Arduino y Scratch

Implementación de Robots con la plataforma Arduino Luisa Fernanda García Vargas - Flor Ángela Bravo Sánchez

Implementación de Robots con la plataforma Arduino  El taller está dirigido a todo aquel que desee iniciarse en la programación de robots con el hardware libre Arduino.

Implementación de Robots con la plataforma Arduino

A través de entornos de programación gráfica para sistemas Arduino, los campuseros aprenderán a controlar elementos que hacen parte de un robot sin necesidad de tener conocimientos especiales en programación. Tomda de: http://www.oupe.es/es/Secundaria/Tecnologias/proyadarvenacional/Galeria%20documentos/tecnologia s_nac_4_interiores.pdf

MATERIALES DEL TALLER

MATERIALES

ARDUINO UNO R3

Un cable USB tipo AB

MATERIALES

Computador

Montajes para las pruebas IMPORTANTE Sistema operativo: Windows, Mac or Linux (Debian)

SOFTWARE

IDE DE ARDUINO

SCRATCH PARA ARDUINO S4A

CONCEPTOS BÁSICOS

LED (Light Emitting Diode) Usos:    

Indicadores de estado (encendido/apagado) Pantallas electrónicas de LEDs Control remoto (LEDs infrarrojos) Iluminación    

Alumbrado público y semaforización Pantallas electrónicas Iluminación de edificaciones y estructuras Iluminación decorativa

Imágenes tomadas de http://4.bp.blogspot.com/99yCe6pqfQY/T79VAENIvLI/AAAAAAAABoo/mfsy1qZdj5w/s1600/que+son+leds.jpg

POTENCIÓMETRO Es una resistencia variable Usos:  Elemento de control en los aparatos electrónicos. Ej: control de volumen  Detectar posición de dispositivos. Ej: posición de la articulación de un brazo robótico Imágenes tomadas de: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b5/Potentiometer.jpg/220px-Potentiometer.jpg, http://imagenes.unicrom.com.s3.amazonaws.com/descripcion_potenciometro1.gif

FOTORESISTENCIA o LDR Usos:

 Control de iluminación. Ej: Encendido y apagado de luces automáticamente  Detectar fuentes de luz. Ej: robot seguidor de luz  Detector la presencia Imagen tomada de http://www.epysteme.us/shop/img/p/27-68-large.jpg

Interruptor eléctrico Usos:

 Encendido y apagado. Ej: interruptor de un bombillo.  Activar momentáneamente un dispositivo (pulsador). Ej: timbre.  Detector de obstáculo

SERVOMOTOR Usos  Cualquier sistema que requiera un posicionamiento mecánico preciso y controlado  Aeromodelismo (alerones, timón, etc.)  Movimiento de cámaras de vigilancia  Robótica. Ej: Brazo robótico, control de ruedas motrices.

CONCEPTOS BÁSICOS  Una señal es analóga cuando puede tomar infinitos valores entre su valor mínimo y máximo.  Elementos analógicos:  Entrada: potenciómetro  Salida: intensidad de luz Vref Vcc

t

CONCEPTOS BÁSICOS  Una señal es digital cuando puede tomar solo dos valores (valores finitos).  El máximo está asociado a: 1, on, verdadero, fuente  El mínimo está asociado a: 0, off, falso, tierra

 Elementos digitales:  Entrada: pulsador  Salida: prendido – apagado V abierto - cerrado on

off t Imagen tomada de: http://www.bricogeek.com/shop/200-589large/interruptor-on-off-cuadrado.jpg

INSTALACIÓN DEL IDE DE ARDUINO

Instalación de Arduino  PASO 1 Descargar la IDE de Arduino de la página oficial según el sistema operativo. Link de descarga: http://arduino.cc/es/Main/Software (Español) http://arduino.cc/en/Main/Software (Ingles) Disponible para:  Windows  Mac OS X  Linux

Instalación de Arduino en Windows Contiene los drivers necesarios para hacer funcionar la placa Arduino con nuestro PC.

