Inteligenica amplificada

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InteligenciaAmplificada

TutorialUso de Arduino para prototipos

de computación física

Inteligencia Amplificada por Eva Blueesta bajo licencia Creative Commons Attribution-NonCommercial 3.0 Unported License.

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2010

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InteligenciaAmplificada

TutorialUso de Arduino para prototipos

de computación física

El arte tecnológico utiliza toda la tierra y su población como material, no como forma.

Es demasiado tarde para asustarnos o disgustarnos, para recibir con irónico despre-cio lo que aún no ha sido visto, El trabajo cotidiano de toda la vida exige que ponga-mos freno a los medios de comunicación y los subordinemos a los fines humanos.

Los medios no son juguetes; no deben estar en manos de ejecutivos con mentalidad infantiloide. Sólo pueden ser confiados a a artistas de espíritu renovador, porque esos medios son formas de arte, es decir, nuevas maneras de percepción, nuevas indagación del mundo, como nuevas especies.

Marshal mcluhan. COUNTERBLAST. Harcourt, Brace & World, Inc, New York, 1969

INDEX

1 Inteligencia amplificada4 Arduino hardware/softwarepara prototipos interactivos 5 Que és Arduino5 Anatomía de tarjeta Arduino5 Pins digitales5 Pins análogos6 PWM Pulse Wide Modulation6 IDE ( entorno de desarollo integrado)7 Instalación

8 Conceptos básicos microelectrónica

21 Trabajando con Arduino 22 Entradas digitales / LED parpadeante25 Estructura básica del código en Arduino25 PWM (Pulse Wide Modulation) / LED luz gradual26 Entradas analógas / LED luz gradual26 LED / Photoresistencia / Potenciometro27 Uso del Monitor serial28 Lectura de sensores29 Audio + LEDs por impulsos 30 Señales análogas / señales digitales31 Solar Sound32 Theremin32 Solar Sequencer34 GAP

25 Bibliografía

9 Trasductor10 Electricidad11 Circuito electríco y circuito electrónico12 Serial / Paralelo13 Señales análogas 13 Señales digitales14 Componentes electrónicos15 Componentes discretos

Inteligencia_amplificada Introducción

La inteligencia amplificada es el uso de la tecnología para la extensión de nuestras capacidades cognitivas. Es un concepto, y una disciplina opuesta a inteligencia artificial, la cual busca desarr-ollar inteligencia casi humana.

La inteligencia amplificada comprende el uso de las tecnologias de la informacion, entendidas como la aplicacion de la tecnologia para recopilar, procesar, almacenar y difun-dir información, ya sea visual, sonora, alfabética, de caracteres, y númerica por medio de una combinación de microelectronica (electrónica discreta), ciencias computacionales y telecomuni-caciones.

Somo seres que procesamos datos a traves de nuestros sentidos. La falta de alguno o varios de estos sentidos, representa una un severo daño en el input o entrada de informacion, en la pracitca se manifiesta en deficiencias para comunicarse, y para comprender el entorno (y amplificando uno o varios de los sentidos restantes. Estas deficiencias se cubren por medio de tecnologías: desde el alfabeto de sordomudos, pasando por protesis auditivas, motoras, entre muchas otras, hasta chips lectores de impulsos electricos en el cerebro, incorporando la maquina al sistema nervioso central.

Los humanos no percibimos gran parte del espectro de informacion circundante. Nuestros ojos, por ejemplo, solo perciben del espectro electromagnético las longitudes de onda entre los 780 y 380 nanómetros (Nm), los colores del arcoiris. Dejando fuera de nuestro campo de perceción visual los rayos ultravioleta, infrarojos, y microndas. Desde los rayos cósmicos, hasta las ondas de radio. De igual forma no tenemos incorporados instrumentos ópticos de visión noc-turna, como intensificadores de imagen o sensores infrarojos.

Microcontrolador

Circui to

Comunicación Ser ia l

Programación

Transductores

Circuito de Computación Física

Ordenadorentrada_input

procesosalidaoutput

Inteligencia Amplificada / 1

Inteligencia amplificada

Para la comprensiónn del concepto de Inteligencia Amplificada o Computación Física, dentro de las artes electrónicas, entendemos el fenómeno de cognitivo, como la capacidad proc-esar información, natural o artificialmente, conciente o incocientemente, a partir de la entrada de un flujo de datos, donde la experiencia hace parte de la retroalimentación (feedback) inherente al proceso de cognición, pués los efectos de salida influyen en los efectos de entrada.

El arte electrónico explora la tecnologia como medio de expresión artistica, experimetando con las tecnologías, con algoritmos estéticos y simbólicos. Aplicando el pensamiento pensamiento lateral dentro da la investigación, muchas veces sin objetivos clara-mente definidos. Donde el proceso de trabajo es mas bien intuitivo, curioso y lúdico (lo que en inglés llaman thinkering), interconectando información, experimentando con todas las posibili-dades del hardware y software, hackeando dispositivos y creando nuevos.

Vivimos en un escenario que favorece la colabaoración interdsciplinaria y la experiment-ación no lineal. Las redes (networks) como estructuras organizacionales y de administración de información en tiempo real, proveen los medios para el surgimiento de plataformas colaboración en el desarrollo de lenguajes de programación, aplicaciones, hardware, así como la difusión de conocimiento, tecnicas y metodos dentro de la cultura abierta (open source). El hardware y soft-ware en el desarrollo de proyectos en el presente notebook, son de fuentes abiertas. Sin democ-ratización al acceso de infraestructura física y virtual, no hay democratización en el arte y la cultura y la educación.

