Fundamentos de Sistemas de Control Programado con Arduino: Componentes y Arquitectura

Introducción a los Sistemas de Control Automático

Un sistema de control automático o automatismo es un conjunto de elementos técnicos que, unidos, son capaces de realizar una serie de acciones para resolver un problema sin intervención humana.

Los sistemas que utilizaremos en nuestro curso son programados, lo que significa que el automatismo funcionará dependiendo de un programa que diseñaremos a medida para la función a realizar.

Componentes Esenciales de un Sistema de Control

Nuestro sistema de control contendrá básicamente tres bloques de dispositivos:

• Elementos de Proceso (Control en Sí)

  Son los dispositivos que se van a programar. Recibirán datos de los elementos de entrada para decidir qué realizar con los elementos de salida. En nuestro caso, el elemento de proceso principal es Arduino.

• Elementos de Entrada

  Serán los sensores que se pueden conectar a nuestro sistema de control. Estos pueden ser: pulsadores, interruptores, finales de carrera, NTC (termistores), LDR (fotorresistencias), etc.

• Elementos de Salida

  Van a ser los actuadores, aquellos que nuestro programa decidirá poner en funcionamiento o detener, tales como: diodos LED, zumbadores, motores, etc.

Arduino: El Elemento de Control Programado

Utilizaremos la placa de control programable Arduino, la cual goza de un uso muy extendido debido a varias características clave:

• Hardware Libre

  Los diseñadores han puesto a disposición pública los circuitos físicos de la placa, permitiendo su fabricación y estudio.

• Software Libre

  El software que controla la placa también está disponible para que la comunidad lo comparta, lo modifique e incluso lo mejore.

• Comunidad Activa

  Existe una vasta cantidad de personas compartiendo proyectos, código y soluciones a través de internet.

• Precio y Simplicidad

  Es muy económico y permite realizar soluciones de una manera sencilla y accesible.

Arquitectura y Partes de la Placa Arduino

Antes de detallar los pines, es importante recordar que un elemento es digital cuando solo puede tomar dos valores (1 o 0, encendido o apagado).

Pines y Conexiones

Pines Digitales (0 a 13)

Sirven para conectar tanto salidas digitales (diodos LED, motores, zumbadores, etc.) como entradas digitales (interruptores, pulsadores, finales de carrera, etc.).

• Cuando se usan como salidas, podemos indicarles que estén conectados o no (que tengan corriente o no).
• Cuando se usan como entradas, detectan si los elementos conectados están cerrados o abiertos.

Pines GND (Ground)

Sirven para cerrar el circuito, actuando como el polo negativo de nuestra alimentación. La placa dispone de un pin GND en la fila de los pines digitales y dos pines GND adicionales en la zona de alimentación (Power).

Entradas Analógicas

Permiten introducir en el sistema datos que no se limitan a dos valores, sino que pueden tomar un amplio rango (por ejemplo, temperaturas con NTC o niveles de luz con LDR). El estudio detallado de las entradas analógicas será objeto del curso siguiente.

Componentes Centrales

Microcontrolador

Es el dispositivo que recibe el programa, se encarga de su ejecución y controla todos los elementos de la placa.

Conector USB

Es un conector que sirve para dos funciones esenciales: proporcionar alimentación a la placa y permitir la comunicación con el ordenador (carga del programa).

Alimentación Externa

Conector dedicado para alimentar Arduino mediante un elemento externo (como un cargador de pared o una pila de 9V).