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ESTADO DEL ARTE SOBRE ARDUINO

Resumen En este artículo se presenta una síntesis de las principales características del sistema Arduino. Se describen los diferentes usos para los cuales es útil esta placa dependiendo de su tipo y las necesidades del proyecto para el cual se va a utilizar. También hace una reseña sobre algunos proyectos en los cuales fue utilizado este sistema para entender su funcionamiento.

Introducción El proyecto «Arduino» se inició en el año 2005 como un proyecto enfocado a estudiantes en el Instituto IVREA (IDII), en Ivrea (Italia). En aquellos años, los estudiantes usaban el microcontrolador BASIC Stamp, cuyo costo era de $100 USD, un costo considerablemente alto para un estudiante promedio. El nombre Arduino viene de un bar en Ivrea, Italia; en donde algunos de los fundadores del proyecto Arduino solían reunirse. El bar tiene el nombre de " Bar di Re Arduino", y fue nombrado en honor a Arduino de Ivrea, quien fue el margrave de la Marcha de Ivrea y Rey de Italia desde el año 1002 hasta el año 1014. Actualmente existen multitud de placas Arduino, y la mayoría de ellas están disponibles en distintas versiones, adaptables prácticamente a cualquier tipo de requisitos o necesidades para llevar a cabo un determinado proyecto. Marco teórico

¿Qué es Arduino? Es una plataforma de Hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos de diferentes disciplinas. El hardware consiste en una placa con microcontroladores Atmel AVR y puertos de entrada/salida. Los microcontroladores más usados son: Atmega168, Atmega328, Atmega1280 y ATmega8 por su sencillez y bajo coste que permiten el desarrollo de múltiples diseños. Arduino se enfoca en acercar y facilitar el uso de la electrónica y programación de sistemas embebidos en proyectos multidisciplinarios. Los productos que vende la

compañía son distribuidos como Hardware y Software Libre, bajo la Licencia Pública General de GNU (GPL) y la Licencia Pública General Reducida de GNU (LGPL), permitiendo la manufactura de las placas Arduino y distribución del software por cualquier individuo.

¿Para qué es utilizado? Puede tomar información del entorno a través de sus pines de entrada de toda una gama de sensores y puede afectar aquello que lo rodea controlando luces, motores y otros actuadores. Se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos o puede ser conectado a software del computador.

Tipos y características de las placas Arduino Arduino Mega    

Es de mayor potencia Se usa para trabajos complejos Utiliza el microcontrolador Atmega2560 Microcontrolador con mas memoria de programa, RAM y más pines de i/o

Arduino Bluetooth   

Cuenta con modulo para transmisión de datos de hasta 100 metros Se puede programar sin cable Se puede realizar comunicaciones en serie con cualquier dispositivo Bluetooth

Arduino Pro    

Es mas robusto y con mejor acabado final Cuenta con conector especial para conectar baterías LiPo Sus conectores son de superficie Su espesor es menor que las demás placas Arduino

Arduino Uno   

Placa estándar, más reconocida y más documentada 100% compatible con los modelos Duemilanove y Diecimila Posee microcontrolador Atmega328 con 32 Kbyte de ROM para el programa

Arduino Nano Puede ser pinchado directamente sobre una protoboard, similar al Arduino mini

Arduino Mini   

Versión miniaturizada mide 30x18 mm Permite ahorrar espacio en los proyectos en que se usa Mismas funcionalidades que Arduino uno

Arduino Pro Mini    

Versión mejorada del Arduino mini Tiene chip Atmega328 con 32 kb de ROM para programa Especial para proyectos donde las dimensiones son importantes Para programar se requiere conversor con chip FTDI

Arduino LilyPad   

Creado con microcontrolador para diseño de prendas y e-textiles Se puede utilizar con complementos similares como fuentes de alimentación y sensores actuadores unidos por hilo conductor Basado en el ARmega168V

Arduino Fio   

Basado en el Atmega328P y funciona a 3.3V y 8MHz Cuenta con 14 pines de entrada/salida Tiene agujeros disponibles para montar conectores de pines

Funcionamiento de circuitos con Arduino Los microcontroladores son circuitos integrados en los que se pueden grabar instrucciones, las cuales las escribes con el lenguaje de programación que puedes utilizar en el entorno Arduino IDE. Estas instrucciones permiten crear programas que interactúan con los circuitos de la placa. El microcontrolador de Arduino posee lo que se llama una interfaz de entrada, que es una conexión en la que podemos conectar en la placa diferentes tipos de periféricos. La información de estos periféricos que conectes se trasladará al microcontrolador, el cual se encargará de procesar los datos que le lleguen a través de ellos. Antecedentes Desde los primeros inicios de las placas Arduino han sido muchos los proyectos que se han creado utilizando esta metodología que ha servido de gran ayuda en el ejercicio de la electrónica. A continuación, se describen algunos de estos prototipos que dan cuenta de la esencia para la cual fueron creadas las placas Arduino. PROYECTOS INTERNACIONALES

López, Oscar. Sistema de monitorización ambiental basado en hardware open-source alimentado mediante energía fotovoltaica. Universidad de Cantabria. España, 2014.

