TEMARIO FASE 3 - ELECTRÓNICA by emilianisomascos

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Autoridades Instituto Emiliani Somascos

Comunidad Somasca Obras Somascas en Guatemala

Lic. Raúl Hernández Chacón Director Técnico-Administrativo Instituto Emiliani Somascos

Lic. Henrry Caal Subdirector Instituto Emiliani Somascos

Lic. Juan Carlos Morales Coordinador Académico

Prof. David Subuyuj Coordinador Técnico

Armando Garcia Coordinación de Pastoral

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Perito en Electrónica y Dispositivos Digitales

Wilson Santos Asesor de Práctica Supervisada

Pablo López Asesor de Práctica Supervisada

Ernesto Sabán Asesor de Práctica Supervisada

Wilmer Xicay Asesor de Práctica Supervisada

Raúl Jiménez Asesor de Práctica Supervisada

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Promoción 2022 Sexto Electrónica “A” Nombres

Apellidos

• Josué David

Antonio

• Juan David

Arriola Zavala

• Hernan Eduardo

Bámaca Chinchilla

• Edwin Alejandro

Batzín Cambran

• José Alejandro

Caballeros Torres

• Margory Alejandra

Castro Jelista

• Juan Pablo Emiliani

Chamalé Yumán

• William Julian

Cholotío Tum

• Christian Fernando

Contreras Ortega

• Mayro Julian

De León Lechuga

• Javier Alejandro

Figueroa Pérez

• Christopher Manuel

Furlán Siliezar

• Justin Eliab Abimael

García Solis

• Natalie Rachel

González Andersons

• Walter Emanuel

Gonzalez Loy

• Anderson Stuard

Hernández Noriega

• Kimberly Amarilis

Herrera Chun

• Saulo Vladimir

Ixcoy Velásquez

• Diego Alejandro

Jiménez Morales

• Katherine Gabriela

Leal Meléndez

• Stefany Sofía

Lemus Recinos

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Promoción 2022 Sexto Electrónica “B” Nombres

Apellidos

• Sara Lucrecia

Locón Macario

• Yuri Josue

López Galvez

• Katherin Eunice

López Montesdeoca

• Jose Ricardo

Martínez Gálvez

• Allan Estuardo

Monroy Escobar

• Cesar Eduardo

Moscoso Orellana

• Eduardo Antonio

Ordoñez Méndez

• Ioannes Jeshua

Oxcal Oxcal

• Cristopher Armando

Pérez Illescas

• Angel Andreé

Pocasangre Rosales

• Diego Alessandro

Quiñonez Vela

• Marlon Estuardo

Ramirez Utuy

• Estefany Samantha

Rax Hernández

• Jeferson Adolfo

Rosales Ortíz

• José Andres

Sabán Orellana

• Mario David

Sequén Quixal

• Ramiro José

Soto Rodas

• Dilan Orlando

Tejax Mendoza

• Adolfo Laureano

Toc Tan

• Pablo Alexander

Toj García

• Lourdes Sarahí

Valle Sandoval

• Jefferson Douglas Octavio

Velásquez Sanúm

• Gustavo Rafael

Villagran Mérida

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Centenario Somasco en América

El centenario somasco en América es la celebración de los 100 años de la presencia somasca. La llegada de los padres fue por tierra panameña, en la cual se celebró la primera misa, en honor al haber llegado a esta tierra bendita centroamericana. La humilde congregación de los religiosos somascos tiene su origen en la campaña de los servidores del pobre, sustanciada en la iglesia de Dios por San Jerónimo Emiliani bajo la acción del espíritu santo. Convertido a Dios y renovado profundamente por intercesión de Maria, en su ardiente deseo de seguir el camino del crucificado y de imitar a Cristo, su Maestro, se hizo pobre y se entregó, en cuerpo y alma, al servicio de los pobres Movido por la caridad divina, contagio a otros hombres, los cuales, por amor del evangelio, se ofrecieron, junto a él, a Cristo Mediante el ejercicio de toda clase de obras de misericordia, nuestro ardentísimo Padre propuso, para sí y sus compañeros, un estilo de vida que, mediante el servicio a los pobres, expresa su propia entrega a Cristo. Por eso, en los primeros tiempos, el pueblo lo llamó” padre de las obras y de los pobres”. De esta forma ya pasaron 100 años de la llegada de los religiosos a la región, los cuales están presentes en varios países de Centroamérica, México y países del caribe.

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Introducción

La electrónica es una rama de la física aplicada que comprende la ingeniería, la física, la tecnología y las aplicaciones que tratan con la emisión, el flujo y control de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente en el vacío y la materia. Podemos desarrollarnos en varias áreas dependiendo de cuál es la que más nos interese o sea de nuestro agrado, ya que sus competencias permiten participar desde el invento o creación de algún producto hasta el monitoreo del funcionamiento. Esté trata con los circuitos eléctricos que involucran componentes activos tales como transistores, diodos, circuitos integrados sensores entre otros, los cuales son asociados con componentes eléctricos pasivos y tecnologías de interconexión. La electrónica en la actualidad ha ido desarrollando una gran variedad de tareas, así como los circuitos electrónicos nos ofrecen diferentes funciones para poder procesar información, incluyendo la amplificación de las señales débiles hasta un cierto nivel capaz de utilizarse en ondas de radio, extracción de la información, así como la recuperación de señal del sonido. Los principales usos que se les da a los circuitos electrónicos es el control, el procesado, la distribución de información, la conversión, y la distribución de energía eléctrica en el mundo.

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Justificación

Al llevar una gran variedad temas, estos se desordenan y se pueden olvidar así que este documento tiene el objetivo de llevar un orden de los temas vistos 6to Perito en electrónica y dispositivos digitales. En el cual proyectamos la importancia de cada tema ya que estos nos ofrecerán una correcta manipulación y aplicación de las herramientas a nivel teórico y práctico.

Este método de recopilación de temas nos permite analizar y comprender punto a punto el contenido impartido en ese año. También ayuda al estudiante a buscar una relación entre la investigación y práctica para aplicarlo a la metodología de trabajo de la vida cotidiana, ya que no obtuvimos un acercamiento a las prácticas o a una situación cercana a la experiencia del trabajo, se considera importante un buen manejo de teorías, por lo cual recaudamos una cantidad de temas para que esto nos permite un mejor desarrollo

Este documento nos permite que cada estudiante tenga un mejor dominio del contenido impartido y así tener una mejor comprensión en temas que no quedaron totalmente claros o por el paso del tiempo se fueron olvidando, sabiendo que deberían estar todos los temas comprendidos. para los catedráticos, también obtiene un reflejo de nuevas aptitudes y brindar versiones más aplicadas a cada punto de la carrera.

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Objetivos

1. Introducir al alumno en términos fundamentales, específicos y prácticos, para llevar un orden con cada uno de los temas para el estudio de cada concepto básico de la electrónica, obteniendo un aprendizaje puntual de la carrera. 2. Desarrollar en el estudiante una forma crítica de investigación para su proceso de estudio el cuál beneficiará a este en un futuro próximo. 3. Obtener un mejorado manejo de los conceptos adquiridos involucrados del área teniendo en claro cada uno de los términos electrónicos, desde un inicio hasta su punto auge como la historia de cada uno de los personajes importantes dentro de dicha área. 4. Contextualizar de una manera elocuente de cada tema y subtema para llegar a mejorar el comprendimiento de los mismos para que cada uno de los alumnos logre tener un mejor entendimiento de lo que ha estudiado hasta el momento. 5. Teniendo los puntos anteriores anteriormente establecidos, presentar un trabajo para poder tener la aprobación de los altos mandos de la institución 6. Enfocar el contexto de cada uno de los temas, teniendo un pensamiento crítico, parafraseando cada cuestión dada por los instructores del área técnica. 7. Emplear bien los conocimientos de los temas para que al momento de salir de la institución no pasar por malos momentos en el área laboral, para poder tener una excelente manipulación de los términos o temas dados con base a la electrónica.

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Temas Sexto Grado Taller de Electrónica Digital Capítulo I: Señales trifásicas y circuitos de potencia 1.1 Conceptos de corriente alterna 1.2 Conceptos sobre corriente monofásica y trifásica 1.6 Circuitos Trifásicos 1.6.1 Conceptos sobre corriente trifásica 1.6.2 Conceptos de circuitos trifásicos 1.7 Conversión de circuitos trifásicos delta-estrella, estrella-delta 1.9 Dispositivos de 4 capas 1.10 Diodos de potencia 1.11 Rectificadores controlados de silicio(SCR´s) 1.12 El Triac 1.13 Transistores de potencia 1.14 Transistores especiales 1.15 el Diac 1.17 El transistor unijunta (UJT) 1.18 Fundamentos básicos de contactores y diagramas eléctricos

Capítulo II: Microcontroladores 2 soldadura y de soldadura 3 uso correcto del multímetro 4 Practicas elementales en protoboard 5 uso correcto de herramienta en el taller 6 elaboración de placas PCB 7 microcontroladores 7.1 Arquitectura de microcontroladores 7.2 Microprocesadores 7.3 Unidades de control 7.4 Familia de microcontroladores 7.4.1 Microcontroladores PIC 7.4.2 Arduino 7.5 Lenguajes de programación aplicados a sistemas embebidos 8 Elementos de movimiento y visualización 9 Elementos de adquisición de datos

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Capítulo III: Componentes SMD, Python y Arduino 3.1 Identificación y reconocimiento de los componentes SMD (componentes de superficie) 3.3 Diseño y elaboración de placas SMD 3.2.1 Diseño y elaboración de placa doble cara SMD 3.4 Comunicación serial Python - Arduino 3.4.1 Aplicación de la librería OpenCV-Arduino 3.4.2 Control de actuadores 3.4.3 Implementación en detección objetos 3.4.4 Implementación de detección de rostro 3.4.5 Control de servomotor

Capítulo IV: Aplicación de internet de las cosas 4.1 Hardware IOT Arduino y Nodemcu 4.2 Sensores y actuadores 4.3 Diseño, elaboración de PCB utilizando proteus 4.4Nodemcu y MQTT 4.5 Tarjeta Ethernet 4.6 Bases de datos para IOT 4.7 Practicas elementales de IOT 4.8 Ejemplos de programación Nodemcu

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Sexto Grado Electrónica Digital Capítulo I: Señales trifásicas y circuitos de potencia 1.1 conceptos sobre corriente alterna 1.2 Conceptos sobre corriente monofásica y trifásica 1.3 Fundamentos sobre dispositivos AC 1.4 El resistor, inductor, condensador en AC 1.5 Conceptos sobre impedancia eléctrica 1.6 Circuitos trifásicos 1.6.1 Conceptos sobre corriente trifásica 1.6.2 Circuitos Trifásicos 1.7 Trasformación de Delta-Estrella y Estrella Delta 1.7.1 Trasformación Delta -Estrella 1.7.2 Transformación Estrella-Delta 1.8 Solución de circuitos trifásicos 1.9 Dispositivos de 4 Capas 1.10 Diodos de Potencia 1.10.1 Estructura de Diodo de Potencia 1.11 El rectificador controlado de silicio (SCR). 1.12 El Triac 1.13 Transistores Potencia 1.14 Transistores de especiales 1.15 El Diac 1.16 Análisis de AC 1.17 Transistor UJT 1.18 Fundamentos básicos de contactares y diagramas eléctricos Capitulo 2 - Microcontroladores 2. Microprocesadores 2.1 Arquitectura de microcontroladores 2.1.1 Harvard 2.1.2 Vonn Neumann 2.2 Microprocesadores 2.3 Unidades de Control 2.4 Familias de micro controladores 2.4.1 Microprocesadores PIC 2.4.2 Arduino 2.4.2.1 Tipos y Especificaciones 2.5 Lenguaje de programación aplicada a sistemas embebidos 2.5.1 Estructura de control 2.5.2 Estructuras de repetición 2.5.3 Subrutinas 2.5.4 Variables 2.5.5 Constantes 3. Elementos de adquisición de datos 3.1 Comunicación Serial

