Actividad 4 - Salvador Hdz M

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Universidad Autónoma de Nuevo León
Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Sensores y Actuadores 
Evidencia 
Actividad # 4 implementación de un sistema de procesamiento de señales por medio de microcontrolador
Nombres: Brandon Alexis Limas Olague 
Matriculas: 1930949
Grupo: 011
Maestro: Alfredo Romero Balboa
Hora: lunes, miércoles y viernes V2
Índice
Introducción	3
Implementación del microcontrolador Arduino	4
Conclusión	23
Bibliografía	23
Introducción 
En este reporte se llevará acabo la implementación de un microcontrolador para un sistema de procesamiento y asi controlar el sistema mecatrónico propuesto por lo tanto solo se explicará que fue lo que se utilizó para la fabricación de este microcontrolador, lo cual será llevado a cabo en un programa llamado Fritzing y se hablara un poco mas sobre el funcionamiento del microcontrolador 
El campo de la Ingeniería Electrónica es fundamental en los avances tecnológicos, cuyo desarrollo y evolución se ha llevado a cabo de forma acelerada en las últimas décadas. Uno de los objetivos principales de la Electrónica es el resolver tareas diversas, siendo los microcontroladores uno de los dispositivos con más potencial para la solución de dichas problemáticas.
Los microcontroladores son pequeños chips o dispositivos que pueden ser programados para realizar acciones o instrucciones que nosotros deseemos. Son de bajo costo, prácticos y poderosos para circuitos que necesitan ahorrar espacio físico. Además, son utilizados para mejorar la fiabilidad del funcionamiento y disminuir el consumo en los circuitos.
Para comprender mejor el impacto de los microcontroladores se mencionan a continuación algunas aplicaciones:
Las cerraduras electrónicas tienen un funcionamiento basado en el control de múltiples variables, para determinar si se abre o se mantienen cerrada una cerradura. Mediante la implementación de microcontroladores se pueden mejorar los protocolos de seguridad en estos sistemas, los cuales podrían estar basados en conectividad “bluetooth” codificados a un módulo único. Dicho módulo podría ser una llave con una clave o incluso se podría activar la apertura mediante el uso de celulares propios vía “bluetooth”, por cercanía a la cerradura. Este conjunto de tecnologías permite desarrollar sistemas de cierre o apertura configurados no únicamente por biométrica física, sino mediante codificaciones de voz con ayuda de las inteligencias artificiales comerciales.
Uno de los modelos más recientes permite la comunicación con Inteligencia Artificial en casa, por ejemplo, para solicitar la apertura y cierre de puertas, para hacer llamadas de emergencia en caso de peligro, etc.
Debido a la gran cantidad de instrucciones que cualquier microcontrolador puede almacenar, son considerados una excelente opción en aplicaciones de la robótica móvil, tanto para la resolución de tareas específicas como para tareas generales. Otras de las ventajas del uso de los microcontroladores es que se pueden utilizar diferentes lenguajes de programación (C, C++ y Ensamblador), tienen diferentes puertos para la programación de diversas funciones y aplicaciones, así como el beneficio de que sus instrucciones no son estrictamente para resolver un único problema.
Otra aplicación de los microcontroladores en la robótica es su uso en objetos pequeños, llamados mini robots. Esto es posible, ya que los microcontroladores pueden ser controlados remotamente mediante una computadora, la cual procesa imágenes enviadas por éste, con la ventaja de que se pueden monitorear varios sensores al mismo tiempo. De la misma forma, se puede controlar la velocidad y dirección de avance. Un ejemplo de la aplicación de microcontroladores en mini robots podría ser su uso en caso de sismos, ya que con estos se podrían revisar edificios colapsados en busca de personas atrapadas, con mayor accesibilidad y sin poner en mayor riesgo al personal de búsqueda. Además, se puede utilizar IA y comportamiento subconsciente, que puede ser aplicado en un robot que busque imitar el comportamiento de un animal, con fines específicos. Esto combinaría las funciones anteriores (sensores y comportamiento autónomo) con otras funciones que el microcontrolador tiene para la robótica móvil.
Los microcontroladores han aumentado su importancia en la vida de todos a lo largo de la historia. Esto ha ocurrido principalmente en el campo de la Ingeniería Electrónica y su implentación en casas para convertirlas en hogares inteligentes, aplicación que se conoce como domótica o diseño de casas inteligentes. Un microcontrolador podría servir como el cerebro de nuestro hogar, llevando a cabo instrucciones como, por ejemplo: cambios de luz, aumento de la temperatura, cambios a través de sensores de movimiento o proximidad, etc.
