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Poniéndolo Expresión al ArduRobot

Bueno, ya era hora de poner una cabeza al ArduRobot. He aprovechado la anterior entrada para realizar una iniciación al control de un LCD con Arduino.

Como bien sabéis la placa que controla el Robot es un Arduino UNO y éste tiene sus salidas casi saturadas, por lo que para el control del LCD he tenido que utilizar otro controlador. Es el Arduino Nano.

Para que el ordenador me reconociese el Arduino Nano, he tenido que instalar unos driver exprofeso para esta placa (puede ser por que el procesador es Chino :)). Los Arduino Nano chinos suelen llevar el chip ch340 en vez el FTDI. En el Fórum de Arduino puedes encontrar más información al respecto

Le he dado muchas vueltas a que expresiones quería que tuviese el robot y al final he decidido que con cinco expresiones para empezar podría ser suficiente:

  • Normal
  • Triste
  • Feliz
  • Enfadado
  • Sorpresa

En el futuro dotaré al robot de más expresiones.

Para dotar de expresión al Robot, he utilizado la posibilidad que me ofrece la librería “Adafruit_GFX.h” de representar imágenes Bitmap. Más abajo podréis ver un ejemplo de un bitmap de una cara de sorpresa.

Con la impresora 3D he realizado una carcasa que utilizo para meter en su interior al Arduino Nano y la pantalla LCD.

Representación 3D de la Cabeza

Circuito Práctico.

Programa Arduino

Ejemplo del Código del PROGMEM CaraSorpresa

Fotos

Visión 3D del ArduRobot

Códigos Fuente

Cabeza_Robot.ino

Vídeo resumen:

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Pantalla LCD Nokia 5110

En esta entrada trataré de explicar como utilizar el LCD del Nokia 5110. Es una pantalla pequeñas, de 1.5″, pero tienen buena legibilidad. Su resolución es de 84 x 48 pixel, internamente emplea un controlador PCD8544 desarrollado por Philips, un controlador de bajo consumo diseñado para manejar pantallas monocromas de 48 filas y 84 columnas. Para mayor legibilidad estos displays suelen incorporar una luz trasera (back light).

Sus características se pueden encontrar aquí.

La configuración de pines que voy a utilizar es:

Número de Pin

Nombre de Pin Arduino Pin Función de Pin Notas

1

RST

3

Reset

10kΩ

2

CE

4

Chip Selection (Selección de chip)

10kΩ

3 DC 5

Data/Commands choice

10kΩ

4

DIN

6

Serial data in

10kΩ

5

CLK 7

Serial clock

10kΩ

6

VCC

3,3 Vcc

Positive power supply (Alimentación positiva) 2.7V a 3.3V

7

LIGHT

GND

LED backlight supply Conectar a GND para máximo brillo

8

GND

GND

Ground (Tierra)

Existen varias librerías que funcionan con este LCD. Aquí explicaremos la librería más común para este modelo, “ Adafruit PCD8544 Nokia 5110 LCD library “. Esta librería posee una gran variedad de gráficos, entre ellos círculos, líneas, cuadros, triángulos, además de varios tipos de fuentes y la posibilidad de imprimir imágenes como logos o figuras.

Esta librería requiere de la instalación adicional de la librería gráfica “ GFX “ para su utilización.

En la siguiente dirección podréis ver un resumen de algunos de los procedimientos que tiene la librería “Adafruit_GFX.h”.

Circuito Práctico.

Programa Arduino

Fotos

Plano general del Circuito

Detalle de la Pantalla LCD

Códigos Fuente

LCD_Nokia_5110.ino

Vídeo resumen:

Escudo de Ethernet W5100 – IV – Lector de Tarjetas SD

Vamos a conectar un arduino duemilanove con un escudo Ethernet W5100 y utilizaremos la posibilidad que nos ofrece el citado escudo de “Lector de Tarjetas SD”. Aunque quiero advertiros que tenemos ciertas limitaciones, debido a la librería actualmente existente.

La primera de ellas es que podemos leer y escribir en la tarjeta, pero no formatearla, esto se debe realizar desde un ordenador.

La segunda es que aunque el  ordenador puede manejar varios formatos de sistema de archivos, la librería, por ahora solo soporta FAT16 y FAT32. En principio si se usa FAT32 se podría usar una tarjeta de hasta 32Gb. Otra de las limitación, son los nombres de los archivos, solo pueden utilizar los antiguos formatos de 8 caracteres para el nombre y tres para la extensión (sin acentos, ñ´s, espacios en blanco, etc).

El Shield Ethernet y la librería, controlan el acceso a Ethernet y a la SD Card por SPI, por lo que no podemos usar los pines  que corresponden a la gestión el bus SPI.

