página 8
Conexión de una LDR Conexión de una LDR La LDR se conecta en las entradas, en concreto en la entrada 2. Para chequear primero la LDR introducimos el siguiente programa en el editor de PICAXE: Juan Carlos Arribas Martínez Página 9
Conexión de dos motores Los motores se conectan en las salidas 7, 6, 5 y 4 de tal manera que lo que tenemos es lo siguiente: 7 5 6 4 En este caso high es positivo y low es negativo. Por tanto para que gire un motor sería: high 7 low 6 Si queremos cambiar el sentido de giro cambiamos la polaridad del motor. Juan Carlos Arribas Martínez Página 10
EJEMPLOS SENCILLOS DE PROGRAMAS PARA CONTROLAR LED CON EL EDITOR DE LA CONTROLADORA PICAXE 1. Se enciende y se apaga un LED intermitentemente: inicio: high 1 pause 200 low 1 pause 200 goto inicio 2. Enciende sucesivamente los LED s 0, 1, 2, 3, 4, 5,.: b0 = 0 inicio: high b0 pause 100 low b0 b0 = b0+1 goto inicio 3. Parpadea el LED 1 siete veces: for b1 = 1 to 7 high 1 pause 500 low 1 pause 500 next Juan Carlos Arribas Martínez Página 11
En el simulador vemos que la salida C1 parpadea 7 veces: La salida C1 parpadea 7 veces. 4. Se encienden sucesivamente los 8 LED s uno después del otro: for b1 = 0 to 7 high b1 pause 200 next Juan Carlos Arribas Martínez Página 12
5. Encender y apagar de uno en uno, y de manera indefinida (es decir continuamente). inicio: for b1 = 0 to 7 high b1 pause 200 next for b1 = 0 to 7 low b1 pause 100 next goto inicio 6. Cuando pulsamos el pulsador se encienden los led s rojos, si dejamos de pulsar se apagan los led s: Inicio: if pin 6 = 1 then high 0,1,2,3 else low 0,1,2,3 endif goto inicio Juan Carlos Arribas Martínez Página 13
7. Cuando pulsamos el pulsador de la entrada 6 enciende los led s rojos. Al pulsar el pulsador de la entrada 7 enciende los led s verdes. inicio: if pin 6 = 1 then high 0,1,2,3 else low 0,1,2,3 endif if pin 7 = 1 then high 4,5,6,7 else low 4,5,6,7 else low 4,5,6,7 endif goto inicio 8. Al pulsar el pulsador de la entrada 6 se van enciendo alternativamente los led s desde rojo hasta el verde: b0 = 0 inicio: if pin 6 = 1 then high b0 pause 100 low b0 b0 = b0 + 1 endif goto inicio Juan Carlos Arribas Martínez Página 14
9. Con el potenciómetro encender los led s verdes para valores menores de 100 y enciende los led s rojos para valores mayores de 100: inicio: readacd 0, b0 if b0> 100 then high 0,1,2,3 else low 0,1,2,3 endif if b0 < 100 then high 4,5,6,7 else low 4,5,6,7 endif goto inicio Juan Carlos Arribas Martínez Página 15
10. Se encienden los led s rojos y si tapamos la LDR se encienden los verdes: inicio: readadc 2, b0 if b0>100 then high 0,1,2,3 else low 0,1,2,3 endif if b0<100 then high 4,5,6,7 else low 4,5,6,7 endif goto inicio 11. Programa para mover un coche: Inicio: wait 2 high 7 low 6 high 5 low 5 wait 4 low 7,6,5,4 Juan Carlos Arribas Martínez Página 16
12. Programa para que el coche avance, luego retroceda y por último pare uno de los dos motores y así gire a un lado: inicio: wait 2 high 7 low 6 high 5 low 4 wait 4 high 6 low 7 high 4 low 5 wait 4 high 7 high 6 high 5 low 4 wait 2 low 7,6,5,4 Juan Carlos Arribas Martínez Página 17
EJEMPLOS SENCILLOS DE PROGRAMAS CON EL EDITOR VISUALINO PARA LA CONTROLADORA FREADUINO Vamos a utilizar Freaduino con Visualino, utiliza bloques y a la vez aparece a la derecha del editor el código fuente tal y como vemos en la siguiente imagen: Zona de bloques Código fuente En la imagen de arriba vemos que en la parte central del editor tenemos la zona donde se insertan los bloques, y a la derecha el código fuente. Arduino con código fuente está basado en Lenguaje C. Visualino es parecido a Scratch. Visualino son 4 programas integrados en el mismo programa. El pin 13 trae una resistencia interna, en este pin es donde se hacen las pruebas para ver si la tarjeta funciona o no, aquí se conecta el LED para probar la placa. Si se copia el código de Visualino y lo cargo al IDE de Arduino, y luego lo subimos a la placa Arduino vemos que funciona. No pueden quedar bloques sueltos. Para guardar lo que hacemos es clic en Archivo guardamos con extensión.blocky Guardar como, y lo Juan Carlos Arribas Martínez Página 18