La inteligencia amplificada nos ofrece un universo de recursos para la construcción y deconstruc-ción de modelos de interacción que aumenten nuestros sentidos, y disloquen nuestros habituales modos de percepción del entorno natural y artificial.


NOTA

El presente cuaderno es una breve introducción al uso de los microncontroladores, especifica-mente al hardware / software Arduino, como plataforma para construir prototipos interactivos.

Podrás encontrar las guias basicas para el uso de la tarjeta Arduino y su programación. Así como los conceptos básicos en electrónica.

Arduino cuenta con muchas presentaciones de tarjetas para diferentes aplicaciones, como en wearebles (ropa), wireless (comunicacion por radio inhalambrica), multipleas entradas para insta-laciones interactivas, etc.

También es muy versatil, pues se intgra como dispositivo de entrada y salida de datos con otros porgramas open sorce como PureData ( Programa para generar y procesar audio en tiempo real) y Processing ( Programa para generar visuales interactivos) entre otros programas.

Al ser hardware open sorce puedes reproducir la tarjeta comprando las partes.

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LINKS

arduino.ccprocessing.orgpuredata.infoladyada.net/make/boarduino/lab.guilhermemartins.net/2009/05/06/paperduino-prints/


A r d u i n ohardware/softwarepara protot iposi n t e r a c t i v o s


Que es Arduino

Arduino es un microcontrolador (hardwere) y un ambiente de programación (software) open source (de fuentes abiertas) para realizar prototipos electrónicos multidisciplianrios que interactuen con dispositivos, personas o con el ambiente. Se basa en el intercambio de datos via INPUT / OUTPUT ( I/O ), transferencia de datos de entrada y salida. Arduino consiste del hardwere (microcontrolador) ATmega al que se le programan las instrucciones por medio de un softwere (IDE), integrated development environment) en lenguaje arduino. Arduino esta basado en el proyecto Wirnig (wiring.org) de Hernando Barragán.

Microcontroladores:Son circuitos integrados que se utilizan para desarrollar de funciones específicas (la mayoria de los aparatos domesticos, televisores, etc, continenen un microcontrolador), ahorran recursos en consumo de energía y dinero. Un microcontrolador contiene las tres unidades funcionales básicas de una computadora: • Unidad central de procesamiento / • Memoria / • Periféricos de entrada y salida.

Pins Digitales 0 -13

Pins Análogos

Pulse Wide Modulation (PWM)

Pins para proveer voltaje y tierra a componentes

Entrada USB 2.0

Entrada para corriente 9V

Chip ATMega

Pins Digitales (pins 0-13)Los 14 pins digitales pueden ser utilizados como Inputs o Outputs (entradas o salidas). Responden a instrucciones digitales o valores discretos (definidos) como: ON-OFF, HIGH-LOW, 0-1. Pins Análogos ( pins 0-5)Son 6 pins de lectura analoga Input-Output (entrada-salida). Realizan lecturas en sensores, poten-ciometros y demás componentes elctrónicos que responden a variables electricas de tensión, resitencia, corriente, etc. Estos valores pueden ser infinitos en la linea de tiempo, por lo que por convención se convierten en valores de 0 -1023.

Anatomia de tarjeta Arduino


IDE entorno de desarrollo integradoambiente_herramientas_programación_amigable

Arduino IDE / entorno de desarrollo integrado:IDE es entorno de desarrollo integrado (integrated development environment) es un programa que ofrece una interfaz compuesta por un conjunto de herramientas de programación.

Anatomía de IDE Arduino

Verifica si tú código, si es correcto. Si es así responde Done compiling (Compilazión realizada) y te indica cuanto espacio del chip en caracteres has utilizado y cuantos te quedan libres.

Serial Monitor Abre monitoreo serial.

Verify

StopDetiene el monitoreo serial

New Crea nuevos sketchs.

OpenAbre tus sketchs

SaveSalva tus sketchs.

Upload to I/O Board:Compila el código y lo carga al microcontrola-dor

Pulse Wide Modulation (PWM): Modulación Amplia de Impulsos, son falsas entradas análogas dispuestas en los pins digitales, para hacer las funciones de un pin análogo. En la tarjeta Arduino son señalado mediante las inscripciones PWM y ~ (tilde)

Corriente: Arduino se alimenta a traves del puerto USB 2.0 conectado al ordenador. Es mediante el USB que l la tarjeta se comunica con el IDE para cargar las instrucciones al microcontrolador. Una vez cargado el código, Arduino funciona standalone (autosuficiente) con un alimenta-dor de corriente de 9V a 700mA


Instalación y configuraciónPara la instalación del IDE y los drivers de Arduino se sugiere visitar la página http://arduino.cc, descargar y seguir las instrucciones para el sistema operativo de tu rodenador. Conecta la tarjeta Arduino con a tu ordenador con un cable USB 2.0.

Una vez instalado el software Arduino selecciona la tarjeta con la que estas trabajando.

Selecciona el puerto serial (Serial Port) que corresponde a tu tarjeta. El puerto serial es la via por la cual se comunica el ordenador con la tarjeta.

Programación en Arduino:Arduino es una plataforma de computacion fisica de codigo abierto. La programación de la tarjeta esta basada en el lenguaje de Processing (www.processing.org), a su vez basado en Java. El IDE de arduino permite dar instrucciones al microcontrolador en un lenguaje programación de alto nivel de abstracción, es decir usando palabras, números y símbolos facilmente comprensibles para nosotros. El IDE Arduino exporta el código que escribiste a chip ATMega, transformando tu código a leguaje de programación C mediante el compilador avr-gcc. Cada “hoja” de progrmación que usas se llama sketch.