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3.2 Sensores y actuadores Capitulo 3 –Aplicación de microcontroladores 3.1 Complemento de programación de arduino 3.2 Python 3.2.1 Aplicaciones de python a sistemas embedidos 3.2.2 OpenCv 3.2.3 PostgressSQL 3.2.4 Interfaz Visual con python 3.2.5 Comunicación Serial 3.2.6 Comunicación Serial PC a PC 3.2.7 Cifrado con python 3.2.7.1 Cifrado Cesar 3.2.7.2 Cifrado Hill 3.2.7.3 Detección de errores Capitulo 4 –Intenet de las cosas con arduino 4.1 Definición de IOT 4.2 Historia de IOT 4.3 Etapas de una solución IOT 4.4 Aplicaciones de IOT 4.4.1 Industria 4.4.2 Agricultura 4.4.3 Salud 4.5 Arquitectura del IOT 4.6 Herramientas para IOT 4.6.1 Hardware para IOT (Arduino y NodemCU) 4.6.2 Sensores analógicos y Digitales 4.6.3 Software para IOT (Node-Red) 4.6.4 Nodos Principales de Node-Red 4.6.5 Nodos de Salida 4.6.6 Nodos de Entrada 4.6.7 Nodos de función 4.7 Protocolos de comunicación 4.7.1 Protocolo Serial 4.7.2 Protocolo HTTP 4.7.3 Protocolo MQTT Capítulo 3 – Aplicación de microcontroladores 3.1 Complemento de programacion de Arduino 3.2 Python 3.3 Aplicaciones de python en sistemas embebidos 3.2.2 OpenCv 3.2.2.1

Aplicaciones

3.2.2.2

Ejemplo

3.2.3 PostgresSQL 3.2.3.1 Caracteristicas 3.2.3.2 Como Administar Postgres SQL mediante interfaz grafica 3.2.3.3 Ejemplo 3.2.4 Interfaz visual con python 3.2.4.1 Diseño de interfaces graficas en Python 3.2.4.2 Ejemplo 3.2.5 Comunicación Serial

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3.2.5.1 Sincronización 3.2.5.2 Parámetros de comunicación serie 3.2.5.3 El estándar EIA 232D 3.2.5.4 Métodos de comunicación asíncrona 3.2.5.5 Control de flujo 3.2.6 comunicación serial pc a pc 3.2.6.1 En la ventana Configuración de PuTTY, en la sección Categoría, haga clic en Sesión 3.2.6.2 En la sección Categoría, haga clic en Conexión > Serie 3.2.7 cifrados Python 3.2.7.1 Cifrado Cesar 3.2.7.2 Cifrado Hill 3.2.7.3 La Deteccion de errores Capitulo 4 - Internet de las cosas con arduino 1.1 Definicion de IOT 1.1.1 Historia del IOT 1.1.2 Etapas de una solucion IOT 1.1.2.1 FASE 1: Sensores y Actuadores 1.1.2.1 FASE 1: Sensores y Actuadores 1.1.2.2 FASE 2: Pasarelas de Internet y sistemas de adquisición de datos 1.1.2.3 FASE 3: Preprocesamiento: Análisis en la frontera 1.1.2.4 FASE 4: Análisis en profundidad en la nube o en el centro de datos 4.4 aplicaciones de iot 4.4.1 Descubre el Internet Industrial de las Cosas 4.4.2. Agricultura 4.4.3 Salud 4.5 Arquitectura IOT 4.5.1 FASE 1: Sensores y Actuadores 4.5.2 FASE 2: Pasarelas de Internet y sistemas de adquisición de datos 4.5.3 FASE 3: Preprocesamiento: Análisis en la frontera 4.5.4 FASE 4: Análisis en profundidad en la nube o en el centro de datos 1.2. Herramientas para IOT. 1.2.1 Zetta 1.2.2 Arduino 1.2.3 Node-RED 1.2.4 Flutter 4.6.1 Hardware para IOT (Arduino y NodemCU) 4.6.2 Sensores analógicos y Digitales 4.6.3 Software para IOT (Node-Red) 4.6.4 Nodos Principales de Node-Red 4.6.4.1 Creación de nodos 4.6.5 Nodo de salida 4.6.6 Nodo de entrada 4.6.7 Nodos de Función 4.6.7.1 ¿Qué es un nodo? 4.6.7.2 Nodo de red informática 4.6.7.3 Nodo de Función 4.6.7.4 Nodo de Función en redes informáticas 4.7 Protocolos de Comunicación 4.7.1 ¿Qué es un Protocolo de Comunicación? 4.7.2 ¿Para que se utiliza un Protocolo de Comunicación?

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4.7.3 ¿Para qué sirven los protocolos de comunicación? 4.7.4 Tipos de Protocolo 4.7.4.1 Protocolos punto a punto 4.7.4.2 Comunicación entre redes 4.7.4.3 Sistemas de polling 4.7.4.4 Protocolos de transmisión de paquetes 4.7.4.5 El protocolo TCP/IP 4.7.1 Protocolo Serial

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Taller de Electrónica Digital

Sexto Grado

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Capítulo I 1.1 Conceptos sobre corriente alterna Por: Josué David Antonio Según solar-energia.net La corriente alterna (CA) es un tipo de corriente eléctrica que cambia a lo largo del tiempo. La variación puede ser en intensidad de corriente o en sentido a intervalos regulares. La Corriente Alterna es el tipo de corriente en que la energía eléctrica se entrega a empresas y residencias, y es la clase de energía eléctrica que los consumidores normalmente usan cuando conectan electrodomésticos a una toma de pared.

Imagen: Simbolo electrónico Fuente: https://goo.su/DqhdgQP

El responsable que actualmente la distribución de electricidad se realiza con corriente alterna es Nikola Tesla. En 1887, Nikola Tesla logró construir el primer prototipo de un motor de inducción que funcionaba gracias a un tipo particular de corriente eléctrica, en la que los electrones cambian de dirección de flujo (polaridad) según alternaciones recurrentes. Tesla trabajaba para la compañía de Thomas Alva Edison cuando se dio cuenta de que los alternadores eléctricos de la época emitían un flujo eléctrico que cambiaba de polaridad varias veces durante un cierto período de tiempo. Este hecho provocó una importante disputa entre Thomas Edison y George Westinghouse para distribuir la electricidad utilizando una tecnología u otra en la llamada guerra de las corrientes.

Imagen: Nikola Tesla Fuente: https://goo.su/cSLP88G

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Según cumbrepuebloscop20.org La forma más habitual de la ondulación sigue una función trigonométrica tipo seno. Esta es la forma más eficiente y práctica de producir energía eléctrica mediante alternadores. Sin embargo hay ciertas aplicaciones en las que se utilizan otras formas de onda, como la onda cuadrada o la onda triangular.

Imagen: Onda sinusoidal Fuente: https://goo.su/cSLP88G

En la CA se consideran como características: período, frecuencia, pulsación y fase. A continuación, describamos cada una: Período: Es el tiempo que se necesita para completar un ciclo. Se representa con la letra T, y corresponde al tiempo que tarda la onda en completar una revolución. Frecuencia: Es el número de ciclos que se realizan en cada unidad de tiempo. Se le representa con la letra f, e identifica al número de revoluciones que efectúa la onda por unidad de tiempo. Pulsación: Es la velocidad angular de la onda. Se identifica con ω (omega) considerado también como la medida de la rotación. Fase: Es el ángulo descrito por la onda en un instante de tiempo determinado. Está representado por α (alfa), LA relación entre pulsación y fase viene dada por la expresión: α = ω*t. Según solar-energia.net El uso de la corriente alterna tiene las siguientes ventajas si la comparamos con la corriente directa: ● Es posible aumentar o disminuir el voltaje o tensión por medio de transformadores. ● Facilita el transporte de la electricidad eléctrica con poca pérdida de energía. ● Es posible convertirla en corriente directa con facilidad. ● Incrementando su frecuencia electrónicamente se puede transmitir voz, imagen, sonido y órdenes de control a grandes distancias, de forma inalámbrica.

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1.2. Concepto sobre corriente monofásica y trifásica Por: Josué David Antonio Según solarplak.es La corriente monofásica, o corriente eléctrica monofásica, es aquella que solo viaja en un único sentido y a través de un solo conductor. El sistema monofásico es el utilizado más comúnmente para la distribución de la iluminación, pequeños motores eléctricos y la calefacción. Se trata de un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por una sola corriente alterna o fase. Esta corriente, a diferencia de la trifásica, tiene un voltaje mucho más inferior. Ello se debe a que la corriente trifásica cuenta con 3 fases y 3 corrientes alternas, lo que da lugar a un incremento del mismo. Algunas de sus características más destacadas son: Voltaje con variaciones idénticas: Debido a que el circuito monofásico de corriente alterna está formado por una única fase, la variación del voltaje varía siempre de la misma forma. No ocurre lo mismo en el caso de la corriente trifásica, donde existen 3 fases diferentes por donde circula la corriente con un desfase de 120º. Valores del voltaje: Los valores del voltaje suelen oscilar entre los 110 y 230V. Variaciones en cada país: Mientras que el voltaje permitido en España es de 230V, este puede variar en otros países. Ejemplo de ellos son Ecuador y El Salvador, con 120V; Egipto, con 220V; Cuba, con 110 V, etc.

Imagen: Corriente monofasica Fuente: https://goo.su/igEP0pC

Los usos de la corriente monofásica son prácticamente 3. Estos son: Iluminación: Sobre todo, para el sistema de iluminación de las viviendas. Calefacción: La corriente eléctrica monofásica es utilizada, también, para la calefacción de las viviendas y para los electrodomésticos o aparatos que podemos tener en el hogar.

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Pequeños motores: Otro de los usos, menos frecuentes, de la corriente alterna monofásica es para pequeños motores. Según solar-energia.net La corriente trifásica es el flujo de energía eléctrica formada por tres corrientes alternas monofásicas de la misma frecuencia y amplitud (y por tanto, valor eficaz) que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas, alrededor de 120 °, y están dadas en un orden determinado. En una instalación trifásica el costo de materiales y cables eléctricos se reduce en un 25% para la misma cantidad de energía eléctrica transformada y generada. Un sistema trifásico de tensiones se dice que es equilibrado cuando sus corrientes son iguales y están desfasados simétricamente. Cuando alguna de las condiciones anteriores no se cumple, el sistema de tensiones es un sistema desequilibrado o sistema desbalanceado. Este sería el caso de tensiones diferentes en las diferentes fases o diferentes desfases entre ellas. Hay dos tipos de conexión, en triángulo y en estrella. En estrella, el neutro es el punto de unión de las fases. El sistema de corriente trifásica presenta una serie de ventajas como son la reducción del consumo de energía eléctrica en las líneas de transporte de energía (hilos más finos que en una línea monofásica equivalente) y de los transformadores utilizados. El sistema trifásico también presenta un elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores eléctricos, a los que la línea trifásica alimenta con potencia constante Los generadores utilizados en centrales eléctricas son trifásicos, ya que la conexión a la red eléctrica debe ser trifásica (excepto para centrales de poca potencia). La trifásica se usa mucho en industrias, donde las máquinas funcionan con motores para esta tensión.

