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IMPLEMENTACIÓN DE LAS NTIC’S EN LOS LABORATORIOS
DE CIENCIAS NATURALES MEDIANTE EL USO DE LA
PLATAFORMA ARDUINO- PHYSICSSENSOR
MSc .Diego Aristizábal, Ing. Tatiana Muñoz
{daristiz, tcmunoz}@unal.edu.co
Maestría en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales - Sede Medellín
Universidad Nacional de Colombia
Sede Medellín
2011
AGENDA
• Introducción
• Qué es instrumentación virtual?
• Arduino como tarjeta de adquisición de datos
INTRODUCCIÓN
Figura 1. Osciloscopio análogo Figura 2. Osciloscopio digital
Figura 3. Generador
de señales
INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL
En el año de 1983 Truchard y Kodosky, investigadores de la National
Instruments, decidieron enfrentar el problema de crear un software que
permitiera utilizar la computadora personal (PC) como un instrumento
para realizar mediciones → LabVIEW [1]
Instrumento virtual (IV): Instrumento que no es “real”, se ejecuta en una
computadora y tiene sus funciones definidas por software. Cumple las
mismas funciones que un instrumento tradicional.
Instrumentación virtual: Sistema de medición, análisis y control de
señales físicas con un PC por medio de instrumentos virtuales.
Un instrumento virtual puede realizar las 3 funciones básicas de un
instrumento convencional [2]:
Adquisición
Análisis
Presentación de datos
Para construir un instrumento virtual, sólo se requiere [2]:
PC
Tarjeta de adquisición de datos con acondicionamiento de
señales
Software apropiado
INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL
Instrumentos Tradicionales vs Instrumentos virtuales [2, 3]
INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL
TARJETA ARDUINO [4]
Arduino es una plataforma de hardware basada en una
sencilla placa con entradas y salidas, análogas y digitales, en
un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje de
programación Processing/Wiring
TARJETA ARDUINO [4]
Desarrollar objetos interactivos
Adquisición de datos de una gran variedad
de sensores
Controlar una variedad de luces, motores y
otros actuadores
http://www.arduino.cc/
TARJETA ARDUINO_VENTAJAS[4]
Fácilmente asequible
Multiplataforma
Ambiente de programación
claro y sencillo de utilizar
Software y hardware
de libre distribución
TARJETA ARDUINO [4]
Atmega 168
Voltaje operativo 5 V
Voltaje de entrada
límite
6-20 V
Pines de entrada y
salida digital
14
Pines de entrada
analógica
6
Intensidad de
corriente
40 mA
Memoria Flash 16 Kb
SRAM 1 Kb
EEPROM 512 bytes
Frecuencia de reloj 16 MHz
SEÑALES ANÁLOGAS Y DIGITALES
Señal análoga:
Señal digital:
SEÑALES ANÁLOGAS Y DIGITALES
Como trabajar con la tarjeta ARDUINO?
1. Conseguir una tarjeta ARDUINO USB y el cable USB.
A nivel comercial:
Sigma Electrónica (http://www.sigmaelectronica.net/)
Dynamo Electronics (http://dynamoelectronics.com/)
Construirla: en este caso los diagramas de los circuitos se
obtienen en la página oficial de ARDUINO
(http://www.arduino.cc/)
TARJETA ARDUINO [4]
Como trabajar con la tarjeta ARDUINO?
2. Descargar el ambiente de desarrollo ARDUINO:
http://www.arduino.cc/ - Version Arduino 0022
Windows
Mac OS X
Linux: 32 bit, 64 bit
3. Instalar los drivers USB (al instalar PhisycsSensor, estos drivers
deberían haber quedado instalados)
arduino-0022\drivers\FTDI USB Drivers
TARJETA ARDUINO [4]
Como trabajar con la tarjeta ARDUINO?
4. Conectar la tarjeta ARDUINO.
5. Ejecutar el ambiente de desarrollo ARDUINO.
arduino.exe
TARJETA ARDUINO [4]
Como trabajar con la tarjeta ARDUINO?
6. Cargar el programa en la tarjeta ARDUINO (NOMBRE.pde)
TARJETA ARDUINO [4]
Como trabajar con la tarjeta ARDUINO?
7. Ejecutar el programa ARDUINO (Selección del tipo de tarjeta)
TARJETA ARDUINO [4]
Como trabajar con la tarjeta ARDUINO?
7. Ejecutar el programa ARDUINO (Selección del puerto de
comunicación)
TARJETA ARDUINO [4]
Como trabajar con la tarjeta ARDUINO?
8. Instalación del programa en la tarjeta ARDUINO
TARJETA ARDUINO [4]
Como trabajar con la tarjeta ARDUINO?
9. Visualización de los datos en el programa ARDUINO
TARJETA ARDUINO [4]
TARJETA ARDUINO [4]
//Ejemplo lectura de la entrada AN0 //Definicion de variables int analogValue; float voltaje = 0.0; // aqui va el voltaje en mV void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { analogValue = analogRead(0); // Lectura de la entrada analogica '0' voltaje = analogValue*5000/1023.00; //Conversion a mV Serial.print(analogValue); Serial.print(' '); Serial.println(voltaje); //ln enter Se envia el valor de voltaje }
PRÁCTICA
1. Líneas de campo magnético usando el sensor de efecto Hall UGN3503
PRÁCTICA
2. Curva de enfriamiento utilizando el sensor de temperatura LM 35
[1] Chacón R (2002). La Instrumentación Virtual en la enseñanza de la
ingeniería electrónica. Acción pedagógica, vol. 11, no. 1, pp. 74-84
[2] ¿Qué es la Instrumentación Virtual?
http://digital.ni.com/worldwide/latam.nsf/web/all/01E4BFF8EC9353
2086256B6000669953 [último acceso 01 noviembre de 2010]
[3] Instrumentación Virtual e Instrumentación Tradicional
http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/5935 [último acceso 01
noviembre de 2010].
[4] ARDUINO. http://arduino.cc/en/ [último acceso 20 mayo de 2011].
BIBLIOGRAFÍA