El uso de microcontroladores en vehículos automatizados es indispensable, ya que estos reciben un gran volumen de información de múltiples sensores, sobre todo de aquellos que están en niveles de automatización más altos y requieren funciones de comunicación de alta velocidad. Por lo tanto, es necesario un procesamiento de información más potente y acciones inmediatas ante amenazas de ciberseguridad “vehicle hacking”. Para cubrir estos retos se utilizan microcontroladores, los cuales poseen la ventaja de ser compactos y tienen la capacidad de conectar diversos dispositivos como sensores, cámaras y radares con el software para su control.
Implementación del microcontrolador Arduino
Paso 1.
Primero seleccionamos cada uno de los componentes a utilizar en este caso serán:
· 1 ATMEGA328P
· 1 MAX232
· 1 LM7805
· 1 KIA278R35PI
· 2 2N3906
· 1 2N3904
· 4 LED 3mm
· 1 1N4001
· 1 Cristal 16 Mhz
· 1 Base 28 PIN
· 1 Base 16 PIN
· 1 resistencia de 220 ohms
· 2 resistencias de 1k ohms
· 3 resistencias de 47k ohms
· 1 resistencia de 10k ohms
· 2 capacitores 22pf
· 1 capacitor de 0.1 microfaradios
· 4 capacitores 1 microfaradios
· 3 capacitores 10 microfaradios
· 1 mini push button
· 1 DB9 Hembra
· 1 Jack Invertido 2.1
· 1 Header Hembra 40
Podemos ver los materiales mediante imágenes proporcionadas por el ingeniero 
Figura 1
Figura 2
Figura 3.
Paso 2
Ahora una vez que sabemos cuales son los componentes toca abrir el programa Fritzing y buscar cada uno de los componentes. Figura 4.
Figura 4.
Paso 3.
Una vez abierto el programa y de haber seleccionado cada uno de los componentes nos queda solo acomodarlos medianamente para observar que no hayamos pasado nada de largo y podamos seguir con nuestra práctica, en esta implementación no se batallo al momento de encontrar algún componente, esta vez si estaban todos los que requería, solo el KIA que no lo encontraba, pero lo busque y coloque un regulador de voltaje de 4 pines y asi fue como lo sustituí. Figura 5.
Figura 5.
Coloque la imagen anterior en grande para que se pudiera observar cada uno de los componentes y fue por esto que ocupo la hoja completa en horizontal.
Paso 4.
Ahora toca unir cada una de las piezas con sus respectivos componentes entrelazados. Figura 6.
Figura 6.
Paso 5.
Una vez realizado la unión de cada uno de los componentes nos debe quedar de una forma que nos permita ver la unión de cada uno. Figura 7.
Figura 7.
Al momento de unir los componentes había algunas piezas que quedaron solas, pero son poque no llevan ninguna conexión en los diagramas.
Además, trate de hacer lo mejor posible la unión de cada circuito sin juntarlos, pero era una tarea muy complicada al tener un microcontrolador y tantos pines por unir, además de la poca experiencia que tengo en hacer este tipo de trabajos.
Primero opté por unirlos para que no se vieran tan despegadas las conexiones, pero me di cuenta que si hacia eso no se lograba percibir donde quedaban las conexiones y asi que lo que hice fue despegar cada una de las conexiones.
Paso 6.
Ahora queda la unión por medio del esquemático que es aun mas complicado de realizar que el pcb como lo hice anteriormente, pero este es mas complicado por la cantidad de líneas y elementos que tiene sinunir como se muestra a continuación. Figura 8.
Figura 8.
Ahora que vemos el modo esquemático lo que toca realizar es primero separar cada uno de los componentes para ir liberando espacio. Figura 9.
Figura 9.
Ahora que medio se logra distinguir alguno componente de otro, para mejorar nuestra percepción optaremos por utilizar la opción que nos da el programa por defecto de enrutar automáticamente cada uno de los componentes, asi nos ahorramos mucho tiempo. 
Figura 10.
Figura 10.
Se coloco la imagen de forma horizontal para poder percibir el extenso diagrama que tenemos y como la opción de enrutar el diagrama cumple su función, la cual se puede observar en la imagen va en un 80% de su funcionamiento, solo queda esperar a que cumpla su tarea y ya una vez cumplida nos queda de la siguiente manera. Figura 11.
Figura 11.
Ahora se puede observar de una mejor manera el diagrama esquematico, se logra ver la gran diferencia que teníamos antes a la de ahora, con esto ahora podremos mejorar aun mas nuestro diagrama y procedemos a completar cada una de las conexiones y nos queda de la manera. Figura 12.
Figura 12.
