Curso De Electrónica Para Arduino 682q2r

LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);

Algunas definiciones por comodidad int lcd_key

= 0;

int adc_key_in

= 0;

#define btnRIGHT

0

#define btnUP

1

#define btnDOWN

2

#define btnLEFT

3

#define btnSELECT 4 #define btnNONE

5

int read_LCD_buttons()

// para leer los botones

Para leer los botones, vamos a definer una pequeña function:

PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

int read_LCD_buttons() { adc_key_in = analogRead(0); // Mis botones dan:

// Leemos A0

0, 145, 329,507,743

// Y ahora los comparamos con un margen comodo if (adc_key_in > 900) return btnNONE; if (adc_key_in < 50)

return btnRIGHT;

if (adc_key_in < 250)

return btnUP;


return btnDOWN;


return btnLEFT;


return btnSELECT;

return btnNONE;

// Ningun boton pulsado

// Por si todo falla

}

Simplemente lee el valor de tensión en A0 y con esto reconocemos el botón pulsado. El Shield está diseñado para que cada botón provoque una lectura distinta de tensión en el convertidor A0. En cuanto un valor concuerda salimos de la función con el valor dado. Tienes que comprobar que para el Shield del que dispones los valores son aproximadamente los mismos, pero no te confíes y compruébalo.  Cada botón está previsto sobre una serie de 0, 175, 350, 525, 700 ; Pero la fabricación de los

componentes electrónicos tiene una dispersión amplia para esta calidad, por lo que podrían haber diferencias.

En cuanto al Setup, simplemente sacamos un mensaje en pantalla: void setup() {

lcd.begin(16, 2);

// Inicializar el LCD

lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Prometec.net");

// print a simple message

}


Y por último en el loop, gestionamos los valores en pantalla: Sesion_84 void loop() {

lcd.setCursor(9,1);

// Cursor a linea 2, posicion 9

lcd.print(millis()/1000);

// Imprime segundos

lcd.setCursor(13, 0);


lcd.print(key);

// Imprime el valor leido en la puerta A0

lcd.setCursor(0,1);


lcd_key = read_LCD_buttons(); if( lcd_key == btnRIGHT) lcd.print("RIGHT "); else if ( lcd_key == btnLEFT ) lcd.print("LEFT

");

else if ( lcd_key == btnUP) lcd.print("UP

");

else if ( lcd_key == btnDOWN) lcd.print("DOWN

");

else if ( lcd_key == btnSELECT) lcd.print("SELECT"); else if ( lcd_key == btnNONE) lcd.print("NONE

");

}

El programa es muy sencillo y muy fácil de adaptar a tus propios proyectos, lo que hace que estas placas sean muy practicas cuando quieres lanzar un prototipo y no quieres liarte con los botones y displays. El único inconveniente que tienen es que para engancharle sensores externos tienes que soldarlos a la placa o al menos soldar conectores hembras como los que trae Arduino para sus pines, ya que estos Shields nunca los pasan, o al menos yo no he visto ninguno que lo haga. Aquí os dejo un pequeño video para mostraros el Shield.


RESUMEN DE LA SESIÓN

 Hemos visto como estos Shields son muy sencillos de usar.  Encajan como cualquier otro Shield con firmeza, lo que nos haya a mejorar la robustez de los prototipos.  Son muy prácticos y nos permiten poner en marcha prototipos rápidamente sin preocuparnos por pelear con las pantallas y o botones de entrada PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

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(44) Comments Jacobo Cordova

26 Dic 2017

Hola. Muchas gracias por tan útil tutorial y por todos los tutoriales en general. Reply

Me asalta la siguiente duda. En el tutorial dice que este shield te deja libres los pines digitales del 0 al 7, pero luego en el código dice que: “LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);” es decir que ¿ el LCD usa los pines digitales 4,5,6,7, dejando únicamente libres los pines digitales 0 al 3? Gracias


Ivan

03 Ene 2018

Creo que sí es así como dices. Reply

Marcos

15 Oct 2017

Hola Estoy buscando desactivar la backlight y con el pin digital 10 no logro hacerlo. Alguno sabe como? gracias! Reply

Ivan

17 Oct 2017

Hola Marcos, no sé cómo podría hacerse sin quitarle la alimentación. Reply

Cuida

06 Mar 2017

Para los botones Comparé con los siguientes parámetros: Reply

// Y ahora los comparamos con un margen comodo if (adc_key_in > 1023) return btnNONE; // Ningun boton pulsado if (adc_key_in < 50) return btnRIGHT; if (adc_key_in < 250) return btnUP; if (adc_key_in < 300) return btnDOWN; if (adc_key_in < 450) return btnLEFT; if (adc_key_in < 650) return btnSELECT;

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EL MULTÍMETRO DIGITAL Midiendo con un polimetro digital sencillo

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OBJETIVOS

 Asegúranos de que comprendemos lo que es multímetro digital.  Ver como se usa correctamente.  Entender lo que compras y lo que vale.

MATERIAL REQUERIDO.


 

El Multímetro Digital

Para esta sesión vamos a usar un multímetro digital sencillo.

LOS MULTÍMETROS DIGITALES

Cuando uno empieza con esta historia de la electrónica, va a necesitar rápidamente un instrumento que te permita medir tensiones, intensidades de PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

corriente, resistencia y demás. Es decir vas a necesitar un multímetro, polímetro o tester que te permita medir Amperios, Voltios y Ohmios, por lo menos. No hace tantos años, para comprarte un buen multímetro solías tener que empeñar un riñón, pero actualmente, los precios de todos los componentes electrónicos han caído de forma espectacular gracias a Internet y a los chinos y hoy es fácil encontrar multímetros razonables por poco dinero. Si te has aficionado a Arduino, y te gusta hacer tus pequeños (O grandes) montajes, necesitas uno de estos ya, porque son baratos e imprescindibles en el arsenal de cualquiera de los que habitualmente leéis estas páginas. Un multímetro forma parte del arsenal mínimo imprescindible de cualquiera que juegue con la electricidad y la electrónica y de ser posible conviene contar también con un osciloscopio y un analizador de frecuencias. El problema es que de los tres herramientas básicas, solo el multímetro es asequible, por precio, a los principiantes, así que vamos a empezar con él. Siempre me sorprende que hay cantidad de gente en este mundo Arduino, que están bastante flojos en los conceptos básicos de electrónica y la idea de esta sesión, es dar un repasito a 4 ideas imprescindibles, además de ver como se usa el multímetro de modo que podáis sacarle partido. Y por cierto espero poderos convencer de que no es necesario gastarse un pastizal para tener un multímetro sencillo y eficaz para pequeños proyectos.

QUE BUSCAR AL COMPRAR UN MULTÍMETRO DIGITAL

Los buenos multímetros, como todo en la vida, cuestan caros. Ya saben los que te lo venden para que lo quieras y porque te lo cobran.Pero la clave aquí es saber a qué llamamos un buen multímetro. Por ejemplo si te dedicas profesionalmente a esto, no quieres un multímetro que se rompa mientras trabajas y te deje tirado, cómo vas a usarle PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

muchas veces y quizás con corriente alterna de una cierta potencia, necesitas asegurarte de que está bien aislado y que los materiales que emplea son robustos para aguantar el trote diario. Hay quien necesita la mejor precisión, o el mayor tiempo de uso… o cualquier otra cosa que se te ocurra. SI eres un profesional de la electrónica no tiene sentido que yo te diga lo que quieres. Pero si eres un aficionado entusiasta, típico de Arduino, y yo soy uno, entonces no necesitas empeñar las asaduras para comprarte el mejor multímetro del mercado por varios centenares de euros, porque no vas a sacarle partido. Ya sé que siempre nos dicen que lo barato sale caro y demás, pero lo importante es que la herramienta que compres sea eficaz para el uso que le vas a dar y al menor costo, y eso no es necesariamente el mejor ni el más caro. Mucha gente habla mal de las herramientas baratas que se encuentran en la tiendas de chinos y demás baratillos, pero personalmente soy de la idea de que para usar el multímetro una docena de veces al año, no te compensa comprarte un tester profesional, si no que cualquiera de los multímetros baratos de 10 € que puedes encontrar por Internet o en la tienda de electrónica de la esquina, te basta y sobra. Claro que me gustan los caros, pero desde luego hoy por hoy no voy a comprarme uno, porque no me hace falta para nada. Personalmente uso uno de estos baratos (y malillos) a plena satisfacción, porque el margen de error de estos multímetros, siendo alto, no es grave en el tipo de proyectos que vamos a acometer, y su mayor problema es que al estar hechos de plástico malo tienden a romperse con facilidad. Pero al uso que yo le doy me dura 2 o 3 años y además me hace gracia cuando se rompe y me voy a por otro. Como se os averíe el Fluke o el HP os vais a llevar un disgusto caro, y de paso lo destripo (Os lo recomiendo) para que veáis que poca cosa es. Así pues mi consejo es que si no tenéis claro que queréis, os compréis uno barato, que ya tendréis tiempo después de compraros uno más profesional más adelante si hace falta y de momento estos os van a sacar del paso. ¿Y entonces que es lo que hace que un tester sea mejor que otro? ¿Por dónde empezar?, ¿Que debemos considerar cuando busquemos un polimetro eficaz? veamos.

