Computación física con Arduino y Firefly Ejercicio 1: Parpadeo de LED Taller de Métodos Computacionales en Arquitectura — ARQ331 Esteban Agüero (Valparaíso, Abril 2014) 24-04-2017

Blink En el primer ejercicio vamos a encender y apagar un LED. Basado en los ejercicios publicados en: BANZI, M. 2009. Getting started with Arduino, Sebastopol, USA, O’Reilly Media / Make. JONHSON, J. K.; PAYNE, A. 2011. Firefly Primer - Version 1.006. [Online] Available in http://fireflyexperiments.com 24-04-2017

Componentes Para este ejercicio necesitarás: Arduino UNO 1x LED 1x Resistor 330 Ohm 1x Cables 3x Breadboard 1x 24-04-2017

Esquema Un esquema eléctrico es una representación gráfica de una instalación eléctrica o de parte de ella, en la que queda perfectamente definido cada uno de los componentes de la instalación y la interconexión entre ellos. Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Esquema_eléctrico 24-04-2017

Esquema Leyendas Identifican el componente. Símbolos Cada componente tiene asociado un símbolo estándar. Cableado y colecciones El cableado se representa con línea recta. 24-04-2017

Esquema El ánodo se conecta donde tengamos más tensión, y el cátodo donde tengamos menos tensión. La corriente fluye en una dirección, desde el ánodo (positivo) al cátodo (negativo). Fuente: http://www.opiron.com/portfolio/todo-sobre-leds-y-arduino-by-opiron 24-04-2017

LED Un LED (Light Emmiting Diode, en inglés) es un tipo de diodo. Los diodos son dispositivos que se caracterizan por dejar pasar la corriente en un solo sentido. Cuando se aplica una tensión suficiente a un LED, la corriente fluye a través de él y se emite fotones, es decir, luz. La energía de la onda de luz es proporcional a su frecuencia, es decir, a su color. Fuente: http://www.opiron.com/portfolio/todo-sobre-leds-y-arduino-by-opiron 24-04-2017

LED Los LED tienen polaridad, por lo que sólo encenderán si es que los conectas apropiadamente. El borde plano y la pata corta indican que se trata del cátodo (-). + - Ánodo Cátodo 24-04-2017

LED En función del color del LED, cambia su tensión de conducción (la que cae en él cuando se ilumina). Por ejemplo, en un LED rojo caerán 1,6V cuando conduzca corriente, mientras que en uno azul caerán hasta 3,4V. Fuente: http://www.opiron.com/portfolio/todo-sobre-leds-y-arduino-by-opiron 24-04-2017

Resistor El resistor es un componente que controla la intensidad de corriente eléctrica que pasa por un circuito, oponiéndose al paso de la corriente. 24-04-2017

Resistor La mejor manera de encontrar el valor de la resistencia a utilizar es siguiendo la ley de Ohm. La ley de Ohm establece que la intensidad de la corriente que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos. Esta constante es la conductancia eléctrica, que es el inverso de la resistencia eléctrica. Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm Ley de Ohm I= Intensidad en Ampere (A) V= Diferencia de potencial en Volt R= Resistencia en Ohm (Ω) G= Conductancia en Siemens (S) 24-04-2017

Resistor Para determinar el valor de la resistencia del circuito en serie de la imagen, necesitamos saber tres valores: i = LED Foward current en Ampere (buscar en el datasheet del fabricante) Vf = Tensión umbral en Volt (buscar en el datasheet del fabricante) Vs = Tensión de alimentación (generalmente usaremos 5V) *Relación a partir de la Ley de Ohm 24-04-2017

Resistor Para identificar el valor de una resistencia se ven los colores de las bandas. Un resistor de 330Ω tiene bandas naranjo-naranjo-café. La banda dorada (tolerancia) en este ejemplo, indica que el resistor será de 330Ω +-5%, es decir, 330Ω +- 16,5Ω. Otras tolerancias usuales son de 1% (café), 2% (rojo) y 10% (plateado) 24-04-2017