IDE de Arduino

Instalación de Arduino en Windows • Instalación del Driver

Instalación de Arduino en Windows • Instalación del Driver

Instalación de Arduino en Linux

En el siguiente enlace se encuentran las guías para la instalación del IDE de Arduino según la versión de Linux que se tenga. http://arduino.cc/playground/Learning/linux

IDE DE ARDUINO Menú Botones de acceso rápido

Editor de texto para escribir el código

Área de mensajes

Consola

CONFIGURACIÓN DEL IDE DE ARDUINO 1

2

3

CONFIGURACIÓN DEL IDE DE ARDUINO 1

2

3

INSTALACIÓN SCRATCH PARA ARDUINO-S4A

INSTALACIÓN DEL S4A PASO 1: Descargar e instalar el software S4A dependiendo del sistema operativo. Link de descarga: http://seaside.citilab.eu/scratch/downloads Disponible para: Windows, Mac or Linux (Debian).

INSTALACIÓN DEL S4A PASO 2: Instalar el firmware de S4A para que la tarjeta pueda comunicarse con este programa. Link del firmware de S4A: http://seaside.citilab.eu/S4AFirmware14.pde 1. Copiar el código del firmware de S4A 2. Pegarlo en el IDE de Arduino 3. Descargarlo a la tarjeta

INSTALACIÓN DEL S4A PASO 3: Finalmente se ejecuta S4A y de realiza el diseño haciendo uso de las librerías de bloques

INTRODUCCIÓN A S4A

S4A

CONFIGURACIÓN PUERTOS

Salidas digitales (pines digitales 10,11 y 13)

Salidas analógicas (pines digitales 5, 6 y 9) Entradas digitales (pines digitales 2 y 3) Entradas analógicas (pines de entrada analógica A0 – A5) Servomotores RC (pines digitales 4, 7, 8 y 12) 5V 0V

Funciones básicas  Salidas digitales Asignar valores (encendido/apagado) a las salidas digitales de la tarjeta Arduino

Funciones básicas  Salidas analógica Asignar valor (0-255 que corresponden a 0-5 voltios) a salidas analógicas de la tarjeta Arduino

Funciones básicas  Entrada digital Leer estado de un sensor digital (encendido/apagado)

Funciones básicas  Entrada analógica Leer los valores de un sensor analógico (0-1023 que corresponden a 0-5 voltios)

Funciones básicas  Control Servomotor Girar un servomotor para colocarlo con un ángulo concreto (0° - 180°)

Entradas análogas y digitales  Monitoreo de los valores de los puertos de entrada análogos y digitales

Funciones básicas  Controlar la ejecución de un programa

Funciones básicas  Definir cuantas veces se repite las instrucciones

Repite siempre las instrucciones

Repite 10 veces las instrucciones

Funciones básicas  Esperar cierto tiempo para continuar con la siguiente instrucción

Funciones básicas  Ejecutar una instrucción solo cuando se cumpla una condición Si cumple la condición ejecuta la instrucción

(1) (2)

Si cumple la condición ejecuta la instrucción (1) de lo contrario ejecuta la (2)

Funciones básicas  Crear una variable

Retorna el valor Asigna un valor Le suma un valor Oculta o muestra la variable en la pantalla

PROGRAMACIÓN DEL ARDUINO CON S4A

EJERCICIO 1: LED INTERMITENTE Objetivo: Encender y apagar un LED

Imagen tomada de: http://3.bp.blogspot.com/_I07DBaBH6X4/TUtlA329iI/AAAAAAAAAUs/jvtLDn8qHxA/s1600/leds.jpg

EJERCICIO 1: LED INTERMITENTE  MONTAJE 1

PUERTO 13

5V GND

LED

220Ω

EJERCICIO 1: LED INTERMITENTE Paso a Paso

1. 2. 3. 4.

Iniciar el programa al presionar bandera Repetir el código por siempre Poner el puerto digital 13 a 5V (Encendido) Poner un tiempo de espera para ejecutar la siguiente instrucción (tiempo de encendido del led). 5. Poner el puerto digital 13 a 0V (apagado) 6. Poner un tiempo de espera para ejecutar la siguiente instrucción (tiempo de encendido del led).