Manual o automático La mayor parte de los polímetros baratos, incluyendo el de la foto de esta sesión, suelen necesitar que selecciones manualmente con el dial, el tipo PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

de medida que vas a hacer, lo que aunque te acostumbres resulta molesto. Con Arduino, un error o despiste puede freírte el polímetro (Muy poco probable) lo que puede hasta tener gracia, pero si lo usas para medir tensiones elevadas, a lo mejor hay consecuencias más serias, por lo que es preferible un modelo automático que selecciona de por si la escala para evitar este tipo de problemas. Naturalmente los 10 euros típicos de los modelos baratos saltan en seguida a 40 o 50€ al necesitar que sea automático.

Impedancia de entrada Tenéis que comprender que nos es posible medir algo sin afectar su estado y por eso cuanto mayor sea su impedancia de entrada, menos interferirá en el circuito que estamos midiendo. Siempre que tomas una medida modificas el circuito de muestra con la electrónica del polímetro y por tanto alteras de facto el valor original que estas midiendo.  Recordad el principio de incertidumbre de Heisenberg, que aunque a otra escala muy diferente, y en otro ámbito, de algún modo implica una idea similar.

Lo optimo seria que un polímetro tuviera una impedancia de entrada infinita, pero las cosas rara vez son asi. Un buen polímetro debería tener al menos 10 MΩ de impedancia de entrada para tomar medidas con una cierta confianza, y prefiero no investigar demasiado para ver cuál es la de estos estos pequeños polímetros baratos, porque para medir un máximo de 5 o 12V no vamos a necesitar mucho más, pero me lo temo lo peor.

Variables a medir El peor polímetro que podáis comprar os medirá por lo menos, Tensión continua, Resistencia y corriente continua en amperios. Pero también hay más cosas que pueden ser interesantes, como medir tipos transistores, capacidades de condensadores, continuidad y tantas otras cosas.


Además una decisión básica es si lo vais a usar para electricidad alterna tipo tensión domestico hasta 220V o vais a ir a más. Estos tester baratos están indicados a nivel doméstico y para medir pequeños componentes electrónicos, pero bajo ninguna circunstancia están pensados para un electricista industrial.  Si es vuestro caso, no compréis uno de estos malos y baratos, gastaros algo más en uno debidamente aislado, que os ahorrará mas de un susto.

Fondo de escala En otras palabras ¿Cuál es el máximo valor que necesitamos medir? En el caso de Arduino serán hasta 5V el 99% de las ocasiones y quizás 12 o 24V en algún momento, y para esto cualquiera vale y sobra. Cuando veo que este multímetro de la imagen marca hasta 1000V de DC me cuesta contener las carcajadas. Sed serios y no os creáis todo lo que veáis. Desde luego no se me ocurriría usar uno de estos voltímetros para una medida semejante; Porque tengo mucho aprecio a mi pellejo y porque no están pensados para soportar semejantes cargas. Pero si estás en electrónica de potencia con regulaciones de motores de una cierta potencia, tiristores y demás, vas a necesitar un multímetro muy bien aislado y con absoluta certeza de que dispone de un fusible rápido como es debido y no como el que traen los modelos baratos que estamos presentando aquí.

Precisión Aquí es cuando la matan. Hay actividades que requieren la máxima precisión posible en tus medidas y una cierta garantía de que esa precisión no varía con, digamos el tiempo, la temperatura o las diferentes localizaciones geográficas y sus diferentes campos magnéticos. Un buen multimetro tiene que ser no solo preciso, si no tambien estable, confiable y repetitivo de forma que sus medidas no deriven con el tiempo o con cualquier otra cosa. PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

Necesitamos también tener claro cuál puede ser el procedimiento de calibración y si hay algún modo de certificar que el equipo cumple de modo que pueda ser homologado. Normalmente (Y si no recuerdo mal de mis lejanos días de universidad) la clase del instrumento indica el porcentaje de error que el instrumento produce al efectuar una medida. Así un polímetro de clase II como es el caso de estos polímetros baratos significa que tiene un 2% de error con respecto al fondo de escala. Así que midiendo con fondo de 20V, lo normal con Arduino, el error de la medida será menor de 20V * 2% = 0,4V Lo que resulta en una medida bastante pobre sobre los 5V en que Arduino se mueve, pero consolaros pensando que este es el peor caso. Cuando este margen de error es inaceptable entonces, hay que ir pensando en multímetros mejores y naturalmente más caros, de clase I. Por último, no hay que confundir la precisión, el error en la media y la incertidumbre que son cosas diferentes (Aunque parezca mentira) El error es inherente a la medida, y podríamos definirlo como la diferencia entre el valor real y el valor medido. El problema es que nadie sabe cuál es el valor real. Por eso hablamos de incertidumbre, como un modo de acotar el error con una cierta probabilidad. Podemos dar una medida de 4.8V con un error del ±5% y un margen de confianza del 95%, significa que en el 95% de las medidas (lo que no está mal ) el error será menor de 4.8 * (±5%) = 0,22V. Es importante que entendáis que en la vida no hay certezas, y en las medidas menos que en ningún sitio. Por último y para cerrar esta sección voy a citar a un viejo profesor de laboratorio que nos decía:



“Un instrumento de medida siempre proporciona un valor, de ustedes depende creérselo o no.”

No caigas en el típico error de principiante de creer que las medidas van a misa. Hay mil maneras de manipularlas, equivocarlas o simplemente medir donde no es, así que siempre que midáis algo preguntaros si os encaja. PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

COMO SE USA UN MULTÍMETRO DIGITAL

Vamos a empezar diciendo, que como se trata de un instrumento que mide valores eléctricos, necesita unas puntas de medida que colocamos entre los puntos donde haremos la medición, y por tanto existe una punta de medida negativa (Normalmente negra) y otra positiva (Normalmente roja) que se conectan en las entradas correspondientes como muestra la imagen.

Estas son las típicas baratas, acabadas en punta, pero también existen unas acabadas en unas pinzas y en garfios, de modo que se pueden colocar y liberar las manos (Algo muy útil, pues siempre te acaban faltando manos)  Por si acaso, diré aquí que si las puntas de prueba se rompen, casi siempre por la parte de los PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

zócalos en el multímetro, se pueden comprar un par nuevo en cualquier tienda de electrónica por unos pocos euros. No hace falta tirar el tester.

Para colocar las puntas de medida en el multímetro basta con meterlas a presión y se pueden retirar igual. Coloca siempre la negra en el negativo o común siguiendo el código de colores que usamos siempre, y la punta roja puede ir en una de las otras dos posiciones, dependiendo de lo que vayamos a medir

Fíjate, que en el caso del que yo uso, la punta negra va a una boca marcada como tierra o común (COM), mientras que la roja va pinchada a otra boca que marca VΩmA, los símbolos que representan, Voltios, Ohmios y mili Amperios. En la gran mayoría de los caso pinchareis así las puntas de medida, pero si vais a medir una intensidad de varios amperios entonces colocaras la PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

punta en la boca que marca 10ADC (10 Amperios de corriente continua)  Recordar que la corriente continua, se suele indicar como DC por sus siglas en Ingles y la

corriente alterna como AC.

