Taller de Introducción a la Ingeniería Eléctrica Instituto ...

Taller de Introducción a la Ingeniería Eléctrica

Instituto de Ingeniería Eléctrica - Facultad de Ingeniería – Universidad de la Republica

Objetivo

� Actividad orientada a la generación de ingreso

� Introducción a la Ingeniería Eléctrica

� Motivación

� Creatividad

� Trabajo en equipo

� Enseñanza activa:

� Se viene a HACER, no solo escuchar

Fac. Ingeniería - UdelaR Tallerine Biónico 2020 2

�Docentes:

� Javier Rodríguez (responsable)

� Federico Favaro

� Santiago Bernheim

�Asistentes:

� Juan Berniz

� Juan Pedro Ballestrino

� Roberto Barrera


Equipo docente

� Clases teórico/prácticas:

� Día y hora: Jueves de 16:30 a 19:30

� Lugar: Laboratorio de Medidas del IIE

� Excepciones……… (serán comunicadas).

� Clases de consulta

� A definir……

� Carga horaria:

� 10 horas semanales durante 15 semanas � 10 créditos

� 3 horas semanales en clase

� 7 horas semanales de trabajo en grupo!!!


Organización del trabajo

� 3 horas de clase que se dividen en:

� Presentaciones teóricas

� Trabajo en grupo

� Consultas grupales e individuales.

� Evaluación

� Evaluación continua

� Evaluación de obligatorios en forma oral

� Informes

� Importa mucho la ACTITUD:

� El que no hace nada MUY MAL

� El que lo hace todo MUCHO PEOR

� Presentación final

� Muestra tallerine



TODO influye

� Herramienta EVA:

� Comunicación oficial del curso

� Sitio: https://eva.fing.edu.uy� Allí seleccionar: Institutos > Ingeniería Eléctrica > Cursos del Primer

semestre 2020 > Tallerine > Tallerine Bionico

� Dentro del EVA hay:

� Foros de información

� Foros de consulta

� Material teórico

� Material de apoyo

� Ejercicios a realizar

� …………..

� Se forman grupos de 5 estudiantes



�Material a recibir por grupo:� Placa Arduino UNO o Arduino Mega 2560

� 9 servomotores

� 1 radio bluetooth

� 1 sensor de ultrasonido

� Leds y resistencisas

� 1 protoboard

� cables y conectores.

� Partes para armar un cuadrúpedo (4 patas, 8 articulaciones, 2

caderas, 1 columna, tornillos).

� Al finalizar el curso se debe devolver TODO el material recibido y funcionando.

¡¡¡ Se debe reponer el material que se rompe !!!!



�Material no proporcionado:� Cuerpo (plataforma para Placa Arduino)

� Soporte para cabeza

� Fuente de 5V, 2A (cargador de celular)

�Material opcional no proporcionado� Power Bank ( 5V, mínimo 2.1 A)



� Primera mitad del curso: Trabajo guiado

� Presentaciones teóricas

� 5 obligatorios

� Funcionamiento por partes.

� Segunda mitad del curso: Esquema más libre

� Elección de un “nombre”

� Armado (parte mecánica)

� Funciones básica (adelante, atrás, derecha, izquierda, toma de decisiones)

� Incorporar Bluetooth

� Ensayo y error, solución a problemas.

� Aplicación final



� Evento anual que organiza la Facultad de Ingeniería donde se presentan proyectos, investigaciones y emprendimientos de estudiantes y docentes, con el fin de exhibir las actividades que se realizan en la Institución.

� Participación voluntaria.

� Tallerine Biónico participó en 2018 (Montevideo, Salto y Tacuerambó) y 2019 (Paysandú y Montevideo).


Ingeniería de Muestra (IdM)

IdM Salto 2018 IdM Paysandú 2019

¿Qué vamos a hacer?



VIDEOS!!!

� ¿Qué es Arduino?

� ¿Un microcontrolador?

� ¿Para que sirve?


Arduino

� Alguna de sus muchas aplicaciones:

� Biónica� Robótica� Domótica� Control vehicular� Control industrial (temperatura, ph, motores, etc)� Sintetisador de sonidos� Etc� Etc� Etc…..


Arduino

� Sitio web: http://www.arduino.cc

� Filosofía Basada en software/hardware libre.

� Hardware libre:

� Dispositivos de hardware cuyas especificaciones y diagramas esquemáticos son de acceso público.

� Software libre:

� Se refiere a la libertad de los usuarios para ejecutar, copiar, distribuir, estudiar, cambiar y mejorar el software.


Software / Hardware libre


Arduino Mega 2560Microcontrolador

Pines

Comunicación USB y

alimentación 5V

Alimentación

7 a 12 V


Esquemático de Arduino Mega


Comenzamos a trabajar!!!


Entorno de desarrollo: Arduino IDE

Abrir el IDE:

� Seleccionar la placa MEGA2560 (o Uno) en:



� Conectar la placa al USB

� Seleccionar el puerto COM




Proceso: 1)Código Fuente (sketch)1) Escribir Código Fuente (abrir el archivo “parpadeo.ino” suministrado)

Código fuente

“sketch”

Lenguaje de alto

nivel similar a C++


Proceso: 2)Compilar1) Código Fuente

2) Compilar (“Verificar”)


Proceso: 3)Subir1) Código Fuente

2) Compilar (“Verificar”)

3) Grabar la placa (“Subir”)

int LED_LUZ = 13;

void setup () // esto es una FUNCION

{

// esto se ejecuta una única vez

pinMode (LED_LUZ , OUTPUT );

