Acá un resumen del texto, esta bueno para entender lo que hacemos con Arduino y sumar posibilidades de crear más prototipos....
Capítulo 1.
Transducción. Transformar la energía de un tipo a otra. Es importante en el concepto de Physical computing. Una forma de verlo a alto nivel es la transformación de intenciones en acciones, en otro nivel más bajo una forma de verlo es la transformación de energía física en energía eléctrica, haciendo posible a la vez que un computador la sense, o bien en otro sentido hacer que desde un computador se transforme esta energía eléctrica movimiento o luz entre otras posibilidades. El centro de la transducción esta la energía eléctrica.
Los electrones van desde un punto de mayor energía a menor energía (+ a -). El punto de menor energía eléctrica es la tierra misma (ground). La energía eléctrica se moverá a través de distintos conductores posibles.
La energía eléctrica siempre toma el paso de menor resistencia (flujo energético general, analogía de cómo escurre el agua o se transfiere el calor)
· Recordar circuito (closed Loop) 1.1 básico Batería, switch, ampolleta. Nos interesa usar la energía eléctrica para convertir la actividad humana en otras formas de energía (Physical Computing).
· Se logra convertir la energía eléctrica en luz por medio de la resistencia y calentamiento de la ampolleta
· En un circuito (closed Loop) bien diseñado toda la energía eléctrica logra transformarse en otro tipo de energía
Tres características eléctricas básicas que aparecen en todos los circuitos.
Voltaje (volts): nivel de energía relativa entre dos puntos del circuito (ej: circuito entre poder y tierra)
Corriente (amperes): Cantidad de energía eléctrica que pasa a través de cualquier punto de un circuito
Resistencia (ohms): es la cantidad de resistencia que cada componente pone al flujo de la corriente
Un circuito sin suficiente resistencia esta “malo” (Dreaded), debe ser siempre evitado a “toda costa”. Si un circuito no utiliza la energía eléctrica provista esta se devuelve a la fuente calentándolo y pudiendo quemarla. Al observar componentes de un circuito calentándose se debe al exceso de energía recibido respecto a su capacidad de uso de energía eléctrica.
La combinación de Corriente y Voltaje es llamada Poder Eléctrico (wattage medida en watts). Watts= volts x amp. Esta determina cuánto trabajo puede hacer un circuito. Al comprar un artefacto es relevante mirar cuantos Volts puede aceptar y cuánta corriente necesita
Electricidad versus Electrónica
“Pensar la electrónica como un subconjunto de circuitos eléctricos usados para trasferir información”
*La electricidad es la base “no inteligente” la electrónica es la transformación de la misma en señales de información por medio de circuitos*
Relación entre Voltaje, Corriente y Resistencia
Para balancear y diseñar un buen circuito es necesario:
Ley de OHM => Voltaje= Corriente x Resistencia. Recordar analogía Cantidad Agua (corriente), Manguera (resistencia), Velocidad Agua (voltaje)
En general los circuitos electrónicos no requieren mucho poder eléctrico, más bien requieren suficiente poder para registrar un mensaje en un “brain” o computador para transformar la energía (led, transistor, otro). Al contrario para hacer trabajo físico se requiere de bastante poder eléctrico.
La corriente eléctrica se provee de dos maneras como DC (una fuente directa, un cable, una tierra, voltaje constante) o AC (alterna, fuente voltaje alterna, dos cables). Usualmente en circuitos electrónicos se utilizan baja corriente (en torno a 5V) para ello se utiliza baterías o convertidores y trasformadores de AC a DC.
Flujo de la Electricidad
La electricidad siempre toma el paso que le ofrece menos resistencia, toda la electricidad en un circuito debe ser usada (excesos pueden dañar componentes).
Notas: ilustración 1.1 (fuente, switch, ampolleta). Están en serie, la corriente es la misma en el circuito pero el voltaje decae en la medida en que pasa por los componentes.
Ilustración 1.2 (fuente, switch, dos ampolletas en paralelo). La corriente se divide (analogía agua) la cantidad depende de la resistencia de cada componente, sin embargo el voltaje es el mismo.
Ilustración 1.3 (fuente, switch, dos ampolletas en paralelo, cable paralelo). Dado que no tiene prácticamente resistencia casi toda la corriente se va por el cable, acá tenemos un “dreaded” circuit, corto circuito.
Capítulo 2.
Solderless Breadboard
Es la fundación para montar los circuitos, se conocen además como prototyping boards. Permite mantener los componentes de un circuito fijos y conectarlos. Se recomiendan de 3 pulgadas o de 6 pulgadas
Microcontroladores
Son el corazón de los trabajos y proyectos de este texto de Physical Computing. Recomendados Basic Stamp, Bx-24 o Basic Atom Pro24. Existen varios tipos dependiendo la complejidad y capacidades de lo que se desee desarrollar. Esto está relacionado al nivel y simpleza de programación asociada. (Algunos lenguajes son BASIC language, C, Visual Basic, otros)
Analog Input
Fijarse en si el microcontrolador tiene convertidor análogo a digital para lectura de voltaje análogo de entrada, ver cuántas tiene. Acá se recomienda el Basic Stamp 2 como el único sin entradas análogas pero se puede “trucar” mientras los sensores ocupados sean de resistencia variable. Dato: Basic Atom Pro 24 tiene 4 entradas análogas.