Una vez que tenemos las puntas colocadas, tenemos que seleccionar el parámetro que queremos medir, y eso lo hacemos haciendo girar el selector central a la posición deseada. Fijaros que tiene varias zonas claramente marcadas, dependiendo de lo que se desea medir.


Fíjate que el selector tiene una marca que apunta hacia la zonas de medida da.  DCV: Tensión continua en Voltios.  Ω: Resistencia.  ACV: Tensión eléctrica alterna.  DCA: Corriente eléctrica en Amperios.. PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

 OFF: Multímetro apagado.

Si por ejemplo quieres medir tensión continua, típicamente la caída de tensión en cualquier circuito Arduino, tendrías que colocar el selector en el área de DCV, y ahí te encontraras con que hay varias posiciones, rotuladas 200 mV, 2000 mV, 20V, 200V, 1000V que se llaman de fondo de escala de la medida. La idea es que seleccionando una de estas posiciones limitas el fondo de escala, o lo que es lo mismo la máxima medida que te puede dar en esa posición. ¿Por qué? Pues porque si vas a medir una señal de digamos 1,5 V podrías poner el usar el fondo de escala de 1000V, pero entonces la lectura será muy poco precisa (Porque el error es proporcional al fondo de escala) y podrías encontrarte con que los errores son mayores que la propia señal.  Con un instrumento de clase 2, el error es del 2% del fondo de escala típicamente. Por tanto 2% * 1000 = 20 V de error en la medida. Mal vas a medir una señal de 3,3V.

La mejor precisión la obtendrás siempre de tu multímetro usando el fondo de escala más próximo y por encima de la señal que vas a medir.  Cuando sabes el valor límite de la señal que vas a medir puedes elegir el fondo de escala fácilmente, pero si lo ignoras, pon el selector en el máximo para la primera aproximación y luego vete bajando. Porque si lo haces al revés puedes quemar el circuito de medida.  Ante la duda empieza siempre desde arriba y luego vete bajando .

Una vez que has colocado el fondo de escala, para hacer la medida de digamos voltios bastara con que pinches con las puntas de medida en los lugares entre los que quieres medir la caída de tensión y rápidamente obtendrás tu lectura.  Normalmente, en un circuito Arduino, la tensión máxima será de 5V y por eso es seguro que midas cualquier punto con el fondo de escala de 20V, pero no te fíes o tu nuevo tester acabará achicharrado con rapidez. PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

MIDIENDO RESISTENCIA

Asegúrate, lo primero que seleccionas la zona de resistencia en el voltímetro con un fondo de escala adecuado.

Como las resistencias son pasivas, para medirlas nuestro polímetro tiene que poner una pequeña tensión entre los extremos y medir la intensidad de la corriente que pasa. Conociendo la tensión aplicada y la intensidad medida, la ley de Ohm nos da directamente el valor de la resistencia. Pero de nuevo, para tener la mejor precisión necesitamos que el fondo de escala sea lo el más bajo posible, pero por encima del valor a medir y en caso de duda empieza desde arriba. Cuando mides resistencias y tienes las puntas al aire el valor de la lectura sueles ser un “1”, que es una forma estúpida de decir ∞ pero es lo que hay y tenéis que saberlo. PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

En el selector hay una posición a la derecha del símbolo de los Ohmios, que indica como una señal acústica. Esto es porque en esa posición el  También la medida será de 1, si elegís un fondo de escala menor que el valor que vas a medir, así que atento al fondo de escala.  Si pones en o las puntas de medida veras rápidamente que le valor de la lectura cae a 0, al ser conductoras su resistencia es 0.

multímetro mide continuidad, y cuando la encuentra emite un pitido para indicarlo. Es algo de lo más útil para seguir un circuito o un diodo, de ahí el simbolo.

Por último la zona marcada como ACV te permite medir corriente alterna. La típica que todos tenemos en el hogar y puedas usar esta posición para comprobar la tensión de los enchufes. Típicamente, a nivel doméstico tenemos 125V o 220V según estéis en América o Europa y en trifásica (Mejor que no toquemos este tema por ahora) podéis encontrar una tensión entre fase y neutro de 220V y de 380V entre fases. La posición de Temp, os dará una medida de la temperatura ambiente y nunca he sabido porque los multímetro baratos traen esto incluido. Por último, la posición del selector hFE, os medirá la ganancia β de un transistor bipolar que hayáis colocado en el zócalo azul de la izquierda, pero mejor si no nos extendemos mucho por ahora. Vamos a dejarlo aquí por ahora, que ya ha salido una sesión un poco mas larga de lo previsto, pero antes me gustaría recordaros algo evidente, que los multímetros digitales utilizan una pila de 9v para funcionar y que periódicamente hay que cambiarla porque se agota (Increíble ¿No?), algo que parece sorprender profundamente a bastante gente. PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API


 Hemos presentado una introducción a los multímetros digitales .  Hablamos de lo que se debe buscar a la hora de elegir uno adecuado.  Hicimos algunas medidas básicas con el.


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O

MULTIPLEXOR ANALÓGICO 74HC4067 Ampliando el numero puertas analógicas o digitales en Arduino

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Multiplexor Analógico 74HC4067

OBJETIVOS

 Ampliando el número de puertas disponibles para nuestros Arduino. Tanto digitales con de lectura analógica.  Presentar el concepto de multiplexor y demultiplexor.  Conocer el integrado 74HC4067 de 16 canales analógicos.  Mostrar un pequeño ejemplo de uso.

MATERIAL REQUERIDO. PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

Arduino UNO o equivalente.

Una Protoboard .

Algunos cables de protoboard,

Una 74HC4067 brakout Board

Un potenciómetro de 10K


AMPLIANDO LOS PINES DISPONIBLES

No es raro que alguien te pregunte, que haces con un Arduino cuando te quedas sin pines libres y aun así necesitas más. O tal vez si los 6 convertidores de analógico a digital de que dispone un Arduino UNO no son suficientes y tampoco los 16 de que dispone un MEGA. Al final no hay Arduinos más grandes. ¿Y ahora qué? Siempre me sorprende la cantidad de veces que me hacen esta pregunta como si fuese un problema de imposible solución. Pero no. En la práctica esto no es una limitación porque para eso el mercado inventó, hace tiempo diferentes soluciones según las necesidades. Ya vimos, por ejemplo, que podemos soslayar el límite de puertas digitales de salida en cualquier Arduino mediante un sencillo HC7475, un Shift . Si el problema es que necesitamos mas convertidores ADC, el mercado nos ofrece todo un abanico de convertidores con más puertas de entrada e incluso más resolución que los 10 bits que encontramos en los Arduinos de 5V (Como siempre el DUE es sensiblemente mejor con 12 bits) Y para las ocasiones en que el problema es de pines de entrada o de relacionar muchos con muchos hay chips sencillos para solucionar este problema. Nos referimos a los multiplexores demultiplexores y vamos a dedicar esta humilde sesión a hablar de ellos y a ver que son, para que sirven y como se usan. Y para ello nos vamos a centrar en un chip típico para esto que se llama 74HC4607 que es muy fácil de encontrar y que es una pequeña joyita del ingenio de los ingenieros electrónicos, pero antes tenemos que hacer algunos comentarios sobre el concepto de multiplexado y demultiplexado . Así que vamos con ello.