Imagen: Corriente trifásica Fuente: https://goo.su/Vf115

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Las principales diferencias entre corriente monofásica y trifásica: Diferencia de voltajes: Mientras que la corriente monofásica suele tener un voltaje de 110 a 230V, la corriente trifásica supera el valor con diferencia, alcanzando unos 380V. Diferente sistema o circuito: El cableado de ambos sistemas de corriente alterna varía entre sí. En el caso de la corriente monofásica nos encontramos con una instalación de 3 cables, como explicábamos más arriba, mientras que en la corriente trifásica el cableado consta del siguiente circuito compuesto por 5 cables: Cable negro: Para la fase 1. Cable marrón: Para la fase 2. Cable gris: Para la fase 3. Cable azul: Para el neutro. Cable verde o amarillo: Para la toma a tierra. Precio: La corriente trifásica también puede ser utilizada en instalaciones de hogar, sobre todo cuando nos falta potencia debido a la cantidad de aparatos y electrodomésticos de alto consumo utilizados. En ese caso, la corriente trifásica resulta de gran ayuda debido a que tiene más potencia. Ahora bien, ello supone un incremento en el precio final de nuestra factura, mientras que la corriente monofásica resulta más económica. Potencia: La potencia que necesita la corriente trifásica para que los electrodomésticos que funcionan a ella puedan funcionar debe ser superior a los 14,45 kW, mientras que en el caso de los las instalaciones de corriente eléctrica monofásica, esta resulta mucho más inferior. Uso: Por lo general, el uso de la corriente trifásica suele estar asociado a grandes almacenes o fábricas. El uso de la corriente alterna monofásica está pensado para los hogares

. Imagen: Modelo trisafico Fuente: https://goo.su/KbkvsV9

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1.3. Circuitos trifásicos Por: Josué David Antonio Según solar-energia.net En ingeniería eléctrica, un sistema trifásico indica un sistema combinado de 3 circuitos de corriente alterna (para un sistema de producción, distribución y consumo de electricidad) que tienen la misma frecuencia. Observando tu factura de luz. Si la potencia contratada se sitúa entre los 380 a 400 voltios (V), se trata de una instalación trifásica. Estas se dividen en Circuitos trifásicos desequilibrados y equilibrados. Según ikastaroak.birt.eus Un sistema trifásico se dice equilibrado cuando, esto es, cuando las impedancias que presentan las cargas y los generadores en sus distintas fases son iguales entre sí. La línea de distribución ha de presentar también una misma impedancia por fase. En los sistemas equilibrados, tanto las tensiones como las intensidades, ya sean las de fase o las de línea, forman un conjunto de magnitudes equilibradas. Los vectores a ellas asociados son de igual módulo y entre cada dos sucesivos hay una diferencia de fase constante. En la práctica los sistemas de generación trifásica son siempre equilibrados, y por lo tanto los resultados obtenidos en los apartados anteriores son extensibles a los receptores equilibrados, resumiéndose en: ● En el caso de sistemas triángulo D, tanto cargas como generadores, se cumple que: o IL = √3·IF (con un atraso de 30º de la IL respecto de la IF respectiva) . o VL = VF (y además son iguales entre sí). ● En el caso de sistemas estrella Y, tanto cargas como generadores, se cumple que: o IL = IF (y además son iguales entre sí). o VL = √3·VF (con un adelanto de 30º de la UL respecto de la UF respectiva).

Imagen: Modelo trisafico equilibrado Fuente: https://goo.su/MR51a9

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Según ikastaroak.birt.eus Un sistema trifásico se dice desequilibrado cuando las impedancias que presentan las cargas y los generadores en sus distintas fases no son iguales entre sí. La línea de distribución no tiene por qué presentar la misma impedancia por fase. En los sistemas desequilibrados, tanto las tensiones como las intensidades, ya sean las de fase o las de línea, ya no forman un conjunto de magnitudes equilibradas. Los vectores a ellas asociados no son de igual módulo y entre cada dos sucesivos no hay una diferencia de fase constante. Se consideran cargas trifásicas desequilibradas las formadas por tres impedancias distintas en módulo y/o ángulo: Z11= Z22= Z33 No es usual realizar sistemas desequilibrados, ya que se tratan de evitar (porque, como se verá, produce intensidades distintas por cada una de las líneas, pudiendo llegar a ser muy grandes en algunos casos, lo que condiciona notablemente el dimensionamiento de las mismas), pero sí es posible que un circuito equilibrado se "desequilibre", como consecuencia de alguna avería, rotura de una bobina, o algún otro elemento de una carga... por lo que se hace necesario también su estudio. Sí que se considerará la red de alimentación trifásica equilibrada, por ser lo usual, aunque también puede desequilibrarse. El número de posibilidades desequilibradas es infinito, por lo que, en los siguientes apartados, lo trataremos de manera genérica, para el caso estrella y el caso triángulo

Imagen: Modelo trisafico desequilibrado Fuente: https://goo.su/MR51a9

1.6.1 Concepto sobre corriente trifásica Por: Juan David Arriola Según rentingfinders.com La corriente trifásica es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica compuesto por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud. Estas mantienen un desfase equilibrado entre ellas de 120° eléctricos.

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Presenta ventajas en la alimentación de la energía por la estabilidad y rendimiento, además de una pérdida de energía menor.

Las instalaciones trifásicas aprovechan tres corrientes alternas diferentes que suplen la potencia de forma estable y distribuyen 380 o 400 voltios. Normalmente la potencia suele ser de 15 kW para el mejor funcionamiento de los equipos trifásicos.

Como es de suponer, cuando los equipos requieren una potencia contratada superior a 13,86 kW, se requiere usar el sistema trifásico. Tal requerimiento se traduce en mayor estabilidad del sistema ante una alta demanda de energía.

Imagen: corriente trifásica Fuente: http://www.electroclub.com.mx/2017/09/que-es-un-sistema-de-alimentacion.html

¿Para que sirve la corriente trifásica? Según solarplak. e Un sistema de corriente trifásica intensifica la capacidad de energía que puede circular a través de ella, la que puede distribuir o la que puede generar como en el caso de la corriente trifásica para energía solar. El voltaje de la corriente trifásica es de 380 voltios. Este tipo de energía se utiliza para grandes fábricas, así como para motores, instalaciones de red eléctrica y paneles solares.

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Imagen: corriente trifásica Fuente: https://crushtymks.com/es/transmission-and-distribution/1569-what-is-the-reason-beyondthree-phase-transmission.html

1.6.2 Concepto sobre el circuito trifásico Por: Juan David Arriola Según www.fceia.unr.edu.ar Un circuito trifásico es un sistema constituido por una fuente trifásica de alimentación, una carga (o cargas) trifásica y las líneas de transmisión. Los esquemas de conexión de las fuentes de alimentación y de las cargas son independientes unos de otros.

Imagen: circuito trifásico Fuente: https://www.fceia.unr.edu.ar/tci/utiles/Apuntes/Capitulo%2010_Trif%C3%A1sica_2018.pdf

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Sistema trifásico independiente. Seguna personales.unican.es En la Fig. 1 se muestra un circuito eléctrico básico de corriente alterna monofásica en el que un generador o fuente alimenta a un conjunto de receptores cuyo efecto se representa por medio de una impedancia equivalente. La energía que el generador suministra a los receptores se transmite a través de dos conductores, A y A’, que deben ser dimensionados para que sean capaces de soportar la corriente que va a circular por ellos.

Imagen: circuito trifásico Fuente: https://personales.unican.es/rodrigma/PDFs/Trif%C3%A1sica.pdf

Circuito de corriente alterna trifásica. Según personales.unican.es En el circuito trifásico de la Fig. 2 las tres fases tienen las corrientes iA, iB e iC, respectivamente, las cuáles salen de los generadores a través de los conductores A, B y C y vuelven a ellos circulando por los conductores A’, B’ y C’. Por lo tanto, este sistema requiere de seis conductores.

Imagen: circuito trifásico Fuente: https://personales.unican.es/rodrigma/PDFs/Trif%C3%A1sica.pdf

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1.7. Conversión de circuitos trifásicos delta-estrella, estrella-delta Por: Juan David Arriola Según illustrationprize.com Conversión o la transformación o reemplazo de la red de carga conectada a Star a una red conectada de Delta y, de manera similar, una red conectada a Delta a una red de Star se realiza mediante Conversión de estrella a Delta o de Delta a estrella.

Imagen: conversión de circuitos trifásicos Fuente:https://illustrationprize.com/es/11-star-to-delta-and-delta-to-star-conversion.html

Conversión de estrella a delta Según illustrationprize.com En conversión de estrella a triángulo, la estrella conectada. La carga se convertirá en conexión delta. Supongamos que tenemos una carga conectada en estrella como se muestra en la figura An anterior, y se debe convertir en una conexión Delta como se muestra en la figura B. Los siguientes valores de Delta son los siguientes.

Imagen: conversión de estrella a delta Fuente:https://illustrationprize.com/es/11-star-to-delta-and-delta-to-star-conversion.html

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Por lo tanto, si los valores de ZUNA, Zsegundo y Zdo son conocidos, por lo tanto, al conocer estos valores y al colocarlos en las ecuaciones anteriores, puede convertir una conexión en estrella en una conexión delta.

Conversión de delta a estrella Segun Del mismo modo, una red de conexión Delta se da comocomo se muestra arriba, en la figura B y tiene que transformarse en una conexión en estrella, como se muestra arriba, en la figura A. Las siguientes fórmulas se utilizan a continuación para la conversión.

Imagen: conversión delta a estrella Fuente:https://illustrationprize.com/es/11-star-to-delta-and-delta-to-starconversion.html#DeltatoStarConversion

Según /illustrationprize.com Si los valores de Z1, Z2 y Z3 se dan, luego, al poner estos valores de las Impedancias en las ecuaciones anteriores, se puede realizar la conversión de la conexión delta en la conexión en estrella. Como Impedancia (Z) es la cantidad del vector, por lo tanto, todos los cálculos se realizan en forma Polar y Rectangular.

1.9 Dispositivo de 4 capas 1.1.2Diodo Shockley (Diodo de 4 capas) Por: Hernan Bamaca Según unicrom.com El diodo de cuatro capas o diodo Shockley es un dispositivo compuesto por cuatro capas semiconductoras npnp, cuya estructura y símbolo se describen. Esencialmente es un dispositivo interruptor. Al aplicar un tensión positiva entre ánodo y cátodo se puede observar que la unión J1 y J3 está polarizada en directa, y la unión J2 polarizada en inversa. En estas condiciones únicamente circula una corriente muy baja (despreciable) y el dispositivo se encuentra cortado.

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Aumentando esta tensión positiva se llega a una tensión VBO de ruptura o avalancha donde la corriente crece de forma abrupta y la caída de tensión decrece de la misma manera. En este momento, el diodo ha conmutado desde el estado de bloqueo a conducción.

Imagen: diodo 4 capas Fuente: https://unicrom.com/diodo-de-4-capas-diodo-schockley/

1.1.2 Zona directa (V > 0)1.a) Región de corte. El diodo se encuentra en corte con unas corrientes muy bajas. En esta región se puede modelar como una resistencia ROFF de valor

Imagen: diodo 4 capas Fuente: https://unicrom.com/diodo-de-4-capas-diodo-schockley/

1.1.2.1 Región de resistencia negativa. Cuando la tensión entre ánodo y cátodo es suficientemente alta se produce la ruptura de la unión con un incremento muy elevado en corriente comportándose el diodo como si fuera una resistencia negativa debido a la realimentación positiva de su estructura. 1.c) Región de saturación o conducción. En esta región, la caída de tensión entre ánodo y cátodo está comprendida entre 0.5V y 1.5V, prácticamente independiente de la corriente. Se mantendrá en este estado siempre que la tensión y corriente alcancen unos valores mínimos conocidos como niveles de mantenimiento definidos por VH e IH. 1.1.2.2 Zona inversa (V < 0 ) Región de ruptura.

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El diodo puede soportar una tensión máxima inversa VRSM que superado ese valor entra en conducción debido a fenómenos de ruptura por avalancha.

Imagen: Diagrama de Diodo Fuente: https://unicrom.com/diodo-de-4-capas-diodo-schockley/

1.2. El diodo de potencia Por: Hernan Bamaca Según uv.es/marinjl/electro/diodo. Uno de los dispositivos más importantes de los circuitos de potencia son los diodos, aunque tienen, entre otras, las siguientes limitaciones : son dispositivos unidireccionales, no pudiendo circular la corriente en sentido contrario al de conducción. El único procedimiento de control es invertir el voltaje entre ánodo y cátodo. Los diodos de potencia se caracterizan porque en estado de conducción, deben ser capaces de soportar una alta intensidad con una pequeña caída de tensión. En sentido inverso, deben ser capaces de soportar una fuerte tensión negativa de ánodo con una pequeña intensidad de fugas.

