Laboratorio 12-ELECTRONICA DIGITAL-2020-I

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Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de 
 Amazonia Peruana Sistemas e Informática 
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UNIVERSIDAD 
 
 NACIONAL DE LA 
 
 AMAZONIA PERUANA 
 
 
 
 
FACULTAD DE INGENIERIA 
 
DE SISTEMAS E INFORMATICA 
 
LABORATORIO DE ELECTRONICA DIGITAL 
 
 
GUIA - INFORME Nº 12 
CURSO : ELECTRONICA DIGITAL 
 TEMA : Las Entradas Analógicas 
 PROFESOR : 
 GRUPO : 
 ALUMNO : 
 CODIGO : 
 
 NOTA: 
 
 FECHA EXPE.: SEMEST. ACADÉ. 2020 - I 
 
 
Universidad Nacional de la Facultad de Ingeniería de 
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12avo LABORATORIO 
Tema: Las Entradas Analógicas 
 
Objetivo: Hacer que el alumno adquiera practica en el manejo de las entradas analógicas con 
que cuenta el Arduino 
 
Material y Equipo: 
 Diodos LED 
 Resistencias 
 Un Protoboard 
 Cablecitos de Conexión 
 Una Tarjeta Arduino Uno 
 Cable USB 
EXPERIENCIA No 1 
 
En el laboratorio anterior, hemos experimentado con botones y diodos leds que pueden tomar 
solo dos estados: encendido o apagado. Si ahora queremos medir una temperatura, una fuerza, 
una distancia u otro valor que variará con el tiempo, necesitamos utilizar la potencia de las 
entradas analógicas que posee el Arduino. 
Si el Arduino fuera puramente un dispositivo digital, no seriamos capaces de medir estas 
variables y limitaría el alcance de nuestros proyectos. Por suerte, el Arduino puede interactuar 
con el mundo analógico también. El Arduino puede alterar el brillo de un LED mediante la 
variación de la tensión aplicada a ella, pero mediante el uso de una técnica especial llamada 
modulación de ancho de pulso (PWM) que hemos visto anteriormente. 
Además de proporcionar una salida “cuasi” analógica por medio de PWM, el Arduino también 
puede adquirir una entrada analógica de entre 0 y 5 voltios. El Arduino estándar tiene seis 
entradas analógicas (Figura 1) etiquetadas: ANALOG IN A0, A1, A2, A3, A4, A5. En este 
laboratorio nos concentraremos en la función analogRead(). Vamos a empezar por echar un 
vistazo a la diferencia entre los dispositivos digitales y analógicos y entonces, ¿Cuál es la 
diferencia entre el mundo analógico y digital? 
En el mundo digital, todo tiene dos estados: un interruptor solo puede estar encendido o 
apagado, un LED este encendido o apagado. 
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En el mundo analógico, las cosas tienen un rango de valores: la música tiene notas que abarcan 
una gama de frecuencias, un coche acelera a través de una gama de velocidades, una onda 
sinusoidal fluye suavemente entre los valores máximo y un mínimo. 
A menudo es necesario explorar el mundo analógico y Arduino seis posee entradas analógicas 
que nos permiten hacer esto. 
Pero el Arduino no es un dispositivo digital, por lo que necesita un medio para convertir una 
señal de entrada en una representación digital. Esto se hace mediante un convertidor analógico-
digital (ADC) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.- Entradas Analógicas del Arduino 
La tabla 1 muestra la resolución, rango de voltaje y los pines usados para las entradas 
analógica y salida del Arduino uno y Arduino Mega. 
Tabla 1.- Características de los Pines del Arduino que soportan Entradas Analógicas 
 
 
 
 
 
 
 
 
Entrada Analógica Salida Analógica 
Resolución 10 bits (0 al 1023) 8 bits (0 al 254) 
Rango de Voltaje 0 a 5 Voltios 0 a 5 Voltios 
Patillas del Arduino UNO A0 a A5 Pines digitales: 3, 5, 6, 9, 10, 11 
Patillas del Arduino Mega A0 a A15 Pines digitales: 3 al 13 
 