MULTIPLEXORES

Según la Wikipedia un multiplexor es: Los multiplexores son circuitos combinacionales con varias entradas y una única salida de datos, están dotados de entradas de control capaces de seleccionar una, y sólo una, de las entradas de datos para permitir su transmisión desde la entrada seleccionada hacia dicha salida. Algo técnicamente impecable, pero que en la práctica habrá dejado en blanco a muchos de los que no están habituados a la jerga técnica. Imagínate las antiguas centralitas de teléfonos de los años 70, que ves en las películas en blanco y negro. Cuando el prota llama dice algo así como: Operadora póngame con…… De cada uno de los teléfonos activos llega un cable desde tu casa a la central telefónica y allí una operadora, literalmente pinchaba un cable a mano que conecta físicamente, tu línea y la del otro abonado en otro extremo del país o del mundo. Claro que para ello a veces había que pedir conferencia, para poder conseguir a los pocos cables que unían tu ciudad con otra, y cuando estaba disponible, la operadora te llamaba para decirte que el asunto estaba listo. Aunque esto hoy parece ciencia ficción, era la realidad de la telefonía de la buena parte del siglo pasado, que parece muy lejana pero todavía se encuentran operadoras que hacían esto. La idea era que muchas líneas convergían en la central, uno por cada abonado, pero pocas líneas salían de ellas camino de otras centrales telefónicas distantes. Este pasar de muchas entradas a un único camino compartido se conoce como multiplexado de líneas o señales. Puede haber 1.000 abonados, pero que como no todos requieren hablar a la vez, basta con digamos 10 líneas compartidas para que ellos tengan la sensación de que siempre tienen línea disponible, y este multiplexado que inicialmente se hacía a mano hace ya tiempo que se automatizó, pero la idea sigue siendo la misma. Así pues, un sistema que me pasa de N líneas a una sola compartida, le llamamos multiplexado y al circuito que lo realiza se le conoce por PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

multiplexor. Inversamente pasar de una línea común que puede entregarse a N líneas privadas se le conoce como demultiplexado y demultiplexor al equipo, y es algo que se realiza rutinariamente en todos sistemas de comunicaciones incluidos los móviles celulares, pero que como es automática rara vez te das cuenta. Pero la técnica está ahí detrás y existen circuitos comerciales que hacen esto exactamente, por poco dinero: Los multiplexores. Veamos un caso concreto en la forma del chip 4067

EL MULTIPLEXOR INTEGRADO 74HC4607

Es un circuito muy típico en el mundo de la electrónica con infinidad de aplicaciones y nosotros lo vamos a usar como ejemplo de cómo ampliar el número de puertas de tu Arduino de momento como entradas, bien analógicas o bien digitales.

Hay muchas versiones de este chip tanto para protoboard con sus patitas, como de montaje en superficie o SMD ( Surface Mounted Device), pero la idea siempre es la misma. Algo así PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

Hay una colección de 16 entradas analógicas, desde la C0, hasta la C15 y una señal de ENABLE que permite o inhibe el multiplexado. Con 4 señales de selección S0, S1, S2, S3 decidimos cuál de las señales en la entrada pasa a la salida Signal Out. El valor que se construye con las cuatro señales de selección indica en binario que puerta es la que se envía a la salida común, siempre y cuando Enable este activo (En este caso es activo con LOW, no con HIGH ). ¿Fácil no? Estos circuitos son de lo más sencillos y prácticos, porque funcionan a la primera y sin dar guerra. Pasan cualquier señal analógica en una delas entradas a la salida prácticamente sin caída de tensión, en función de las señales de control, y nos permite por ejemplo pasar 16 señales analógicas hacia una única puerta de Arduino para hacer la conversión analógica a digital por ejemplo, y con la capacidad de elegir cual lees en cada momento. Si la señal es digital el resultado sigue siendo el mismo, así que este circuito te permite multiplicar por 16 la capacidad de puertas de tu Arduino o similar a condición de usar 5 pines digitales para su uso: S0, S1, S2, S3 y EN. Para nuestro pequeño ejemplo vamos a usar una Breakout Board Cd74HC4067 que trae el integrado montado en una plataforma para protoboard. PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

 Breakout Board es un nombre muy común en el mundo Arduino, que significa montar un chip con todo lo necesario para conectarlo con nuestro, micro de modo que no tengamos que soldar, sino que podamos conectarlo con cables típicos e protoboard.

Veamos un ejemplo práctico de uso para ver cómo podemos multiplexar hasta 16 señales analógicas de entrada contra una única puerta Analógica de un Arduino UNO.

CIRCUITO DE PRUEBA

Vamos a proponeros un sencillo ejemplo para comprobar el multiplexor. Para ello conectaremos todos los pines de control de la placa y enviaremos la salida del multiplexor a una entrada analógica de nuestro Arduino, la A1 por ejemplo. PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

La entrada analógica variable la simularemos con un potenciómetro de 10K cuya señal variable enviaremos a una de las entradas del multiplexor. La idea es que veremos que podemos cambiar la posición de entrada de esta señal y comprobar que el Mux está funcionando. (Más de una vez encontrareis que llaman MUX a los multiplexores en internet, por pura vagancia) El circuito es muy sencillo aunque fijaros bien en donde conectáis cada cosa porque al final son unos cuantos hilos. La conexión de los pines básicos sería algo así: MULTIPLEXOR

GND

Vcc

EN

S0

S1

S2

S3

Sig

ARDUINO

GND

5V

D13

8

9

10

11

A1

Y el esquema de protoboard:


Lo mas importante es que os asegureis de conectar correctamente los pines de control en el orden correcto.

PROGRAMA DE CONTROL

Recordad que el pin ENABLE es activo LOW, eso quiere decidir que necesitamos poner un nivel 0 en este pin para que el circuito multiplexe las entradas. Por lo demás, el programa lo que va a hacer es activar el pin ENABLE y seleccionar una de las entradas, la 15, y mostrar que se pasa al pin de salida SIG, y eso es todo Empecemos definiendo los pines y demás:


const int Enable = 13 ;

void setup() { Serial.begin(9600); for (int i = 8 ; i < 14 ; i++) pinMode(i , OUTPUT); }

Para el loop necesitamos usar de S0, a S3 para seleccionar la entrada, por lo que definimos unas cuantas variables con ello unsigned int S0, S1, S2, S3, k, p ; digitalWrite( Enable , LOW );

// Active Low

Para no complicarnos mucho la vida seria interesante usar un int que represente el número de puerta que queremos seleccionar, pero eso significa que tenemos que coger los bits de ese número y escribirlos en los S0, S1, S2, S3. Para ello la idea es tomar el último bit de esa variable k, y podemos hacerlo así: S0 = k & B00000001;

digitalWrite ( 8 , S0); //Solo quiero el ultimo bit

Tomamos el numero k y le hacemos un and con el binario 1, de modo que solo se mantiene el ultimo bit en 1 o 0 y lo escribimos en S0, que es el bit de menos peso. ¿Y cómo cogemos ahora el resto de los bits? Fácil, haciendo un bit shifting sucesivamente: S1 = ( k >> 1 ) & B00000001 ; digitalWrite ( 9 , S1) ; S2 = ( k >> 1 ) & B00000001 ; digitalWrite (10 , S2) ; S3 = ( k >> 1 ) & B00000001 ; digitalWrite (11 , S3) ;

Al principio os puede parecer raro pero es una tontería. EL programa final queda así: Sesion_86_1 PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

const int Enable = 13 ;

void setup() { Serial.begin(9600); for (int i = 8 ; i < 14 ; i++) pinMode(i , OUTPUT); }

void loop() { unsigned int S0, S1, S2, S3, k, p ; digitalWrite( Enable , LOW );

k= 15 ;

// Active Low

// Selecciona la puerta a pasar

S0 = k & B00000001 ;

digitalWrite ( 8 , S0) ; //Solo quiero el ultimo bit

S1 = ( k >> 1 ) & B00000001 ; digitalWrite ( 9 , S1) ; S2 = ( k >> 1 ) & B00000001 ; digitalWrite (10 , S2) ; S3 = ( k >> 1 ) & B00000001 ; digitalWrite (11 , S3) ;

// Ya hemos selccionado la puerta:

print valores

Serial.print (k, BIN); Serial.print('\t') ; Serial.println(analogRead(A1)) ; delay (250); }

Podéis ver el resultado en este pequeño video de muestra:



 Vimos que son los multiplexores y demultiplexores.  Comprobamos que podemos usarlos como forma de ampliar el número de pines digitales de nuestros Arduinos, tanto digitales como analógicos.  Presentamos ejemplo de programación con ellos. PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

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ZERO CROSSING DETECTION Detectando el paso por cero de una tensión AC

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ZERO CROSSING DETECTION

 Montar un circuito Zero Crossing detection AC.  Introducir algunos conceptos de corriente alterna AC.  Presentar un opto acoplador para AC: H11AA1.

MATERIAL REQUERIDO.


 

Zero Crossing Detection

Arduino Nano, aunque un Arduino UNO o equivalente, también sirve

Un opto acoplador integrado H11AA1 o H11AA2.

Un par de resistencias de 33kΩ


Una Protoboard más cables.