El diodo responde a la ecuación:

La curva característica será la que se puede ver en la parte superior, donde: VRRM:

tensión

inversa

máxima

VD: tensión de codo. A continuación vamos a ir viendo las características más importantes del diodo, las cuales podemos agrupar de la siguiente forma: Características estáticas: Parámetros en bloqueo (polarización inversa). Parámetros en conducción. Modelo estático.

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Características dinámicas: Tiempo de recuperación inverso (trr). Influencia del trr en la conmutación. Tiempo de recuperación directo. Potencias: Potencia máxima disipable. Potencia media disipada. Potencia inversa de pico repetitivo. Potencia inversa de pico no repetitivo. Características térmicas. Protección contra sobreintensidades.

Imagen: Diagramas de tensiones Fuente:https://www.uv.es/marinjl/electro/diodo.html#:~:text=Los%20diodos%20de%20potencia%20se,una %20pequeña%20intensidad%20de%20fugas. 1.2.1 Parámetros en bloqueo Tensión inversa de pico de trabajo (VRWM): es la que puede ser soportada por el dispositivo de forma continuada, sin peligro de entrar en ruptura por avalancha. Tensión inversa de pico repetitivo (VRRM): es la que puede ser soportada en picos de 1 ms, repetidos cada 10 ms de forma continuada. Tensión inversa de pico no repetitiva (VRSM): es aquella que puede ser soportada una sola vez durante 10ms cada 10 minutos o más. Tensión de ruptura (VBR): si se alcanza, aunque sea una sola vez, durante 10 ms el diodo puede destruirse o degradar las características del mismo. Tensión inversa contínua (VR): es la tensión continua que soporta el diodo en estado de bloqueo. 1.2.2 Parámetros en conducción Intensidad media nominal (IF(AV)): es el valor medio de la máxima intensidad de impulsos sinusuidales de 180º que el diodo puede soportar.

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Intensidad de pico repetitivo (IFRM): es aquella que puede ser soportada cada 20 ms , con una duración de pico a 1 ms, a una determinada temperatura de la cápsula (normalmente 25º). Intensidad directa de pico no repetitiva (IFSM): es el máximo pico de intensidad aplicable, una vez cada 10 minutos, con una duración de 10 ms. Intensidad directa (IF): es la corriente que circula por el diodo cuando se encuentra en el estado de conducción

1.2.3 Modelos estáticos del diodo

Los distintos modelos del diodo en su región directa (modelos estáticos) se representan en la figura superior. Estos modelos facilitan los cálculos a realizar, para lo cual debemos escoger el modelo adecuado según el nivel de precisión que necesitemos. Estos modelos se suelen emplear para cálculos a mano, reservando modelos más complejos para programas de simulación como PSPICE. Dichos modelos suelen ser proporcionados por el fabricante, e incluso pueden venir ya en las librerías del programa.

Imagen: Diagrama de Diodos fuente:https://www.uv.es/marinjl/electro/diodo.html#:~:text=Los%20diodos%20de%20potencia%20se,una %20pequeña%20intensidad%20de%20fugas.

1.3. Rectificador controlado de silicio (SCR) Por: Hernan Bamaca Según monografias.com Es un dispositivo semiconductor biestable formado por tres uniones pn con la disposición pnpn Está formado por tres terminales, llamados Ánodo, Cátodo y Puerta. La conducción entre ánodo y cátodo es controlada por el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional (sentido de la corriente es único), conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez.

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Imagen: Imagen de SCR Fuente : https://www.monografias.com/trabajos78/rectificador-controlado-silicio-scr/rectificadorcontrolado-silicio-scr 1.3.1 FUNCIONAMIENTO BÁSICO DEL SCR El

gráfico

muestra

circuito

equivalente

del

SCR

para

comprender

funcionamiento. Al aplicarse una corriente IG al terminal G (base de Q2 y colector de Q1), se producen dos corrientes: IC2 = IB1. IB1 es la corriente base del transistor Q1 y causa que exista una corriente de colector de Q1 (IC1) que a su vez alimenta la base del transistor Q2 (IB2), este a su vez causa más corriente en IC2, que es lo mismos que IB1 en la base de Q1. Este proceso regenerativo se repite hasta saturar Q1 y Q2 causando el encendido del SCR.

Imagen: Configuración de transistores Fuente: https://www.monografias.com/trabajos78/rectificador-controlado-silicio-scr/rectificadorcontrolado-silicio-scr

1.3.2 OPERACIÓN CONTROLADA DEL RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO Como su nombre lo indica, el SCR es un rectificador construido con material de silicio con una tercera terminal para efecto de control. Se escogió el silicio debido a sus capacidades de alta temperatura y potencia. La operación básica del SCR es diferente de la del diodo semiconductor de dos capas fundamental, en que

una

tercera

terminal,

llamada

compuerta,

determina

cuándo

rectificador conmuta del estado de circuito abierto al de circuito cerrado. No es suficiente sólo la

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polarización directa del ánodo al cátodo del dispositivo. En la región de conducción la resistencia dinámica el SCR es típicamente de 0.01 a 0.1 La resistencia inversa es típicamente de 100 k o más. Un SCR actúa a semejanza de un interruptor. Cuando esta

encendido

(ON),

hay

una

trayectoria

flujo

corriente

baja

resistencia del ánodo al cátodo. Actúa entonces como un interruptor cerrado. Cuando esta apagado (OFF),

puede

haber

flujo

corriente

del

ánodo

cátodo. Por tanto, actúa como un interruptor abierto. Dado que es un dispositivo de estado só1ido, la acción de conmutación de un SCR es muy rápida.

Imagen:Rectificadores de silicio Fuente: https://siticed.com.mx/2020/04/13/rectificador-controlado-de-silicio-scr/

1.12 El triac Por: Edwin Batzin Según areatecnologia.com Es un dispositivo semiconductor, de la familia de los tiristores. La diferencia con un tiristor convencional es que este es unidereccional y el triac se define como un interuptor de AC(corriente alterna) de 3 terminales que es diferente de los otros rectificadores controlados por silicio en el sentido de que puede conducir en ambas direcciones (semiconductor bidireccional).

Imagen: triack dispocitovo semicontuctor bipolar de cilicio fuente https://eltecnoanalista.com/triac/

1.12.1 Funcionamiento básico del triac Por: Edwin Batzin

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Según areatecnologia.com Es cerrar un contacto entre dos terminales (ánodo 1 y 2) para dejar pasar la corriente (corriente de salida) cuando se le aplica una pequeña corriente a otro terminal llamado "puerta" o Gate (corriente de activación). Se seguirá permitiendo que la corriente fluya hasta que la corriente de salida disminuya por debajo de un valor determinado, llamada corriente umbral, o se corte la corriente totalmente de alguna forma, por ejemplo, con un interruptor o pulsador.

Imagen: funcionamiento básico de un triac fuente https://www.areatecnologia.com/electronica/triac.html

1.13 Transistores de potencia Por: Edwin Batzin Según digikey.com Un transistor, también conocido como un BJT (Transistor de Unión Bipolar), es un dispositivo semiconductor impulsado por corriente, que puede ser utilizado para controlar el flujo de corriente eléctrica en la que una pequeña cantidad de corriente en el conductor base controla una mayor cantidad de corriente entre Los transistores de potencia disipan grandes cantidades de potencia en sus uniones entre colector y base. La potencia disipada se convierte en calor, que eleva la temperatura de la unión (TJ). Dicha temperatura no debe superar un máximo especificado (TJmáx) que para el silicio es de 150ºC a 200ºC.

Imagen: transistores de potencia fuente https://sites.google.com/site/transistoresfototransistores/classroom-news

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1.13.1 Transistores bipolares tipo NPN y PNP Por: Edwin Batzin En la configuración descrita en la sección previa, en la que el transistor se usa como interruptor o amplificador, es necesario conocer la polarización de los terminales. Esto dependerá del tipo de transistor que se esté usando. Para saber de qué tipo se trata habrá de consultar la hoja de datos del modelo en uso. El transistor NPN es como un sándwich en el que las partes exteriores son un semiconductor (generalmente silicio), contaminado con algún elemento que produce un exceso de electrones de valencia (por ejemplo fósforo). En el caso de un transistor tipo NPN, la corriente circula en sentido del colector al emisor, es decir que el colector debe polarizarse positivamente, mientras el emisor se polariza al borne positivo de la fuente. De igual forma, en un transistor NPN la corriente circula de la base al emisor, es decir la base se polariza positivamente.

Imagen: transistores bipolares tipo NPN y PNP fuentehttps://sites.google.com/site/electronicacompleta29/transistores-npn-y-pnp

1.14 Transistores especiales Por: Edwin Batzin Según wikipedia.org Es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término «transistor» es la contracción en inglés de transfer resistor (resistor de transferencia)

Imagen: Transistores especiales fuentehttps://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/21/Transistorer_%28cropped%29.jpg

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1.14.1 Transistor de Inducción Estática (SIT) Por: Edwin Batzin Según ecured.cu El Dispositivo mas importante bajo desarrollo es el transistor de inducción estatica (SIT) mostrado esquemáticamente en la figura 1. El SIT es un dispositivo portador mayoritario (unipolar) en el que el flujo de electrones de la fuente a el drenaje es controlado por un potencial de barrera en el semiconductor de dos dimensiones con forma de silla de montar entre las compuertas metálicas.Si el dopado y las dimensiones laterales son escogidas adecuadamente, la altura del potencial de barrera sera modulado por la compuerta y el dranje. Debido a que la corriente se incrementa exponencialmente conforme la barrera es disminuido, las caracteristicas de la salida del SIT son usualmente no saturadas o “de manera de triodo”, por ejemplo pareciendose a un triodo de tubo al vacio.El SIT es importante como un dispositivo de microondas a bahas frecuencias en GHz porque este entrega potencia extremadamente alta por unidad de area.

Imagen: Tiristores especiales Fuente https://www.electronicafacil.net/tutoriales/Tiristores-Especiales.html

1.14.2 Transistor Bipolar de Compuerta Aislada(IGBT) Por: Edwin Batzin Según wikibooks.org El transistor bipolar de puerta aislada es un dispositivo semiconductor que se aplica como interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia. Al igual que un MOSFET el IGBT se controla con tensión. Para el encendido se da una tensión positiva en puerta respecto al emisor, los portadores n son atraídos a la región p de la puerta; así se polariza en directa la base del transistor NPN permitiendo la circulación de corriente colector-emisor.

Imagen:tiristor de compuerta aislada IGBT Fuente : https://es.wikibooks.org/wiki/Electrónica_de_Potencia/IGBT/

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1.15 El DIAC Por: Margory Alejandra Castro Jelista Según transistores.info La terminología del DIAC significa (DIode para Alternating Current); es un interruptor de semiconductor bidireccional (ambos sentidos) que puede ser operado hacia delante y como en reversa. Este componente electrónico es un tipo de tiristores; que se usa principalmente para activar los TRIAC y otros circuitos basados en tiristores. Este tipo de transistor comienza a conducir corriente eléctrica si el voltaje aplicado supera su voltaje de ruptura. Los DIAC están disponibles en diferentes tipos de diseños; como componentes discretos en estructuras pequeñas con plomo, paquetes de montaje superficial y también los están que se atornillan al chasis o disipador. La mayoría de las veces, DIAC y TRIAC se utilizan juntos, por lo que también están disponibles en paquetes integrados.

