Computación física con Arduino y Firefly Ejercicio 1: Parpadeo de LED Taller de Métodos Computacionales en Arquitectura ARQ331 Esteban Agüero (Valparaíso, Abril 2014) 1
Blink En el primer ejercicio vamos a encender y apagar un LED. Basado en los ejercicios publicados en: BANZI, M. 2009. Getting started with Arduino, Sebastopol, USA, O Reilly Media / Make. JONHSON, J. K.; PAYNE, A. 2011. Firefly Primer - Version 1.006. [Online] Available in http://fireflyexperiments.com 2
Componentes Para este ejercicio necesitarás: Arduino UNO 1x LED 1x Resistor 330 Ohm 1x Cables 3x Breadboard 1x 3
Esquema Un esquema eléctrico es una representación gráfica de una instalación eléctrica o de parte de ella, en la que queda perfectamente definido cada uno de los componentes de la instalación y la interconexión entre ellos. Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/esquema_eléctrico 4
Esquema Leyendas Identifican el componente. Símbolos Cada componente tiene asociado un símbolo estándar. Cableado y colecciones El cableado se representa con línea recta. 5
Esquema El ánodo se conecta donde tengamos más tensión, y el cátodo donde tengamos menos tensión. La corriente fluye en una dirección, desde el ánodo (positivo) al cátodo (negativo). Fuente: http://www.opiron.com/portfolio/todosobre-leds-y-arduino-by-opiron 6
LED Un LED (Light Emmiting Diode, en inglés) es un tipo de diodo. Los diodos son dispositivos que se caracterizan por dejar pasar la corriente en un solo sentido. Cuando se aplica una tensión suficiente a un LED, la corriente fluye a través de él y se emite fotones, es decir, luz. La energía de la onda de luz es proporcional a su frecuencia, es decir, a su color. Fuente: http://www.opiron.com/portfolio/todo-sobre-leds-y-arduino-by-opiron 7
LED Los LED tienen polaridad, por lo que sólo encenderán si es que los conectas apropiadamente. El borde plano y la pata corta + - Ánodo Cátodo indican que se trata del cátodo (-). 8
LED En función del color del LED, cambia su tensión de conducción (la que cae en él cuando se ilumina). Por ejemplo, en un LED rojo caerán 1,6V cuando conduzca corriente, mientras que en uno azul caerán hasta 3,4V. Fuente: http://www.opiron.com/portfolio/todo-sobre-leds-y-arduino-by-opiron 9
Resistor El resistor es un componente que controla la intensidad de corriente eléctrica que pasa por un circuito, oponiéndose al paso de la corriente. 10
Resistor Ley de Ohm La mejor manera de encontrar el valor de la resistencia a utilizar es siguiendo la ley de Ohm. La ley de Ohm establece que la intensidad de la corriente que circula entre dos puntos de un I= Intensidad en Ampere (A) V= Diferencia de potencial en Volt R= Resistencia en Ohm (Ω) G= Conductancia en Siemens (S) circuito eléctrico es proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos. Esta constante es la conductancia eléctrica, que es el inverso de la resistencia eléctrica. Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/ley_de_ohm 11
Resistor Para determinar el valor de la resistencia del circuito en serie de la imagen, necesitamos saber tres valores: i = LED Foward current en Ampere (buscar en el datasheet del fabricante) Vf = Tensión umbral en Volt (buscar en el datasheet del fabricante) Vs = Tensión de alimentación (generalmente usaremos 5V) *Relación a partir de la Ley de Ohm 12
Resistor Para identificar el valor de una resistencia se ven los colores de las bandas. Un resistor de 330Ω tiene bandas naranjonaranjo-café. La banda dorada (tolerancia) en este ejemplo, indica que el resistor será de 330Ω +-5%, es decir, 330Ω +- 16,5Ω. Otras tolerancias usuales son de 1% (café), 2% (rojo) y 10% (plateado) 13
Resistor Valores de resistores (En Ohm) Fuente: http://www.lu3dat.com.ar/archivos/imagenes/resistencias.jpg 14
Breadboard o protoboard Es un tablero con orificios conectados eléctricamente entre sí, en el cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para el montaje y prototipado de circuitos electrónicos Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/placa_de_pruebas 15
Canal de alimentación Pista Una breadboard típica esta formada por 4 secciones: 2 secciones externas (canales) 2 secciones internas (pistas) También tiene un canal central que divide la breadboard por la mitad e impide el paso de la electricidad entre ambas mitades. Fuente: http://www.reflexiona.biz/shop/content/28-usar-una-breadboard-es-facil 16
Cada columna de un canal está conectada entre sí. Cada fila de una pista está conectada entre sí. Las columnas de una pista no estan conectada entre sí. Fuente: http://www.reflexiona.biz/shop/content/28-usar-unabreadboard-es-facil 17
Montaje 1. Montar el LED sobre la breadboard, siguiendo el esquema. El cátodo (-) del LED se conecta a un resistor y éste a tierra (GND, ground en inglés). El ánodo (+) del LED se conecta al PIN 13 de Arduino. 18
Implementación 2. 3. Con el cable USB conecta Arduino al computador Para controlar Arduino desde Firefly, es necesario cargar el Firmata mediante el entorno Arduino IDE. 19
3.1. 3.1. Abre el entorno de programación Arduino IDE. En Barra de herramientas pulsa Archivo > Sketchbook y selecciona Firefly_Firmata 20
3.2. 3.3. En Barra de herramientas pulsa Herramientas>Tarjeta y selecciona Arduino UNO En Barra de herramientas pulsa Herramientas>Puerto Serial y selecciona el Puerto COM más alto disponible. 21
3.4. Carga el programa. Pulsa Verificar y Cargar En la barra de íconos superior están dos de las acciones más recurrentes: Verificar Cargar 22
4. Iniciar Grasshopper, tipeando el nombre de esta aplicación en la Barra de comandos de Rhinoceros. 23
El componente Open Port abre o cierra la conexión Serial entre el computador y Arduino. 5. Copia la programación en el área de trabajo de Grasshopper. 24
Usando Panel, ingresar una lista de números enteros con los tiempos de parpadeo (1 y 0) en milisegundos. 25
El componente Blink oscila entre los valores 0 y 1, siguiendo un patrón de números enteros. 26
El componente Uno Write envía todos los valores a los pins digitales que corresponde en Arduino. 27
Prueba! 5. Prueba el programa reemplazando el valor False por True en cada componente Conmutador (Toggle, en inglés). 28
Implementación en Arduino 1. 2. Abre el entorno de programación Arduino IDE. En Barra de herramientas pulsa Archivo>Ejemplos>01.Basics y selecciona Blink. 29
Prueba! 3. Carga el programa. Para ello en la barra superior pulsa Verificar y Cargar. 30
Contacto Esteban Agüero esteban.aguero@alumnos.usm.cl Luis Felipe González Böhme Profesor instructor Universidad Técnica Federico Santa María Departamento de Arquitectura Teléfono: 56 (0)32 2654773 Fax: 56 (0)32 2654108 Email: luisfelipe.gonzalez@usm.cl Url: www.arq.utfsm.cl Dirección: Avda. España 1680 Casilla: 110-V Código postal: 2390123 Valparaíso - Chile 31