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Consideraciones LEDs microcontroladores
1.
En base a
las lecturas anteriores y al trabajo realizado en clase, responda las siguientes preguntas que deberán ser documentadas en el blog. 1. ¿Qué consideraciones debe tener en cuenta para seleccionar un LED? Todo va dependiendo de la necesidad, en primera instancia hay que preguntarse si el led que necesitas es para indicación o para iluminación. Si necesitas que la manera en la que alumbra el led sea difusa o claros, y por hablando desde lo estético está por último el color. Para todo esto hay que tener en cuenta la hoja de datos del led, medida, ángulo de la iluminación y condiciones eléctricas, voltaje max, capacitancia, amperaje. 2. ¿Qué aplicaciones pueden tener los LED en aplicaciones interactivas? (se vale buscar referentes diferente a los de las lecturas) Los leds pueden servir para iluminarse e indicación. 3. ¿Cómo es el circuito de acondicionamiento de un LED a un microcontrolador?. EXPLICAR y mostrar un ejemplo donde se calcule el circuito de acondicionamiento. Seleccione un LED (de algún fabricante) y busque la hoja de datos del mismo. Utilice los datos de la hoja de datos para realizar los cálculos. Señale exactamente qué parte de la hoja de datos consultó para extraer los datos del LED. ley de Ohm, tenemos 5 voltios en el pin 3 de salida del arduino, tenemos una resistencia de 220 ohm, V= I R, I = 5/220. I = 0.02 A. Respectivamente este es el led que necesitamos con la resistencia adecuada para tener un funcionamiento óptimo. https://www.digikey.com/product-detail/es/rohm-semiconductor/SLI-580UT3F/511-1221-ND/636949
2.
4. ¿Por qué
no se debería conectar un LED directamente a un microcontrolador sin un circuito de acondicionamiento? Porque podríamos quemar el led, ya que muchos de los leds no están diseñados y elaborados para soportar cierta cantidad de voltaje. Y al no tener resistencia la corriente tiende a hacerse mas grande generando un daño permanente en el led. 5. ¿Cómo es posible variar el brillo de un LED utilizando resistencias variables? Para variar el brillo de un led, se tiene en cuenta que entre mas resistencia implica una menor
3.
corriente para el
led, por lo tanto una iluminación menor, en cambio para querer un led mas brillante debe ponerse una resistencia baja, pero no lo suficiente para no ir a quemar el led. 6. ¿Cómo es posible variar el brillo o la intensidad de un LED utilizando una señal de PWM? Por medio del pwm, se puede variar el brillo de un led, y este funciona así: Según el pwm que se coloque, este manda un pulso durante tanto tiempo, este tiempo determina la potencia que se envía al led. Como la velocidad es tan alta no podemos distinguir como todo sucede. 7. ¿Cómo es posible generar diferentes colores utilizando señales de PWM? El led RGB, contiene 3 leds internos, rojo, verde y azul. Del cual por medio del pwm puede decir cual es la intensidad de cada color. Al hacer combinaciones de la intensidad del color de los 3 leds, se generan los colores de acuerdo a los valores del pwm. 8. ¿El programa del microcontrolador es igual sin importar que el LED sea de cátodo o ánodo común? Explique claramente. No es igual, ya que por lo general los leds son de cátodo común, por lo tanto el pwm que se debe de enviar debe ir de 0 a 255, donde el 255 es la potencia máxima del led, en cambio los leds de ánodo común por su diseño diferente, conlleva a que se haga un montaje diferente, por lo que el pwm debe ir de 255 a 0, siendo el 0 la potencia máxima del led. Imagen tomada de: http://yoreparo.com/electronica/electronica-digital/preguntas/1235915/como-puedo-identificar-un-led-r gb-catodo-anodo 9. ¿Qué es el duty cycle de una señal de PWM? Es la relación entre el tiempo que dura encendido (el pulso mayor a 0) y el periodo, donde muestra en un porcentaje del tiempo que dura encendida la señal. 10. ¿Cómo se calcula el periodo y la frecuencia de una señal de PWM? El periodo de la señal de pwm, se calcula: T=1/f; Sin embargo debemos encontrar la frecuencia de alguna manera, y la mejor manera de hallarla es con algún dispositivo de medición como lo puede
4.
ser un osciloscopio. 11.