ALGUNAS IDEAS SOBRE CORRIENTE ALTERNA AC

Hasta ahora prácticamente siempre hemos usado DC o continua para nuestros proyectos, pero poder controlar dispositivos de corriente alterna o AC abre todo un nuevo mundo de posibilidades a los Arduineros de corazón valiente y dispuestos a llevarse algún que otro calmbrazo. Vamos a atacar nuestro primer proyecto de verdad con AC, construyendo un pequeño circuito que se llama detector de paso por cero o Zero Cross Detection en ingles. Y para eso vamos a necesitar dar un par de vueltas al concepto de la corriente alterna o AC para asegurar que todos tenemos 4 ideas claras antes de seguir. Para empezar, todos sabemos que la corriente que recibimos en casa es alterna y no continua, pero no creo que nadie que no sea del gremio entienda muy bien que significa eso. PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

Hay una vaga idea de que es una corriente variable según el momento pero tampoco está muy claro en que consiste esa variabilidad y porque se hace así. Y suele ser mejor no preguntar mucho ( Especialmente a las chicas ) si quieres que tu vida social continúe siendo con gente normal, lejos del rincón de los freakys. Siempre me sorprende la cantidad de gente inteligente que se pregunta porque los ingenieros tienen la manía de usar corriente alterna AC en lugar de la más intuitivamente comprensible corriente continua o DC. Incluso los estudiantes de ingenierías tienden a maldecir repetidamente al señor Tesla ( Padre de la criatura alterna ) porque la descripción matemática de la misma es bastante más complicada y trabajosa que la de la continua. Pero claro está, que hay un motivo para usar AC y no DC en el suministro industrial de energía eléctrica, así que este parece un buen momento para hacer un par de comentarios al respecto y tratar de despejar algunas dudas. Antes de que nadie salga corriendo a hacer algo urgente, voy a tranquilizaros diciendo que por supuesto huiremos como alma que lleva el diablo de presentar ninguna fórmula ni descripción matemática, sino que es suficiente con entender unos pocos conceptos y después hasta es probable que entendáis algunas cosas mejor. Porque si vais a usar la corriente alterna, necesitáis una base mínima para predecir correctamente su funcionamiento, y a ser posible evitar un par de calambrazos porque con AC, no solo no tienen ninguna gracia sino que pueden llegar a ser muy peligrosos.

CONSIDERACIONES PREVIAS SOBRE AC

Para quienes no estéis acostumbrados a la AC y os apetezca cogere un par de ideas de base, os recomiendo la lectura de una introducción que hicimos aquí. pero por si acaso haremos un resumen a continuación PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

Lo primeros es saber que la corriente alterna se genera mayormente con máquinas rotatorias, sea una turbina en un salto de agua, o un molino de viento o agua. Eso hace que a medida que gira el rotor en un campo magnético, la intensidad de la corriente depende del Angulo de la espira con respecto al campo.

Por eso a medida que gira, la intensidad va pasando de un máximo en el punto óptimo a un cero en el punto en que la espira y el campo son paralelos, y a medida que la maquina va rotando se producen ondas eléctricas que son las que recibimos en nuestros enchufes domésticos:

La amplitud y la frecuencia de esas ondas son cuidadosamente controladas por las compañías eléctricas para mantenerse dentro de unos límites estables, de 220 VAC y 50 Hz en Europa y de 125 VAC y 60 HZ en otras partes del mundo. Y lo que es más, cuando se arranca una nueva máquina de generación de AC, debe sincronizarse con la fase correspondiente de ese país para que absolutamente todas las maquinas generen exactamente la misma fase, es decir coincidan sus cruces por cero y sus picos, porque si no, habría PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

bastante problemas en los que no quisiera entrar ahora. Vale, las maquinas giratorias producen corriente variable al girar, parece fácil de entender la idea, pero…. ¿ Por qué no convertirla en continua y enviarla así a la red de transporte y nos olvidamos de complicaciones? La respuesta a esto es un poco menos obvia de lo que podría parecer, Pero la idea básica es que incluso los cables de cobre que se usan para transmitir la electricidad desde los saltos de agua donde se generan (O nucleares o lo que sea ) hasta tu casa son tantos cientos de kilómetros que al final, tienen una resistencia apreciable. Lo que significa que por efecto joule se calentarán y desperdiciarán una parte de la energía que transportan en forma de calor. El porcentaje que esa pérdida representa con respecto al total de energía trasmitida, disminuye sensiblemente cuanta más alta es la tensión que se transmite. Como la gente tenemos la peculiar costumbre de vivir apiñados en ciudades que normalmente están a 400 km de distancia de donde se produce la electricidad, por ejemplo en un salto de agua de montaña (A donde nos gusta ir, pero solo de visita) , hay que mandar la energía producida allí hasta donde estamos los consumidores que pagan. La única forma de hacer esto sin que las pérdidas de transporte hagan inviable el negocio de generar electricidad, es elevar fuertemente la tensión para minimizar perdidas. Y por eso el transporte se hace en lo que se llama y habréis oído antes alta tensión . Las líneas de alta tensión de larga distancia pueden llegar a ser de hasta 220.000 V, aunque en la práctica esto tiene sus propios problemas y por eso hay tres categorías de transporte de energía eléctrica que más o menos pueden ser: Baja tensión:

hasta 1.000 VAC

Media tensión: entre 1000 y 60.000 VAC Alta tensión:

entre 60.000 hasta 220.000 VAC

Y por casualidades de la vida, resulta que es mucho más fácil y barato elevar la tensión AC que la DC. Para cambiar la tensión de una AC basta con un sencillo transformador que es una tecnología que se acabó dominando a principios del siglo 20, mientras que elevar la tensión DC es bastante más complicado y caro.  La pugna por llevarse el gato al agua, protagonizo una fea competencia entre Tomas Edison a favor de la DC y Nicola Tesla, por la AC, a finales del siglo 19, y a la vista está quien salió ganador. PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

¿QUÉ ES MÁS PELIGROSA LA AC O LA DC?

Cualquier amigo o conocido ( Las chicas ni de coña ) que se entere de que entiendes algo de esto, os preguntaran, de inmediato, si es más peligrosa la corriente continua o la alterna una y otra vez y conviene tener una buena respuesta preparada si quieres conseguir los colgaos de tus conocidos te miren con iración y respeto. Así que vamos con ello porque es sorprendente la cantidad de tonterías que se dicen al respecto. Por ejemplo que lo que te mata es la intensidad de la corriente independientemente de que sea continua o alterna, lo que es cierto pero una perogrullada. Es como decir que para ahogarse no importa la profundidad, basta con estés debajo del agua suficiente tiempo. Nuestra piel tiene una resistencia determinada y naturalmente se opone al paso de la corriente. Haz un experimento sencillo. Coge un tester o voltímetro, pon al máximo la escala de medir resistencias y agarra las puntas de medida con los dedos. Si tienes las manos secas obtendrás entre 700 y 800 KΩ ( O eso me da a mi ) y si simplemente te humedeces los dedos con saliva y repites el procedimiento veras que esta baja a 150 KΩ.  Por eso estar húmedo es tan peligroso para manejar electricidad, porque la conductividad de tu piel se multiplica por 4 o 5, y la probabilidad de freírte en una descarga crece a la par . Ahora haz un cálculo sencillo con la ley de Ohm . SI sabes la resistencia de tu piel y tocas unas bornes con 120 VDC, ¿Cuál será la intensidad que atraviese tu piel? I = V / R = 120 / 750.000 = 0,000016 No será suficiente ni para encender un joído LED y casi no lo notarás. Así que para que te lleves un golpe bueno, vas a necesitar una corriente continua muy alta. PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

¿Y con la alterna ? Aquí la cosa cambia por completo. Básicamente porque con la alterna no solo cuenta la resistencia de tu piel, sino que lamentablemente nuestra piel se porta como un condensador, que bloquea las corrientes DC, pero es transparente para las AC, lo que hace que las crucen casi sin oposición, y una vez dentro nuestros nervios que son eléctricos los saturan con rapidez impidiéndonos usar los músculos (Porque la señal de control está escondida con el ruido eléctrico externo ). Por eso los que reciben un choque eléctrico y viven para contarlo dicen que es como si se quedaran pegados a los cables, porque de hecho es lo que ocurre y empeora el problema. Si cambiamos los 120VDC por 120VAC, la cosa cambia radical y poca gente es capaz de soportar un toque así, sin salir aullando. Así que como resumen. La corriente alterna es en general mucho más peligrosa que la continua para el mismo voltaje. Os recomiendo este vídeo para que os hagáis una idea, está en ingles pero creo que no necesitareis mucho dominio del idioma para entender perfectamente el asunto:


