Arduino, la empresa que ha revolucionado el mundo de la electrónica

El mundo de la tecnología gira alrededor de componentes electrónicos que realizan trabajos automatizados. Para esto, es necesario contar con dispositivos que sean de fácil programación y que se adapten a las tareas que se requieren.

Arduino es un dispositivo cuyo software y hardware cuentan con código abierto, por lo que es una herramienta ideal para este tipo de trabajo. En este artículo te mostraremos qué es un Arduino y cuáles son las ventajas más importantes que tiene usar esta tecnología.

Además, te enseñaremos los elementos más importantes con que cuenta una placa y las diferentes aplicaciones que les puedes dar a este tipo de dispositivo. No te pierdas de nada, si quieres ser un experto en una mecanización automatizadas.

¿Qué es Arduino y cuál es la historia detrás de esta marca?

Se llama Arduino a las plataformas electrónicas de software de código abierto y de placas de un solo circuito, fabricadas por la empresa que lleva este nombre. Se caracterizan por tener un solo microprocesador, una memoria RAM y puertos de entrada que, en su conjunto, forman un dispositivo completo que se usa para construir elementos electrónicos de diferentes disciplinas. También tiene este mismo nombre de la comunidad que se dedica a que perdure este proyecto.

El desarrollo, tanto del hardware como del software, son de libre distribución y cuentan con la licencia de derecho de autor de la Licencia Pública General de GNU y la Licencia Pública General Reducida de GNU. Por lo tanto, la fabricación, distribución y comercialización de estas placas informáticas las puede realizar cualquier persona o empresa de forma gratuita.

Estos dispositivos nacieron en el año 2003 por un grupo de estudiantes de Italia que tenían la misión de encontrar una herramienta que facilitara su implementación a todos los usuarios, sean estos principiantes o tengan una profesión determinada. El objetivo principal era que su coste de adquisición sea lo más bajo posible y que tenga la mayor versatilidad que se le pueda dar. Su nombre viene de un bar italiano que hacía mención al Marqués Arduino I, en el cual se reunían los creadores durante el proyecto.

En el año 2005 fue la primera placa que se vendió con microcontrolador AVR de 8 bits. Pero no fue hasta 7 años después en donde tuvo una evolución importante, generando nuevos modelos que empezaron a usar controladores Cortex M3 de ARM de 32 bits. Al comienzo, esto trajo algunos inconvenientes para ensamblar las placas, ya que las arquitecturas AVR y ARM no son iguales, por lo que las instrucciones para cada una de estas tenían especificaciones diferentes para el ensamblador.

Conformada la empresa Arduino LLC, se comienza a fabricar y vender estas placas por compañías externas pagando una comisión a la dueña del desarrollo informático. A finales del 2008, año en el que fue creada, los socios fundadores comenzaron a tener problemas internos entre ellos. Esto se debió a que se registró la marca “Arduino” en Italia por uno de estos, generando una complicación cuando la compañía Arduino LLC quiso registrar en todo el mundo su marca. De esta manera, en enero del 2015 comenzaron las demandas judiciales por cuestiones económicas.

En el 2013 se estima que se vendieron más de 700 mil placas por parte del proveedor Adafruit Industries. Esto demuestra el éxito y la aceptación que tienen estos dispositivos tecnológicos por parte del público.

La fundación Arduino se crea en el mismo año en que se anuncia una asociación de empresas con ARM Holdings, cuya sede en Cambridge pasaría a manejar una parte importante de esta nueva compañía. Se genera así cambios estratégicos fundamentales que permiten avanzar aún más en la comercialización de estas placas de alrededor de 30 €.

¿Cuáles son las principales ventajas de los hardware y software de Arduino?

Lo primero que tenemos que destacar como característica de estos dispositivos es la sencillez tanto en los lenguajes de programación como en las placas que se desarrollan para que funcione el software de la manera más simple posible. Tal como te dijimos antes, Arduino es un proyecto open source. Por lo que cualquier usuario puede acceder a la programación y realizar mejoras de forma gratuita y sin importar el grado de conocimiento que posea.

Soporta diferentes sistemas operativos como Windows, Linux y MacOS. De esta forma, se convierte en una herramienta muy útil para ejecutarla o programarla con cualquier ordenador, sin que importe el SO.  Por lo tanto, Arduino genera compatibilidad entre los usuarios ya que, al eliminar la barrera de los SO, permite que las personas puedan interactuar con mayor frecuencia sin tener una limitación externa al desarrollo de Arduino.

Cuando necesites programar el microcontrolador utilizarás un lenguaje basado en Wiring, mientras que si deseas programar el entorno deberás usar Processing. Lo cual permite desarrollar los proyectos de una forma fácil, ya que estos lenguajes de programación son relativamente sencillos, más cuando ya has usado C (o C++) o Java.

Ya te comentamos que existen 2 microcontroladores utiliza en general Arduino. Uno es el AVR el cual tiene una tensión eléctrica de 5 voltios mientras que el CortexM3 de ARM usa 3,3v. Esto genera que exista una gran variedad de placas con puertos de entradas y salidas que permite tener una mayor versatilidad para el uso que se destine.

