Aprende electrónica con Arduino - Jody Culkin

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anual New York City World Maker Faire.

      Prefacio

      Concebimos este libro como una introducción a la electrónica y a la plataforma Arduino para principiantes. Lo hemos escrito e ilustrado asumiendo que el lector no tiene conocimientos previos de electrónica ni de programación. A medida que se avanza en su lectura, los conceptos de electrónica y programación se explican detalladamente a través del texto y de imágenes. Una vez que el lector haya completado el libro, podrá usarlo como consulta de electrónica básica de programación de Arduino.

      Este libro debería ser el punto de partida para proyectos creativos. Al terminar de leer el libro y completar todos los ejercicios que contiene, los lectores deben estar preparados para comenzar a desarrollar sus propios proyectos. No hemos explorado todo lo que el equipo Arduino puede hacer, pero hemos orientado a los lectores a descubrirlo por sí mismos.

      Muchos de los sketches de código usados en este libro están tomados de los ejemplos contenidos en el IDE de Arduino. Los otros sketches están disponibles en: github.com/arduinotogo/LEA.

      Introducción

      a Arduino

      Es posible que hayas podido ver el equipo Arduino en un distribuidor local, que hayas oído hablar de él a un amigo que lo ha comprado o que hayas visto un magnífico proyecto en Internet que ha despertado tu interés. ¿Qué es Arduino? Sencillamente se trata de un ordenador asequible, sencillo y diseñado a pequeña escala, que se centra en la interacción con el mundo exterior (figura 1.1).

      La mayor parte de los ordenadores que conoces se controlan casi exclusivamente a través del teclado, el ratón, la pantalla o el panel táctil. Arduino te permite extraer información del mundo exterior con sensores que miden la temperatura, la intensidad de la luz, los niveles de sonido o incluso las vibraciones del suelo, y convierte estas medidas en movimiento, sonido, luz y muchas otras magnitudes físicas.

      Fueron profesores los que originalmente desarrollaron Arduino para hacer posible que sus estudiantes de diseño, que no eran ingenieros, crearan objetos y entornos interactivos. Desde el lanzamiento en 2005 del Arduino original, se estima que se han vendido más de 1 millón de unidades. Diseñadores, educadores, ingenieros, aficionados y estudiantes han realizado todo tipo de proyectos capaces de percibir el entorno y responder a él a través de Arduino.

       Existen muchas versiones de Arduino, y cada una de ellas se ha diseñado para realizar una función específica. La figura 1.2 muestra algunas de las placas Arduino.

      Hemos escrito este libro pensando en el espíritu del equipo Arduino. Suponemos que no tienes conocimientos de programación ni de electrónica. Aquí aprenderás todo lo que necesitas saber para empezar a trabajar con Arduino. Será de gran ayuda si se te dan bien el montaje y el entretenimiento, y eres una persona que actúa con determinación.

      El Arduino se utiliza para desarrollar proyectos de informática física. ¿Qué quiere decir eso? La informática física consiste en extraer información del mundo que nos rodea, se utilizan para ello las entradas procedentes de sensores e interruptores, y reaccionar a esa información con respuestas de algún tipo. Podría ser tan sencillo como encender un led cuando en una habitación deja de haber luz, o un sistema complejo de luz y sonido que actúe en función de la ubicación de una persona en una habitación. El Arduino puede actuar como el “cerebro” de este tipo de sistemas, gestionando la información entrante y proporcionando una respuesta.

       Arduino forma parte del movimiento de hardware libre. Vamos a ver lo que eso significa.

      ¿QUÉ ES EL HARDWARE LIBRE?

      Arduino se define en su sitio web como una plataforma para montar prototipos de electrónica de código abierto. En el movimiento de hardware libre, los tecnólogos comparten su hardware y software para fomentar el desarrollo de nuevos proyectos e ideas. Los diseños originales se comparten en un formato en el que se pueden hacer modificaciones, y para crear los diseños se utilizan, siempre que sea posible, materiales de fácil disponibilidad y herramientas de código abierto.

       Al fomentar el intercambio de recursos, el movimiento de hardware libre facilita el desarrollo de nuevos productos y diseños. Los proyectos de código abierto ponen énfasis en la importancia de la documentación y del intercambio, lo que hace que la comunidad de usuarios constituya un importante recurso para los estudiantes.

      Arduino es una plataforma para hacer prototipos. ¿Qué es hacer un prototipo? Consiste en la elaboración de un modelo de sistema.

      Puede implicar la existencia de muchas fases, desde bocetos iniciales, pasando por planos detallados y una serie de mejoras, hasta la construcción de un modelo totalmente funcional que se pueda emular. O puede tratarse de un breve evento que se monta rápidamente para probar una idea.

      Existen varias versiones del Arduino; desde que apareció en el año 2005 se mantiene en constante evolución. Para el propósito de este libro, nos interesa trabajar con el Arduino Uno. Es posible que el Arduino que has comprado no tenga exactamente la apariencia del Arduino Uno que se muestra en la figura 1.3. Se debe a que hemos simplificado el dibujo para resaltar las secciones que nos interesan. Como el Arduino es de código abierto, también puedes comprar una placa que no proporcione directamente Arduino. Solo hay que saber que en este libro nos concentraremos en el Arduino Uno y las placas que sean compatibles con él.

      Para poder realizar proyectos con el Arduino vas a necesitar algunas piezas electrónicas adicionales y también herramientas. A continuación se facilita una lista de las piezas que necesitas comprar para poder realizar los proyectos que aparecen en este libro. Te proporcionaremos más detalles sobre las piezas y su función a medida que vayamos desarrollando cada proyecto.

      LISTA DE componentes

      ▨Placa de pruebas

      ▨Cable USB tipo A-B

      ▨Batería de 9 voltios

      ▨Fuente de alimentación de 9–12 voltios

      ▨Tapa o soporte de la batería de 9 voltios

      ▨Surtido de ledes, de distintos colores

      ▨Surtido de resistencias

      ▨Potenciómetro de 10 K

      ▨3 interruptores/botones momentáneos

      ▨Fotorresistencia

      ▨Altavoz de 8 ohmios

      ▨2 servomotores

      ▨Cables de conexión

      Las siguientes ilustraciones, desde la 1.4 hasta la 1.16, muestran cómo son las piezas, acompañadas por una breve descripción. A las piezas electrónicas se las denomina a menudo componentes, ya que son los componentes del circuito electrónico. Aprenderás más sobre circuitos en el Capítulo 3, “Primer contacto con el circuito”.

      La placa de pruebas, que aparece en la figura 1.4, se utiliza para montar y comprobar circuitos de forma rápida. El cable USB tipo A-B que aparece en la figura 1.5, conecta el Arduino a un ordenador de manera que puedas programarlo. También suministra energía. La batería

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