ZERO CROSS DETECTION

Para convenceros de que no os engaño cuando os digo que la frecuencia de la corriente alterna de vuestros enchufes es de 50 HZ ( O 60 Hz según el caso) os propongo un pequeño experimento para comprobarlo con nuestros Arduinos. Vamos a montar un circuito que detecte esa frecuencia y el sistema más fácil es construir lo que en la jerga electrónica de AC se denomina circuito de Zero Cross Detection, o detección del paso por cero, y afortunadamente es un circuito bastante sencillo, porque como esto es tan común, muchos fabricantes producen estos detectores mediante opto acopladores (Sorpresa) En concreto vamos a utilizar un H11AA2, porque es el que tengo a mano, pero también serviría cualquiera de su familia, y para los que encontrareis con facilidad su hoja de normas en Internet:


Se trata de un opto acoplador con dos emisores de luz en oposición, de modo que uno se activa en la fase positiva y el otro en la negativa y se acoplan con el foto transistor que está en la salida, permitiendo o cortando la conducción.  Ya os decía con anterioridad que en cuanto tocas la AC los opto acopladores surgen como las setas al chaparrón. Son cómodos y prácticos y además no os olvidéis de que aísla los 220VAC de nuestro circuito de control con Arduino, lo que siempre es de agradecer. Los circuitos de detección de paso por cero o Zero Crossing son de lo más comunes en cuanto te acercas a la AC y por eso vamos a provechar para ver cómo se monta uno con 4 componentes de lo más sencillos. La idea básica de todo esto es montar un circuito como este:


En la entrada recibimos los 220VAC mediante un par de resistencias, para limitar la intensidad de corriente, ya que solo queremos detectar el paso por cero de la tensión. (En mi caso como no tengo resistencias de 33K voy a usar de 100K para R1 y R2, pero cuidado con usar menos de 33K, porque se pondrán al rojo con rapidez). Cuando la tensión de entrada cae a 0, los diodos se apagan ambos y el transistor entra en corte lo que eleva a 5V ( Por la resistencia de pullup R3 ) la pata 5. En cuanto la tensión de entrada alcance un valor mínimo un diodo hará que el transistor entre en conducción y la señal de la pata 5 caerá a 0V, y obtendremos algo asi:


Podemos usar esta señal para disparar una interrupción en nuestro Arduino de forma que detecte este paso por 0.  Recordar que no hay ninguna razón para temer a las interrupciones. Son un mecanismo más de sacar partido a nuestros programas y Arduinos. Como la corriente alterna en Europa es de 50HZ, eso significa que un ciclo completo dura: 1/50 = 20 ms (1/60 = 8.5 ms en América) Tendremos un paso por cero cada 10 ms, que para nosotros es un tiempo inapreciable, pero nuestro esforzado Arduino, puede hacer cantidad de cosas interesantes en ese plazo que para eso es un rapidillo, como por ejemplo decidir cuándo disparar la puerta de un TRIAC o SSR transcurridos unos ms. Por ejemplo si disparamos la puerta 5 ms después de pasar por cero será un Duty Cycle del 50% y si fuese a los 3 ms, el Duty Cycle será del 30% ( Las matemáticas se alían con los 50 Hz europeos ) Como yo sé que aunque lo neguéis, cada vez que mentamos las interrupciones se oye el entrechocar de rodillas entre nuestras huestes, vamos a empezar por un circuito sencillo que nos permita comprobar el montaje y hacer repaso de las interrupciones para tranquilizar a los espíritus menos PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

aguerridos. Vamos a utilizar la salida del circuito de arriba para disparar una interrupción en nuestro Arduino por el Digital PIN 2, y por pura comodidad en mi caos voy a usar un Arduino Nano, y hacer un montaje limpio en la protoboard.  Desde luego cualquier otro Arduino es perfectamente válido. SI tenéis un UNO podéis usar igualmente el pin D2.  En mi caso ademas voy a prescindir de la resistencia R3 de pull up y en su lugar usare la

resistencia interna de arduino mediante INPUT_PULLUP, al definir el pin de entrada Aquí os dejo un ejemplo de montaje:

PROGRAMA DE CONTROL


Una vez que hemos montado el circuito de paso por cero, es de lo más sencillo, usar una interrupción con Arduino para detectarlo. Bastará con hacer algo así: Prog_89_1 void setup() {

pinMode(2, INPUT_PULLUP); Serial.begin(115200); attachInterrupt(0, Zero_Cross, FALLING) ;

}

Metemos la señal del detector de paso por cero a la puerta digital 2 de Arduino y hacemos un attach de la interrupción 0 ( O sea el pin 2, recordar que Arduino tiene sus manías). Como el Pull up R3 nos mantiene la tensión alta hasta que detecta el paso por cero, vamos a usar un FALLING como trigger de la interrupción y llamamos a una función CallBack llamada Zero_cross. Lo que va a hacer la función de servicio de la interrupción es simplemente incrementar un contador para controlar el número de disparos: void Zero_Cross() {

contador++ ;

}

Y ahora solo tenemos que controlar el número de pasos por cero en digamos un segundo por ejemplo: void loop() { if ( millis()-t >= 1000) { Serial.println(contador) ; t = millis() ; contador =0 ; } }

El resultado, es el esperado ( En Europa): PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

Como en cada ciclo la tensión pasa por 2 ceros, a 50 Hz, nuestro contador deberá marcar 100 pasos por cero, y 120 si la frecuencia de nuestra tensión es de 60 Hz.  En mi caso ha marcado 50 durante un día antes de darme cuenta que no podía ser salvo que tuviera dañado uno de los LED internos del opto acoplador, y así era en efecto, lo fundí probando con resistencias de 10K en el detector.  El sistema que estamos usando no es muy preciso, especialmente con un Arduino Nano o UNO, que no son muy rápidos que digamos y por eso, en más de una ocasión perderéis algún pulso y lecturas de 99 o 101 no serán raras.  Para garantizar que esto no ocurra hay que definir al menos un Timer hardware cuya precisión es muy superior a la medida a bulto que hacemos aquí del tiempo, pero no quisiera abusar de vuestra paciencia. . Hay multitud de casos en los que vas a necesitar detectar el paso por cero de una señal de alterna AC, por ejemplo para regular el brillo de una lámpara doméstica, o para controlar un calefactor eléctrico. Un detector de paso por cero es de lo más útil también como sistema para calcular la frecuencia de una señal armónica y en algún momento PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

tendremos que meternos con el audio y la música y seguro de que enseguida saldrán a relucir. Sería bastante fácil montar un reloj exacto, sin más que poner un display a nuestro circuito Zero Cross, sin necesidad de usar CTRs exactos ni Timers internos, simplemente contando el número de pasos por cero que la señal eléctrica de vuestros hogares provoca. Sería un reloj de lo más preciso, porque las compañías eléctricas son muy cuidadosas con este tema e incluso añaden pulsos de más o de menos si al cabo de un tiempo ha habido diferencias. Como esta sesión ha quedado un pelín más larga de lo que pretendía, no me voy a meter con ese reloj, pero os animo a que lo hagáis vosotros y lo publicamos como proyecto si os parece.


 Presentamos algunos conceptos básicos sobre AC.  Presentamos un opto acoplador pensado para AC: H11AA1.  Montamos un circuito de Zero Cross Detection .  Hicimos un sencillo programa Arduino para comprobar la frecuencia de nuestra corriente, en base a ese Zero Cross detector.

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RELOJ ZERO CROSSING DETECTION Un reloj preciso basandonos en contar los pulsos de la corriente alterna

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ZERO CROSSING DETECTION

 Aprovechar nuestro circuito Zero Crossing detection AC.  Usar la regularidad de la frecuencia de red para diseñar un reloj.  Mostrar el resultado en un display I2C de 16×02..

MATERIAL REQUERIDO.


 

Reloj Zero Crossing Detection

Arduino Nano, aunque un Arduino UNO o equivalente, también sirve

Un opto acoplador integrado H11AA1 o H11AA2.