EJERCICIO 2: LED + POTENCIÓMETRO  Variación de la intensidad de luz de un LED con un potenciómetro

EJERCICIO 2: LED + POTENCIÓMETRO  MONTAJE 2

5V GND

5

A0

EJERCICIO 2: LED + POTENCIÓMETRO  Paso a paso

1. 2. 3. 4.

Iniciar el programa al presionar bandera Repetir el código por siempre Crear dos variables: intensidad y potenciómetro Asignar a la variable potenciómetro el valor leído en la entrada análoga A0 5. Asignar a la variable intensidad el valor redondeado de potenciómetro/K donde K=1024/255 (factor de reducción) 6. Asignarle a la salida analógica 5 el valor de la variable intensidad

EJERCICIO 3: LED + PULSADOR  Encender y apagar un LED por medio de un pulsador

EJERCICIO 3: LED + PULSADOR  MONTAJE 3 13

2

5V GND

EJERCICIO 3: LED + PULSADOR Paso a paso

1. 2. 3. 4.

Iniciar el programa al presionar bandera Repetir el código por siempre Usar un bloque condicional si…si no Preguntarse si es cierto (true) que la entrada digital 2 esta a 5V (presionado el pulsador) 5. Si es verdad: Poner el puerto digital 13 a 5V (Encendido) 6. Si es falso: Poner el puerto digital 13 a 0V (apagado)

EJERCICIO 4: LED + FOTOCELDA

 Control de la frecuencia de parpadeo de un LED mediante una fotocelda

EJERCICIO 4: LED + FOTOCELDA  MONTAJE 4 13

5V

GND

A0

EJERCICIO 4: LED + FOTOCELDA  Paso a paso

1. 2. 3. 4. 5.

Iniciar el programa al presionar bandera Repetir el código por siempre Crear una variables llamada Fotocelda Poner el puerto digital 13 a 5V (Encendido) Poner un tiempo de espera igual a la variable fotocelda dividido 400 (tiempo de encendido del led). 6. Poner el puerto digital 13 a 0V (apagado). 7. Poner un tiempo de espera igual a la variable fotocelda dividido 400 (tiempo de apagado del led).

EJERCICIO 5: SERVO+POTENCIÓMETRO  Control de posición un servo con un potenciómetro 0° 180°

Imagen tomada de: http://www.roboticapy.com/tienda/images/900-00005-M.jpg

EJERCICIO 5: SERVO+POTENCIÓMETRO  MONTAJE 5 8

5V

GND

A0

EJERCICIO 5: SERVO+POTENCIÓMETRO  Paso a paso 1. Iniciar el programa al presionar bandera 2. Ubicar el servo conectado en el puerto 8 a 90° 3. Repetir el código por siempre 4. Crear dos variables: Sensor y Ángulo 5. Asignar a la variable Sensor el valor leído en la entrada análoga A0 6. Asignar a la variable Ángulo el valor redondeado de la variable sensor*K donde K=180/1024=0.18 7. Ubicar el servo conectado en el puerto 8 al ángulo dado por la variable Ángulo

EJERCICIO 6: CONTROL MOTOR DC  Control del sentido de giro de un motor dc a través de un pulsador

EJERCICIO 6: CONTROL MOTOR DC  MONTAJE 6 11 10 5

5V

GND

2

EJERCICIO 6: CONTROL MOTOR DC  Puente H: L293D

Pin 0

Pin 1

Giro del Motor

Encendido (5V)

Apagado (5V)

Adelante

Apagado (5V)

Encendido (5V)

Atrás

Imagen tomada de: http://www.ectinschools.org/images/techno/pic/image009.jpg

EJERCICIO 3: LED + PULSADOR Paso a paso 1. Iniciar el programa al presionar bandera 2. Repetir el código por siempre 3. Usar un bloque condicional si…si no 4. Preguntarse si es cierto (true) que la entrada digital 2 esta a 5V (presionado el pulsador) 5. Si es verdad: a) Poner el puerto digital 10 a 5V (encendido) b) Poner el puerto 11 a 0V (apagado) c) Poner la salida analógica 5 a 100 6. Si es falso: a) Poner el puerto digital 10 a 0V (apagado) b) Poner el puerto 11 a 5V (encendido) c) Poner la salida analógica 5 a 100