Conceptosbásicos

microlectrónica

Trasductores: Existen muchos tipos de trasductores. A continuación se enumeran algunos de los más comunes. Un micrófono trasduce las ondas de presión en impulsos electrícos. Un parlante trasduce los impulsos electricos en ondas de presión. Una photoresistencia trasduce los fotones que recibe en variaciones de resistencia electrica Un piezo transforma la presion o fuerza en impulsos electricos.

Trasducción: La computación física trabaja con circuitos interactivos, donde constatemente se estan procesando datos de entrada (Input) que influyen en las respuetas (Outputs). Los circuitos en computación física además de contener ecomponenetes electrónicos de uso común (descritos en la sección de microelectrónica) se trabaja con trasductores:componentes capaces de convertir un tipo de energía en otra

Un trasductor convierte un tipo de energía en otro tipo de energía.

Micrófono

ParlanteCircuito básico con trasductores

Transforma las ondas de presión en señales electricas análogas

Amplifica las señales digitales

Amplificador

Convierte las señales electricasanálogas en señales digitales, pudiendo en el proceso modificar las señales de entrada por medio de softare para procesamiento de audio.

Transforma losimpulsos electricosen ondas de presión

Ordenador

Trasductorconversión_energia



Circuitos y componentes requieren voltaje, corriente y resitencia para realizar su trabajo, y son los conceptos con los que siempre vas a trabajar electrónica

Electricidad.Es el flujo de electrones, para que se mueven de un punto a otro, para que electricidad ocurra debe formarse un circuito.

Voltaje = Diferencia de potencial Es la fuerza que conduce un circuito electrico.Es la fuerza con la que se mueven los electrones dentro del circuto.Es el trabajo por unidad de carga sobre una particula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas.Es la energía por unidad de cargaSe mide en voltios y se simboliza V Amperaje = Corriente Cantidad de electrones que pasan por un punto determiado en una unidad de tiempo.Es la cantidad electrones que se mueven dentro del circuto.Representa la cantidad de carga electrica que realiza el trabajo en un circuto.Es medida en amperes y su simbolo es A. En electrónica discreta se trabaja con Miliamperes (mA), una milesima parte de un amper.

ResistenciaEs la resitencia que encuentran los electrones al moverse en los materiales, la resitencia genera energia que se dispersa en forma de calor. La resitencia esta relacionada directamente con la composición química de los materiales. Los asilantes como el plástico tienen alta resitencia y los materiales conductivos tienen baja resitencia. La resitencia se mide en ohms y se representa con el símbolo Ω

Circuito electrico Permite fluir a los electrones de un punto a otro. Los circuitos pueden ser sencillos, en serie, para-lelo y serie-paralelo

Circuito electrónicoRecoge información, la procesa y da instrucciones de salida, trabajando la información en forma de impulsos o señales electricas.

Circuito electrico y circuito electrónico son conceptos base del trabajo en el desarrollo de prototipos electrónicos, así como en los de computación física

ElectricidadElectricidad_distribución_retroalimentación


La electrónica estudia, diseña y emplea dispositivos y sistemas basados en el control del flujo de electrones que generan, transmiten, reciben y almacenan información. Los circuitos electrónicos amplifican, demodulan y modulan ondas del espectro electro-magnético, y permiten realizar operaciones lógicas, aplicación fundamental para el desarrollo de ordenadores.

9V+

-

Circuito_simple

Los electrones viajan del ánodo al catodo de la pila por medio del conductor (cable), que cierra el circuito, al cerrarse el circuito se inicia una reacción química en la pila, que envía electrones de la terminal negativa a la positiva, pasndo por el conductor y el LED, haciendo el trabajo de encenderlo en el proceso.

PROCESADOR SALIDA

Input_Output

Circuito_electrónicoInput - Output

Transformalas señaleselectricas enseñales físicas

Toma informacióndel mundo físico y la transformaen señales electricas

Interpreta las señalesde entrada, las procesa, y envía información en forma de impulsos electri-cos por medio de la salida

ENTRADA

Circuito_electricoElectricidad


Paralelo

Serial y paralelo son conceptos que se utilizan tanto para conectar componentes electrónicos como para comprender la cantidad de eventos que ocurren en un circuito interactivo en un determinado lapso de tiempo entre el ordenador y snsores o actuadores.

En computación física se define serial como eventos que ocurren una sola vez.

En electrónica serial es cuando un grupo de componentes se conectan uno a otro de forma directa fluyndo la energia de un componente a otro y en donde los componentes extremos se conectan a una sola fuente de energía.

+- +- +-

4.5V100mA

4.5V100mA

4.5V100mA

Celdas en paralelo

4.5 Vcc300mA

En computación física paralelo implica múltiples eventos en un mismo periodo de tiempo, esto puede ser la lectura de distintos sensores en un mismo momento. En electrónica es cuando un grupo de componentes se conectan de forma directa a una misma fuente

13.5 Vcc100mA

Celdas en serie

+- +- +-

4.5V100mA

4.5V100mA

4.5V100mA

Serie

Serial y paraleloconexiones_para_diferentes_propósitos.


Señales análogasondas_sinosoides_de_valores_infinitos_en_el_tiempo

Señal analógica: es una represent-ación exacta en valores de voltaje de ondas mecánicas, electromagnéticas, hidraulicas.

La onda sinusoidal es una señal analógica (igual) a la señal capturada, por lo que existen infinitos valores entre dos puntos cualquiera de la onda.

