Circuitos con Arduino
CURSO DE NIVELACIÓN
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🧠 ¿Qué aprendo?
- La electricidad y conceptos fundamentales de electrónica: voltaje, corriente y resistencia
- Conexión y simulación de circuitos con TinkerCad
- Conozcamos la Placa Arduino
- ¿Qué es ArduinoBlocks?
- Programación de Arduino con ArduinoBlocks
- Condicionales Sí/Sino
- Estado de un pulsador
- Uso de variables
💡 ¿Qué es la electricidad?
🧠 La electricidad es una forma de energía que se manifiesta con el movimiento de los electrones de la capa externa de los átomos que hay en la superficie de un material conductor.
🧠 Los electrones con carga negativa (-) y los protones con carga positiva (+) son amigos, por eso se atraen.
💡 ¿Qué es el Voltaje?
🧠 Es la fuerza que necesita el electrón para moverse a través de un conductor (camino) en un circuito eléctrico cerrado. Su unidad es el Voltio (V). El instrumento usado para medir el voltaje se conoce como voltímetro.
“Tenemos dos tipos de voltaje: ac (alterna) y dc (continuo)”
➡️ Voltaje DC: Genera Corriente Continua (Direct Current)
➡️ Voltaje AC: Genera Corriente Alterna (Altern Current)
💡 ¿Qué es la Corriente?
🧠 Es la cantidad de electrones que circulan por un circuito cerrado, su unidad de media es el amperio (A). El instrumento usado para medir la corriente se conoce como amperímetro.
💡 ¿Qué es la Resistencia?
🧠 Es aquello que se oponen al paso del movimiento de electrones. Tenemos elementos con muy poca resistencia (conductores) como los cables metálicos y tenemos elementos con muy alta resistencia (aislantes) como el plástico. Su unidad es el Ohmio (Ω). El instrumento usado para medir la resistencia se conoce como óhmetro.
💡 Circuito Eléctrico
🧠 Para la circulación de electrones tiene que haber un circuito cerrado, que es la conexión de componentes electrónicos entre sí. Se representa mediante un esquema electrónico.
💡 En Pocas Palabras
💡 Simulación de circuitos Electrónicos
Simulación de Circuitos con TinkerCad
🧠 Para diseñar, estudiar y comprender el funcionamiento de los circuitos electrónicos, se utilizan programas de simulación. En nuestro caso hemos elegido Tinkercad. Se trata de un simulador online que permite diseñar circuitos de todo tipo sin necesidad de instalar ningún software en la computadora.
💡 ¿Cómo funciona?
🧠 Es de esperar que esta nueva opción que ofrece la plataforma Tinkercad sea fácil de usar e intuitiva. De hecho, con esta herramienta no solo podrás diseñar el circuito, también podrás realizar una simulación en tiempo real. Así obtienes la oportunidad de probar tu diseño electrónico antes de llevarlos a la realidad física.
💡 ¿Cómo utilizar TinkerCAD Circuits?
Paso 1: Haga clic en el apartado superior derecho “Nuevo” y luego pulse sobre la opción “Circuito”
Paso 2: Comience a ensamblar su nuevo circuito de forma fácil arrastrando los componentes sobre la pantalla central y soltándolos. Además de los componentes que aparecerán en primera mano, conseguirás más en la caja Buscar. Ten en cuenta que los componentes aparecerán según sus nombres en inglés
Paso 3: Realiza las conexiones entre los componentes pulsando entre los extremos que se quieran conectar. La conexión puede anularse haciendo clic sobre ella y pulsando la tecla suprimir del teclado.
Paso 4: Se deben ajustar los valores de cada uno de los componentes. Para ello sólo tendrás que hacer doble clic sobre ellos.
Paso 5: Finalizas con la emocionante tarea de probar el diseño de tu circuito usando el simulador de Tinkercad. Para ello, debes pulsar el botón “Iniciar Simulación” que encontrarás en la parte superior de la pantalla.