Un par de resistencias de 33kΩ


Una Protoboard más cables.

Un Display LCD 16×2

UNA IDEA SOBRE UN RELOJ

En la sesión anterior dejamos en el aire la posibilidad de usar la estabilidad de la frecuencia alterna que nos suministran las eléctricas, para diseñar un reloj de precisión basándonos en le numero de pulsos que recibimos por segundo. Como nadie ha recogido el testigo, no he podido resistirme a hacerlo. Hace mucho años, este fue uno de mis primeros proyectos que diseñé para PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

coger confianza (Porque acaban de darme un titulo y no estaba muy seguro de si servia o no para algo) El circuito no tiene mayor dificultad, es de nuevo el circuito de zero crossing detection que vimos anteriormente, y bastará con jugar con el software y un display para poder usar los 50 Hz como base de tiempos, ya que son 100 pulsos por segundo, o sea de una centésima precisamente cada uno.  No nos olvidamos de los amigos del otro lado del charco que tienen a 60 HZ la corriente, lo tendremos en cuanta para que el reloj funcione a ambos lados del Atlántico. Así que me ha parecido que para algunos de nuestros pacientes lectores, podría ser de interés volver sobre el tema de los cálculos de horas y de segundos a horas y minutos, porque como no me harto de insistir, el manejo de horas y fechas es clave en muchos de los proyectos que nos planteamos, y siempre es mejor trabajarlo con ejemplos sencillos que muestran la idea básica, que con grandes proyectos mucho mas difíciles de seguir. Así pues, poneros cómodos, que vamos a montar ese dichoso reloj a base de nuestro ya conocido opto acoplador

H11AA1, y de un display I2C que

siempre es resultón para escribir lo queráis.

ESQUEMA DEL PROTOBOARD

La idea básica consiste en usar el mismo circuito Zero Cross Detection para corriente alterna que en la ultima sesión e incorporarle un display I2C de 16 caracteres por dos lineas y escribir el programa de cero para nuestro nuevo objetivo: Un reloj de precisión.


Cuando conectemos nuestro H11AA1 a la corriente AC, nuestro Arduino detectará el Zero Crossing y podemos usar ese número de pulsos por segundo para sincronizar un reloj con precisión de centésimas a 50 Hz.


PROGRAMA DE CONTROL

Para empezar vamos a necesitar varias librerías, para el manejo del display LCD y del I2C: Prog_89B_3 #include <Wire.h> #include #include

Si tenemos un display normal, estará en la dirección 0x27 hexadecimal, y podemos instanciarlo de la forma habitual: #define I2C_ADDR

0x27

LiquidCrystal_I2C

lcd(I2C_ADDR,2, 1, 0, 4, 5, 6, 7);

En el setup, vamos a definir la interrupción que nos indica el cruce por cero de la tensión ( 100 veces por segundo) pinMode(2, INPUT_PULLUP); attachInterrupt(0, Zero_Cross, FALLING) ;

Y ahora preparemos el LCD display: lcd.begin (16,2);

// Inicializar el display con 16 caraceres 2 lineas

lcd.setBacklightPin(3,POSITIVE); lcd.setBacklight(HIGH);

lcd.home ();

// go home

lcd.print("Prometec.net");

// Escribimos la primera línea


Vamos con la funcion call back asociada con la interrupción o ISR (Recordad Interrupt Service Routine) void Zero_Cross() {

contador++ ; // if (contador % 120 == 0) // Si tu AC es a 120 Hz if (contador % 100 == 0) { ++Segundos ; contador = 0 ; }

}

Recordad que tenemos que procurar mantener al mínimo las operaciones que realizamos en una ISR para prevenir complicaciones. En este caso siempre que entramos a la ISR incrementamos un contador para saber cuántos pulsos llevamos. Si el resto de contador con 100 es 0, significa que hay que incrementar el número de segundos transcurridos. O sea, incrementar el número de segundos cada 100 pulsos. Aquí no hacemos nada más. Salimos zumbando.  Si tu AC va a 60 Hz, necesitas contar 120 pulsos por cada segundo y bastará con que quites el comentario a la línea que calcula el resto respecto a 120 y comentes la de 100. Para el loop lo que vamos a hacer es imprimir la hora en el display una vez por segundo, y para evitar molestos delays utilizamos un típico sistema de control de tiempo transcurrido.  Recordar que a medida que vuestra habilidad como programadores crece (Enormemente a estas alturas) iros olvidando de los delays, porque dan más problemas de los que arreglan y solo merecen la pena en programas muy simples.  Además, está la siempre presente cuestión de la elegancia, y la devoción incondicional de los colgados de vuestros amigos, que se desvanecerá fulminantemente si os empeñáis en seguir usando delays. Siempre podéis usar algo así:


void loop() {

if ( millis()-t >= 1000) { // Serial.print(contador) ; t = millis() ; Print_Time() ; }

}

Esta forma de comprobar si ha pasado un lapso definido de tiempo, evitará bloquear vuestro programa y seguir haciendo algo mientras no se cumpla el lapso prefijado. El programa solo entrara en el código interno una vez por segundo. A medida que los programas se van complicando, no es buena idea congelar el procesador cada tanto tiempo. Queremos que trabaje que para eso le pagamos. Y por último nos queda la función que imprima los valores de tiempo en el display: void Print_Time() { lcd.setCursor ( 0, 1 );

// go to the 2nd line

unsigned long horas = Segundos / 3600 ;

// Tomamos la parte entera

unsigned long minutos = ( Segundos % 3600 ) / 60 ; unsigned long secs

= Segundos % 60 ;

lcd.print (horas) ; lcd.print (":"); lcd.print (minutos) ; lcd.print (":"); lcd.print (secs) ; lcd.print ("

");

}

Lo único que merece la pena comentar esta en el cálculo de las horas y minutos a partir de los segundos que tenemos almacenados en Segundos. Veamos como calcular las horas. PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

Hagamos un ejemplo. Tomemos una hora cualquiera como las 3 cuarto y 36 segundos que serían: Segundos = 3 * 3.600 + 15 * 60 + 36 = 11.736

Hasta aquí bien, tenemos que Segundos tiene un valor de 11.736. ¿Cómo calculamos la hora? Fácil. Las horas son la parte entera de dividir Segundos entre 3.600 y despreciar el resto: Horas = Segundos / 3600

=

11.736 / 3600 = 3

 Como Horas y Segundos son int, hacemos la división entera despreciando el resto. ¿Y los segundos? Fácil de nuevo, son el resto de dividir por 60 los Segundos totales: Segs = Segundos % 60 Segs = 11.736 % 60 = 36

¿Y los minutos, que hemos dejado para el final sospechosamente? Pues son un pelín más complicados pero nada que pueda arredraros. Si hacemos la división del número de segundos entre 3.600 tendremos como resultado el número de horas, como vimos arriba y el resto representa los segundos, incluyendo los minutos. Por eso si ahora tomamos la división entera de esto con respecto a 60, tendremos el número de minutos en el cociente y el de segundos en el resto. Traduciendo: (Segundos %

3.600) = Numero de segundos más minutos en segundos

(Segundos %

3.600) / 60 = número de minutos (Tomamos solo la parte entera)

Por alguna razón este tipo de conversiones suelen resultar muy complicadas de seguir para la mayor parte de la gente, así que no me hagáis caso. Sacad la calculadora y comprobad lo que os digo aquí.  Esto debería ser una costumbre. No hagáis caso de lo que dice nadie (Yo incluido, que me equivoco mucho). Probadlo por vosotros mismos y os sorprenderá la rapidez con la que avanzaréis. PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

Poco nos queda ya más que poner el reloj en hora. En mi caso son las 6:59:48 y por eso voy a inicializar el reloj a: unsigned long Segundos =

6*3600L + 59*60L + 48L ;

Y ya no queda más que mostraros un mini video con el resultado:



 Hemos reutilizado nuestro circuito Zero Crossing detection basado en H11AA1.  Aprovechamos los pulsos de la corriente AC para usarlos como base de tiempos para un reloj preciso.  MOstramos el resultado en un display LCD 16×02 .

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OBJETIVOS

 Los chips CH340G de control USB.  Diferencias con los chips oficiales.  Tranquilizar en cuanto a compatibilidad.  Razones de la polémica.