En la naturaleza, el conjunto de señales que percibimos son analógicas: luz, sonido, la energía etc, son señales que tienen una variación continua. Las señales analógicas son magnitudess físicas generadas por fenómeno electromagné-ticos que se caracterizán por tener variables de amplitud y periodo en el tiempo. Es decir son señales de valores (teóricamente) infinitos. Entre las señales analógicas encontramos las señales eléctricas como la intensidad, la tensión y la potencia, las hidráulicas como la presión, térmicas como la temperatura, mecánicas. Las señales analógicas se representan como una onda senoidal. Las señales analógas pueden ser períodicas (iguales), cuasi-periodicas (casi iguales), a-periodicas (sin semejanza periodica).

Señales digitalesondas_cuadradas_de_valores_finitos_discretos

La onda cuadrada es una onda de corriente alterna (CA) que alterna entre dos valores extremos sin pasar por los valores intermedios, al contrario de las ondas análo-gas, como la senoidal y triangular. Generan pulsos eléctricos en dos estados. Los circuitos de ondas cuadradas se conocen como generadores de pulsos, son los circuitos base en microelectrónica.

Señal digital: Las señales digitales son generadas por fenómenos analógicos que son codificados en valores finitos o discretos. Los valores se representan por O N - O F F, H I G H - L O W, 0 - 1 . En la imagen se muestra la conver-sión de una señal análoga de valores infini-tos en señal digital con valores definidos y


Componentes Electrónicos

Los componentes son los elementos básicos de los circuitos electrónicos. Estan diseñados para conectarse entre ellos. Son encapsulados en plástico, cerámica o metal constan de dos a más terminales. Antes de comenzar a trabajar con componentes electrónicos es indispens-able familiarizarse con ellos visualmente, saber como opera cada uno y conocer sus especificaciones de uso. Los componentes pueden lucir similares y sin embargo tener funciones y valores radicalmente diferentes, como es el caso de circuitos integrados y transis-tores.

Los componentes necesitan un valor mínimo de voltaje y amperaje para operar, un valor estable para su funcio-namiento óptimo, y un valor límite, que no debe ser excedio para evitar daños.

Los valores de operacion en oca-siones están grabados en el compo-nente, caundo no lo incluye es necesario buscar la hoja de datos (datasheet), la cual contiene toda la información del componente proveída por el fabricante. Puedes encontrar las hojas de datos en internet. Los valores a considerar son: > Tipo de empaque. > Mínimo, máximo y óptimo voltaje > Mínimo, máximo y óptimo amperaje > Valor de las terminales.

Categorías_generales_de_los_componentes_electrónicos

Estructura_

Discretos_Encapsulados individual-mente: resistores, condensadores, diodos, transistores, etc.

Integrados_Son circuitos electrónicos miniaturizados que contienen desde algunos hasta millones de componentes discretos.

Material_

Semiconductores_Se comportan como aislante y como conductores.

No semiconductores_Cumplen una sola función en el circuito, la cual puede ser resistiva, capacitiva, aislante o con-ductiva.

Función_

Activos_Proporcionan ganancia eléc-trica al circuito.

Pasivos_No proporcionan ganancia al circuito y no controlan su corriente. Necesitan una fuente de energía para su funcionamiento. No controlan la corriente en un circuito.

Trasductores_Transforman los impulsos electricos en efectos físicos, y las magni-tudes físicas en impusos electricos. Los hay electromagnéticos, electroacústicos, optoelectrónicos, voltaícos, entre otros.

1 Capacitor_o_condesandorEs un componente pasivo, compuesto de dos láminas conductoras separadas por un material aislante o dieléctrico. Funciona almacenando energía temporalmenten y mantenie la corriente en los circuitos evitando caídas de tensión. Los hay cerámicos, mica, polyester y electrolíticos. Los capacitores cerámicos no tienen polaridad, los electrolíticos tienen polaridad y esta indicada como en otros componentes por la longitud de los pines, el pin corto es negativo y el pin largo es posi-tivo. Los capacitores electrolíticos llevan impreso el valor de capacitancia. Los cerámicos, que tienen pequeños valores de capacitancia llevan impreso un código que identifica su valor. Sus valores de operación de son: El voltaje que soporta sin dañarse. Su capacitancia, la cual se mide en fara-dios, aunque en los circuitos de electrónica discreta se utilizan los microfaradios uf y picofaradios pf.

Componentes discretosencapsulados_individualmente

1

2 Diodo Es un semiconductor que permite el paso de corriente en una sola dirección. Los diodos poseen polaridad y existen muchas variedades de ellos, incluidos los LEDs. Es usado para proteger los circuitos, mante-niendo fijo el voltaje. La banda impresa en el diodo indica la dirección de la corriente y la polaridad. La pata negativa o catodo se corresponde con la banda.

Sus valores de operación de son:

El voltaje que soporta sin dañarse El amperaje que soporta sin dañarse

2

C o m o l e e r u n c a p a c i t o r

El primer y segundo valor indican el valor decimal y de unidad, el tercer valores el multiplicado. En la ilustración al número 10, se le agregan 3 ceros, dando como reslutado 10,000pf (picofaradios) = 0.01uf (microfaradios).

103

1er valor Multiplicador

2do valor


3 ResisteciasEs un pequeño cilindro de carbón, su función es disminuir la corriente oponiendo resistencia. Es un componente pasivo y no tiene polaridad. Llevan impresas cuatro bandas de colores que indican el valor de su resitencia.

Sus valores de operación son: Su resitencia, medida en ohms. Su pder de disipación el cual se mide watts, los mas comunes son: 0.25W, 0.5W, 1W.