Para que estos dispositivos puedan funcionar e interactuar con otros elementos, necesitan de sensores o actuadores, los cuales pueden indicarle que el Arduino trabaje de forma independiente a un ordenador. O bien que el Arduino indique las acciones que debes realizar este ordenador.

¿Cómo funcionan las placas de Arduino? Elementos más importantes

El Arduino se compone por una placa que se encuentra basada en un microcontrolador el cual puede ser Cortex M3 de ARM de 32 bits o AVR y cuyo lenguaje de programación será dentro de un entorno Arduino IDE. Cuenta con circuitos que están integrados los cuales se usan para crear instrucciones que formarán un programa que será usado para que el Arduino pueda interactuar con otros dispositivos.

Se pueden conectar diferentes periféricos al microcontrolador, tanto en la interfaz de entrada como de salida. Esto sirve para que el controlador procese los datos, de acuerdo a la programación que tiene instalada, y saque la información para hacer que se ejecuten las instrucciones.

Los otros componentes que tiene un Arduino son PINES analógicos, digitales, de tierra y de tipo PWM. Además, cuenta con un botón de reinicio, indicadores para la alimentación y un regulador de voltaje.

¿Qué tipo de dispositivos y aplicaciones puedo crear con Arduino? Todo lo que puedes hacer

El Arduino se puede utilizar en dos grandes grupos. Uno es cuando se usa esta herramienta como un microcontrolador, el cual dispone de un software que trabaja de forma independiente a cualquier ordenador. Esto hace que pueda tener el control de los dispositivos que interactúa con el Arduino a través de actuadores.

El otro grupo es cuando se utiliza la placa como una interfaz de un dispositivo, el cual debe realizar una cierta tarea. Para esto es necesario conectar el Arduino diferentes sensores o actuadores, los cuales emitirán una señal a la placa y esta le informará al ordenador que debe ejecutar una acción determinada. Esto es muy usado en los videojuegos.

Te explicaremos con mayor detalle todos los usos que puedes darle:

Robótica

La robótica es un campo ideal para Arduino. Esta afirmación se debe a que, mediante estas placas, se pueden construir movimientos mecánicos con impulsos electrónicos por medio de órdenes ejecutadas por una programación de un software. Las órdenes son creadas desde un ordenador y éste las envía Arduino para que las ejecute, de acuerdo a las necesidades.

Al ser de código abierto, facilita la inclusión de estos dispositivos, ya que se los puede adaptar a cualquier clase de proyecto. Ya sea por su tamaño como también por la distribución de sus PINs, los cuales permiten la entrada y salida de corriente eléctrica de una manera versátil.

Usar como microcontrolador

Cuando se utiliza Arduino como un microcontrolador, lo que se está buscando es controlar o tener automatizado un proceso determinado de un dispositivo. Para poder realizar esta tarea, se necesita de una interfaz de entrada y otra de salida. A estas habrá que conectar los periféricos que ayudarán a realizar la tarea de forma eficiente.

A la memoria del microcontrolador se ingresan periféricos para que, a través de la unidad de procesamiento, pueda enviar la información por los puertos de salida. Es decir, cuando leen información del exterior realizan un proceso determinado y envía una respuesta automatizadas, de acuerdo a la lectura.

Usar como Interfaz

Se utiliza como interfaz a Arduino, por ejemplo, cuando las luces se encienden de forma automática por el movimiento que detecta. Para esto, tendrás que usar un ordenador en el cual le comunicarás, a través de un puerto USB, que deberá encender las luces LED cuando detecte una información captada por sensores de dicha interfaz de Arduino.

La programación, para este tipo de operación, la puedes hacer en lenguaje C/C++ o Java o alguno que no te resulte difícil.

XOscillo

Podrás transformar a tu ordenador en un osciloscopio Arduino alcanzando hasta 1 MHz de ancho de banda. De esta manera tendrás en la pantalla la representación de señales eléctricas de forma gráfica en un plano de eje XY. Esto te  te servirá para saber en qué tiempo se dan las regulaciones en la entrada de voltaje de una frecuencia dada.

Equipo científico para investigaciones

Otro de los usos frecuentes y muy útiles que tiene Arduino es en equipos científicos que pueden medir diferentes aspectos de la ciencia. Por ejemplo, es muy usado en los sismógrafos modernos o en la meteorología, con los cuales se fabrican equipos con placas Arduino. Esto permite obtener, de acuerdo a censores o actuadores, una información específica que se utiliza en el estudio científico.

La medicina es otra rama de la ciencia que se sirve de Arduino para obtener resultados favorables para la salud humana. Por ejemplo, se puede crear un microscopio y que este recabe información para almacenarla en un ordenador, de acuerdo a ciertos parámetros.

Arduinome

Los estudios de grabación de música utilizan Arduino como un dispositivo que controla la interconexión que existen entre los instrumentos. Además, también realiza cambios en los micrófonos, ordenadores, consolas de control de audio y cualquier otro equipo que sea necesario para producir una interfaz digital.