Fuente: http://www.lu3dat.com.ar/archivos/imagenes/Resistencias.jpg Resistor Valores de resistores (En Ohm) Fuente: http://www.lu3dat.com.ar/archivos/imagenes/Resistencias.jpg 24-04-2017

“Breadboard” o “protoboard” Es un tablero con orificios conectados eléctricamente entre sí, en el cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para el montaje y prototipado de circuitos electrónicos Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Placa_de_pruebas 24-04-2017

Una “breadboard” típica esta formada por 4 secciones: 2 secciones externas (canales) 2 secciones internas (pistas) También tiene un canal central que divide la “breadboard” por la mitad e impide el paso de la electricidad entre ambas mitades. Fuente: http://www.reflexiona.biz/shop/content/28-usar-una-breadboard-es-facil Canal de alimentación Pista 24-04-2017

Cada columna de un canal está conectada entre sí. Cada fila de una pista está conectada entre sí. Cada fila de una pista está conectada entre sí. Fuente: http://www.reflexiona.biz/shop/content/28-usar-una- breadboard-es-facil 24-04-2017

1. Montaje Montar el LED sobre la “breadboard”, siguiendo el esquema. El cátodo (-) del LED se conecta a un resistor y éste a tierra (GND, ground en inglés). El ánodo (+) del LED se conecta al PIN 13 de Arduino. 24-04-2017

2. 3. Implementación Con el cable USB conecta Arduino al computador Para controlar Arduino desde Firefly, es necesario cargar el Firmata mediante el entorno Arduino IDE. 24-04-2017

3.1. 3.1. Abre el entorno de programación Arduino IDE. En “Barra de herramientas” pulsa “Archivo > Sketchbook” y selecciona “Firefly_Firmata” 24-04-2017

3.2. En “Barra de herramientas” pulsa “Herramientas>Tarjeta” y selecciona “Arduino UNO” 3.3. En “Barra de herramientas” pulsa “Herramientas>Puerto Serial” y selecciona el “Puerto COM” más alto disponible. 24-04-2017

3.4. Carga el programa. Pulsa “Verificar” y “Cargar” En la barra de íconos superior están dos de las acciones más recurrentes: Verificar Cargar 24-04-2017

4. Iniciar Grasshopper, tipeando el nombre de esta aplicación en la “Barra de comandos” de Rhinoceros®. 24-04-2017

El componente Open Port abre o cierra la conexión Serial entre el computador y Arduino. 5. Copia la programación en el área de trabajo de Grasshopper. 24-04-2017

Usando Panel, ingresar una lista de números enteros con los tiempos de parpadeo (1 y 0) en milisegundos. 24-04-2017

El componente Blink oscila entre los valores 0 y 1, siguiendo un patrón de números enteros. 24-04-2017

El componente Uno Write envía todos los valores a los pins digitales que corresponde en Arduino. 24-04-2017

¡Prueba! Prueba el programa reemplazando el valor False por True en cada componente Conmutador (Toggle, en inglés). 5. 24-04-2017

1. 2. Implementación en Arduino Abre el entorno de programación Arduino IDE. 2. En “Barra de herramientas” pulsa “Archivo>Ejemplos>01.Basics” y selecciona “Blink”. 24-04-2017

¡Prueba! 3. Carga el programa. Para ello en la barra superior pulsa “Verificar” y “Cargar”. 24-04-2017

Contacto Esteban Agüero esteban.aguero@alumnos.usm.cl Luis Felipe González Böhme Profesor instructor Universidad Técnica Federico Santa María Departamento de Arquitectura Teléfono: 56 (0)32 2654773 Fax: 56 (0)32 2654108 Email: luisfelipe.gonzalez@usm.cl Url: www.arq.utfsm.cl Dirección: Avda. España 1680 Casilla: 110-V Código postal: 2390123 Valparaíso - Chile Esteban Agüero esteban.aguero@alumnos.usm.cl 24-04-2017