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El hecho de que el convertidor analógico-digital (ADC) de nuestro Arduino sea de 10 bits 
significa que puede distinguir entre 1024 valores distintos. Si tenemos un dispositivo que envía 
información analógica codificada como cambios de voltaje y la diferencia de potencial máxima 
que puede establecer entre una entrada analógica y tierra es de 5 V, nuestro Arduino podrá 
informarnos de cómo evoluciona esa señal en intervalos de: 
 5
1024
= 0.0049 𝑉𝑉 = 4.9 𝑚𝑚𝑉𝑉 
Cada 4.9 mV de voltaje de incremento supondrá un incremento de 1 en el número equivalente 
digital. 
Por ejemplo, si tienes 10 mV en la entrada A0, en la salida del conversor ADC interno del 
Arduino aparecerán 10 MV/ 4.9 mV = 2 ( 00 0000 0010). 
Para obtener el numero 3 (00 0000 0011) la entrada analógica tiene que aumentar 4.9 mV más. Y 
así sucesivamente, por eso a ese valor mínimo para que aumente el equivalente digital se le llama 
peldaño. 
TIP 1: El Potenciómetro 
Ahora vamos a utilizar un potenciómetro para proporcionar una señal analógica de entrada que se 
pueda variar manualmente. Observaremos el efecto de estos cambios mostrando los resultados en 
el monitor serial del IDE. 
Un potenciómetro es una de las formas más sencillas de entrada analógica del Arduino. Los 
potenciómetros vienen en todas formas y tamaños y son utilizados en muchos dispositivos 
diferentes que nos rodean. La mayoría de los potenciómetros tiene tres conexiones, la patilla del 
medio se utiliza para variar la resistencia al mover un contacto a lo largo de una resistencia fija 
Figura 2 
 
 
 
 
 
Figura 2.- Diversos Tipos de Potenciómetros y su 
Diagrama al detalle 
 
 
 
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EXPERIENCIA 1: El Potenciómetro y el Arduino 
En el siguiente ejemplo vamos a adquirir valores distintos de voltaje a través de un potenciómetro 
lineal conectado a la entrada analógica A0 del Arduino. A medida que giramos el potenciómetro 
hacia la derecha o hacia la izquierda, podremos ajustar el voltaje entre 0 y 5 voltios. 
En las figuras 3 se muestra el esquema de la experiencia con Proteus. 
El Hardware que se necesita es el siguiente: 
1 potenciómetro 10 kΩ Un Protoboard 
Cablecitos de conexión. Un Arduino y un cable USB. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 3.- Diagrama del Circuito del Arduino con el Potenciómetro 
 
Programa del Potenciómetro y el Arduino: 
/*Adquirir valores con el potenciómetro en A0 */ 
/*y mostrarlo con el monitor serial.*/ 
 