Con un Arduino se pueden emitir señales de música de hasta 16 canales, pudiendo conectar diferentes equipos en cada uno de ellos. De esta manera, se logra que exista un equilibrio perfecto en la coordinación de notas musicales, frecuencia del sonido o envío por modo estéreo o de varios canales entre otras cosas.

OBDuino

Seguramente los ves todos los días cuando manejas y no te has dado cuenta que estás frente a un Arduino. OBDuino es un controlador de combustible que se utilizan en los automóviles para tener una conducción lo más económica posible. Muestra, de forma instantánea, los kilómetros recorridos y libros utilizados. De esta manera genera resultados promedios, históricos y actuales.

En Europa se utilizan los estándares de diagnóstico EOBD que también sirven para tener un monitorización completa de los diferentes componentes del motor, tales como la presión del aceite, voltaje de carga del regulador, etc.

SCA-ino

También es usado en los automóviles y sirve para controlar los sensores de ralentí del motor y del Check engine antes del encendido. Otro de los usos que tiene es para conocer la cantidad de aire que ingresa al múltiple de admisión. En esta tarea, el Arduino trabaja directamente con la ECU del vehículo.

Humane Reader

El Humane Reader en realidad es una biblioteca que puede albergar hasta 5000 títulos de libros que pueden ser leídos en el televisor de una casa. Lo que se necesita es una conexión a través de un puerto USB que permita la interacción entre el usuario y la pantalla grande. Esto permitirá elegir el ejemplar que se necesite de una manera fácil y rápida. Se caracteriza por tener un precio bajo de venta.

The Humane PC

Con un dispositivo Arduino puedes emular una máquina que trabaje como un ordenador, el cual tendrá un teclado normal y una pantalla, que puede ser un televisor de tu sala.

Si bien un Arduino cuenta con microcontroladores, memoria RAM, salida de audio, puertos de entrada y de salida y hasta almacenamiento externo con una tarjeta MicroSD y cumple con la función de un PC completo no se lo puede usar para grandes tareas de programación. Su uso es ideal para jugar.

Ardupilot

Arduino también está presente en la aeronavegación y se utiliza para asistir a un vehículo aéreo no tripulado, es decir a lo que comúnmente conocemos como Drones. Gracias a estos dispositivos, se puede controlar a la aeronave a través de comandos remotos, cuentan con sensores para emitir y recibir señales de radiofrecuencia.

Pero no sólo se usa en en vehículos aéreos, sino también en los terrestres. Un ejemplo de esto son los autos de mando a distancia. Los ejércitos utilizan una tecnología que, en un principio, estuvo basada en los componentes de Arduino.

ArduinoPhone

La versatilidad que presenta Arduino es tan amplia que hasta se pueden crear teléfonos móviles que tengan recargas con paneles fotovoltaicos. Con esta tecnología se puede aumentar la duración de la batería hasta de 50 horas. También soporta la inclusión de micrófonos y altavoces para realizar una llamada.

Si bien su construcción no es sencilla, tampoco es impensado tener un ArduinoPhone con usuarios principiantes que conozcan de algunas reglas básicas de soldadura e integración de circuitos.

Máquinas de control numérico por computadora (CNC)

El control numérico por computadora es un programa que está instalado en un Arduino y se lo utiliza para tener en todo momento controlado la posición de un elemento. Es decir, se usa para tener una precisión extraordinaria en los procesos mecanizados que se montan en una máquina para lograr un resultado preciso en un objeto.

La programación se realiza en una dimensión 3D con los ejes XYZ, determinando la altura la profundidad y el ancho qué debe tener el elemento físico que se quiere obtener. Es por esto que se denomina CNC al control numérico por ordenadores de diferentes máquinas.

Open Theremín Uno

Con un Arduino puedes controlar un theremin sin necesidad de tener un contacto físico con el instrumento, gracias a la programación que puedes realizar de forma previa e incorporarla en el dispositivo. De esta manera, tendrás un instrumento electrónico de alta precisión musical con una programación simple.

Impresoras 3D

Una impresora 3D es un claro ejemplo en donde puedes utilizar la robótica con una placa de Arduino. Esto se hace de forma independiente a cualquier ordenador. Sólo necesitas incorporar las instrucciones para que este dispositivo informático pueda ejecutar, de forma independiente, todas las órdenes que realizas de forma externa.

Es muy similar a un CNC en cuanto a la programación, ya que utiliza los ejes XYZ. Pero su trabajo se hace de modo inverso. Esto se debe a que con una 3D debes construir el elemento desde cero, mientras que con el control numérico debes pulir ese elemento físico para que quede el resultado deseado.

Ambilight

Para que puedas tener en tu televisor regulado el contraste, de acuerdo al nivel de iluminación que tiene la habitación en la cual está el TV, es necesario contar con un Arduino. El dispositivo controlará la retroalimentación de la luz que surge de la pantalla en relación a la luz natural del ambiente. Esto es lo que se conoce como Ambilight.

Para esto, es necesario contar con sensores externos que puedan determinar cuál es el grado de corrección que necesita realizar la pantalla grande.