Imagen: El diac, transistores.info, consultado el 9 de junio del 2022 Fuente: https://transistores.info/diac-caracteristicas-y-funcionamiento/ El símbolo viene dado por la estructura de dos diodos conectados en paralelo y opuestos entre sí y con 2 terminales. Dado que el DIAC es bidireccional, no se pueden nombrar estos terminales como ánodo y cátodo (como en el diodo); los terminales del DIAC se pueden denominar (A1 y A2) o (MT1 y MT2), donde MT significa terminales principales. Las conexiones del DIAC son reversibles como las de una resistencia. Se podría haber dado cuenta, aunque pertenece a la familia de tiristores, no posee un terminal de puerta de control; porque se pueden encender o apagar simplemente reduciendo el nivel de voltaje por debajo del voltaje de ruptura de avalancha y se puede hacer en ambas polaridades.

Imagen: Simbolo eléctrico, transistores.info, consultado el 9 de junio del 2022 Fuente: https://transistores.info/diac-caracteristicas-y-funcionamiento/

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La estructura interna del DIAC: La construcción de DIAC será bastante similar a la estructura del transistor. Pero viene con algunas diferencias, como que DIAC no tiene ningún terminal base. Las 3 capas contienen la misma cantidad de dopaje y ofrece propiedades de conmutación simétricas en ambas polaridades del voltaje aplicado (ver imagen de gráfica IV).

Imagen: Estructura interna del DIAC, transistores.info, consultado el 9 de junio del 2022 Fuente: https://transistores.info/diac-caracteristicas-y-funcionamiento/

Funcionamiento del DIAC: El voltaje aplicado en cualquier polaridad exceda el voltaje de ruptura, la corriente aumenta y el dispositivo conduce de acuerdo con sus características V(voltaje)I(corriente). Las características del VI se asemejan a la letra inglesa Z. El DIAC actúa como un circuito abierto cuando el voltaje es menor que su voltaje de ruptura de avalancha. Cuando es necesario apagar el dispositivo, el voltaje debe reducirse por debajo de su voltaje de ruptura de avalancha.

Imagen: Características de VI del DIAC, transistores.info, consultado el 9 de junio del 2022 Fuente: https://transistores.info/diac-caracteristicas-y-funcionamiento/

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Aplicaciones del DIAC: Si desea que un TRIAC conduzca, debe proporcionar un pulso positivo o negativo a la puerta, para proporcionar un disparo simétrico, se usa principalmente junto con el circuito TRIAC. Los DIAC se utilizan para disparar TRIAC u otros tipos de tiristores, aparte de esto, no poseen muchas aplicaciones. Se utilizan como un dispositivo de activación en varias aplicaciones, como circuitos de control de fase del control de velocidad del motor, atenuadores de luces, controles de calor y muchos otros circuitos de control.

1.17 El transistor unijuntura (UJT) Por: Margory Alejandra Castro Jelista Según unicrom.com/ El transistor UJT (transistor de unijuntura – Unijunction transistor) es un dispositivo con un funcionamiento diferente al de otros transistores. Es un dispositivo de disparo. Es un dispositivo que consiste de una sola unión PN que es utilizado para hacer osciladores. Muy importante: No es un FET.

Imagen: Simbolo de un transistor UJT, unicrom.com, consultado el 9 de junio del 2022 Fuente: https://unicrom.com/transistor-ujt-unijuntion-transistor-dispositivo-disparo/

Físicamente el transistor UJT consiste de una barra de material tipo N con conexiones eléctricas a sus dos extremos (B1 y B2) y de una conexión hecha con un conductor de aluminio (E) en alguna parte a lo largo de la barra de material N. En el lugar de unión el aluminio crea una región tipo P en la barra, formando así una unión PN. Ver los siguientes gráficos. Como se dijo antes este es un dispositivo de disparo. El disparo ocurre entre el Emisor y la Base1 y el voltaje al que ocurre este disparo está dado por la fórmula: Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + n x VB2B1.

Imagen: Estructura de un transistor UJT, unicrom.com, consultado el 9 de junio del 2022 Fuente: https://unicrom.com/transistor-ujt-unijuntion-transistor-dispositivo-disparo/

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Donde: ● n = intrinsic standoff radio (dato del fabricante) ● VB2B1 = Voltaje entre las dos bases La fórmula es aproximada porque el valor establecido en 0.7 puede variar de 0.4 a 0.7 dependiendo del dispositivo y la temperatura. Ejemplo sensillos con el transistor UJT: Ejemplo 1.– Un UJT 2N4870 tiene un n = 0.63 y 24 voltios entre B2 y B1. ¿Cuál es el voltaje de disparo aproximado? ● Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + (0.63 x 24) = 15.8 Voltios Ejemplo 2.– Un UJT 2N4870 tiene un n = 0.68 y 12 voltios entre B2 y B1. ¿Cuál es el voltaje de disparo aproximado? ● Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + (0.68 x 12) = 8.86 Voltios.

1.18 Fundamentos basicos de contactores y diagramas electricos Por: Margory Alejandra Castro Jelista Según circuitos-electricos.com El contactor es un dispositivo electromecánico (así como un relé) que permite la activación de cargas desde la polarización de una bobina. De esta manera, es posible manejar cargas trifásicas desde un variador monofásico, cambiando señales completamente aisladas entre sí.

Imagen: Contactor, circuitos-electricos, consultado el 9 de junio del 2022 Fuente: https://www.circuitos-electricos.com/contactor-que-es-como-funciona-tipos-y-aplicaciones/

Cómo funcionan los contactores: El funcionamiento del componente es muy similar al del relé, ya que tiene una bobina y contactos normalmente abiertos y normalmente cerrados. La gran diferencia es que el contactor está diseñado para funcionar a altos voltajes de corriente alterna, conmutando señales para unidades de potencia trifásicas.

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El componente funciona de la siguiente manera: inicialmente, los contactos metálicos del dispositivo están en una posición inicial de reposo. Por lo tanto, cuando la bobina se polariza, genera un campo electromagnético, que atrae los contactos, ya que son metálicos. De esta forma, genera un desplazamiento en los contactos, llevándolos a otra posición de lo que sería la «clave». Por lo tanto, es posible disparar cargas trifásicas desde una señal monofásica, que se conectará a la bobina. Partes internas: Los principales componentes internos son: •

Contactos: Tiene la función de conducir las corrientes de carga del circuito. Se componen de láminas

de metal; •

Bobina: Sirve como un electroimán. Cuando se activa, elimina los contactos de la posición de reposo;

•

Núcleo: Sirve como núcleo para la bobina, dividido en dos partes. Una parte del núcleo también se

mueve junto con los contactos cuando se activa el dispositivo. Los contactos están unidos a esta parte del núcleo. En los diagramas, los terminales de la bobina se denominan como A 1 y A2. Los contactos principales se nombran con las letras L y T (numerados según las fases) y contactos auxiliares con la letra norte. Tipos de contactores: Hay dos tipos principales de contactores, cada uno con sus funciones y aplicaciones: contactores de potencia y los contactores auxiliares. Lo que diferencia a los contactores es básicamente la corriente que admiten. •

Contactor de potencia:

Estos tienen contactos de carga, normalmente tienen 3 contactos de alimentación normalmente abiertos, generalmente utilizados para conducir motores trifásicos, y tienen uno o más contactos auxiliares. También tenemos contactos A1 y A2 para alimentar la bobina.

Imagen: Sombolo, circuitos-electricos, consultado el 9 de junio del 2022 Fuente: https://www.circuitos-electricos.com/contactor-que-es-como-funciona-tipos-y-aplicaciones/

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•

Contactor Auxiliar

No admiten corrientes altas y no tienen contactos de potencia, y solo se utilizan para controlar corrientes más bajas.

Según industriasgsl.com/ Un diagrama eléctrico es la representación ilustrada (pictórica) de un circuito eléctrico. También se le conoce con el nombre de esquema eléctrico y tiene la finalidad de presentar los componentes de un circuito eléctrico de manera sencilla, siguiendo las normas establecidas.

Imagen: Esquema eléctrico, electronicaonline.net consultado el 9 de junio del 2022 Fuente: https://electronicaonline.net/circuito-electrico/esquema-electrico/ Tipos de diagrama eléctricos: ● Diagrama eléctrico de escalera lineal: Como lo indica su nombre, la representación gráfica está basada en líneas, aunque los símbolos se encuentras presentes, estos se muestran en menor grado. Es utilizado en la mayoría de los casos para mostrar el lugar donde se encuentra un circuito. ● Diagrama eléctrico para cableado: Esta tipología tiene acción en empresas o industrias dedicadas a la construcción, en la elaboración de equipos electrónicos y eléctricos, así como en la ingeniería. Se caracteriza por representar pictóricamente las conexiones del cableado de acuerdo a su ubicación. ● Diagrama eléctrico de una línea: Su implementación se utiliza cuando se quiere mostrar gráficamente las principales etapas de la línea eléctrica. ● Diagrama eléctrico para conexiones: Es un dibujo que simboliza el estudio de la conexión a realizar. ● Diagrama eléctrico de montaje: Representa las distintas instalaciones en un circuito y su uso es uno de los más frecuentes en cualquier empresa. ● Diagrama eléctrico de bloque: En este tipo de esquema se observan triángulos con su respectiva explicación, que busca orientar la circulación de la corriente y su fuerza.

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Símbolos de circuitos eléctricos:

Imagen: Representacion de símbolos, consultado el 9 de junio del 2022 Fuente: https://sites.google.com/site/electricidadbelencs3b/2-elementos-de-un-circuito-electrico/erepresentacion-y-simbolos

1.19 Fundamentos básicos de contactores y diagramas eléctricos Por:Juan Pablo Emiliani Chamalé Yumán según sites.fundamentos mei .com Es un mecanismo cuya misión es la de cerrar unos contactos para permitir el paso de la corriente a través de ellos esto ocurre cuando la bobina del contactor recibe corriente eléctrica comportándose como electroimán y atrayendo dichos contactos

Imagen: Contactor Fuente: https://sites.google.com/site/fundamentosmei/

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1.19.2 partes que esta compuesto Por: Juan Pablo Emiliani Chamalé Yumán según sites.fundamentos mei .com Contacto principal tiene por finalidad abrir o cerrar el circuito contactos auxiliares: se emplean en el circuito de mando o maniobras por este motivo soportan menos intensidad

que los principales de la figura solo tiene uno que es normalmente abierto, circuitos

electromagnéticos

consta de tres partes el núcleo en forma de E .parte fija la bobina A1,A2 y la

armadura parte móvil

1.19.3 elección del contactor Por:Juan Pablo Emiliani Chamalé Yumán según sites.fundamentos mei .com Cuando se va a elegir un contactor hay que tener en cuenta entre otros factores lo siguiente Tensión de alimentación de la bobina : esta puede ser continua o alterna siendo esta última las más habituales, y con tensión de 12V,24V, o 220V número de veces que el circuito electromagnético va abrir y cerrar podemos necesitar un contactor que cierre una o dos veces al dia o quizas otro que este continuamente abriendo y cerrando sus contactos hay que tener en cuenta el arco eléctrico que se produce cada ves que esto ocurre y consiguiente deterioro consistente que consume el motor de forma permanente (corriente de servicio)

Imagen: conectores Fuente: https://sites.google.com/site/fundamentosmei/

1.19.4 contactor auxiliar Por:Juan Pablo Emiliani Chamalé Yumán según sites.fundamentos mei .com Para poder disponer de más contactos auxiliares y según el modelo del contactor se le puede acoplar normalmente cerrados

a este una cámara de contacto auxiliares o módulos independientes normalmente abiertos o

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Imagen: Contacto Fuente: https://sites.google.com/site/fundamentosmei/ A continuación podemos observar un contactor con sus contactos auxiliares ya montados

Imagen: Contactor con contactos auxiliares Fuente: https://sites.google.com/site/fundamentosmei/

1.19.5 Diagramas eléctricos Por:Juan Pablo Emiliani Chamalé Yumán Según industrias gsl.com Un diagrama eléctrico es una representación ilustrada de un circuito eléctrico también se le conocen con el nombre de esquema eléctrico y tiene la finalidad de presentar los componentes de un circuito eléctrico de manera sencilla siguiendo las normas establecidas

