Prototipo De Un Ohmímetro En Arduino

Instituto Tecnológico de Costa Rica

Campus Tecnológico Central Cartago 

Escuela de ingeniería en computación

[IC1400] Fundamentos de organización de Computadoras

Proyecto #2

Danny Jiménez Sevilla, c.2020018418

Samuel Valverde Arguedas, c.2022090162 

Prof. Ing. Esteban Arias Méndez, M.Sc 

Fecha:

16 / Junio / 2022

I semestre 2022

Para este proyecto veremos como de fácil es aplicar los conceptos vistos anteriormente en este documento como lo son potencia, voltaje, resistencia, etc. Haciendo uso de unos cuantos componentes electrónicos generaremos (virtualmente) el prototipo de un Ohmímetro, el cual si bien recordamos detallamos anteriormente que es la ley de Ohm y como se usa. 

Al ser un prototipo digital, solo se necesita de un simulador de circuitos como Tinkercad.

De ser construido físicamente se necesitaría:

• Una placa Arduino UNO R3
• Un display LCD alfanumérico
• Dos potenciómetros
• Cableado
• Cable de alimentación para el Arduino

Primero buscaremos el simulador que más nos guste; en nuestro caso seleccionamos el simulador de Autodesk, Tinkercad.

En la zona de trabajo montaremos la placa Arduino, display LCD y potenciómetro. Para entender cuáles son estos, explicaremos los conceptos de cada componente para que todos estemos en la misma página. 

Arduino UNO es una placa basada en el microcontrolador ATmega328P. Tiene 14 puertos de E/S digitales (6 de los cuales se pueden usar en PWM), 6 entradas analógicas, un cristal de 16 MHz, una conexión USB, un puerto de alimentación, un conector ICSP y un botón de reinicio. Contiene toda la electrónica necesaria para operar el microcontrolador, simplemente conéctelo a una fuente de alimentación a través de un puerto USB o a un adaptador AC-DC.

Ahora, los monitores LCD son dispositivos diseñados para mostrar información en forma gráfica. LCD significa pantalla de cristal líquido. La mayoría de los monitores LCD están conectados a una placa de circuito y tienen pines de entrada/salida. Como puede imaginar, Arduino puede usar una pantalla LCD para mostrar datos. Enviar datos a un Arduino LCD IC es muy fácil gracias a la biblioteca LiquidCrystal que viene con Arduino IDE.

Finalmente, un potenciómetro es un elemento o dispositivo eléctrico que permite cambiar su resistencia al paso de la corriente, dependiendo de la posición de la aguja. La función principal del potenciómetro es informar a las unidades de control electrónico de la posición de los elementos móviles. Es decir, se usa comúnmente para detectar la posición de algunas partes como válvula de mariposa, válvula de mariposa, distribuidor de combustible (bomba diesel), apertura de válvula, etc.

Una vez que los componentes están cargados, pasamos al divertido paso de interconectar los componentes. Ahora conectamos el LCD a la placa Arduino; Los pines 4 y 6 de la pantalla LCD se conectan a los pines 12 y 11 y los pines 11, 12, 13 y 14 de la pantalla LCD a los pines 5, 4, 3 y 2 en el mismo orden. Ahora los pines 1, 3 y 5 de la pantalla LCD están conectados a tierra y el pin 2 está conectado a la alimentación.

Solo tenemos que conectar el potenciómetro con el que medimos la resistencia, lo conectaremos al pin A0 de la placa Arduino, también tenemos que conectarlo a la fuente de alimentación y a tierra, para ello conectamos el extremo del potenciómetro a la conexión a tierra y conecte el extremo superior a la fuente de alimentación; También es necesario poner el valor de la resistencia del potenciómetro, podemos poner lo que queramos, empezaremos con una resistencia de 10k Ohm. Bueno, haremos casi todo, la parte más importante e indispensable: programar la placa Arduino, sino no sabrás que hacer, Vamos.

Con todo ya colocado en el simulador pasamos a la parte de programación. Colocamos algunos comentarios al inicio de la hoja de programación de Arduino, luego inicializamos algunas variables como el pin analógico del LM35 que será A0, una variable flotante llamada resistencia que almacenará la resistencia medida, una variable entera para almacenar la conversión generada por el ADC del Arduino que será value, recordemos que un ADC es un dispositivo que convierte una señal analógica a una digital. y dos variables flotantes vin y incertidumbre, porque nuestro circuito va a ser capaz de calcular la incertidumbre con la que hace la medición. También es necesario incluir la librería LiquidCrystal que permite trabajar con el LCD.

Inicializamos esta librería con los números de los pines de interfaz, también establecemos el byte omega y el byte más menos. Un consejo puedes nombrar las variables como quieres lo importante es que sepas que hace.

Ahora escribiremos el void setup que será la primera función que se ejecutará en el programa; aquí vamos a inicializar el LCD con los números de columnas y las, también escribiremos los mensajes que debe mostrar el LCD. En el siguiente paso vamos a establecer la función bucle (loop) que contendrá el código que se ejecutará continuamente.

En los pasos anteriores configuramos las variables necesarias y cargamos la biblioteca que necesitamos; Ahora en la función loop pondremos el código que hará funcionar todo el circuito. 

Lo primero que hacemos es configurar la variable vin como flotante para el lector analógico LM35, luego la multiplicamos por 5 y la dividimos por 1023.0, y también configuramos la incertidumbre de la variable a "potencia" usando la función pow. 

También necesitamos poner el cursor de la pantalla LCD, para esto usamos la función setCursor que le indicará a la pantalla LCD la posición del cursor en las columnas 8 a 1. La siguiente línea de código es para que la pantalla LCD escriba este byte (1) como use la función de escritura; Volvemos y volvemos a colocar el cursor en la columna 2 a 1, de modo que la pantalla LCD imprima el valor vin multiplicado por 10 dividido por 5. Vuelva a colocar el nuevo cursor en las columnas 14 a 1, luego imprima la letra "k". 

Volvemos a colocar el puntero y luego imprimimos el resultado de dividir la variable de incertidumbre por 1000. Luego, vuelva a colocar el cursor una última vez para indicarle a la pantalla LCD que escriba un byte (0). La última línea de la función loop será la instrucción de retardo (100) Finalmente podremos cargar el programa en la placa Arduino y así realizar las pruebas de rendimiento.

El valor de resistencia se calcula mediante la relación de tención que describe un divisor de tensión, en un circuito resistivo serie, ya que básicamente el potenciómetro, desde la perspectiva de su patilla reguladora, ve dos resistencias conectadas en serie, por lo tanto, al analizar el divisor de tensión y determinar cuál es la resistencia medida mediante la relación mostrada en la primera imágen, donde Vmed es el valor obtenido en la entrada A0, Vin es la alimentación del potenciómetro, Rmed es el valor de resistencia que buscamos encontrar y 10, es el valor de la resistencia del potenciómetro en K ohmios. Al despejar, obtenemos la expresión mostrada en la segunda imágen adjuntada.

Se procede a cargar el programa de Arduino en el simulador, para su posterior ejecución.

Una vez cargado procedemos a realizar la respectiva simulación, una al 100%, otra al 50% y la última al 0%, donde se podrán ver los valores de la resistencia y la incertidumbre de la medición.