Multiplicador1101001K10K100K1M100M1000M1/101/100__

Tolerancia_±1 %±2 %__±0.5 %±0.25 %±0.1 %±0.05 %_±5 %±10 %±20 %

0123456789___

Valor

C o m o l e e r u n a r e s i s t e n c i a

La primer y segunda banda de color indican los digitos, la tercera bando indica el valor por el que se múltipli-can los digitos, y el cuarto es el rango de tolerancia o margen respecto al código de la resitencia.

En la ilustración:1ra banda es color negro = 0, 2da es color café = 103ra color naranja = 10 x 10k x 1k = 10k

1er valor

Multiplicador2do valor

Tolerancia

3

4

4 PotenciometrosSon resistencias de valor variable, los más comunes son los líneales, en los que el 50% del recorrido equivale a un 50% del valor. Y los logarítmícos, utilizados para control de audio, en los que la variación de amplitud es pequeña al principio y grande al final, estan diseñados para que su respuesta corresponda a la percepción no lineal del sonido en el oído humano.

http://myresistor.com/C a l c u l a d o r _ d e _ r e s i t e n c i a s



5 TransistorEs un semiconductor usado principal-mente para amplificar y conmutar señales electricas. Los más comunes son: FET’s: transistores de efecto de campo.Bipolares: los que se dividen en NPN (funcionan como un switch normalmente abierto) y PNP (funcionan como un switch normalmente cerrado). Los transistores tienen tres termi-nales que corresponden a emisor-base-colector, en el caso de los transitores bipolares, y puerta_fuente_drenado en los transistores FETS’s. >> Cada transistor tiene especifica-ciones en cuanto sus valores de oper-ación, por lo que es 100% recomendable leer la hoja de datos antes de usarlos.

5

SwitchInterruptor_de_corriente eléctrica

6 Switch_o_interruptorEs un componente electrónico o mecánico que interrumpe el paso de corriente o la desvia de un conductor a otro. Generalmente se dividen en: SPST un_polo_un_tiro SPDT un_polo_dos_tiros DPST dos_polos_un_tiro DPDT dos_polos_dos_tiros Push-button El término polo se refiere al brazo del switch que habre o cierra el circuito, un switch de un_polo controla un circuito, uno de dos_polos controla dos circuitos. El término tiro se refiere al número de posiciones cerradas, los switches de doble_tiro tienen tres conexiones: el centro habre el circuito y los extremos lo cierran. Los switches se dividen en:normalmente_abiertos, en los cuales los contactos no se tocan, y el circuito esta abierto o desconectado. normalmente_cerrados en cuales los contactos se tocan, y el circuito se cierra o conecta.

B

AD

C

E

6

B

C

A DPDT_doble_polo_doble_tiro

SPST_un_polo_un_tiro

DPDT_doble_polo_doble_tiro

DE

SPST_un_polo_un_tiro

Switch deslizable ON / OFF

F

G

H

I

J

6

Plugs_y_jacksconectores

8 Jacks_y_plugs_de_audioSon conectores de audio, generalmente se les conoce como jacks a las conexión hembra y plug a a la conexión macho. En el prototipado de instrumentos los más comunes son el plug ¼ (6.35 mm), el mini-plug (3.5 mm) y los RCA que ofre-cen mejor calidad. Los hay mono y estereo. Los mono poseen una terminal larga = “ground” y una terminal corta = “hot”. Los plug este-reo tienen dos terminales “hot”.

7 Jacks_y_plugs_DCSon conectores corriente directa, mas común es de 5.5mm. La terminal larga coresponde a la tierra y la teminal cort a la corriente

Plug_y_jack_RCA_monoB

C

A

Plug_3.55mm_y jack_estereo

Plug__5.5mm_y jack_DC

G

H

F Push_Button_normalmente_abierto

Push_Button_normalmente_abierto

Push_Button_normalmente_abierto

IJ

Push_Button_normalmente_cerradoMicro_switch _normalmente_abierto

7 8

8

A B

C


Componentes_optoelectricostransforman_la_energía_luminosa_en_energía_eléctricala_energía_eléctrica_en energía_luminosa.

9 Fotoresitencia Es un semiconductor que varía su resitencia respondiendo a la incidencia de la luz. Se le conoce también como LDR (light-dependent resistor) resistor dependiente de la luz. Estan compuestos de célula de sulfuro del cadmio y dos patas, no poseen polaridad. Generalmente su resitencia disminuye cuando la luz aumenta, aunque tambíén los hay que funcionan a la inversa. Los más comunes son 1 MΩ, o más, en la oscuridad y 100 Ω con luz brillante.

10 LED: diodo_emisor_de_luzEs un semiconductor que es una pequeña fuente de luz, generalmente de compuestos de galio. Entre sus ventajas es consumen poca energía, son programables, emiten mucha luz y existen un machas variedades de tamaño, y colores, incluidos los RGB. Funcionan por efecto de la Electrolumini-cencia, fenómeno óptico y electrico en el cual la meteria emite luz en respuesta alpaso de corri-ente electrica. Poseen polaridad y esta indicada por el largo de las terminales: corta negativo, larga positivo. Sus valores de operación de son: El amperaje que soportan sin dañarse, y el amperaje de operación, la mayoríam de los LEDs trabajan con 20mA, los brillantes trabajan con 30mA. El voltaje que soportan sin dañarse, y el voltaje de operación que es de 2V para rojos y verdes y de 3V a 3.5V para blancos y azules.

