Tecnológico
Nacional de México en Celaya
PRACTICA 2. EVALUACION DE SENSORES
INSTRUMENTACION Y CONTROL
ALUMNO
ALVARADO BRISEÑO GABRIEL DE JESUS-20030481
REYNOSO RAMIREZ JUAN MARTIN-20030809
SEGUNDO PARCIAL
Celaya, Gto. 19/03/2024
PROFESOR
DR. ING. JOSÉ ELEAZAR PERALTA LÓPEZ
Objetivo
Trabajar diferentes sensores con Arduino, analizando el funcionamiento de cada uno
de los diferentes sensores.
Introducción
El Arduino es una plataforma de creación de electrónica de código abierto, la cual
está basada en hardware y software libre, flexible y fácil de utilizar para los creadores
y desarrolladores. Esta plataforma permite crear diferentes tipos de
microordenadores de una sola placa a los que la comunidad de creadores puede
darles diferentes tipos de uso.
Para poder entender este concepto, primero se va a tener que entender los
conceptos de hardware y el software libres. El hardware libre son los dispositivos
cuyas especificaciones y diagramas son de acceso público, de manera que
cualquiera puede replicarlos. Esto quiere decir que Arduino ofrece las bases para
que cualquier otra persona o empresa pueda crear sus propias placas, pudiendo ser
diferentes entre ellas, pero igualmente funcionales al partir de la misma base.
El software libre son los programas informáticos cuyo código es accesible por
cualquiera para que quien quiera pueda utilizarlo y modificarlo. Arduino ofrece la
plataforma Arduino IDE (Entorno de Desarrollo Integrado), que es un entorno de
programación con el que cualquiera puede crear aplicaciones para las placas
Arduino, de manera que se les puede dar todo tipo de utilidades.
-
Como funciona Arduino
El Arduino es una placa basada en un microcontrolador ATMEL. Los
microcontroladores son circuitos integrados en los que se pueden grabar
instrucciones, las cuales las escribes con el lenguaje de programación que puedes
utilizar en el entorno Arduino IDE. Estas instrucciones permiten crear programas que
interactúan con los circuitos de la placa.
El microcontrolador de Arduino posee lo que se llama una interfaz de entrada, que
es una conexión en la que podemos conectar en la placa diferentes tipos de
periféricos. La información de estos periféricos que conectes se trasladará al
microcontrolador, el cual se encargará de procesar los datos que le lleguen a través
de ellos.
El tipo de periféricos que puedas utilizar para enviar datos al microcontrolador
depende en gran medida de qué uso le estés pensando dar. Pueden ser cámaras
para obtener imágenes, teclados para introducir datos, o diferentes tipos de
sensores.
También cuenta con una interfaz de salida, que es la que se encarga de llevar la
información que se ha procesado en el Arduino a otros periféricos. Estos periféricos
pueden ser pantallas o altavoces en los que reproducir los datos procesados, pero
también pueden ser otras placas o controladores.
MATERIAL
Laptop
Arduino y sus componentes de cables para las distintas conexiones
Sensores de:
- Temperatura
- De Pulso
- Acelerómetro
- Sensor hall
- De humedad
- Infrarrojo
- De humo
DESARROLLO
-
SENSOR HALL
El sensor magnético lineal de efecto Hall KY-024 reacciona en presencia de un campo
magnético. Está equipado con un potenciómetro para ajustar la sensibilidad del sensor
y proporciona dos salidas analógicas y digitales.
El sensor Hall tiene una salida analógica y otra digital. La salida analógica devuelve
una imagen de la medición y la salida digital devuelve un estado alto o bajo en función
del umbral dado por el potenciómetro. Puede utilizar uno u otro dependiendo de su
aplicación. El módulo puede ser alimentado por la salida de 5V del microcontrolador.
-
Código
Para probar el sensor, leeremos la salida digital y mostraremos la salida analógica.
Para ello utilizamos las funciones analogRead y digitalRead.
//initiation des pins
int ledPin = 13; //pin pour la LED
int digitalPin = 2; //pin pour le capteur
int analogPin = A0; //pin pour le capteur
int digitalVal;
int analogVal;
void setup()
{
Serial.begin(9600); // vitesse de transmission
pinMode(ledPin, OUTPUT); //la pin est en sortie
pinMode(digitalPin, INPUT); //la pin est en entrée
}
void loop()
{
digitalVal = digitalRead(digitalPin);
if (digitalVal == HIGH) //condition "si" : la valeur numérique est au niveau haut
{
digitalWrite(ledPin, HIGH); //alors la led s'allume
}
else
{
digitalWrite(ledPin, LOW); // sinon la led s'éteint ou reste éteinte
}
analogVal = analogRead(analogPin);
Serial.println(analogVal); //afficher la valeur analogique
delay(100); //délai 100ms
}
-
Resultado
Si acercas y alejas un imán del sensor, deberías ver cómo se enciende y apaga el LED
y cómo cambia el valor del sensor.
-
HUMEDAD
El sensor que utilizaremos está compuesto por una sonda de dos electrodos y un
módulo convertidor. Existen varios modelos de este sensor en el mercado, los que yo
utilizaré en este ejemplo son los electrodos marcados con HW-080 y el convertidor HW103. También puedes encontrarlo con el modelo YL-69.
Gracias al convertidor, el sensor nos puede entregar dos tipos de señales: una digital o
una analógica. La salida digital servirá para indicar “todo” o “nada”; es decir, mucha
humedad o nada de humedad, y para elegir el umbral de esta decisión, el convertidor
trae un pequeño potenciómetro. Utilizaremos la salida analógica, que nos entregará un
valor de voltaje entre 0 y 5 V dependiendo de la cantidad de humedad detectada por el
electrodo.