Ahora que terminamos de enrutar cada una de las conexiones podemos apreciar mejor cada una de las conexiones quizás no tan claras como en el pcb pero si es apreciable además cabe mencionar que el hecho de unir cada uno de los componentes requiere de su tiempo y una gran ayuda que obtuvimos fue de gracias al enrutador automático con el que cuenta el software de Fritzing, además si sigues con la mirada cada conexión si es apreciable hacia donde se dirige, el problema seria una vez que quieras observar mas de una y que se te pierda en la vista, hice mi mayor esfuerzo para que se pudiera apreciar bien cada enrutamiento.
Paso 7.
Ahora que hemos realizado el enrutamiento del PCB y del modelo esquematico toca realizarlo en la protoboard en la cual las piezas que nos aparecen ya están conectadas solo queda enrutar cada una y realizar cada conexión para asi tener claro que es lo que haremos, para esto primero hay que acomodar cada pieza ya que están en desorden como se muestra a continuación pero también hay que mencionar que este esquema o placa pcb es de acuerdo a la fabricación de un Arduino UNO y quizás no vaya a estar del todo estético al momento de ponerlo en la protoboard y de que no tenemos mucha experiencia en manejar la protoboard por el motivo de que no podemos hacer prácticas por la pandemia pero de igual manera se hará el intento. Figura 13.
Figura 13.
Ahora que tenemos las piezas asi toca primero separarlas antes de colocarlas en algún lugar como se mostrara en la figura 14. Para esto hay que observar el pcb y ver mas o menos como cada una de las piezas se conecta y asi tener una idea de donde poner cada componente como por ejemplo el Jack Invertido y el DB9 Hembra que van juntos por sus conexiones ponerlos de un solo lado para no hacer puentes tan largos y solo hacer unos pequeños, podríamos hacer puentes largos y eso no habría ningún problema con el fin de que funcione pero uno de los propósitos es que podamos realizarlo con la mayor estética posible.
Figura 14.
Ahora que tenemos separadas cada pieza y son visibles a nuestros ojos queda realizar la implementación de cada componente y de algo que observe esque solo se va conectando por ejemplo en la figura 13 se puede medio observar como los filtros no están conectados pero una vez que los separe se fue como enlazando cada componente y se puede observar con el enrutado negro. Figura 15.
Figura 15.
Ahora realizare la implementación de los componentes. Figura 16.
Figura 16.
Una vez que se implementan los componentes se puede observar como varias conexiones desaparecen puesto que se conectan por la parte de abajo del protoboard. 
Una vez terminado asi es como nos queda nuestro protoboard. Figura 17.
Figura 17.
Conclusión
En esta implementación de un microcontrolador aprendí un poco mas acerca de las funciones del software de fritzing y de como manejarlo, el como primero debo separar cada uno de los componentes para poder observar que es lo que estoy realizando y seguido de esto unir cada una de las piezas teniendo como apoyo en el modelo esquemático el modo de auto enrutamiento que me ayuda a acomodar más rápido las conexiones.
Bibliografía
 Microcontrolador – qué es y para que sirve – HETPRO/TUTORIALES (2017). https://hetpro-store.com/TUTORIALES/microcontrolador/#:~:
Turmero, P. (2020). Microcontroladores en robótica móvil – Monografias.com. https://www.monografias.com/trabajos102/microcontroladores-robtica-mvil/microcontroladores-robtica-mvil.shtml
Ferrer N., Parladé X., José J., (2003), MICROCONTROLADORES EN ROBÓTICA MÓVIL, Tesis Ingeniería Técnica en Electrónica Industrial, Universidad Politécnica de Catalunya.
 Los microcontroladores de hoy en día. (2012). https://microcontroladoressesv.wordpress.com/los-microcontroladores-de-hoy-en-dia/
Cabrera, A., (2015), La Domótica en México y su desarrollo en un microcontrolador. https://www.testtechnology.net/single-post/2015/07/08/La-dom%C3%B3tica-en-M%C3%A9xico-y-su-desarrollo-en-un-microcontrolador
Aplicaciones de la Domótica (Usos, Funciones, Utilidades) – IECOR. (2020). https://www.iecor.com/aplicaciones-de-la-domotica/
Microcontroladores para vehículos autónomos – diarioelectronicohoy.com. (2016). https://www.diarioelectronicohoy.com/microcontroladores-vehiculos-autonomos/
Hyatt, K., Paukert, C., (2018), Los vehículos autónomos: entendiendo los distintos niveles de automatización, CNET en español. https://www.cnet.com/es/noticias/vehiculos-autonomos-niveles-de-automatizacion/
Vehículos Automatizados para la Seguridad. (2018). https://www.nhtsa.gov/es/tecnologia-e-innovacion/vehiculos-automatizados-para-la-seguridad