11 Célula_fotoeléctrica / celda_fotovoltaica Es un semiconductor que permite transformar la energía luminosa (fotones) en energía eléctrica (electrones). Compuestas generalmente de silicio monocristalino, el cual tiene propiedades fotoeléctricas, absorben fotones de luz y emiten electrones, los electrones libres son capturados, para generar una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad. Poseen polaridad y generalmente esta impresa en la celda.

9

10

11


11

10 Piezos Transforman la lecturas de presión en señales electricas, y las señales electri-cas en oscilaciones con la suficiente frecuencia para generar sonido. Respon-den a la presión mecánica, sea por el aire (como el sonido), por presión táctil, mov-imiento o vibración generando cargas electricas y a la inversa.

TrasductoresTransforman_un_tipo_de_energía_en_otra

10

11 Bocina Es un trasductor electro-acústico que genera sonido en respuesta a una señal electrica. Convierte las ondas eléctricas en energía mecánica y la energía mecánica en energía acústica.

La piezo-electricidad es la capacidad que tienen ciertos materiales solidos, como algunos cristales, biológico, como el ADN y los huesos, por ejem-plo, de acumular cargas electricas al se sometidos a presión mecánica.

12 MIC ElectretEs una variante del micrófono de conden-sador, se compone de una placa fija y otra móvil, separadas por un material aislante. Esta polarizados de fabricación. Tienen una respuesta de frecuencia entre los 50 a 15.000 Hz. Son mucho más sensibles en la zona de los agudos. Las terminales no tiene polaridad.

A Buzzer B Piezo

C Bocinas D Electret

Los trasductores tambíén son conocidos como actuadores. Pués convierten la entrada de seañales electricas en acciones.

La conversión puede ser electrica, electro-mecánica, fotónica, fotovol-taica, electro-magnética, o de cual-quier otra forma de energía. Por lo que comunmente el término trasductor es usado como equivalente de sensor.

C

12

D

B

A


Trabajando con Arduino


Entradas digitales Blink LED + pushbutton

Trabajaremos primero con los pines digitales de la tarjeta.

Conenctas el LED con el pin largo, positivo a la entrada 13, y el pin corto, negativo del LED a GND.

Los pines digitales corresponden a valores y acciones digitales, llamados valores discretos por ser valores numéricos finitos y acciones de esta-dos defiidos tales como:

• 1 - 0• ON - OFF • SI - NO • HIGH - LOW

_Escribe el siguiente código en el IDE Arduino._Oprime Verify _Oprime Upload.

//BLINKING LEDby public domain

#define LED 13 // LED a pin digital 13

/* void setup();Segmento obligatorio para ejecutar el codigo, se ejecuta al principio y una sola vez. Especifica propiedades y fucnciones.*/

void setup(){ pinMode(LED, OUTPUT); // pinMode inidica el pin digital como salida}

/* void loop() Segmento de codigo que se ejecuta continuamente.Es el que permite la interaccion y las respuetes entre el microcontrolador y los sensores, trasductores y actuadores.*/

void loop(){ digitalWrite(LED, HIGH); // digitalWrite = Acciónes y valores digitales delay(1000); // 1000 millisegundos = 1 seg digitalWrite(LED,LOW); // Las instrucciones dentro del void loop indican: delay(1000); // Enciende el LED 1seg y apaga el LED 1sg.


Blink LED + pushbutton && LDR

/* PUSH_BUTTONcode by Massimo Banzi*/

//definir pines #define BUTTON 7 #define LED 13

int val = 0; // int = entero / val = valor / valor entero de salida igual a 0

void setup() { // pinMode configura la accion para el pin. pinMode(LED, OUTPUT); // funcion pinMode, configura la accion de salida. pinMode(BUTTON, INPUT); // funcion pinMode, configura la accion de entrada.}

// variable = digitalRead_lectura digital 0-1 _ ON-OFF _HIGH-LOW // digitalWrite. respuesta digital, 0-1 _ ON-OFF _HIGH-LOW

void loop(){ val = digitalRead (BUTTON); if (val == HIGH){ digitalWrite(LED, HIGH); } else { digitalWrite(LED, LOW); }

Escribe el siguiente código en el IDE Arduino


Pushbutton

LED Resistencia 10k• Realiza la conexión como inidca el diagrama

• Recuerda que por conven-ción se asignan los colores Tiera / GND = 0V Voltaje Datos

• Utiliza el pushbutton para encender y apagar el circuito

• Ahora cambia el pushbutton por un LDR


Estructura del código. La programación en Arduino esta basada en el lenguaje Processing, que a su vez se basa en Java (lenguaje orientado a objetos). Las operaciones matemáticas con las que trabajas aritmética y algebra. La programación en Arduino requiere dos secciones básicas:

void setup() Segmento de codigo que se ejecuta una sola vez. Inicia la comunicación serial, es decir la transferencia de datos I/O (Input/Output) entre el ordenador y el microcontrolador. El void set up() se utiliza para especificar las funciones pinMode.

void loop() Segmento de código que se ejecuta continuamente. Inicia la comunicación serial y permite la interaccion y las respuetes entre el microcontrolador y los sensores, trasductores y actuadores.

pinMode: configura los pines de la tarjeta como INPUTS u OUTPUTS (entradas o salidas). Los pines digitales son asignados por default como INPUTS.

Llaves o curly braces { } Marcan el principio y fin de un bloque de código.