📋 Ejemplo N° 1: Mi primer circuito
➡️ Ingresamos a la Cuenta de Tinkercad de miMakerHouse Talleres Regulares y hacemos clic en «Unirse con apodo». Ahí colocamos nuestro nombre de usuario (primerNombre.primerApellido)
Simulación de Circuitos con TinkerCad
💻Descripción
💡 Realizar la simulación de nuestro primer circuito eléctrico.
💻 Circuito
💡 Componentes de Electrónica Básica
Simulación de Circuitos con TinkerCad
🧠 Un componente electrónico es un dispositivo que forma parte de un circuito electrónico. Se suelen encapsular, generalmente en un material cerámico, metálico o plástico, y terminar en dos o más terminales o patillas metálicas.
💻 El Protoboard
🧠 El protoboard hace referencia a un tablero de prototipos, el cual sirve para montar circuitos de pruebas sin necesidad de soldadura. Esta placa tiene una cubierta plástica aislante, debajo de ella se encuentran laminillas conductoras que permiten la conexión eléctrica entre los componentes que se insertan en ella.
💻 Las Resistencias
💡 La resistencia es un componente imprescindible en un circuito eléctrico. Está fabricada por carbón u otros materiales resistentes a la electricidad que actúan como obstáculo cuando pasa la corriente eléctrica. Es decir, se opone al paso de la corriente para que el sistema eléctrico no sufra sobrecargas.
El valor de las resistencias se determina mediante la lectura de sus bandas en el orden siguiente:
💻 El Diodo Emisor de Luz – LED
💡Es un componente semiconductor que emite luz cuando la corriente lo atraviesa en un sentido apropiado. El LED tiene polaridad y esto es razón suficiente para considerar su correcta conexión, de lo contrario llegaría a dañarse.
📋 Ejemplo N° 2: Circuito con Protoboard
➡️ Ingresamos a la Cuenta de Tinkercad de miMakerHouse Talleres Regulares y hacemos clic en «Unirse con apodo». Ahí colocamos nuestro nombre de usuario (primerNombre.primerApellido)
Simulación de Circuitos con TinkerCad
💻Descripción
💡 Observar el efecto de un resistor o resistencia que controla el paso de la corriente.
📋 Componentes:
- Batería de 9v
- 1 Pulsador
- 1 Resistencia de 100 Ohm, 10 kOhm (10000 Ohm)
- 1 LED
- Cables Jumper
💻 Circuito
✅ Responde en tu Cuaderno
- ¿Qué sucede cuando cambio la resistencia de 100 Ohm por una de 10kOhm? ¿Porqué?
- ¿Qué sucede cuando quito la resistencia del circuito? ¿Porqué?
- ¿Qué sucede cuando reemplazo la resistencia por un cable? ¿Porqué?
⚔️Desafío 01: Demuestra lo aprendido
💰Recompensa: 30 Monedas de Oro – 15 Cristales de Experiencia
🧠 Utiliza la información del ejercicio «Circuito con Protoboard» para realizar la conexión y simulación del siguiente circuito eléctrico:
💻 Circuito Serie
💡 La Placa Arduino
🧠 Arduino es una plataforma de desarrollo basada en una placa electrónica de hardware libre que incorpora un microcontrolador re-programable y una serie de pines de conexión. Estos permiten establecer conexiones entre el microcontrolador y los diferentes sensores y actuadores de una manera muy sencilla (principalmente con cables jumper).
💡 Señal Digital
🧠 También llamadas variables discretas. Se caracterizan por tener dos estados diferenciados y por lo tanto se pueden llamar binarias. Siendo estas variables más fáciles de tratar (en lógica serían los valores Verdadero (V) y Falso (F) o podrían ser 1 ó 0 respectivamente).
💡 ¿Qué es ArduinoBlocks?
🧠 ArduinoBlocks es una plataforma online de uso libre y gratuito para robótica educativa que permite la programar en Arduino de forma visual a través de bloques.