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/*Probando un Potenciometro*/ 
int sensorPin = A0; 
int sensorValue = 0; 
void setup() 
 // put your setup code here, to run once: 
{ 
 Serial.begin(9600); 
} 
void loop() 
 // put your main code here, to run repeatedly: 
{ 
 sensorValue = analogRead (sensorPin); 
 Serial.print ("Sensor = "); 
 Serial.println (sensorValue, DEC); 
 delay(10); 
} 
No es necesario establecer la entrada analógica A0 como entrada durante la configuración porque 
todos los pines analógicos se establecen de forma predeterminada como entrada. La variable 
almacena el sensorValue leído por la función analogRead() que devuelve un numero entre 0 y 
1023 inclusive. El 0 cero representa 0 voltios y 1023 representa 5 voltios. La función delay() de 
10 milisegundo de retardo entre cada lectura permite dar tiempo al convertidor ADC del Arduino 
a Resolver y capturar una lectura precisa. El parámetro “DEC” en la línea: Serial.println 
(sensorValue,DEC) indica que la función println envía datos en base decimal. Otras opciones son: 
HEX (hexadecimal), BIN (binario) y OCT (octal). 
TIP 2: 
• analogRead(pin). Lee el valor de un determinado pin definido como entrada analógicacon una resolución de 10 bits. Esta instrucción solo funciona en los pines (0-5). El rango 
de valor que podemos leer oscila de 0 a 1023. Los pines analógicos (0-5), a diferencia de 
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los pines digitales, no necesitan ser declarados como entradas o salidas ya que son siempre 
entradas. 
• Después de realizar la compilación bien, conectamos el Arduino al PC y subimos el 
programa. Abrimos el IDE y ejecutamos el monitor serie. Giramos el potenciómetro 
(utilícese un destornillador plano si es un trimmer) en sentido horario y anti horario. 
Debemos ver la salida del número en el monitor cambiando (entre 0 y 1023) a medida que 
el potenciómetro gira (Figura 4). 
• Los potenciómetros de ajuste (trimmer o Trimpot) son potenciómetros que se ajustan con 
la ayuda de un destornillador. Sirven para que el circuito al que pertenecen actué 
adecuadamente (en su punto) y compense las tolerancias en otros componentes. Los 
potenciómetros normales están previstos para que su posición se pueda variar a voluntad. 
Van sujetos a un botón de mando a mano. Los de ajuste, no. Los hay de dos clases genéricas 
según el recorrido para el ajuste. En los sencillos este es de aproximadamente ¾ de vuelta 
y los multivuelta es de alrededor de 20 vueltas. Un potenciómetro lineal varia su resistencia 
en función directa del Angulo de giro y los logarítmicos de acuerdo con el logaritmo de 
desplazamiento. Los logarítmicos se utilizan exclusivamente en cuestiones de sonido pues 
se trata de conseguir el efecto de los lineales respecto del sonido. El oído responde 
logarítmicamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.- Monitor Serie: visualización de la variación del Potenciómetro 
 
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EXPERIENCIA 2: MONOTORIZANDO UN TRANSDUCTOR PIEZOELECTRICO 
Si alguna vez has recibido una tarjeta de cumpleaños que toca una melodía cuando se abre, 
probablemente lleve un transductor piezoeléctrico que funciones como un altavoz. Los 
transductores piezoeléctricos también se encuentran en una variedad de otros dispositivos, 
incluyendo teléfonos móviles, timbres de puertas e incluso el sonar submarino. La figura 5 muestra 
un transductor piezoeléctrico típico que se puede utilizar para producir sonidos similares a los 
utilizados en algunas tarjetas musicales. 
¿Cómo funcionan? La palabra piezoelectricidad significa “electricidad como resultado de una 
presión”. Cuando un dispositivo piezoeléctrico se comprime, produce una carga eléctrica. Una 
aplicación típica con un Arduino es utilizar el transductor como un sensor de contacto. Cuando el 
transductor se golpea o se cae, el Arduino lo detecta y actúa en consecuencia como, por ejemplo, 
encendiendo un LED o produciendo un sonido en un altavoz. 
Por otra parte, si se aplica un voltaje variable con una cierta frecuencia, la vibración de la 
membrana del transductor puede producir un sonido o nota. Es de este modo que los transductores 
piezoeléctricos se usan en las tarjetas de felicitación musicales o como timbres. Como hemos visto, 
un solo transductor piezoeléctrico puede ser utilizado como una entrada o un dispositivo de salida 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 5.- Transductor Piezoeléctrico 
En esta práctica vamos a medir la presión con que apretamos un transductor piezoeléctrico 
conectado a nuestro Arduino. Además, visualizamos estos valores a través del monitor serie que 
nos proporciona el IDE. 
En cuanto al Hardware que necesitamos: 
 