Para comprobar que la tarjeta está bien formateada, que todo esta correcto y que podemos usarla, existe un ejemplo suministrado por el programa (CardInfo ) que nos puede servir para éste fin. Asegurémonos que la SD esta formateada, grabamos en ella algunos ficheros (con nombre 8.3), la introducimos en el lector del Shield y encendemos el Arduino. El resultado debe ser algo similar a esto:

Realizaré uno programa con tres módulos diferenciados:

  1. Introducir/Grabar un dato en un archivo de la tarjeta SD
  2. Leer los datos grabados en un archivo en la tarjeta SD
  3. Borrar el archivo

El archivo donde vamos a realizar la grabación es “TEST.TXT”

Modulo de Grabar

Asignamos un valor analógico, abrimos el archivo, grabamos el valor en dicho archivo y cerramos el archivo.

Módulo de Leer

Abrimos el archivo, leemos el archivo y cerramos el archivo.

Módulo de Borrar archivo

Borramos el archivo

Circuito Práctico.

Programa Arduino

Fotos

Códigos Fuente

Manejar_SD.ino

Vídeo resumen:

 

Escudo de Ethernet W5100 – III

En este caso el control lo realizaré a través de una aplicación creada con “App Inventor”.

Como solo es un ejemplo he decidido realizar la implementación de tres salida digitales y dos entradas analógicas, simulando la temperatura de dos estancias de una casa.

La programación es muy fácil, para las salidas digítales, se trata de realizar un “Get” con uno de estos códigos:

  • OnXXX para encender la estancia
  • OffXXX para apagar la estancia

Módulo de Control de un Led con AppInventos.

Para las entradas analógicas simuladas, se implementa un “Web” dentro de la aplicación y se referencia a la dirección del servidor web (192.168.1.177).

Esquema de los LED

Circuito teórico

Circuito Práctico.

Programa Arduino

AppInventos

Aspecto Simulado

Captura de Pantalla desde un móvil

Archivo aia de AppInventor.

Casa_Domotica_I.aia

App de la Aplicación.

Casa_Domotica_I.apk

Códigos Fuente  Arduino

Ethetnet_AppInventor.ino

Vídeo resumen:

Midiendo Intensidad

En esta entrada realizaremos medidas de intensidad a través del sensor  ACS712 – 5A, dicho sensor internamente trabaja con un sensor de “Efecto Hall” que detecta el campo magnético que se produce por inducción de la corriente que circula por la línea que se está midiendo y nos entrega un voltaje proporcional a la corriente.

Edwin Hall(1855-1938) descubrió que si por una fina lámina de oro circula una corriente y se le aplica un campo magnético elevado perpendicular al movimiento de las cargas, aparece una separación de cargas que da lugar a un campo eléctrico en el interior de la lámina, perpendicular al movimiento de las cargas y al campo magnético aplicado, a este campo eléctrico se le denomina “Voltaje Hall”

   voltaje_hall

En el mercado podemos encontrar el ACS712 para diferentes rangos de intensidad:

rango_asc712

El sensor necesita alimentación de +5v y este nos entrega un valor de +2.5 voltios más una tensión proporcional a la intensidad que circula por él, con una relación lineal entre la salida de voltaje del sensor y la corriente. Dicha relación es una línea recta donde la pendiente es la sensibilidad y la intersección en el eje Y es 2.5 voltios. La ecuación de la recta seria la siguiente:

Tensión de Salida del Sensor = Sensibilidad * Intensidad que Circula + 2.5

de donde se despeja que:

Intensidad=(Tensión de Salida del Sensor -2.5)/Sensibilida

Circuito ACS712

esquema_acs712

Sensor

sensor_acs712-5a

Calibración del punto intensidad cero sin carga.

Para realizar el calibrado inicial del punto cero (sin carga) realizaremos un programa que en ausencia de intensidad debería de dar una salida de 2.5 v.

Para evitar ruido, realiza 1.000 medidas y luego realizo la media.

codigo_calibrando

 

Pero como se puede observar el valor es ligeramente superior 2.503 v

calibrado_sensor

Calibrando la sensibilidad del Sensor.

Como hemos dicho anteriormente el sensor responde a una ecuación de la resta con una pendiente que es el valor de la sensibilidad, pues bien calculando dos valores, seremos capaces de calcular la pendiente de la recta con la formula siguiente:

Sensibilidad del sensor = (V1-V0)/(I1-I0)

Para realizar el ensayo coloco una carga de aproximadamente 230 mA y realiza una nueva medida con el programa anterior, obteniendo los siguientes resultados:

calibrado_sensor_carga_230ma

Con estos valores calculamos la pendiente.

Sensibilidad del sensor = (2.530-2.503)/(230-0)=0.117

Sensibilidad=0.117 V/A

Realizando Mediciones

Circuito teórico

medir-intensidad_bb

Circuito Práctico.

vista_general

Medida del Polímetro

polimetro

Medida del Sensor

midiendo_sensor

No se varia mucho de lo que hemos medido con el polímetro, aunque para ser sinceros, para obtener unos resultados aceptables hay que realizar una calibración cada vez que realicemos la medida.