💡 A diferencia de otras aplicaciones similares, ArduinoBlocks es una plataforma totalmente online donde el usuario realiza y guarda su trabajo en la nube para evitar los imprevistos. Además, implementa una serie de funcionalidades cooperativas para poder buscar, compartir o valorar los proyectos de otros usuarios creando así una comunidad activa de lo que hoy se conoce como makers.
💡 ¿Qué necesitamos para programar con ARDUINOBLOCKS?
- Crear una cuenta en ArduinoBlocks e iniciar un nuevo proyecto (a cada programa le denomina «Proyecto»)
- Descargar e instalar ArduinoBlocks-connector (interfaz para cargar los programas a Arduino)
- Hacer el programa y cargarlo en la placa desde el navegador.
💡 Instalaciones Necesarias
🧠 ArduinoBlocks Connector – Necesitamos el conector ArduinoBlocks para realizar la programación de Arduino desde el navegador.
💡 Cuerpo de un Programa
🧠 Todo programa de Arduino necesita 2 partes principales:
- Inicializar: Lo que programemos en esta sección sólo se ejecutará una sola vez.
- Bucle: Acá viene nuestro código principal, ya que lo que programemos en esta sección se ejecuta de manera infinita mientras la placa Arduino tenga energía.
📋 Ejemplo N° 3: Crear un Proyecto en ArduinoBlocks
➡️ Ingresamos a la Cuenta de ArduinoBlocks de miMakerHouse y en «Correo electrónico» colocamos nuestro nombre de usuario (NombreApellido.bmaker)
Simulación de Circuitos con TinkerCad
💻Descripción
💡 Realizar la conexión y programación de nuestro primer proyecto con la placa Arduino UNO.
💻 Circuito
💻 Código TinkerCad
💻 Código ArduinoBlocks
⚔️Desafío 02: Demuestra lo aprendido
💰Recompensa: 30 Monedas de Oro – 15 Cristales de Experiencia
🧠 Utiliza la información del ejercicio «Crear un Proyecto Nuevo» para realizar la conexión y programación del siguiente circuito.
💻 Circuito
💻 Código TinkerCad
💻 Código ArduinoBlocks
🧠 Sentencia Condicional
💡 Una sentencia condicional es plantearse una pregunta para actuar de una forma u otra según la respuesta. Por ejemplo, si llueve, abriré el paraguas. Si por el contrario no llueve, lo cerraré. Si hace frío, me pondré el abrigo. Si hace calor, me lo quitaré. Si es de noche, encenderé una luz. Si por el contrario es de día, la apagaré.
💡 El bloque Si no, se ejecutará cuando no se cumpla la condición principal.
📋 Ejemplo N° 4: Circuito con Pulsador
➡️ Ingresamos a la Cuenta de Tinkercad de miMakerHouse Talleres Regulares y hacemos clic en «Unirse con apodo». Ahí colocamos nuestro nombre de usuario (primerNombre.primerApellido)
Simulación de Circuitos con TinkerCad
➡️ Ingresamos a la Cuenta de ArduinoBlocks de miMakerHouse y en «Correo electrónico» colocamos nuestro nombre de usuario (NombreApellido.bmaker)
💻 Descripción
🧠 Al presionar el botón (PIN 2) el LED (PIN5) se enciende, cuando suelto el botón el LED se apaga.
💡 Un pulsador es un sensor digital que al presionarlo envía información al Arduino. En nuestra vida diaria estamos rodeados de pulsadores, desde los botones del ascensor a los botones de stop de los autobuses o las teclas del ordenador.
🆘 ¿Cómo funciona?
✅ El pulsador envía ‘0’ al Arduino cuando está presionado
✅ El pulsador envía ‘1’ al Arduino cuando no está presionado
💻 Circuito
💡 Recuerda que tu placa controladora nunca hace nada que no le hayas dicho. Hay que programar todo lo que quieras que haga. Si solo programas que el LED se encienda, y no le dices cuando debe apagarse, el LED nunca se apagará. Por ello el bloque Si…ejecutar dispone de dos opciones más: sino si… hacer y sino.