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Un diodo Zener (BZX55C5) de 5.1 voltios y ½ W. Una resistencia de 1 MΏ. 
Un transductor piezoeléctrico. Un Protoboard 
Cablecitos y conexión Un Arduino y un cable USB. 
Cuando se presionan los transductores piezoeléctricos pueden producir voltajes muy altos, que son 
capaces de causar daños a la placa Arduino. Un diodo Zener se utiliza para proteger el Arduino de 
estas altas tensiones. Es importante prestar atención a la polaridad del transductor que 
normalmente posee un cable rojo y otro negro. 
TIP 3: 
• Los diodos Zener (Figura 6) son dispositivos para estabilizar la tensión e intensidad que 
hay en un circuito cuando se presenta una variación de voltaje en el circuito. El diodo Zener 
debe ser polarizado inversamente para que adopte su característica de regulación de 
tensión. Los diodos Zener se utilizan mucho para la protección de os circuitos que no 
pueden recibir una variación de voltaje, ya que así fuera y se le suministran variaciones de 
voltaje e intensidad, el dispositivo se dañaría. 
• En la figura 6 se observa el símbolo y la curva característica que explica su funcionamiento. 
El diodo Zener debe de estar conectado de manera correcta para que proteja la entrada 
analógica de Arduino de cualquier voltaje superior a 5.1 voltios. El diodo Zener funciona 
solo cuando su tensión de ruptura supera 5.1 V. Las tensiones de más de 5.1 V harán que 
el Zener estabilice a 5.1 V, protegiendo de este modo la entrada del Arduino de tensiones 
más altas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6 a.- Imagen de un diodo Zener real 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 6b.- Símbolo del diodo Zener 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 6c.- Característica tensión-corriente del diodo Zener 
 
Programa: Monitorizando un Transductor Piezoeléctrico 
 
/*Prueba de un Transductor piezoeléctrico */ 
/*como sensor de fuerza*/ 
 
 
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/*Se trata de apretar con cuidado el piezoeléctrico*/ 
int SensorPin = A0; 
int SensorValor = 0; 
int referencia = 200; 
void setup() 
 // put your setup code here, to run once: 
{ 
 Serial.begin (9600); 
} 
void loop() 
 // put your main code here, to run repeatedly: 
{ 
 SensorValor = analogRead(SensorPin); 
 if (SensorValor > referencia) 
 { 
 Serial.print("Sensor = "); 
 Serial.println(SensorValor, DEC); 
 } 
 delay(10); 
} 
Se ha establecido un valor de referencia mínimo de 200 para que a partir de ahí muestre valores 
en el monitor serie. Estos valores lo leemos (0 a 1023) con la función analogRead(A0) y los 
visualizamos en decimal (DEC). 
Una vez montado el esquema según se observa en la figura 7, trate de apretar ligeramente el 
transductor y verás cómo cambian los valores del sensor. Los podrás en el monitor serie del lDE. 
Es importante revisar las conexiones del circuito si no pasara nada. 
Implemente el siguiente esquema en el Proteus: 
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 Figura 7.- Esquema del circuito Monitorizando un Transductor Piezoeléctrico 
EXPERIENCIA 3: TOCANDO MUSICA CON EL ZUMBADOR 
En esta nueva práctica vamos a añadirle un zumbador como vimos anteriormente en nuestro último 
proyecto. Lo conectaremos al pin 8 tal y como se muestra en la figura 8. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 8.- Diagrama del Circuito: Tocando un Poco de Música 
 
 
 
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Programa: Tocando un Poco de Mùsica 
/*Tocando música desde el Transductor Piezoelectrico*/ 
int SensorPin= A0; 
int SensorValor = 0; 
int threshold = 200; 
int toneDuracion = 40; 
int toneFrecuencia = 262; 
int speakerPin = 8; 
void setup() 
 // put your setup code here, to run once: 
{ 
 
} 
void loop() 
 // put your main code here, to run repeatedly: 
{ 
 SensorValor = analogRead(SensorPin); 
 if (SensorValor > threshold) 
 { 
 tone(speakerPin,toneFrecuencia,toneDuracion); 
 } 
 } 
En este sketch hacemos pitar el zumbador si al presionar el transductor piezoeléctrico superamos 
un valor de referencia de 200 y suena con una frecuencia de tono y una duración definidos al 
principio del programa. 
 
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