Imagen: Esquema electrico: Fuente: https://electronicaonline.net/circuito-electrico/esquema-electrico/

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sugun electronicaonline.net a diferencia de un diagrama de bloques o diagrama de distribución un diagrama de circuito eléctrico

muestra las conexiones eléctricas reales un dibujo destinado a

representar las disposiciones físicas de los cables y los componentes que conectan se denominan ilustraciones o diseños físicos o cableados

Imagen: Circuito Electrónico Fuente: https://electronicaonline.net/circuito-electrico/esquema-electrico/

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Capítulo III 2. soldadura y desoldadura Por: Juan Pablo Emiliani Chamale Yuman Según placapcb.com

la soldadura es el método

para colocar uno o más

componentes

electrónicos en la PCB utilizando un soldador por ello la soldadura de PCB se denomina como soldadura de PCB se funde y fija los componentes eléctricos en sus lugares el punto de disfunción del metal de la soldadura es menor que del los componente

Imagen: Soldadura buena vs soldadura mala Fuente: https://solectroshop.com/es/blog/soldadura-primeros-pasos-para-soldar-componenteselectronicos-y-uso-del-flux-n70 2.1. métodos desoldadura Por: juan pablo emiliani chamle yuman Según placapcb.com Hay dos tipos de de mtodos de soldadura la soldadura dura y la soldadura blanda Soldadura dura esta categoría implica la conexión de dos componentes de metales mediante un soldador sólido el soldador se extiende por lo huecos de los elementos que son visibles a debida o a alta temperatura el metal de relleno de los huecos mantienen la temperatura que pueden ser

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superiores a 840 grados fahrenheit

Imagen: Soldadura en placa Fuente; https://rincondepitagoras.sytes.net/index.php/menutecnologia/electronica

2.2. soldadura blanda Soldadura blanda la soldadura blanda es la técnica utilizada para colocar piezas compuestas muy pequeñas que tienen puntos de fusión bajos las piezas compuestas se habían agrietado durante el proceso de soldadura la soldadura se utiliza a altas temperaturas por lo tanto tendrás que conseguir una aleación de estaño para el metal de relleno de huecos el punto de fusión del metal de relleno del hueco no debe ser menor a 750 grado fahrenheit si

Imagen: Uso de flux y soldadura Fuente; https://rincondepitagoras.sytes.net/index.php/menutecnologia/electronica

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3. uso correcto del multímetro Por:Juan Pablo Emiliani Chamalé Yumán Según demaquinas yherramientas.com el multímetro consiste en la unión de tres herramientas de medición voltímetro amperímetro y ohmetro

en uno de estos instrumentos múltiple permite medir

voltajes de corriente alterna de corriente directa resistencia con tenida temperatura capacitancia y transistores

Imagen: Partes del multimetro Fuente :http://electronicaguai.blogspot.com/2015/02/manejo-del-multimetro.html

3.1. cómo usar un multímetro Por:Juan Pablo Emiliani Chamalé Yumán En primer lugar siempre debe saber que es lo que va a medir para de esta forma posicionar el conmutador El aparato cuenta con dos terminales cuyas polaridades se caracterizan

por colores negro (-)

rojo(+

Imagen: Multimetro Y partes fisicas Fuente: https://siaguanta.com/c-tecnologia/manejo-del-multimetro/

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4 Prácticas elementales en protoboard Por: William Julián Cholotío Tum Según: descubrearduino.com - Una Protoboard o breadboard es una tabla rectangular de plástico con un montón de pequeños agujeros en ella. Estos agujeros permiten insertar fácilmente componentes electrónicos para hacer un prototipo (es decir, construir y probar una versión temprana de) un circuito electrónico, como por ejemplo con una batería, un interruptor, una resistencia y un LED (diodo emisor de luz). Es una herramienta simple que se utiliza para conectar fácilmente los componentes eléctricos y los cables entre sí. Sólo ciertos tipos de componentes y cables son aplicables para el uso de la protoboard. Siempre que los componentes tengan pasadores con agujeros pasantes (a diferencia del montaje en superficie), probablemente sean aplicables para las protoboard. Los componentes y cables se conectan a la protoboard simplemente presionando los pasadores en los orificios de la protoboard. Los productos electrónicos casi siempre tienen PCB (placas de circuito impreso) en el interior. Estos necesitan ser diseñados, fabricados y soldados, lo que no se hace exactamente en un santiamén. A veces es necesario conectar algunos componentes eléctricos para el prototipo cuando no se tiene tiempo, interés o conocimientos para adquirir un PCB. Si sólo quieres probar un potenciómetro, probablemente no producirías un PCB para ese único propósito. En estos casos, la placa de circuitos impresos podría ser la solución perfecta. Con las placas de circuitos impresos se pueden conectar rápidamente circuitos electrónicos simples y probarlos.

1.1.1 Funcionamiento de una protoboard El Breadnoard consiste en un tablero (ver figura abajo) provisto de una ranura mediana y una serie de agujeros dispuestos en filas y columnas y espaciados en el paso estándar de 2,54 mm (1/10 de pulgada), típico de los pines de los circuitos integrados. Generalmente contiene 64 x 2 filas de 5 agujeros.

Imagen: Protoboard vista externa Fuente: https://descubrearduino.com/wp-content/uploads/2020/03/Protoboard-arriba.jpg

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Los agujeros de una columna, generalmente 5, están internamente conectados por una varilla de metal de resorte, pero no con los agujeros de las columnas adyacentes o la columna simétrica al surco. Así, es posible insertar los circuitos integrados a horcajadas; por lo tanto, para cada clavija quedan cuatro orificios disponibles para las conexiones con otros componentes.

Imagen: Protoboard, coneciones internas Fuente: https://descubrearduino.com/wp-content/uploads/2020/03/Protoboard-arriba.jpg

Dos filas de agujeros están dispuestos a lo largo de los dos lados principales de la base. La conexión entre los agujeros de una fila suele estar rota en el medio (no en la figura del tablero de arriba), por lo que tienes cuatro grupos de 25 agujeros para la energía, la tierra o las señales. Normalmente una de las filas superiores, unida con un puente, es el conductor de la fuente de alimentación, mientras que una de las filas inferiores es el conductor de tierra. Las dimensiones de los agujeros son adecuadas para la inserción de los cables conductores (terminales) de los componentes más comunes; los resortes que se encuentran debajo permiten la fijación de los terminales. Las conexiones entre los agujeros deben hacerse con un alambre rígido de unos 0,5 mm de diámetro. Los cables AWG 24 y 26, con diámetros de 0,511 y 0,404 respectivamente, son adecuados. Para usar una Breadboard, sólo tienes que empujar las clavijas de los componentes eléctricos o los cables de puente en los agujeros. Los agujeros tienen resortes para evitar que los componentes se caigan. El truco, sin embargo, es poner las clavijas en los agujeros correctos de tal manera que obtengas el circuito que quieres. Los agujeros rojos y azules se usan típicamente como Vcc (por ejemplo, +5V) y GND, respectivamente. Dado que muchos componentes a menudo necesitan conexión a ambas líneas, uno puede conectarse fácilmente a este “carril” donde quiera. El cravas a lo largo del centro de los tableros como el de la imagen de arriba separa la conectividad entre los agujeros verdes del centro.

1.1.2 Precauciones y cuidados del protoboard ● No inserte más de un alambre o terminal en un mismo orificio: ya que dichos alambres podrían trabarse en el orificio haciéndose imposible su extracción e inutilizando definitivamente el orificio correspondiente. Adicionalmente, en caso de poder extraer los terminales insertados en el mismo

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orificio, las laminillas internas del protoboard podrían abrirse excesivamente, haciendo que perdieran presión de agarre y provocando, de esta manera, un mal contacto eléctrico. ● No coloque cerca al protoboard elementos que disipen potencias superiores a un vatio: tales como transistores de potencia, disipadores de calor, resistencias de un vatio o mayores, etc., ya que el calor disipado podría derretir el plástico con el que está fabricado el protoboard, dejándolo inservible. ● Evite el contacto del protoboard con agua u otros líquidos: ya que esto produciría la oxidación de las laminillas internas y dejaría inservible el protoboard. 1.1.3 Ejercicios básicos, utilizando el protoboard Ejercicio No.1: Conceptos básicos de electricidad y electrónica: carga, electricidad estática, corriente eléctrica, voltaje, y resistencia.

Componentes electrónicos básicos: Resistores y resistores variables (potenciómetros y fotorresistores). Características físicas de los resistores: tipo de construcción, materiales, funcionamiento y símbolo eléctrico. ● Características físicas ● Divisor de voltaje ● Ley de Ohm V= IR ● Diagramas de circuito ● Uso del protoboard como etapa preliminar de prácticas ● Uso del multímetro, tomar medidas de voltaje y corriente

Ejercicio: Sesión teórica y conectar en protoboard resistencias en serie y paralelo con un LED.

Imagen: Resistencias en serie Fuente: http://www.andreadicastro.com/academia/electronica/taller_electronica_artistas/IMAGENES/led%20en%20serie_bb.jpg

Imagen: Resistencia en paralelo Fuente: http://www.andreadicastro.com/academia/electronica/taller_electronica_artistas/IMAGENES/led%20en%20paralelo_bb.jp g

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Material: Fuente de voltaje a 5 volts, resistencias de 220 Ohm, 1k Ohm y 10k Ohm, LEDs, alambre 18, 20 awg, multímetro, caimanes, protoboards. Comentario de práctica: Comprender como toda la materia posee propiedades eléctricas y puede cargarse positiva o negativamente. Visualizar por medio de la intensidad de la luz de un LED, el efecto de las diferentes conexiones (serie, paralelo) de las resistencias. Manejar cargas eléctricas y electrónicas, es en cierto sentido, manipular la materia en un nivel subatómico. Habilidades adquiridas: Aptitud para identificar las variables que integran las propiedades eléctricas de la materia. Conocer una tablilla de prácticas (protoboard), el armado de circuitos electrónicos en una tableta de prácticas, conceptualizar la noción de un circuito electrónico como una red en donde se relacionan variables, el voltaje, la corriente y la resistencia.

Ejercicio No.2: Componentes con semiconductores: Transistores Características físicas de los transistores. Ejercicios: ● Armar circuito de interruptor con un transistor BC547 controlado por un fotorresistor. ● Armar circuito amplificador para micrófono electret con 2N3904 y conectarlo a bocinas de computadora

Imagen: circuito de interruptor con un transistor BC547 controlado por un fotorresistor Fuente:

http://www.andreadicastro.com/academia/electronica/taller_electronica_artistas/IMAGENES/tallerSesiones/Sesion5_1_bb.j pg

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Imagen: circuito amplificador para micrófono electret con 2N3904 Fuente: http://www.andreadicastro.com/academia/electronica/taller_electronica_artistas/IMAGENES/tallerSesiones/Sesion5_2_bb.j pg

Material: Fuente de voltaje a 5 volts, resistencias de 330 Ohm, 1k Ohm, 3.3k Ohm, 22k Ohm, 100k Ohm, potenciómetro de 100k Ohm, LEDs, fotorresistores, transistores NPN BC547 y 2N3904, micrófonos electret, capacitores de 10uF, alambre18, 20 awg, multímetro, caimanes, protoboards, bocinas para computadora. Comentario de práctica: El funcionamiento de muchos dispositivos electrónicos está basado en la versatilidad, de la aplicación de los transistores de unión bipolar, esta característica es la base de los recursos de procesamiento y almacenamiento que se utilizan actualmente. Habilidades adquiridas: Identificar diferentes aplicaciones de transistores dependiendo del circuito de polarización de un transistor, reconocer en los transistores una herramienta útil para control y automatización de procesos. Ejercicio No.3: Computo físico. ● Sensores pasivos, sensores de presión y de flexión, interruptores magnéticos. ● Recepción de impulsos por medio de DigitalRead y AnalogRead en la tarjeta microcontroladora. ● Definición de funciones y programación orientada a objetos. ● Interpolación de mediciones por medio de la función map( ).

