Sesión 8: Señales eléctricas analógicas
Objetivo de la sesión
Comprender la naturaleza, utilidad, características principales y vinculación de las señales analógicas en el desarrollo de sistemas automatizados para entornos sostenibles, así como su mediación a través de sensores y actuadores.
Tecnología para la accesibilidad
En la actualidad, muchas zonas del planeta no tienen acceso a energía eléctrica de calidad lo que dismuye la calidad de vida de las personas que habitan esos territorios. La tecnología y los sistemas automatizados pueden ayudar a llevar electricidad a estos lugares.
Energía accesible
En la actualidad, aproximadamente 789 millones de personas viven sin acceso a electricidad y cientos de millones de personas más acceden a este servicio de forma muy limitada o poco fiable. Esto implica que en lugares esenciales como hospitales, centros de bomberos, entre otros, tengan dificultades.
Articulando la regulación y uso responsable de las energías no renovables y la implementación de energías renovables, se estima que, para 2030, en algunos países de Latinoamérica y África, la cobertura de acceso a la energía eléctrica se ampliará, aproximadamente 18 %.
Aprendan
En esta sesión comprenderán el proceso por el cual los sensores y actuadores reciben y controlan información del entorno, a partir de señales eléctricas analógicas, mediante el sensor de luz.
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Las señales analógicas admiten todos los valores en un rango establecido.
Arduino IDE recibe señales analógicas que varían en un rango de 0 a 1024, siendo 0 el valor mínimo y 1023 el valor máximo de lectura.
Recuerden que para conectar sensores o actuadores analógicos a la PlayShield deben usar los pines con inicial A y numerados del 1 al 5, por ejemplo: A1, A2, A3, A4 y A5.
En la ficha #2 se explica la sintaxis que deben usar para programar el uso de señales digitales en Arduino IDE.
Sensor de luz
El sensor de luz, también conocido como LDR, es un sensor analógico que varía la resistencia del paso de corriente eléctrica según la intensidad de luz ambiente: a mayor luz, menor resistencia eléctrica y, a menor luz, mayor resistencia eléctrica.
Un ejemplo del uso en casas inteligentes, son los sistemas de luces automatizados en los que el sistema, al identificar ausencia de luz, enciende un bombillo, y cuando identifica la presencia de luz natural, apaga el bombillo para ahorrar el consumo de energía.
Monitor serie
El Monitor Serie es un puente de comunicación entre Arduino IDE y la placa Arduino, que permite comunicar mensajes e información del sistema.
La diferencia fundamental entre el Monitor Serie y el Serial Plotter es que el primero comunica información textual y numérica del sistema y el segundo muestra gráficamente dicha información.
En la ficha #3, se muestra la sintaxis que deben usar para programar el Monitor Serie y el Serial Plotter en Arduino IDE.
Ejemplo
Ahora, probarán un programa que les permitirá verificar el comportamiento de la señal analógica del sensor de luz por medio del Monitor Serie y el Serial Plotter. Para ello, sigan estas instrucciones:
- Conecten el sensor de luz a la PlayShield, en el pin A1, como lo indica el diagrama de conexión, luego conecten la placa Arduino al computador.
- Descarguen el Programa 1, ábranlo y súbanlo a la placa Arduino.
- Abran el Serial Plotter y luego el Monitor Serie, observen las diferencias en la manera de representar la información.
- Observen el análisis del programa identifiquen la programación del sensor analógico y la comunicación serial.
Ahora, programarán un sistema automatizado que funciona en una casa inteligente para el ahorro de energía. El funcionamiento del sistema automatizado es cuando el sensor de luz, conectado al pin A1, reconoce la ausencia de luz y enciende la luz led que corresponde al pin D6. Si el sensor de luz reconoce luz en el ambiente, entonces no encenderá ninguna luz led.
Descarguen el Programa 2 y completen la programación para que el sistema automatizado funcione de acuerdo con las indicaciones anteriores. Al finalizar, completen información de la Bitácora en la sección Para empezar…
Recuerden
Las señales analógicas son un tipo de señal eléctrica que admiten los valores posibles en un rango establecido; Arduino IDE maneja, para señales analógicas, un rango de 0 a 1 023.
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- El Monitor Serie y el Serial Plotter son herramientas que establecen una comunicación entre Arduino IDE y la placa Arduino, mediante datos numéricos de las señales digitales o analógicas del sistema y gráficas de dichas señales.
- El sensor LDR se utiliza frecuentemente en sistemas automatizados que requieren la detección de luz para el control de sistemas; por ejemplo, sistemas de ahorro de luz.
- El sensor de luz o LDR, es analógico y varía la resistencia al paso de corriente eléctrica, de acuerdo con la intensidad de luz presente en el ambiente.
Una forma para que la población del mundo acceda a la energía eléctrica es redistribuyendo la cantidad de energía que se produce actualmente para lograr que algunas zonas del planeta puedan acceder a este servicio fundamental. Por tal motivo, se han diseñado múltiples sistemas automatizados de ahorro de energía, que aprovechan la luz natural, basados en sensores de luz, similares a los que ustedes trabajaron durante esta sesión. Esto permite evitar el desperdicio de energía.
Actividad extra
Desarrollarán un sistema automatizado que permita indicar el nivel de contaminación visual de un lugar. Además, conocerán una buena práctica ambiental.
En ocasiones, el uso excesivo de carteles luminosos generan contaminación visual, además, tiene implicaciones ambientales, porque se requiere de mucha energía eléctrica para mantener funcionando estas luces. Así, desarrollarán un sistema automatizado que permita indicar el nivel de contaminación visual de un lugar. Lo harán con base en tres niveles:
Verde: sin contaminación visual.
Amarillo: poca contaminación visual.
Rojo: alta contaminación visual.
Descarguen el Programa 3, completen la programación y registren el análisis del código en su Bitácora en la sección Hazlo tú…
Buenas prácticas ambientales
En el mundo se gastan alrededor de 1.115 millones de euros por el consumo de cargadores de dispositivos móviles que se conectan a la toma corriente sin que se estén cargando dichos dispositivos. Esa cantidad de dinero podría ayudar a mejorar la calidad de vida de muchas personas que lo necesitan.
Es importante desconectar el cargador del celular, tableta o cualquier dispositivo móvil del tomacorriente cuando no lo estén utilizando.