Objetivo Construcción de un equipo de monitorización aplicado a un sistema fotovoltaico, aislado, para controlar en tiempo real las condiciones que lo rodean y actuar en consecuencia. Arduino Uno de los elementos utilizados fue una placa basada en la plataforma Arduino UNO junto a los sensores, cuya función es recoger los datos ambientales que más tarde se transmitirán al siguiente elemento. Conclusiones Con este proyecto el autor concluye que gracias a las plataformas de hardware libre existentes hoy en día y a la tremenda comunidad que da soporte a estas plataformas se proporciona un gran aliciente para adentrarse en el mundo de la electrónica.

Sanclemente, Oscar. Casa domótica con Arduino. Universidad Politécnica de Valencia; España, 2016. Objetivo Conocimiento y entorno de los microcontroladores, y la posibilidad de poder usarlos para beneficio de la vida cotidiana como bien pueden ser para la automatización en viviendas. Arduino Para este proyecto fueron utilizadas las siguientes placas: 

 

Un Arduino UNO con su módulo de expansión para poder atornillar el cableado, para el control de nivel de llenado del tanque y nivel de sal descalcificadora. Un Arduino Mega y un Arduino Nano para el control Demótico a través del servidor web Arduino. Un Arduino Mega y un Arduino Nano para Acceso mediante Control de RFID y estados por voz.

Conclusiones Por un lado, se obtuvo el logro de un control de llenado de un tanque de agua, para un acuario y el control del nivel de sal de la descalcificadora ya que no posee display y no puede transmitir información al usuario. Toda esta parte del primer bloque manda la información a tiempo real a una pantalla lcd gobernada por un Arduino Uno y este la obtiene de varios sensores. Por otro lado, también se creó un servidor web con un Arduino mega y un escudo de Ethernet, para comunicarnos con este Arduino que es el que posee la información de la página web a publicar introducimos la ip dinámica de mi router, una vez dentro nos aparecerá la interface de los elementos a accionar de la vivienda. Por último, se creó un control de acceso a la vivienda en el cual nos identificamos para armar y desarmar la alarma con un tag de rfid de 13,5 MHz y a través de un módulo de voz nos dirá en qué estado se encuentra el control de acceso y nos despedirá o dará la bienvenida mediante voz.

PROYECTOS NACIONALES

Martínez, Nelson. SISTEMA DE ALARMAS, TRANSMISIÓN Y MONITOREO DE DATOS APLICADO A LA MEDICIÓN DE VARIABLES CON REDES GSM/GPRS. Universidad Católica de Manizales., Caldas. 2016. Objetivo Diseñar e implementar un sistema de alarmas, transmisión y monitoreo de datos aplicado a la medición de variables con redes GSM/gprs. Arduino Para este proyecto como tipo de tecnología se usó una plataforma Arduino y para la comunicación con el mismo se tuvieron en cuenta tres tipos de placas WIFI, Ethernet, GSM/GPRS o combinación de las mismas. La placa Arduino fue útil para transmitir comandos AT a un módulo GPRS/GSM que sea capaz de interpretarlos y actuar en consecuencia. Conclusiones Se logró comunicación con el módulo GSM/Gprs e interactuar con varios sensores y actuadores, todo ello conectado sobre la plataforma Arduino.

Bohórquez, Carol; Fonseca, Diego; Gutiérrez, Santiago. SISTEMA DIDÁCTICO PARA EL CONTROL DE NIVEL CON TANQUES ACOPLADOS. Universidad Católica de Colombia, Bogotá; 2017. Objetivo Desarrollar un sistema didáctico de tanques acoplados para realizar prácticas de control. Arduino El proyecto utilizó una placa de Arduino Mega 2560 (ATmega 2560) que contiene 54 pines digitales de entrada / salida, 16 entradas analógicas, 4 UART (puertos serie de hardware), un oscilador de cristal de 16 MHz, una conexión USB, un conector de alimentación, un encabezado ICSP, y un botón de reinicio. La placa se encargó de la comunicación de datos entre módulos e interfaz ya que básicamente funciona como un Toolkit llamado LIFA. Conclusiones Se logró diseñar y elaborar un sistema didáctico para control de nivel en tanques acoplados con sensores, actuadores y materiales con referencias existentes en el mercado que facilitaron el diseño mecánico del sistema, donde se pudo explorar diversas formas para lograr este prototipo y crear una experiencia lo más cercana posible al sector industrial.

Martínez, Lina; Niño Jorge. ELABORACIÓN DE UNA MANO ROBÓTICA DIDÁCTICA PARA LA ENSEÑANZA DE PROGRAMACIÓN EN ARDUINO. UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA. DUITAMA, BOYACA;2017.

Objetivo Desarrollar una Mano Robótica Didáctica que permita el aprendizaje integral de programación en Arduino para estudiantes de los grados décimo y once, en una institución educativa de la ciudad de Duitama. Arduino El componente electrónico se implementó en una placa de Arduino UNO-R3, la cual se programa a través del software Arduino IDE. La placa de Arduino UNO R3 incorpora un microcontrolador ATmega328, el cual cuenta con 14 pines de entradas y salidas digitales, de los cuales 6 son salidas PWM; además, posee 6 entradas analógicas. En este caso, el prototipo requiere de cinco entradas analógicas para las flexo resistencias, una salida digital para el funcionamiento de las cargas lumínicas y cinco pines PWM para el control de los servomotores.

Concusiones Se logró la construcción de una mano Robótica cuyo control electrónico se efectuó a través de una tarjeta Arduino, la cual permite leer el estado de los sensores, flexo resistencias en este caso, a la vez que genera las señales para controlar los servomotores responsables del movimiento.