Ejercicio: Revisar programa Digita Read Serial, observar los datos en un Serial monitor.

Imagen: Digital Read Serial con sensor infrarrojo Fuente: http://www.andreadicastro.com/academia/electronica/taller_electronica_artistas/IMAGENES/tallerSesio nes/Sesion10_1_bb.jpg

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Imagen: Digital Read Serial con sensor de ultrasonido Fuente: http://www.andreadicastro.com/academia/electronica/taller_electronica_artistas/IMAGENES/tallerSesio nes/Sesion10_2_bb.jpg

Material: Tarjetas Microcontroladoras (Arduino o Wiring), interruptores magnéticos, sensores de presión, resistores de 1k Ohm, alambre 18, 20 awg, multímetro, conectores macho-macho, caimanes, protoboards. Comentario de práctica: La relación que se establece entre la obra y el espectador, da lugar a situaciones que implican desplazamiento, cercanía y probablemente contacto. Estos sucesos se pueden utilizar para establecer nuevas líneas de acción y relación que contribuyan a aumentar la contundencia estética de la obra de arte. Habilidades adquiridas: Aclarar y reafirmar las nociones de datos en formato analógico y digital.

Ejercicio No.4: Integrando las posibilidades del computo físico con la capacidad de procesamiento de una computadora para obtener sistemas con amplias posibilidades expresivas. ● Comunicación serial entre Arduino y Processing. ● Protocolos de comunicación entre microcontroladores y computadoras. ● ComputerVision.

Ejercicio: Interactuar con un servomotor desde una interface construida con Processing en la computadora. Revisar el ejemplo analog inOutSerial en Arduino y Processing, comunicar la tarjeta microcontroladora con otros programas a través de protocolos como: Simple Message System y Open Sound Control.

Imagen: servomotor desde una interface construida con Processing en la computadora Fuente: http://www.andreadicastro.com/academia/electronica/taller_electronica_artistas/IMAGENES/tallerSesio nes/Sesion11_bb.jpg

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Material:

Microcontroladores

(Wiring

Arduino),

Computadora,

Processing,

vvvv,

servomotor,

fotorresistores, LEDs, protoboard, fuente de voltaje a 5 Volts, resistores de 220 Ohm, 1k Ohm, 10K Ohm, alambre 18, 20 awg, multímetro, caimanes. Comentario de práctica: Las comunicaciones microcontrolador-computadora, constituyen un amplio campo para la investigación sobre formas expresivas y estéticas. Estas se pueden generar mediante la premisa de descontextualizar el uso de la tecnología electrónica para plantear apropiaciones de las cualidades de dichos instrumentos. Habilidades adquiridas: Ampliar las posibilidades de procesamiento y manipulación de información digital como audio o video, por medio de la conexión y comunicación de circuitos de cómputo físico con la computadora.

5 Uso correcto de las herramientas en el taller de electrónica Por: William Julián Cholotío Tum Ségun aprende.com - Algunas personas tienen la mala costumbre de usar y luego desechar. Cambiar constantemente los objetos solo porque algo ha dejado de funcionar, generando basura y desperdicio; no obstante, cuando intentamos reparar los aparatos, notamos que nos faltan conocimientos o no tenemos las herramientas necesarias. Debemos

aprender,

cuales

son

las herramientas que

necesitamos

para

realizar reparaciones

electrónicas y montar nuestro propio taller, así como las bases teóricas para reparar diferentes aparatos electrónicos.

1.5.1 Identificar los tipos de fallas electrónicas Las averías o fallas que se presentan en los equipos electrónicos pueden detectarse a partir de su naturaleza, el tiempo que tardan en manifestarse o el tipo de tecnología que utilizan; por lo tanto, el primer paso que deberás realizar es identificar cuál es la falla del equipo electrónico. Las fallas que se detectan a partir de su naturaleza son: ● Eléctricas Causadas por algún componente de origen electrónico por donde circule la corriente eléctrica; por ejemplo, las resistencias, condensadores, diodos, transistores o alguna otra parte que traslade electricidad. ● Mecánicas Inconvenientes que se presentan en partes encargadas de tareas mecánicas, como las correas de transmisión, engranajes, poleas u alguna otra. ● Electromecánicas Se originan en cualquiera de los componentes electromecánicos; es decir, las partes que cumplen funciones tanto eléctricas como mecánicas, entre las que se encuentran los motores, interruptores, electroimanes y otros. Si quieres identificar el daño a partir del periodo de tiempo puedes hacerlo de dos maneras:

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● Fijos Daños que se presentan todo el tiempo en que el equipo está conectado. ● Intermitentes Como su nombre lo indica, se manifiestan intermitentemente y de forma aleatoria.

Imagen: Utilización de herramientas electrónicas Fuente: https://aprende.com/wp-content/uploads/2020/10/reparaciones-electronicas.jpg

Y por último a partir del tipo de tecnología usada: ● Analógicas Averías que se manifiestan en la tecnología analógica; es decir, en los componentes físicos o el hardware del equipo electrónico. ● Digitales Fallas que se presentan en la tecnología digital, ya sea en el software o en el conjunto de programas y aplicaciones del aparato. ● Mixtas Daños que se presentan tanto en sistemas análogos como digitales.

Imagen: Clasificación de fallas electrónicas Fuente: https://aprende.com/wp-content/uploads/2020/10/identifica-los-tipos-de-fallas.jpg

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1.5.2 Equipo de protección personal Cuando reparas cualquier clase de aparato electrónico, es muy importante que uses el siguiente equipo de protección para resguardar tu bienestar: ● Guantes antiestáticos También conocidos como guantes de protección ESD. Se utilizan para cuidar al usuario de descargas electrostáticas, las cuales se producen cuando hay una corriente eléctrica repentina entre dos objetos con diferente carga eléctrica. ● Brazalete o pulsera antiestática Esta pulsera nos ayuda a descargar la energía estática del cuerpo a la tierra, de esta forma, estamos a salvo de una posible descarga nociva tanto para nosotros como para los componentes de la PC o dispositivo electrónico. ● Tapabocas Sirven cuando usamos la sopladora o aspiradora con el objetivo de remover basura o polvo. De esta forma evitarás daños en el sistema respiratorio y otras complicaciones. ● Guantes de Látex En caso de no contar con una pulsera antiestática, estos guantes pueden servirte de protección. Te permitirán mantener las manos cubiertas y limpias, sobre todo al trabajar con impresoras, ya que pueden derramarse los botes de tinta. ● Ropa de seguridad El tipo de ropa que debe usar un electrónico tiene que estar diseñado en algodón, si va a trabajar con baja tensión. Pero, en situaciones de alta tensión es indispensable el uso de ropa sintética o de poliéster. ● Casco dieléctrico Son aquellos cascos capaces de evitar el paso de electricidad a la cabeza. Esto es gracias al material dieléctrico del que están fabricados.

Imagen: EPP básico Fuente: https://aprende.com/wp-content/uploads/2020/10/recuerda-utilizar-el-equipo-de-proteccion.jpg

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1.5.3 Herramientas para realizar reparaciones electrónicas Los técnicos en reparación electrónica debemos estar siempre preparados para arreglar cualquier tipo de inconveniente o problema, por lo que será necesario que cuentes con los siguientes materiales:

● Juego de destornilladores Útiles para armar y desarmar diferentes aparatos eléctricos. Lo mejor es que cuentes con una gran diversidad de tamaños y diámetros. Entre los más esenciales se encuentran: estría, plano, estrella, Allen, Tor (estrella con 6 puntas) y Philips, útil para tornillos diminutos. Preferiblemente escoge destornilladores con punta magnetizada, ya que estos nos ayudan a rescatar los tornillos que se caen en orificios y lugares de difícil acceso. ● Juego de alicates Es una de las herramientas para reparaciones electrónicas más importante, gracias a que puede utilizarse como una extensión de la mano y se consigue en juego o de manera individual. Si no tienes ninguno es mejor comprar el juego completo, de esta forma ahorrarás dinero. Existen juegos de alicates más completos que otros. Para iniciar será indispensable que cuentes con: pinza de punta fina, alicate de corte diagonal, alicate universal, gomas de protección eléctrica y antideslizante. ● Brochas Sirven para la limpieza interna de la PC, procura que sean de pelo de camello, ya que estas no sueltan pelusa y te permiten limpiar con libertad. Las brochas se utilizan para limpiar todos los lugares donde la aspiradora no llega. ● Sopladora o Aspiradora Permite aspirar el polvo y otras partículas de suciedad. Debes tener mucha precaución al utilizarla ya que la presión de la bomba de aire puede dañar algunos componentes de la computadora. En algunos casos será mejor omitir el uso de la bomba de aire. ● Paños de Microfibra Ideales para limpiar las pantallas de los equipos electrónicos y eliminar el exceso de polvo. Si usas este instrumento para limpiar, no debes aplicar ningún líquido o sustancia. ● Kit de herramientas para redes Este kit integra instrumentos para realizar trabajos en las PC. Está compuesto por: pinza de contacto, probador de cables, pelacables, crimpeadora, alicate de corte, conectores RJ45, entre otros. ● Tester o multímetro Conocido también como polímetro, es un instrumento indispensable gracias a su utilidad en diversos aspectos como: medir la tensión e intensidad, comprobar el estado de los componentes, la continuidad entre los puntos y muchas más. ● Linterna Portátil Utensilio que permite iluminar las áreas oscuras y ver mejor las fallas. ● Tornillos y jumpers Al igual que los destornilladores, lo más conveniente es que tengas tornillos de diferentes tamaños. Esta herramienta nos permite ajustar el soporte físico del equipo electrónico y configurar las unidades IDE o unidades electrónicas integradas. ● Hisopos

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Ideales para limpiar lugares pequeños y de difícil acceso. Debes humedecerlos siempre con un líquido limpiador, así evitarás que suelte partículas de algodón que puedan dañar algunos componentes del aparato. ● Soldadora manual o cautín eléctrico Este equipo sirve para soldar circuitos fáciles de reemplazar como: resistencias, condensadores, fusibles y otros. ● Pistola de aire caliente Herramienta para reparaciones electrónicas que funciona en fallas complejas y procedimientos técnicos como el reflow y reballing. Se encarga de unir o soldar componentes de los equipos y/o dispositivos. ● Pinzas de punta fina Especiales para trabajos de precisión. Hacen posible sujetar cables, componentes del Dispositivo de Montaje en Superficie (SMD, por sus siglas en inglés) o todo aquello que no se logre sujetar directamente con los dedos. Estas pinzas deben mantenerse en aislamiento térmico y eléctrico; por lo que NO debes confundirlas con las pinzas del juego de alicates. ● Tercera mano con lupa Este instrumento para reparaciones electrónicas sirve para trabajar en soldaduras o áreas que necesitan de mucha precisión. La necesitarás desde el comienzo en tu taller ya que te permitirá realizar arreglos con bastante precisión y dejar tus manos libres.

Imagen: Herramientas utilizadas en un taler de electrónica Fuente: https://aprende.com/wp-content/uploads/2020/10/recuerda-utilizar-el-equipo-de-proteccion.jpg

1.5.4Técnicas básicas para reparaciones electrónicas Antes de realizar cualquier reparación electrónica recuerda siempre utilizar una vestimenta de protección que incluya: guantes, zapatos, lentes de seguridad y tapabocas; asimismo tu área de trabajo debe encontrarse limpia, organizada y con la mejor iluminación. Cuando detectes alguna falla determina cuál es el obstáculo que impide el correcto funcionamiento del aparato electrónico. Cualquier anomalía que incluya ruido, goteo de agua, olores desagradables o expulsión de humo son señales de una avería.

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Si es posible, consulta el manual del aparato electrónico para definir y analizar el problema. También puedes realizar los siguientes pasos básicos para determinar si es necesaria una reparación electrónica: ● Investiga el problema. ● Revisa los factores externos que puedan dañar al aparato. ● Comprueba si hay daños físicos. ● Revisa los controles. ● Enciende el aparato para verificar el daño. ● Si el aparato no funciona, encuentra el componente que falla. ● Mantente atento a la presencia de olores o ruidos extraños durante el arranque.