Digital Input & Output
Cuántos pins de input y output digital tiene el micro controlador?. Se recomiendan aquellos de 16 pins I/O.
Analog Output
Verificar si el microcontrolador puede proveer ancho, pulso y modulación dedicada de manera que entregue una salida continua análoga sin interrumpir el resto del programa (ver Cap 6 Big Four Esquemas, programas y transductores ). Recomendado: PIC18F452
Velocidad de ejecución
Cuántas instrucciones por segundo puede dar el microcontrolador ¿(se recomienda que este compile antes de correr el programa). No es tan relevante, como dato el PIC es el más rápido de los cuatro recomendados, todos los micro controladores recomendados son de todas formas más rápidos que la velocidad de percepción humana. También a tener en cuenta el Baud Rate (pulsos por segundo) en caso de utilizar dispositivos MIDI a 31,250 bits per second, sería necesario chequear la capacidad.
Precio
A tener presente que el PIC 18F452 (recomendado) es el que tiene precio más barato pero entorno de desarrollo más caro.
Cantidad de memoria
El límite de memoria afecta cuán grande pueda ser el programa. Debiese incidir poco con el tipo de microcontrolador que ocuparemos.
Poder
Cuánto poder consume el MC? El PIC el más eficiente de los recomendados sin afectarse demasiado al agregar parlantes o motores.
High Level/Mid Level/Low level micro controllers
Alto nivel permiten hacer desarrollos sofisticados en physical computing digitales y análogos (Midi, teleo systems), tienen cableado oculto, no recomendable para principiantes.
Nivel medio, suelen correr más lento que los de nivel más bajo dado que los leguajes de programación sacrifican su eficiencia. El tipo de software es fácil de programar
Soluciones de bajo nivel, algunos ejemplos son PIC chips, SX chips. Son el centro de los niveles medios y altos de MC. Son los más difíciles de aprender de los tres en un inicio y los más caros en costo inicial, pero una vez realizado, los procesadores son los más baratos. Para montarlos y operarlos bien se requiere conocimiento más acabado de electrónica.
Componentes comunes
Switches, permiten el avance o corte de la corriente uniendo dos puntas, existen muchos de tipo mecánico, también hay variantes como los switch magnéticos. Se especifican según máximo y mínimo voltaje que pueden conducir. En general pueden ser NO normally open o bien NC normally closed
Resistores, permiten convertir energía eléctrica en calor, previenen los cortos circuitos (dreaded)
Resistores Variables, resisten el flujo de la electricidad en niveles variables son transductores comunes para entradas análogas. Ejemplos son termistores, fotoceldas, flex sensors, potenciómetro (ejemplo volumen Knob guitarra).
Capacitor, analogía, es como tener una cuenta de ahorro de electricidad. Puede almacenar electricidad cuando recibe y liberar cuando esta falta hasta agotar la carga. Sirven para suavizar señales eléctricas erráticas. Se clasifican acorde a cuánta carga son capaces de almacenar llamado capacitancia (Farads).
Diodos, analogía, one way Street, permiten el flujo de la electricidad en una sola dirección, por definición están polarizados, usaremos diodos de propósito general y diodo de emisión de luz (LED)
Transistores y Relays, son switches pero accionados por señales electrónicas desde el Micro Controlador. Son como “pequeños switches que activan gran de switches”. Los relays usualmente tienen forma de tubo, tienen también una función de switch.
Fuente de poder. Ocuparemos en los ejercicios fuentes DC (Bateria) opuesto a AC (enchufe pared). Importante a saber en la fuente es Voltaje y Amperes, necesitaremos una que provea entre 8 y 15 DC, los Microcontroladores tienen un regulador que pueden convertir a +5DC, en lo que usualmente se harán los ejercicios +5DC. En cuanto al amperaje, mientras más, mejor, en los ejercicios requeriermos 300 miliamperes, pero para incorporar motores, crear calor o movimiento se requiere más corriente (ideal 1000 miliamperes)
Conector de poder. Es más seguro y cómodo tener un conector, evitando pasar la corriente directo al breadboard, se recomienda en nuestro casos un conector coaxial que haga enlace con el Jack del poder, recomendado 2.1 mm diámetro interno y 5.5m de diámetro externo generalmente estándar en los adaptadores AC/DC.
Regulador de voltaje. Permiten convertir y regular entradas de 8 a 15 volts que vienen desde la fuente de poder. Se recomienda añadir un regulador externo.
RC servomotor (servo). Se pueden fácilmente operar desde un MC, sirven para controlar movimiento.
Conector Serial y Cable Serial. Permite enlazar el cable serial al breadboard. Necesitaremos conectores hembra DB9 y así bajar los programas al MC y enlazar al computador. El cable es el puente que transmite desde al computador al MC, permiten que pasemos los programas al MC y a la vez pasar mensajes hacia el programa en el computador.
Headers. Permite unir varios cables y unirlos de buena forma al breadboard
Algunas herramientas de apoyo adicionales. Project Box recomendada para ordenar y guardar el breadboard, cable ties, USB to serial adaptor, Base metal para soldar (soldering iron), Solder (soldadura cable), Alicate punta (needle nose pliers), Corta goma y corta cable (wire strippers y wire cutter), mini prensa, mini pinzas, mini destornillador, taladro y puntas de taladrar, Multímetro (para medir voltaje, corriente, resistencia, continuidad corriente), pistola de pegamento, toolbox