Punto y coma ; Marca el fin de cada declaración o statement

pinMode: configura los pines de la tarjeta como INPUTS o OUTPUTS (entradas o salidas). Los pines digitales son asignados por default como INPUTS

analogWrite: Se utiliza para escribir falsos valores analogos por medio de los pines digitales marcados con PWM.

analogRead: Lee valores en 10 bits es decir valores del 0 - 1023. Solo funciona en los pines analogos de a tarjeta del 0 -5. Los pins analogos se leen por defecto como INPUTS y OUTPUTS, y no necesitan ser delc alrados como los pins digitales.

Orden de ejecución: Prioridad de ejecución de operaciones dentro del código. Dentro de la estructura del código los bloques se ejecutan en orden consecutivo. Pero en la realización de las operaciones aritmeticas y algebraicas existe un orden no consecutivo. El orden de prioridad de ejecución de operaciones es el siguiente.Parentesis ()Sufijos ++ == !Multiplicativos * / %Aditivos + -Relacionales < > <= >=Igualdad == ! =Logica AND &&Lógica OR ||Asignar += -= *= /= %=

Estructura del código

PWM_ Pulse Wide Modulation


* PULSE WIDE MODULATION - FEADE IN - FADE OUTcode by Massimo Banzi */

#define LED 11int i = 0;

void setup() { pinMode(LED, OUTPUT);}

void loop(){ for (i = 0; i < 255; i++){ analogWrite(LED, i); delay(10); } for (i = 255; i > 0; i--){ analogWrite(LED, i); delay(10);}}

byte: almacena valores en el rango de los 8-bits. De 0 – 255. Sin valores decimales. 1 byte = 8 bits = 2 a la 8 = 256 caracteres en código binario

int: Variable que almacena valores en el rango de los 16-bits. De 0 – 65 535. Sin valores deci-males. Este rango se utiliza para asignar valores positivos y negativos dentro de los rango de 32 767 a -32 768

long: Variable que almacena valores en el rango de los 32-bits. De 2 147 483 647 a -2 147 483 647. Sin valores decimales.

float: Variable que almacena valores con puntos decimal en el rango de los 32-bits. De 3.4028235E+38 a -3.4028235E+38. Los calculos con puto flotante pueden no ser exactos y demandan mas recursos al microntorlador para su calculo, lo que puede hacer la ejecución algo mas lenta

Variables. Las variables son formas de almacenar valores ( que pueden variar) y que serán utilizados para la ejecución del código. Se declaran al principio del código, antes del void setup(). Una variable debe tener obligatoriamente un nombre y un tipo de valor (int, float, etc.), opcional-mente un valor numérico asignado.

Representación de valores. La representación de los valores numéricos con los que se va a trabajar el código, pueden ser enteros, fracciones, digitales, análogos.

Aritmética: Las operaciones basicas en artimetica se utilizan para realizar cálculos dentro del código.( + ) sumar( – ) restar( * ) multiplicar( / ) dividir ( = ) asignar

Entradas analogas

LDR

LED Resistencia 10k

int led = 10;int pin = 0;int value;

int analogValue = 0;

void setup(){ Serial.begin(9600);}

void loop(){ value = analogRead(pin); value /=4; analogWrite(led, value); analogValue = analogRead(0); Serial.print(analogValue, DEC); Serial.print("\t A:"); delay(500); }


0V

5V

25%

100%

50%

75% 255 bytes

128 bytes64 bytes

172 bytes

DURACION - TIEMPO - DELAY DEL PULSO

opcion B potenciometro100k

opcion ALDR resistencia10k

PWM Pulse Wide Modulation: Las lecturas digitales, que son de uno de dos estados, se reali-zan 5V para ON - HIGH y 0V para OFF - LOW. El ejercicio blink LED lo que hace es alternar entre 5V y 0V el tiempo asignado con la función delay. Para trabajar con luz gradual, por ejemplo se utilizan las “falsas” salidas analógas Pulse Wide Modulation, marcadas en los pins digitales de la tarjeta arduino con PMW~. Con PWM se asignan estados intemedios entre 0V y 5V, de 25%, 50%, 75% o 100% de 5V. Especificándolos en la programación en valores de 8 bits es decir entre 0 y 255.

Uso de monitor serial


Se utiliza para monitorear los valores de los componentes, sensores y actuadores que se utilizan-como potenciometros, LDRs, sesores de distancia, flexiforce, etc. El monitor serial es muy util cuando para visualizar los rangos maximo y minimo con que trabaja cada componente, ajustando en el proceso grados de interactividad, estableciendo parametros de interacción. Con la información de los rangos de maximo y minimo con que trabaja cada componente se utiliza tambien la funcion Map para hacer conversiones de datos.

Baud: Medida utilizada en telecomunicaciones para designar la cantidad de señales por segundo

Serial.begin(rate): Habre el puerto serial para monitorear la transmision de datos. En arduino por defecto se trabaja con una taza de muestreo de 9600 bauds. Serial.print(data): Imprime los valores enviados por el puerto serial.

Lectura gradual del potenciometro de cerrado-(0)a abierto-(1023), visualizada en el monitor serial.


Código para lectura sensores II

int led = 10;int pin = 0;int value;

int analogValue = 0;

void setup(){ Serial.begin(9600);

// Habre el puerto serial para monitorear la transmision de datos. En arduino por defecto se trabaja con una taza de muestreo de 9600 bauds.

