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INTERFAZ HARDWARE SOFTWARE CON MATLAB Y ARDUINO

José Laruta Contacto: 73733340 Coordinador TISP Sección Bolivia

[email protected]

Universidad Católica Boliviana – La Paz Febrero 2015

AGENDA Retos del desarrollo de sistemas mecatrónicos. ¿Physical Computing? Matlab, un software para dominarlos a todos. Arduino y el boom del hardware libre. Enfoques del desarrollo embebido. Preparando el terreno.

Sistemas mecatrónicos: los retos. Medición y adquisición de datos. Plataforma de procesamiento y programación. Actuación (salidas digitales y analógicas, PWM). Integración y elección de alternativas.

• Costo. (!) • Facilidad de uso. • Flexibilidad.

Physical computing Sistemas que usan hardware y software capaces de sentir y responder al mundo físico. Physical computing esta relacionado más que nada al movimiento DIY.

Physical computing Actualmente tiene aplicaciones en el desarrollo de sistemas electrónicos interactivos y en herramientas para investigación. En ingeniería, facilita el desarrollo de prototipos rápidamente, con lo que cerramos la brecha hardware-software

Sensores

Los sensores son dispositivos capaces de transformar variables físicas en señales eléctricas. Estas señales podemos manipularlas y procesarlas en un circuito o computadora

EJEMPLOS DE SENSORES

Sensor fotoeléctrico reflectivo: mide la cantidad de luz infrarroja reflejada en el receptor. Sensor de temperatura: emite una señal eléctrica proporcional a la temperatura ambiente actual.

ACTUADORES

Los actuadores son la categoría opuesta a los sensores, se encargan de transformar señales eléctricas en físicas como movimiento angular, temperatura, luz, etc.

EJEMPLOS DE ACTUADORES

Un actuador muy común en el mundo de la robótica son los motores eléctricos, que convierten señales eléctricas en movimiento rotatorio gracias efectos electromagnéticos.

Microprocesadores / microcontroladores

Un microprocesador es una unidad lógica capaz de ejecutar instrucciones e interactuar con unidades de memoria para acceder y almacenar datos. Un microcontrolador incluye un microprocesador, memoria, periféricos y módulos especiales.

microcontroladores

Normalmente los microcontroladores son dispositivos de memoria y velocidad limitada. El lenguaje más común en el mundo de los uC es el C estándar. Existen distintas variedades y marcas de uC.

Matlab Software computacional. Ampliamente usado en ingeniería. Desarrollo y simulación integrados. Prácticamente se puede hacer TODO con Matlab.

Para qué es bueno Matlab? Simulación de sistemas físicos. Cálculos matemáticos complicados. Análisis de datos. Prototipado rápido de algoritmos.* Visualización de resultados.

Matlab

Arduino Una placa Opensource basada en un microcontrolador Atmega 328. Posee un entorno de desarrollo asociado.

Especificaciones Arduino UNO Microcontrolador ATmega328 16MHz, 32KB Flash, 2Kb SRAM, 1k EEPROM 19 pines de IO digital, 6 salidas PWM a 500Hz 6 entradas analógicas (10 bits) Voltaje de operación: 5V Puertos seriales I2C y SPI Puerto serial virtual.

Para qué es bueno Arduino? Proyectos que requieren entradas y salidas analógicas y digitales. Proyectos de mecatrónica, servomotores, motores DC, motores paso a paso. Proyectos de bajo costo. Proyectos que requieran algún nivel de flexibilidad (prototipado rápido) *

Ventajas de Arduino Ideal para proyectos y laboratorios de Electrónica/Mecatrónica de pregrado. Enorme comunidad y constante desarrollo para todo tipo de proyectos, amplio soporte. Soporte de grandes compañías de software con módulos compatibles.

Uniendo ambas plataformas

Desarrollo embebido, dos enfoques… Código desarrollado en la PC (host). Código ejecutado en el host. El microcontrolador actúa como una “pasarela” de entrada y salida para el host.

Desarrollo embebido, dos enfoques… Código desarrollado en la PC (host). Una vez comprobado el funcionamiento, el programa se graba en el microcontrolador. El microcontrolador trabaja de manera independiente.

Manos a la obra! (siguiente sábado)

Tethered approach Ingredientes:

•Matlab (r2012a o superior) •Arduino IO Package. •Arduino IDE. •Arduino UNO.

Arduino IO Package

• Descargamos el paquete de

http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexcha nge/32374-matlab-support-for-arduino--aka-arduin oio-package-

• Extraemos la carpeta en algún directorio • Establecemos ese directorio como directorio de trabajo en Matlab.

• Ejecutamos el comando: install

Instalación: • Descargamos

http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexcha nge/32374-matlab-support-for-arduino--aka-arduin oio-package-

• Extraemos la carpeta en algún directorio • Establecemos ese directorio como directorio de trabajo en Matlab.

• Ejecutamos el comando: install_arduino • Cargamos el programa adioes.pde a la placa arduino con Arduino IDE

Comandos básicos

• pinMode(a,4,’input’) • digitalRead(a,4) • digitalWrite(a,13,0) • analogRead(a,5) • analogWrite(a,5,150)

SENSORES Y ACTUADORES

Ejemplos

¿Preguntas?

MUCHAS GRACIAS!