¿Qué pasa si la frecuencia del PWM con la que se controla el LED es muy alta o muy baja? Si la frecuencia de la señal es muy alta no se alcanza a percibir los cambios de encendido o apagado en el led ya que sería imposible para el ojo humano. En cambio si la frecuencia es muy baja alcanzaremos a ver cuando el led cambia de estado. 12. ¿Cuál es la diferencia entre una interfaz paralela y una interfaz serial? La interfaz en serie transmite de bit a bit bajo el control del reloj y solo necesita de un cable, mientras que la interfaz en paralelo transmite datos de 8, 16, 64, etc bits al mismo tiempo necesitando de muchos cables para la transmisión. 13. ¿Cuál es la diferencia entre una comunicación serial síncrono y asíncrona? La comunicación serial síncrona se caracteriza porque la transmisión es guiada toda por un reloj esto implica que el circuito debe llevar mas cables entre los dispositivos que se comunican, mientras que la comunicación serial asíncrona no depende del reloj y esto ahorra cableado, pero sacrifica un esfuerzo extra para garantizar que la transmisión sea confiable. 14. ¿Cuáles son los niveles lógicos del microcontrolador ATmega328P (arduino UNO)? Los niveles lógicos muy generales del ATmega328p son 0v para declarar un false o low y 3,3v o 5v para declarar un high o un true. Siendo mas específico: buscamos en el datasheet del integrado. http://www.atmel.com/Images/Atmel-42735-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega328-328P_Datasheet.p df#page=1&zoom=auto,-109,791 15. En base a la respuesta anterior qué debe considerar al conectar, por medio de una interfaz serial, un microcontrolador que opera a 5V con un sensor o actuador que opera a 3V o 3.3V Si el sensor opera a 3v o 3.3v se debe de tener en cuenta que para que el microcontrolador ATmega328P me reciba un low debe de tener un voltaje mínimo de -0,5v y un máximo de 0,3 * Vcc. Mientras que si necesito que el microcontrolador me reciba un high, debe de tener un voltaje mínimo de 0,6 * Vcc. Y un voltaje máximo de Vcc + 0,5v. 16. ¿Qué son los bits de sincronización, datos y paridad en una comunicación serial? Explique y muestre además un diagrama de tiempos que ilustre su respuesta. Bits de sincronización: Son los bits que determinan el inicio y la parada de la transmisión. Por lo general hay un bit de inicio y uno o dos de parada, casi siempre es uno. Bits de datos: Se refiere a la cantidad de bits que se están usando en la transmisión. Bits de paridad: Es una forma de comprobar errores, dando a un bit el valor de acuerdo con la suma de los bits del byte de datos, si hay uniformidad en los bits, el bit de paridad será 1, si no será 0. 17. ¿Qué es y ejemplifique el baud rate? El baud rate es el tiempo en el cual se transmiten los datos en una línea de serie. por lo general se transmite a velocidades de 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, o 115200 baudios. Entre mas rápida sea la comunicación, mas factible se encuentra el programa a errores en la parte de la recepción. Y los dispositivos que están en la transmisión deben de estar trabajando a la misma
5.
velocidad. 18. ¿Cómo se
aplica el concepto de endian cuando se realiza una comunicación serial? Aplica de la manera en que llegan los datos en un puerto serial, desde los bits de menor peso, hasta los de mayor peso. En el caso del concepto de endian, es little endian. 19. Realice un diagrama de tiempo donde muestre cómo se vería el mensaje hola mundo enviado desde el Arduino UNO con la función Serial.println(“Hola Mundo”) a otro arduino UNO. 20. Muestre un diagrama que ilustre cómo se realizaría la conexión a nivel de hardware entre los dos arduinos del punto anterior 21. Descargue el diagrama esquemático de un arduino UNO R3. Identifique: cómo se conecta al computador, cómo se conectan el puerto serial a los conectores externos de la tarjeta.
6.
22. ¿Cuál es
la diferencia entre comunicaciones seriales TTL y comunicaciones seriales RS232? En la comunicación TTL las señales van desde 0 a 3.3v o 5v. Donde el voltaje max representa un bit en 1 o el 0v representa un bit de parada o un 0. Mientras que en la comunicación RS232, los voltajes van desde -13v hasta 13v. Aunque en las especificaciones permite desde +/- 3v a +/- 25. la baja tensión implica un 1 y el voltaje max implica un 0, es decir lo opuesto a la comunicación TTL. 23. ¿Qué es una UART? Un receptor / transmisor asíncrono universal (UART), es un intermediario entre la comunicación serial y paralela. En la parte serial estará el Tx y Rx, mientras que en el lado paralelo habrán unos 8 o mas lineas de datos, mas otros puertos de control. 24. Explique ¿Cuáles son los errores más comunes a la hora de conectar dispositivos por puerto serial? El error mas común que hay es al conectar los puertos seriales, normalmente se conecta el Tx al Tx y el Rx a Rx, cosa que es incorrecta, ya que el transmisor debe conectarse con un receptor para ambos casos. Otro error común es manejar velocidades diferentes en los terminales seriales, ya que al no tener sincronía de velocidades será imposible la transmisión. 25. ¿Qué sensores utiliza el proyecto 2 del texto guía? flex sensor resistors y los switch. Ya que ambos son dispositivos dependen de la interacción, un impulso y una respuesta. 26. ¿Cómo funcionan los sensores del punto anterior? (https://learn.sparkfun.com/tutorials/flex-sensor-hookup-guide) El pulsador simplemente deja pasar la corriente al momento de hundir el botón. El resisto-flexor funciona de manera que entre mas doblado esté el dispositivo mas resistencia presenta por lo tanto puede ser manipulable con un microcontrolador. 27. ¿Qué usos pueden tener los sensores del punto anterior en aplicaciones de interacción? Un ejemplo básico es juntar un 5 flexo resistores, adaptarlos a un guante y así poder con la mano poder generar las señales necesarias para que el microcontrolador controle ciertos dispositivos a reacción del movimiento. 28. Explique ¿Cuál es la diferencia entre los métodos println y write utilizados con el objetos Serial? Muestre ejemplos con código que ilustren la diferencia. En el println, imprime en la terminal en ASCII legible para el usuario lo que se le haya dicho en el puerto. Ejemplo:
7.
Mientras que el
write, se reciben e imprimen como series de bytes. Es decir al imprimir no sufre transformaciones. Ejemplo: 29. Explique el protocolo de comunicación, utilizado en el proyecto 2 del texto guía, para comunicar el arduino con processing. Lo primero es que se configura el puerto serial a una velocidad de 9600 baudios y se le indica al arduino que los pines son sensores, luego se lee la señal análoga de los sensores para almacenarlos en unas variables. Luego se lee el estado de los botones. A continuación utilizando el terminal serial se imprimen los valores del sensor izquierdo, derecho y el estado de los botones.