Código del Programa de Medida

codigo_midiendo

Códigos Fuente  Arduino Completo

Calibrando_sensor.ino

Midiendo_Intensidad.ino

Vídeo resumen:

 

 

 

Interrupciones

Las interrupciones son un método del que disponen Arduino para hacer notar al procesador la aparición de alguna circunstancia que requiera su intervención. De este modo, el dispositivos que ha realizado la interrupción pueden provocar que el procesador deje por el momento la tarea que estaba realizando y atienda la interrupción, una vez atendida, seguirá con su labor anterior. Las interrupciones son útiles para hacer que las cosas que sucedan automáticamente puedan ser atendidas de inmediato sin necesidad de ir consultando regularmente el estado de ese suceso, estas puedan ayudar a resolver problemas de temporización y son buenas para leer un encoder rotacionales, monitorizando la entrada del usuario, sin perder nunca un pulso.

attachInterrupt(interrupcion, funcion, modo)

interrupcion: El número de la interrupción (int):

  •  Las número 0 (en el pin digital 2) y la 1 (en el pin digital 3).
  •  La Arduino Mega tiene otras cuatro: Las número 2 (pin 21), 3 (pin 20), 4 (pin 19) y 5 (pin 18).

funcion: La función a la que invocar cuando la interrupción tiene lugar; esta función no debe tener parámetros ni devolver nada

modo: Define cuando la interrupción debe ser disparada. Hay cuatro constantes predefinidas como valores válidos:

  • LOW para disparar la interrupción en cualquier momento que el pin se encuentre a valor bajo (LOW).
  • CHANGE para disparar la interrupción en cualquier momento que el pin cambie de valor.
  • RISING para disparar la interrupción cuando el pin pase de valor alto (HIGH) a bajo (LOW).
  • FALLING para cuando el pin cambie de valor alto (HIGH) a bajo (LOW)

Se debe tener en cuenta lo siguiente:

  • Dentro de la función enlazada, la función delay() no funciona
  • El valor devuelto por la función millis() no se incrementará.
  • Los datos serie recibidos en el transcurso de esta interrupción pueden perderse.
  • No deberías declarar como volátil cualquier variable que modifiques dentro de la función.

Debido a que el registro de almacenamiento puede ser temporalmente impreciso si es modificado por áreas diferentes a las del hilo principal, en Arduino se agrega la palabra clave volatile, a la variable que se va a utilizar dentro de la función invocada, con ello el compilador usa la RAM en vez de un registro de almacenamiento.

detachInterrupt(interrupt)

interrupt: Apaga la interrupción a invalidar (0 o 1).

interrupts()

Activa las interrupciones (después de haberlas desactivado con noInterrupts().

Algunas funciones no funcionarán correctamente mientras las interrupciones estén desactivadas y la comunicación entrante puede ser ignorada.

noInterrupts()

Desactiva las interrupciones (pueden reactivarse usando interrupts().

 Las interrupciones permiten que las operaciones importantes se realicen de forma transparente y están activadas por defecto.

Vehículo controlado por Interrupciones

Esquema Eléctrico:

 

Circuito_Coche

Esquema Práctico

Coche2_2

Código del Programa:

Codigo

Código fuente:

Coche_Interrupciones.ino

Fotos

Encoder realizado con un papel pegado en la cara interna de la rueda

Rueda

Vista del CNY70

Sensor

Vista del acoplamiento rueda – encoder – CNY70

Rueda-Sensor

Ficha del Proyecto:

Coche_Ficha_11

Vídeo resumen:

 

Configurando el programa de Arduino

Pues bien, una vez que ya tenemos descargado y listo para ejecutar, ahora viene la hora de configurar el programa para que funcione:

Ejecutamos el archivo “Arduino.exe”

Obtendremos algo parecido a esto

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ahora toca conectar la placa Arduino al ordenador, previamente habremos instalado en el ordenador el drivers adecuado de la placa( “Primeros Pasos”).

Seleccionamos en el menú “Tools” el apartado “Board”, y en este la placa que hayamos conectado, en este caso “ Duemilanover or Nano w/ ATmega 328”

Seleccionamos en el menú “Tools” el apartado “Serial Port” y en este el puerto al que hayamos conectado la placa, en este casa “COM5”.

Ya tenemos el programa configurado, listo para comunicarse con la placa Arduino.

Breve descripción de la barra de menú del programa:

Arduino

Este blog trata sobre la famosa placa Arduino y de sus conexiones con diversos programas.

Trataré de realizar un recorrido por todos los campos, empezando por lo más básico.

Realizaré explicaciones sobre las características de la placa. Realizaré diversos programas que ayuden a comprender su funcionamiento y programación, interconectare la placa a diversas aplicaciones y veremos su funcionamiento, aprendiendo todos de las experiencias que realizaremos.