💻 Código Tinkercad
💻 Código ArduinoBlocks
🧠 Programando con Variables
💡 Una variable es un valor que guardamos y que podremos recuperar cuando lo necesitemos. Digamos que es como una caja donde guardamos un dato, como por ejemplo… un espárrago.
💡 Este valor que guardamos en nuestra caja, lo podremos ver y reutilizar más adelante. Si no guardamos ese dato en una variable no podremos reutilizarlo, ya que el programa no lo recordará. Además, como veremos más adelante, en cualquier momento podremos cambiar el valor guardado en la variable.
Declarar una Variable
🧠 Al declarar una variable en nuestro programa lo que hacemos es crear esa caja y guardar por primera vez un dato en ella. Para identificar en todo momento nuestra variable (o nuestra caja) debemos ponerle un nombre.
💡 En el momento en que declaras una variable defines de qué tipo es. Por ejemplo: si lo primero que guardaste es un número, esa variable siempre va a guardar números, pero si lo primero que guardaste es una palabra o texto, solo podrá guardar texto.
📋 Ejemplo N° 5: Circuito con Pulsador utilizando Variables
➡️ Ingresamos a la Cuenta de Tinkercad de miMakerHouse Talleres Regulares y hacemos clic en «Unirse con apodo». Ahí colocamos nuestro nombre de usuario (primerNombre.primerApellido)
Simulación de Circuitos con TinkerCad
➡️ Ingresamos a la Cuenta de ArduinoBlocks de miMakerHouse y en «Correo electrónico» colocamos nuestro nombre de usuario (NombreApellido.bmaker)
💻 Descripción
🧠 Al presionar el botón (PIN 2) el LED (PIN5) se enciende, cuando suelto el botón el LED se apaga.
💡 La información del pulsador lo guardaremos en una variable llamada SENSOR.
🆘 ¿Cómo funciona?
✅ El pulsador envía ‘0’ al Arduino cuando está presionado
✅ El pulsador envía ‘1’ al Arduino cuando no está presionado
💻 Circuito
💻 Código TinkerCad
💻 Código ArduinoBlocks
⚔️Desafío 03: Demuestra lo aprendido
💰Recompensa: 30 Monedas de Oro – 15 Cristales de Experiencia
🧠 Utiliza la información y el mismo diagrama del ejercicio «Circuito con Pulsador utilizando Variables» para hacer que el LED parpadee cada medio segundo mientras el PULSADOR está presionado y se apague cuando deja de presionarse.
¡Estamos listos, a construir!
💰Recompensa: 10 Monedas de Oro – 5 Cristales de Experiencia
➡️ Ingresamos a la Cuenta de TinkerCad de miMakerHouse Talleres Regulares y hacemos clic en «Unirse con apodo». Ahí colocamos nuestro nombre de usuario (primerNombre.primerApellido)
Simulación de Circuitos con TinkerCad
➡️ RETO 01: Dibuja en la computadora cuál de los siguientes diseños de un circuito eléctrico funcionará correctamente para que el palito de helado gire como un ventilador
➡️ RETO 02: Dibuja y nombra al voltaje, la corriente y la resistencia
➡️ RETO 03: Realizar el circuito de una linterna
💻 Circuito
➡️ RETO 04: Realizar la conexión y simulación del siguiente circuito:
💻 Circuito Paralelo
⚔️¡Retos Adicionales!⚔️
💰Recompensa: 20 Monedas de Oro – 10 Cristales de Experiencia
✅ Solo para los más intrépidos y osados:
➡️ RETO A1: ¿Qué es lo que hace el siguiente circuito?
Recuerda
🧠 La electricidad es un tipo de energía que se puede contener en un solo lugar o se puede mover de un sitio a otro. Cuando la energía se mantiene en un solo lugar, se la conoce como energía estática, que significa que no se mueve; la electricidad que se mueve de un sitio a otro se llama corriente eléctrica.