// pin LED_LUZ salida de datos

}

void loop () // esto es otra FUNCION

{

// todo esto se ejecuta una y otra vez

digitalWrite (LED_LUZ ,LOW ); // apaga luz

delay (1000); // espera 1000 milisegundos

digitalWrite (LED_LUZ ,HIGH ); // prende luz

delay (1000); // espera 1000 milisegundos

}


Estructura de un sketch

Declaración

de variables

Inicialización

Ejecución del

loop

� Bit:

� Unidad mínima de información, solo 2 valores (cero y uno)

� Byte:

� 8 bits de información (256 valores distintos)

� KByte:

� 1024 bytes = 2^10 bytes

� Mbyte

� 1024 kbytes = 2^10 kbytes = 2^20 bytes = 1048576 bytes


Definiciones:


Entrada y Salida

� Comunicación del Arduino con el exterior

� Pines Digitales:

� pueden ser definidos como entrada o salida

� Solo 2 valores posibles “1” o “0”

� Pines Analógicos:

� solo pueden definirse como entrada.

� conjunto continuo de valores.

Solo vamos a usar señales digitales

� Los pines de entrada/salida digitales son:

MEGA: 54 (0 a 53) UNO: 14 (0 a 13)

� 0 − 1,5V : es considerado como un “0” o FALSE

� 3,5 − 5V : es considerado como un “1” o TRUE

� 1,5V – 3,5V : ¿…?

� Va a tomar un valor, “0” o “1” pero ……. no sabemos cual !!!!


Entradas / Salidas digitales



boolean llave = 0;

void setup (){

pinMode (10 , INPUT );

pinMode (13 , OUTPUT );

}

void loop (){

llave = digitalRead (10); // lee el valor del pin 10

// y lo guarda en “llave”

if( llave == LOW ){

digitalWrite ( 13 , HIGH ); // pone el pin 13 en +5V

}

else{

digitalWrite ( 13 , LOW ); // pone el pin 13 en +0V

}

}

Pin 10 definido como entrada, “se lee”

Pin 13 definido como salida, “se escribe”


� Salida

Declaración: pinMode(pin,OUTPUT)

Escritura: digitalWrite(pin,valor)

� Entrada

Declaración: pinMode(pin,INPUT)

Lectura: Varaible = digitalRead(pin)

pin: es un número que identifica al número de PIN digital

valor: HIGH o LOW

Variable: donde se guarda el valor digital leído (se explicará más adelante)


Setup

Loop


¿Qué valor digital tendrá un pin de entrada si no lo conecto a nada?

R: DESCONOCIDO, podría ser “0” o podría ser “1”, pero…. no lo sabemos.

Suele decirse que esta "flotando“.

El valor dependerá del nivel de voltaje presente en el pin, el cual puedevariar al tocarlo con nuestros dedos o en función de interferenciaselectromagnéticas, etc.


� Los pines de entrada son:

MEGA: 16 (A0 a A15) UNO: 6 (A0 a A5)

� La entradas analógica solo se pueden leer.

� Tiene un valor de tensión entre 0V y 5V


Entradas analógicas


Protoboard

� Placa de prototipado

� Conexión de bornes


Resistencias


LED - Light Emitting Diode

� Sketch: Parpadeo.ino

// el Arduino ya tiene un LED conectado al pin 13

const int led = 13;

// esto se ejecuta una vez cuando se enciende o resetea el Arduino

void setup () {

pinMode (led , OUTPUT ); // define pin 13 como de salida

}

// después de setup (), esto corre una y otra vez para siempre

void loop () {

digitalWrite (led , HIGH ); // prende LED

delay (1000); // espera 1 seg

digitalWrite (led , LOW ); // apaga LED

delay (1000); // espera 1 seg

}


Ejemplo:

if- else if-elseif (condición1=verdadera) {

Codigo1;

} else if (condicion2=verdadera) {

Codigo2;

} else {

Codigo 3;

}


If-else if-else

EJEMPLO:

boolean llave = 0;

void setup (){

pinMode (10 , INPUT );

pinMode (13 , OUTPUT );

}

void loop (){

llave = digitalRead (10);

if( llave == LOW ){

digitalWrite ( 13 , HIGH );

}

else{

digitalWrite ( 13 , LOW );

}

}

� Programar, compilar y cargar el programa parpadeo.ino

� Modificarlo para que el parpadeo sea cada 0.4 segundos

� Implementar el circuito de la figura y modificar parpadeo.inopara que parpadee el LED de la figura.


Ejercicio 1

Pin 2

� Implementar un programa que prenda y apague tres LEDs de

forma secuencial. Es decir, se enciende el LED 1 durante medio

segundo y luego se apaga. En el momento que se apaga el LED

1, se enciende el LED 2 también durante medio segundo y al

apagarse este, se enciende el LED 3 durante medio segundo.

Al apagarse el LED 3 comienza nuevamente el ciclo.

� Para este ejercicio deberán conectar tres LEDs externos a la

placa y escribir el código acorde a los pines donde hayan

conectado los LEDs. Es importante que el LED se conecte en

serie con una resistencia del orden de 10kohm para evitar

daños irreversibles en la placa.

ATENCIÓN: UN ERROR AL CONECTAR LOS LEDS PUEDE QUEMAR LA PLACA.


Ejercicio 2

� Implementar un programa que haga parpadear el LED del

circuito del ejercicio 1 si el pin 5 está en 5V (HIGH) (figura 1), y

que lo deje apagado si el pin 5 está en 0V (LOW) (figura 2).

ATENCIÓN: UN ERROR AL PROBAR LA ENTRADA DEL PIN 5 PUEDE QUEMAR LA PLACA.


Ejercicio 3

Figura 1 Figura 2

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