// Baud: Medida utilizada en telecomunicaciones para designar la cantidad de señales por segundo

}

void loop(){ value = analogRead(pin); // El valor es igual a la lectura del analogRead del pin 0 value /=4; //divide el valor entre cuatro y asignado analogWrite(led, value); analogValue = analogRead(0); // valor de lectura analoga para pin 0 Serial.print(analogValue, DEC); // Imprime los valores enviados por el puerto serial en valores decimales Serial.print("...POT:"); // Nombre para viusalizar diferentes monitoreos delay(500); // Cada medio segundo}

int val;

int maxima = 400; // treshold de lectura del sensor.void setup() { Serial.begin(9600); // inicia el puerto serial 9600 } void loop() { val = analogRead(0); // lee la entrada analoga numero 0 Serial.print(val, DEC); // imprime el valor que lee Serial.print(" "); // imprime un espacio entre los valores delay(100); // espera 100ms para la siguiente lectura}

Código para lectura sensores I

Audio + LEDs por impulsos

void setup() {}

void loop() { // turn o� tone function for pin 11: noTone(11); // play a note on pin 6 for 200 ms: tone(6, 440, 200); delay(200);

// turn o� tone function for pin 6: noTone(6); // play a note on pin 7 for 500 ms: tone(7, 494, 500); delay(500); // turn o� tone function for pin 7: noTone(7); // play a note on pin 11 for 500 ms: tone(11, 523, 300); delay(300);

}


+-

++

++

-+

-

Señales análogasondas_sinosoides_de_valores_infinitos_en_el_tiempo

Señal analógica: es una represent-ación exacta en valores de voltaje de ondas mecánicas, electromagnéticas, hidraulicas.

La onda sinusoidal es una señal analógica (igual) a la señal capturada, por lo que existen infinitos valores entre dos puntos cualquiera de la onda.

En la naturaleza, el conjunto de señales que percibimos son analógicas: luz, sonido, la energía etc, son señales que tienen una variación continua. Las señales analógicas son magnitudess físicas generadas por fenómeno electromagné-ticos que se caracterizán por tener variables de amplitud y periodo en el tiempo. Es decir son señales de valores (teóricamente) infinitos. Entre las señales analógicas encontramos las señales eléctricas como la intensidad, la tensión y la potencia, las hidráulicas como la presión, térmicas como la temperatura, mecánicas. Las señales analógicas se representan como una onda senoidal. Las señales analógas pueden ser períodicas (iguales), cuasi-periodicas (casi iguales), a-periodicas (sin semejanza periodica).

Señales digitalesondas_cuadradas_de_valores_finitos_discretos

La onda cuadrada es una onda de corriente alterna (CA) que alterna entre dos valores extremos sin pasar por los valores intermedios, al contrario de las ondas análo-gas, como la senoidal y triangular. Generan pulsos eléctricos en dos estados. Los circuitos de ondas cuadradas se conocen como generadores de pulsos, son los circuitos base en microelectrónica.

Señal digital: Las señales digitales son generadas por fenómenos analógicos que son codificados en valores finitos o discretos. Los valores se representan por O N - O F F, H I G H - L O W, 0 - 1 . En la imagen se muestra la conver-sión de una señal análoga de valores infini-tos en señal digital con valores definidos y


Solar Sound


Sustainable & Open Source

Solar Sound es un secuenciador random, programado en arduino.Integrado por un microcontro-lador boarduino, amplificador, dos bocinas y abastecido de energía por cuatro celdas solares de 4.5v

Descarga los códigos en:http://tijuanamakerspace.wordpress.com/hardware/inteligencia-amplificada/

Theremin


Sustainable & Open Source

R2 1k

R2 1k

Solar_SequencerSustainable & Open Source

Solar Sequencer es un Atari Punk Console digital programado en arduino.Integrado por un microcontrolador, amplificador, dos bocinas, switches y potenciometros, abastecido de energía por cuatro celdas solares.



GAPSustainable & Open Source


Secuenciador analogo, a los pins analogos de arduino se pueden conectar sen-sores infrarojos, potenciometros, photoresistencias o cualquier otro sensor de lectura analoga, como sensores compuestos de transistores o amplificadores operacionales.


b i b l i o g r a f í a


b i b l i o g r a f i a

_Dan O Sullivan and Tom Igoe. 2006. Physical Computing: Sensing and contorlling the Physical World with computers. Course Tecnology.

_Massimo Banzi. 2009. Getting Started with Arduino. O’reilly

_Tom Igoe. 2007. Making Things Talk. O’reilly

_Syuzi Pakhchyan. 2008. Fashion Technology. O’Reailly

_Tony Olsson, David Gaetano, Jonas Odhner, Samson Wiklund. 2008. Creativr Commons Attribution-Non Comercial-NoDerivs 3.0.LINK

_Brians W. Evans. 2008. Creative Commons Attribution-Share Alike @.5 License.

_ Mims III Forrest M. Engineer’s Mini-Notebook – 555 Timer IC . First Edition. Radio Shack. U.S.A. 1984.

_ Mims III Forrest M. Electronic Sensors Circuits and Projects. Master Publishing Inc. U.S.A. 2007

_ Mims III Forrest M. Getting Started with Electronics. Fourth Edition. Master Publishing Inc. U.S.A. 2007

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_ Pakhchian Syuzi. Fashioning Technology. O’Really. First Edition. 2008.

_ Anderton, Craig. Electronic Projects For Musicians. AMSCO publications, New York.

_ Horowitz, Hill Winfield.The Art of Electronics. Second Edition. Cmbridge University Press. 22nd printing. 2008.

_ Scherz Paul. Practical Electronic for Inventors. McGraw-Hill. Second Edition. 2007Link

_Massimo Banzi, Arduino Notebook

_Reas Cassey, Ben Fry. Processing Notebook


E s c u l t u r a sF o t o g r a f í a s


E s c u l t u r a s


Inteligenica amplificada

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