La conexión con nuestra placa Arduino es muy simple, el convertidor tiene dos lados,
uno con cuatro pines y otro con dos. El lado de cuatro pines va hacia nuestra placa
Arduino, y el lado de dos pines va hacia los electrodos. El significado de los pines se
muestra a continuación.
Tenemos que conectar el pin VCC a la alimentación de 5 V, que en este caso puede ser
de la misma placa Arduino (aunque puede ser de otra fuente, recordando conectar todas
las tierras a un mismo nodo). El pin GND irá conectado a la terminar de tierra de la placa.
Y si elegimos el modo de salida analógica, utilizaremos la salida nombrada como A0,
esta la conectaremos a alguna de las entradas analógicas de la placa Arduino, como se
muestra a continuación.
-
INFRARROJO
Un detector de obstáculos infrarrojo es un dispositivo que detecta la presencia de un
objeto mediante la reflexión que produce en la luz. El uso de luz infrarroja (IR) es
simplemente para que esta no sea visible para los humanos.
Constitutivamente son sensores sencillos. Se dispone de un LED emisor de luz infrarroja
y de un fotodiodo (tipo BPV10NF o similar) que recibe la luz reflejada por un posible
obstáculo.
Los detectores de obstáculo suelen proporcionarse con una placa de medición estándar
con el comparador LM393, que permite obtener la lectura como un valor digital cuando
se supera un cierto umbral, que se regula a través de un potenciómetro ubicado en la
placa.
Este tipo de sensores actúan a distancias cortas, típicamente de 5 a 20mm. Además la
cantidad de luz infrarroja recibida depende del color, material, forma y posición del
obstáculo, por lo que no disponen de una precisión suficiente para proporcionar una
estimación de la distancia al obstáculo.
Pese a esta limitación son ampliamente utilizados para la detección de obstáculos en
pequeños vehículos o robots. Su bajo coste hace que sea frecuente ubicarlos en el
perímetro, de forma que detectemos obstáculos en varias direcciones.
También son útiles en otro tipo de aplicaciones como, por ejemplo, detectar la presencia
de un objeto en una determinada zona, determinar una puerta está abierta o cerrada, o
si una máquina ha alcanzado un cierto punto en su desplazamiento.
-
Esquema eléctrico
El montaje es sencillo. Alimentamos el módulo a través de Vcc y GND conectándolos,
respectivamente, a la salida de 5V y GND en Arduino.
Finalmente, conectamos la salida digital del sensor a una entrada digital para leer el
estado del sensor.
-
Código
const int sensorPin = 9;
void setup() {
Serial.begin(9600); //iniciar puerto serie
pinMode(sensorPin , INPUT); //definir pin como entrada
}
void loop(){
int value = 0;
value = digitalRead(sensorPin ); //lectura digital de pin
if (value == HIGH) {
Serial.println("Detectado obstaculo");
}
delay(1000);
}
-
Sensor de humo
El módulo del sensor de detección de gas MQ-2 tiene cuatro pines VCC, GND, Aout y
Dout que se pueden usar para obtener la información necesaria del sensor. La
distribución de pines del sensor de detección de gas MQ-2 se proporciona a
continuación:
El sensor de gas MQ-2 necesita un elemento calefactor para detectar adecuadamente
los vidrios combustibles, pero un elemento calefactor cerca de los gases combustibles
podría ser desastroso, por lo que el sensor está fabricado con una red antiexplosión
hecha de dos capas delgadas de acero inoxidable. malla como se puede ver en la imagen
de abajo. El elemento calefactor se coloca dentro de esta malla de acero inoxidable.
Esta estructura de malla también proporciona resistencia contra el polvo y otras
partículas en suspensión y solo deja pasar los elementos gaseosos de la atmósfera. Si
destapamos el sensor, podemos ver que el sensor está compuesto por dos elementos
principales. El primero es el elemento calefactor que está hecho de alambre de nicromo
y el otro es el elemento sensor que está hecho de un alambre de platino con una capa
de dióxido de estaño. Ahora no queremos que corte ni dañe su sensor, así que lo hemos
hecho por usted, la imagen a continuación muestra la malla destapada del sensor real.
- Sensor ultrasónico
Sensor ultrasónico capaz de detectar objetos y medir la distancia a la que se encuentran
estos. Posee un rango de acción de 2 a 400 cm, precisa de una alimentación de 5V,
contiene 4 conexiones 2 de ellas van para el positivo y el negativo, Vcc y GND
respectivamente. Además de 1 conexión trigger, encargada de emitir el pulso ultrasónico
y finalmente, 1 conexión echo, la cual recibe la onda. Este sensor dispone de ángulo de
apertura alrededor de los 15 grados.
CONCLUSION
En este proyecto se trabajo distintos sensores con Arduino, debido a su uso, se
aprendió a programar Arduino de forma básica.
Cada uno de los sensores que se implemento en el proyecto se llevo hasta su
comprobación en el sistema para analizar su fiabilidad y precisión para cubrir las
necesidades dadas en su funcionamiento.
REFERENCIAS
https://www.automatizacionparatodos.com/sensor-de-humedadde-suelo-con-arduino/
https://www.aranacorp.com/es/uso-de-un-sensor-de-efecto-hallcon-arduino/
https://www.xataka.com/basics/que-arduino-como-funciona-quepuedes-hacer-uno
https://colaboraeducacion30.juntadeandalucia.es/educacion/colab
ora/documents/portlet_file_entry/1270561/Practicas+con+Arduino+
Nivel+I.pdf/c037760a-0c02-4b86-8abe48adf4814745?download=true
