Tutorial de Planeta Electrónico de SENSORES y arduino….. Parte 2

05 septiembre, 2017 / 292 vistas / 0 Comentarios

Como ya vimos en el tutorial anterior, donde aprendimos a trabajar con un zumbador, altavoz o piezoeléctrico, es muy sencillo enviar datos a un componente mediante unas pocas líneas de código, pero que ocurriría si lo que necesitamos es recibir información de ese sensor…..

Para nuestro ejemplo vamos a usar dos sensores muy sencillos de usar y muy fáciles de encontrar además de económicos.

Por un lado tenemos un sensor de temperatura, que nos permitirá recibir la temperatura tanto ambiente como de algo concreto, por otro lado un LDR, que es un sensor que capta la luminosidad, y que nos devuelve un valor en referencia a la cantidad de luz recibida.

Recordaremos, que los sensores son componentes que mediante un tratamiento químico, mecánico, eléctrico o electromagnético, nos devuelven una variación en los datos que nos van a entrar por un puerto. Según el sensor, este dato habrá que “tratarlo”, es decir, en ocasiones tenemos que incluir unas operaciones para que nos dé el valor que queremos.

Los sensores son diferentes según su uso, un mismo sensor de temperatura, por ejemplo, puede darnos rangos muy altos, es decir, podría “decirnos” la temperatura con valores de -125º a 1000º en caso de sensores profesionales, o bien ser sensores mucho más modestos, donde los rangos sean más pequeños. En nuestro caso, el LM35 que es el sensor que vamos a utilizar es de -55º hasta 150º, lo que nos viene genial a la hora de medir temperaturas ambientales, o cualquier uso cuyos calculos estén dentro de esos rangos.

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NOTA:

No debemos olvidar los DATASHEET. Los datasheet son HOJAS DE DATOS del componente que vamos a usar, que son proporcionadas por el fabricante y donde, entre otras cosas, nos indica:

El rango de uso según sea el sensor.

El rango de alimentación que requieren en su caso (Hay sensores que no requieren alimetación adicional)

El número de valores devuelto por el sensor durante su uso.

La precisión del mismo. (A más precisión mayor coste).

El encapsulado. A veces, el mismo componente viene en varios tipos de encapsulado, de esta forma se adaptarán mejor a nosotros en nuestra aplicación.

Las limitaciones del sensor en cuanto a su uso.

La conectividad del mismo, es decir, como usar su “patillaje” para poder usarlo.

Esquemas de conectividad.

y otra información a veces relevante, y otras no, como las pruebas realizadas en los laboratorios, los gráficos de comportamiento, la composición del componente, etc….

Cada datasheet es diferente y siempre aconsejo leerlo por encima antes de usar cualquier componente.


Sigamos pues con nuestro tutorial. Lo primero que haremos será conocer nuestros componentes.

LM35

El LM35 es un sensor de temperatura con una precisión calibrada de 1 °C. Su rango de medición abarca desde -55 °C hasta 150 °C. La salida es lineal y cada grado Celcius equivale a 10 mV, por lo tanto:

150 °C = 4230 mV
-55 °C = -2180 mV

Opera de 4v a 30v.

Características

Sus características más relevantes son:

Está calibrado directamente en grados Celsius.

La tensión de salida es proporcional a la temperatura.
Tiene una precisión garantizada de 0.5 °C a 25 °C.
Baja impedancia de salida.
Baja corriente de alimentación (60 µA).
Bajo coste.

Destacables

El LM35 no requiere de circuitos adicionales para calibrarlo externamente. La baja impedancia de salida, su salida lineal y su precisa calibración hace posible que este integrado sea instalado fácilmente en un circuito de control. Debido a su baja corriente de alimentación se produce un efecto de auto calentamiento muy reducido. Se encuentra en diferentes tipos de encapsulado, el más común es el TO-92, utilizado por transistores de baja potencia.

Si queréis saber más, aquí os ponemos su enlace al DATASHEET.

Ahora vamos al LDR o fotoresistor.

Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado fotorresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuyas siglas, LDR, se originan de su nombre en inglés light-dependent resistor. Su cuerpo está formado por una célula fotorreceptora y dos patillas.

El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (puede descender hasta 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (varios megaohmios).