MATERIAL REQUERIDO. PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

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La Familia De Chips CH340G

Paciencia y 20 minutos de sobra.

FTDI, USB Y LA COMUNICACIÓN SERIE

Hemos dedicado varias sesiones a hablar u a usar el interface FTDI para que nuestros Arduinos y PCs se comuniquen a través del USB por la puerta serie (UART) Es un adaptador sencillo aunque necesita del uso de varios cables adaptadores, y puede pasar como un sistema barato de comunicarnos sin necesidad de grandes complicaciones, y cualquier electrónica que necesite acceder al USB usará alguno de los chips que gestionan la comunicación USB UART , para evitar el engorro que la gestión del USB supone, que es enorme. Los Arduinos oficiales utilizan un conjunto de chips integrados dedicados a esta operación y son motivo de varias historias relativas a la conversión de UART a USB ( Universal Asynchronous Receiver Transmitter) y viceversa, pero en general el grado de satisfacción ha sido alto y los chips de FTDI funcionan bastante bien y no se les puede pedir más. La familia de integrados FTDI FT232 , es la base de toda la conversión de USB a UART y viceversa en Arduino y en cientos de otros productos, y sus chips se han vendido por millones para soportar precisamente una electrónica sencilla que incorporara esta utilidad de comunicación. FTDI controla la patente y tiene la política de licenciarla a quienes lo requieran previo paso por caja claro, y entre ellos se encuentra ATMEL, el PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

fabricante de los chips que dan vida a nuestros Arduinos, y sus chips estan en las tarjetas oficiales.

FTDI, que es un fabricante americano ( Creo), estaba hasta el moño de que fabricantes indocumentados, le sacaran chips duplicados, violando sus patentes sin pasar por caja, por lo que decidió ya hace algún tiempo pasar al ataque. En un movimiento legítimo de defensa de sus intereses, decidió modificar sus drivers de Windows y OSX, bloqueando a todas estas copia piratas de sus chips el , hasta el punto de que solo sus propios chips oficiales legales podían usarlos. No hay nada que objetar a este movimiento, que es comprensible y no se puede acusar a nadie de defender intereses legítimos. El problema es que los Arduinos oficiales también utilizan el conjunto de chips de este fabricante y el precio de los mismos han subido sensiblemente a consecuencia del movimiento al grito de el que lo quiera… que lo pague. Pero el problema ha sido que muchos productos falsificados dejaron de funcionar haciendo daño, básicamente a s de buena fe que ignoraban haber comprado productos falsos, y a los que naturalmente todos dejaron tirados. Había que buscar una solución y el mercado naturalmente presento una,


LA FAMILIA CH340G

Como los productos Arduino son Open Source ( No así la marca ) los fabricantes chinos decidieron cambiar de estrategia y utilizar otra familia de chips que hicieran las mismas funciones que los de FTI para gestionar el USB y presentaron un sustituto llamado CH340G.

Rediseñaron la distribución de los chips de USB en la placa y adaptaron los Arduinos a estos nuevos chips, produciendo nuevas familias con completa compatibilidad pero diferente chipset en lo que a comunicaciones USB se refiere. Como el corazón de estos Arduinos son los mismos procesadores de ATMEL con la misma estructura y la única diferencia es el chip de control del USB que está diseñado por hardware para encargarse de todo y devolver vía puerta serie el resultado, no hay diferencias objetivas de funcionamiento. Y mientras que los chips de FTDI cuestan como 3$ por cada instalación, los CH340G se consiguen por unos 20 céntimos en cuanto compras 100, ¿ Y adivináis que ha pasado? PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

Pues efectivamente, que toda la fabricación china se ha pasado en bloque a estos chips y más de un fabricante Americano o Europeo les ha seguido, porque al final la pasta manda. En estas imágenes podéis apreciar los dos tipos de chip, y como es bastante fácil diferenciarlos:

Placa oficial

PLaca Clónica

He visto por internet que hay varias invitaciones a la guerra santa en defensa de una u otra postura, lo que me parece bastante absurdo, y personalmente prefiero adoptar una actitud (Uno ya esta mayor para tonterías) mucho más pragmática. Si un fabricante decide defender su derecho limitando el a los demás, hay que aceptarlo, porque es razonable, y si la competencia oferta algo equivalente en mejores condiciones pues también, que cada cual decida donde se saca la billetera cuando compra. Por lo que nos atañe a los que somos aficionados a Arduino, tengo que decir que la mayor parte de las tarjetas que van apareciendo incorporan el nuevo conjunto de chips con el CH340G por razones de precio y no tengo especial interés en defender el negocio de fabricantes ajenos, lo que me interesa es el precio, sino me afecta a la calidad y esa es la cuestión en la que me gustaría centrarme ahora.

¿SON LOS CHIPS DE FTDI MEJOR O PEOR QUE LOS DEL CH340G?


Aparentemente, los dos chips soportan correctamente la funciones de gestionar el USB a serie sin que haya oído ningún problema al respecto. Las velocidades y funcionalidades son similares y por tanto es más una cuestión de gusto…y de precio. Los nuevos chips CH340G tienen un inconveniente práctico y es que ni Windows ni OSX lo soportan oficialmente a día de hoy y para activarlo hay que instalar un driver, Aquí lo tenéis:  Driver Windows.  Driver Mac OSX  Driver LINUX (No debería ser necesario) Linux soporta ya de forma nativa el chip por lo que no es necesario instalar nada si tu distro está medianamente actualizada, pero Windows y OSX tienen poco interés en apoyar a chipsets chinos y lo ignoran con esa elegancia habitual en ellos. No se trata de que sea mejor o peor sino de que los fabricantes americanos prefieren evitarlo ( De nuevo hay interesas comerciales ) y el IDE de Arduino sigue hasta la fecha la misma política por lo que no soporta los Arduinos que incluyen estos chips…por ahora.  Una vez que instalas el driver, se le pasan todos los males y funciona a la perfección. Pero basta con instalar el driver una vez y puedes olvidarte del problema. Tus Arduinos funcionan a las mil maravillas, sin excepción y no podrás diferenciar los que usan un chip o el otro. Una vez que instales el driver y enchufes tu flamante nuevo Arduino con CH340G en Windows, si vas a de dispositivos, deberías ver algo asi:


En mi experiencia y después de un año de tener instalado el driver, tengo que decir que no he notado diferencias de los Arduinos con uno y otro chipset y por eso la contienda me resulta absurda, y no me pienso involucrar en una lucha comercial entre empresas en competencia. Por lo que a mí respecta, si alguien me proporciona una solución al problema a una fracción del coste que venía pagando hasta ahora, le daré las gracias a los anteriores y me cambiaré alegremente de bando sin dejar de sonreír.He comprobado que los Arduinos clónicos han bajado sensiblemente de precio y una de las razones ha sido el chip USB. He utilizado conscientemente en muchos tutoriales un Arduino UNO clónico con este chip sin tener ningún problema y recientemente un comprador de la tienda me avisó de que los Arduino MEGA de que disponemos no son reconocidos por el IDE, precisamente por usar el CH340G Como hace ya mucho que yo instalé el driver, ni me había enterado siquiera de esto, porque los uso rutinariamente y sin sorpresas, pero me ha perecido conveniente advertiros del tema para que cada uno tome su decisión. PDF created on http://www.htm2pdf.co.uk via the HTML to PDF API

De hecho en la tienda Prometec que yo sepa hay varios productos que incluyen este chip CH340G y necesitan el driver, que son al menos un Arduino UNO, un MEGA y un adaptador FTDI a USB. En cuanto saque un rato espero poner una nota en los productos que lo incluyen para que nadie se lleve a engaño o se considere injustamente sometido a fraude. Pero, para cerrar el tema y por si sirve de algo, yo personalmente llevo mucho tiempo usando productos con el CH340G sin tener queja ni de su funcionamiento ni tampoco de compatibilidad con ningún programa o hardware que lo incluya, y a plena satisfacción, y si de paso me puedo ahorrar unos euritos …pues no seré yo quien diga que no.


 Hemos presentado los chips CH340G para la gestión del USB.  Vimos las diferencias con los chips oficiales.  Dictaminamos que no hay razón objetiva para evitarlos.

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