Los bloques funcionan como una secuencia. 1.- Comprobar que la placa funciona, para ello hacemos el siguiente programa: Con el programa de arriba comprobamos que la placa funciona y se puede programar. 2.- Hacer un semáforo con otros dos Led s ocupar las salidas 12 y 11, el programa que hay que hacer es: Juan Carlos Arribas Martínez Página 19
3.- Práctica con sensor de Luz LDR. Curso Robótica Práctica Ponemos la LDR en el pin A0 (entrada analógica), lo primero es testear el sensor, para ello hacemos el siguiente programa: Cuando subimos el programa a la placa y hacemos clic en la parte de arriba derecha nos aparecen los valores de resistencia de la LDR. 4.- Práctica con potenciómetro.controlar la intensidad de luz de un Led con un potenciómetro el programa es: En el pin 3 se conecta el Led y en el pin A1 el potenciómetro. Juan Carlos Arribas Martínez Página 20
5.- Montaje de un coche programado: Curso Robótica Práctica Lo primero que hay que hacer es el montaje mecánico En la imagen de arriba tenemos las distintas piezas del coche. Sobre el chasis se monta la placa Freaduino (tornillos largos): Juan Carlos Arribas Martínez Página 21
A continuación hay que montar los servos, pero primero hay que calibrar los servos el programa para calibrar los servos es: Subir el programa a la placa, luego desconectar la placa del ordenador y le ponemos el portapilas para comprobar que no giran los motores. Cuando subimos el programa a la placa los servos no deben estar conectados a la placa. En la imagen de arriba tenemos servos conectados a la placa. Juan Carlos Arribas Martínez Página 22
Ahora conectamos la placa al portapilas, si los servos están calibrados estarán parados, si uno de ellos se mueve hay que calibrarlo con el destornillador hasta que se pare el motor. Portapilas para conectar a la placa. Una vez montado el coche hacer el programa y subir el programa sin tener los motores conectados a la placa: (Imagen de abajo). Juan Carlos Arribas Martínez Página 23
Hay que tener cuidado al programar para que vaya en línea recta: Servo derecho Servo izquierdo Sentido antihorario. Sentido horario. 6.- Programa para que el coche realice el siguiente movimiento: El programa es: Juan Carlos Arribas Martínez Página 24
Aunque esté el programa partido va todo seguido en el editor. 7.- Práctica con 2 sensores LDR en el coche. Lo primero es comprobar que los sensores funcionan, para ello conectamos la LDR en el pin analógico A2 y subimos el programa de chequeo. El programa para chequearla LDR es: Nos aparece en el monitor los valores de resistencia de la LDR, chequeamos las dos LDR. Como hay mucha luz en el aula, lo que hacemos es que para valores menores de 300 el coche vaya para atrás en caso contrario motores parados. Juan Carlos Arribas Martínez Página 25
El programa sería: Juan Carlos Arribas Martínez Página 26
También podemos hacer que al tapar la LDR vaya para atrás y si no tapamos la LDR el coche vaya hacia delante el programa es: Juan Carlos Arribas Martínez Página 27
8.- Práctica con 2 sensores infrarrojos, cada sensor controla un motor: Motor derecho Pin 6 Sensor derecho Pin 2 Motor izquierdo Pin 9 Sensor izquierdo Pin 3 Imagen del coche con los 2 sensores infrarrojos Juan Carlos Arribas Martínez Página 28