Características

Su funcionamiento se basa en el efecto fotoeléctrico. Un fotorresistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia como el sulfuro de cadmio, CdS. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta frecuencia, los fotones son absorbidos por las elasticidades del semiconductor dando a los electrones la suficiente energía para saltar la banda de conducción. El electrón libre que resulta, y su hueco asociado, conducen la electricidad, de tal modo que disminuye la resistencia. Los valores típicos varían entre 1 MO, o más, en la oscuridad y 100 O con luz brillante.

Las células de sulfuro del cadmio se basan en la capacidad del cadmio de variar su resistencia según la cantidad de luz que incide en la célula. Cuanta más luz incide, más baja es la resistencia. Las células son también capaces de reaccionar a una amplia gama de frecuencias, incluyendo infrarrojo (IR), luz visible, y ultravioleta (UV).

La variación del valor de la resistencia tiene cierto retardo, diferente si se pasa de oscuro a iluminado o de iluminado a oscuro. Esto limita a no usar los LDR en aplicaciones en las que la señal luminosa varía con rapidez. El tiempo de respuesta típico de un LDR está en el orden de una décima de segundo. Esta lentitud da ventaja en algunas aplicaciones, ya que se filtran variaciones rápidas de iluminación que podrían hacer inestable un sensor (p. ej., tubo fluorescente alimentado por corriente alterna). En otras aplicaciones (saber si es de día o es de noche) la lentitud de la detección no es importante.

Se fabrican en diversos tipos y pueden encontrarse en muchos artículos de consumo, como por ejemplo en cámaras, medidores de luz, relojes con radio, alarmas de seguridad o sistemas de encendido y apagado del alumbrado de calles.

También se fabrican fotoconductores de Ge:Cu que funcionan dentro de la gama más baja “radiación infrarroja”.

Si queréis saber más, aquí os ponemos su enlace al DATASHEET.

Como ya vimos en el tutorial anterior, la conexión para los sensores son estas

 

 

Empecemos por el LDR, nuestro sensor de luminosidad o fotoresistor.

Cuando conectamos un sensor a un puerto, debemos de tener en cuenta que para poder “captar” su voltaje o señal, debemos hacer pasar corriente por él. Hay casos de sensores que ya vienen con el patillaje ajustado para hacer pasar la corriente por ellos, como es el caso del LM35 que veremos más adelante, pero en este caso, lo que haremos es pasar una pequeña cantidad de corriente por el sensor para que cuando “actuen” sus propiedades, podamos medir la diferencia de señal que producen en nuestros puertos. En este caso, lo que haremos es poner una resistencia de 100K Ohm entre el polo negativo y una patilla y la otra patilla la conectaremos directamente al positivo. Luego colocaremos un cable de SEÑAL (así es como se denomina al punto de captación de señal) en las patillas que unen la resistencia y el sensor. El sensor lo alimentamos a 5v de nuestra placa y el otro al GND o Ground (negativo). El cable de señal lo pondremos en el pin (puerto) 5 analógico de nuestro arduino.

Pues bien, ya tenemos nuestro sensor conectado correctamente, ahora solo queda subir un código que nos diga que señales nos dá el sensor y para ello solo tenemos que taparlo con nuestra mano o bien someterlo a la luz ambiental o de una linterna para ver la variación de la misma.

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NOTA:

Al final del tutorial realizaremos un código con todos los componentes funcionando a la vez, pero por ahora los vamos a ver uno a uno para así tener un código límpio y claro de su funcionamiento.

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El código es el siguiente.

int PinSensor = A5; // seleccionamos el pin del sensor
int ValorSensor = 0; // variable que guardará el valor del sensor

void setup() {
pinMode(A5, INPUT); //Establecemos el puerto como entrada
Serial.begin(9600); //Abrimos el puerto de comunicaciones
}

void loop() {
// Lectura del valor del sensor:
ValorSensor = analogRead(PinSensor ); //Leemos el valor del sensor.
Serial.println(ValorSensor ); //Imprimimos el valor del sensor en el puerto serie.

delay(1000); //Esperamos 1 segundo hasta que lea otra vez el valor
}

Ahora solo nos queda subir el código y probarlo. Para ello lo que haremos será abrir el monitor serie como ya hemos visto en otros tutoriales y ver como cada segundo nos cambia el valor. Pondremos la mano alrededor del sensor para ver como cambian los valores y lo expondremos a distintas luces para poder ver el cambio.

Ya tenemos este tuto terminado, ahora a por el siguiente……

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