Imagen: Técnicas para la reparación de aparatos electrónicos Fuente: https://aprende.com/wp-content/uploads/2020/10/tecnicas-basicas-para-reparar-aparatoselectronicos.jpg

Es muy importante que cuentes con las herramientas adecuadas para reparaciones electrónicas a la hora de montar tu propio taller. Un curso de electrónica te ayudará a aprender como debes utilizar correctamente todas las herramientas, practicar este conocimiento y desarrollar todas tus habilidades.

6 Elaboración de placas PCB Por: William Julián Cholotío Tum Según: hardzone.es - Las placas electrónicas (PCB) están presentes en todos los dispositivos electrónicos modernos, ya que nos permiten realizar toda la circuitería de los dispositivos de manera organizada y sólida. 1.6.1 Placas PCB PCB son las siglas de Printed Circuit Board, también llamado placa electrónica o placa de circuito impreso. Se trata de una superficie constituida por caminos, pistas o buses de material conductor laminadas sobre una base no conductora, es decir, no es sino una placa de conexiones en realidad a la que luego se pueden soldar los componentes del dispositivo que se quiera fabricar. Podríamos decir que, por ejemplo, una placa base de PC consta de un enorme PCB en realidad

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Imagen: Placa PCB Fuente: https://hardzone.es/app/uploads-hardzone.es/2020/10/PCB.jpg Las placas de circuito impreso se utilizan para conectar eléctricamente diferentes componentes eléctricos a través de las pistas conductoras, a la vez que se sostienen mecánicamente por medio de la placa no conductora el conjunto de componentes. Por ejemplo, podríamos fabricar una placa base de PC simplemente conectando todos los componentes directamente por cables, pero además de ser un lío de conexiones tremendo, estaría todo “al aire” sin nada que lo sostuviera; con un PCB conseguimos que todo esté organizado, con fácil acceso y además en una superficie sólida y resistente. La fabricación del PCB y el montaje de los componentes está generalmente automatizado, permitiendo su producción en masa y haciendo que el conjunto sea mucho más económico y fiable.

1.6.2 Proceso de fabricación de una PCB personalizada Obviamente, lo primero que debemos hacer es el diseño del PCB, que puede ser más complicado o más sencillo dependiendo de para qué vayamos a utilizarlo (esto depende de nosotros). Podemos utilizar programas como EasyEDA o PCBWizard, pero también con herramientas muy avanzadas como Autodesk Eagle. No vamos a entrar en la parte del software, pero como es lógico debemos tener el esquema eléctrico preparado para saber cómo fabricar el PCB personalizado de antemano.

Imagen: Circuito elaborado en EasyEDA Fuente: https://hardzone.es/app/uploads-hardzone.es/2021/05/Easy-EDA-e1621847180278.jpg

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Una vez tengamos el diseño hecho en el software, necesitaremos una impresora láser para imprimirlo (para esto no vale una impresora de inyección de tinta por los sedimentos que deja en el papel) en forma de espejo y debemos asegurarnos de que lo imprimamos en un papel con acabado brillante (por ejemplo, la portada de una revista para ello).

Imagen: Impresión del circuito Fuente: https://hardzone.es/app/uploads-hardzone.es/2021/05/PCB-personalizado-impreso.jpg

Una vez que tengamos esto listo, necesitaremos una pieza de cobre CEM cortada con el tamaño adecuado para que entre la plantilla que acabamos de imprimir. Debemos asegurarnos de que la superficie de cobre sea lo más lisa posible y que esté completamente limpia; para ello, límpiala bien con estropajo y detergente para lavar los platos, aclárala y sécala completamente con papel de cocina o un trapo seco. Una vez seco, repasa toda la superficie con alcohol isopropílico para eliminar cualquier resto que pudiera quedar.

Imagen: Limpieza de la placa de cobre Fuente: https://hardzone.es/app/uploads-hardzone.es/2021/05/Placa-de-cobra.jpg

Ahora viene un paso muy delicado porque de ello depende la calidad del circuito impreso: en un folio doblado como mostramos en la siguiente imagen debemos poner la pieza de cobre y el esquema del circuito impreso encima; recordemos que es importante que el papel tenga acabado brillante y que la impresión se haya realizado con una impresora láser; coloca la cara de la impresión encima de la lámina de cobre y dobla el papel.

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Imagen: Colocado de la impresión en la placa de cobre Fuente: https://hardzone.es/app/uploads-hardzone.es/2021/05/PCB-personalizado-2.jpg

Ahora lo que debes hacer es colocarlo (intenta que no se mueva) encima de una superficie lisa y dura que no se queme fácilmente, como un tablón de madera, y literalmente plancharlo con una plancha de ropa a máxima potencia. Con esto lo que conseguiremos es que la impresión del diseño del circuito se despegue de la superficie brillante que hemos utilizado y, con el calor, que se transfiera a la lámina de cobre.

Imagen: Planchado de la placa de cobre Fuente: https://hardzone.es/app/uploads-hardzone.es/2021/05/Planchar-PCB.jpg

Con unos 5 minutos aplicando calor (o menos, dependiendo de la potencia de la plancha) será suficiente. Después, con mucho cuidado y con protección debes meter la lámina de cobre con el papel pegado en agua fría para que se despegue.

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Imagen: Despegar el papel de la impresión, con agua Fuente: https://hardzone.es/app/uploads-hardzone.es/2021/05/Agua-fria.jpg

Cuando se enfríe podrás sacarlo y al retirar el papel verás que la impresión se ha quedado grabada en la placa de cobre. Si ves que la impresión del esquema no se ha quedado completamente transferido a la placa de cobre, puedes repasar las líneas o puntos con un rotulador indeleble, preferiblemente de color negro (para que se vea más sobre la superficie).

Imagen: Grabado de la impresión en la placa de cobre Fuente: https://hardzone.es/app/uploads-hardzone.es/2021/05/Retirar-pelicula.jpg

Ahora es necesario un poco de química, y para ello necesitarás peróxido de hidrógeno, ácido cítrico en polvo y sal fina común. En un recipiente de plástico, debes añadir 100 ml de peróxido de hidrógeno, 30 gramos de ácido cítrico en polvo y 5 gramos de sal. Remueve con cuidado (no te preocupes, no es tóxico) hasta que quede una mezcla homogénea.

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Imagen: Preparado del ácido, para sumergir la placa grabada. Fuente: https://hardzone.es/app/uploads-hardzone.es/2021/05/Quimica.jpg

Ahora debes dejar tu placa de cobre en esta solución que hemos creado; se producirá una reacción química (que puedes acelerar si lo calientas un poco) y verás que la placa electrónica comienza a burbujear suavemente y a ponerse verde (no, los PCB no suelen ser verdes por esto) y tras un tiempo, azul.

Imagen: Placa grabada, sumergida en el ácido previamente preparado. Fuente: https://hardzone.es/app/uploads-hardzone.es/2021/05/Placa-sumergida.jpg

El color verde / azul es porque la reacción química está separando el cobre de la placa CEM, y sabrás que el proceso ha terminado porque la placa ahora es translúcida. Debería quedar algo como esto, y verás que la impresión en negro (y/o el rotulador indeleble) son precisamente para que la parte de cobre de debajo de éstos prevalezca a la solución química. Dicho de otra manera, ahora la parte translúcida no es conductora pero la parte negra sí.

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Imagen: Placa con el grabado de cobre. Fuente: https://hardzone.es/app/uploads-hardzone.es/2021/05/Placa.jpg

Ya prácticamente tienes listo tu PCB personalizado, pero ahora deberás quitar precisamente el tóner / rotulador, y para ello puedes hacerlo simplemente con un algodón y alcohol. Verás que debajo de lo negro, aparece el cobre conductor.

Imagen: Limpiado de la placa, para retirar el resto de tóner. Fuente: https://hardzone.es/app/uploads-hardzone.es/2021/05/Toner.jpg

Ahora ya puedes utilizar un pequeño taladro o punzón eléctrico (más recomendado, de hecho) para agujerear los puntos donde deben ir soldados los componentes.

Imagen: Perforado de la placa. Fuente: https://hardzone.es/app/uploads-hardzone.es/2021/05/Agujeros.jpg

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A pesar de que ya tenemos las líneas de cobre hechas y son conductoras, es recomendable repasarlas utilizando estaño con la ayuda de un soldador.

Imagen: Recubrimiento de las pistas de la placa, con cobre. Fuente: https://hardzone.es/app/uploads-hardzone.es/2021/05/Estano.jpg

Una vez hecho esto, ya tienes tu PCB personalizado totalmente terminado y podrás soldar los componentes que necesites según el diseño que hayas realizado.

Imagen: Placa PCB terminada Fuente: https://hardzone.es/app/uploads-hardzone.es/2021/05/PCB-Personalizado-terminado.jpg

7 ¿Qué son los microcontroladores? Por: Christian Fernando Contreras Ortega Según hetpro-store.com El microcontrolador es un circuito integrado que forma parte de una aplicación embebida y es de sus componentes principales, podemos decir que es una pequeña computadora que tiene consigo sistemas para controlar elementos de entrada y salida. También incluye un procesador y una memoria que puede guardar el programa y sus variables que serían las memorias Flash y RAM, el microcontrolador funciona como una mini PC. Este cumple con la función de automatizar procesos y procesar información. El microcontrolador se aplica en toda clase de inventos y productos donde se requiere seguir un proceso automático dependiendo de las condiciones de distintas entradas.

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7.1 Elementos de un Microcontrolador 7.1.1 Microprocesador Un procesador incluye al menos tres elementos, ALU, unidad de control y registro. ● ALU: Según Hetpro.com También conocida como Unidad Aritmetica y Lógica. Está unidad esta compuesta por los circuitos electrónicos digitales del tipo combinatorios como lo son las; compuertas, sumadores, multiplicadores, cuya principal función es el realizar operaciones. Estas operaciones están divididas en tres tipos: o Lógicas: Como las operaciones básicas de las compuertas lógicas, como la suma lógica OR, multiplicación lógica AND, diferencia lógica XOR y negación NOT. Una operación lógica sólo puede tener como entradas y como salidas una respuesta lógica 0 o 1. Esto dependiendo de los niveles de voltajes de una señal digital. o Aritméticas: Las operaciones artiméticas son la suma, resta, multiplicación y división. Dependiendo del procesador (8, 16, 32 o 64 bits) será la rapidez con la que se pueden hacer dichas operaciones. o Miscelaneas: En estas operaciones caen todas las demás operaciones como la transferencia de bits (<< >>). ● Unidad de control: Según Hetpro.com La unidad de control es el conjunto de sistemas digitales secuenciales aquellos que tienen memoria, que permiten distribuir la lógica de las señales. Registro: Según Hetpro.com Los registros son las memorias principales de los procesadores, ya que funcionan a la misma velocidad que el procesador a diferencia de otras memorias un tanto más lentas como la RAM, FLASH o la CACHE. Los registros están construidos por Flip-Flops. Los Flip-Flops son circuitos digitales secuenciales. 7.1.2 Periféricos Estos son los circuitos digitales que nos permiten una interacción con el mundo exterior al microcontrolador. Estos cumplen con una función muy importante la cual es de poder habilitar y deshabilitar las salidas digitales, leer sensores analógicos, comunicación con terminales digitales o sacar señales analógicas, de una conversión digital. ● Puertos de entrada y salida paralelos: Según Hetpro.com Los puertos están relacionados al tamaño del procesador, es decir que un puerto de 8 bits es porque el procesador es de 8 bits. Un procesador de 64 bits, tiene la capacidad de tener un puerto de 64 bits. ● Puertos seriales: Según Hetpro.com Nos permiten transformar la información digital paralela (bytes de información) en tramas que se pueden transferir por una o varias líneas de comunicación. Existen, por ejemplo: puerto serial, i2c, SPI, USB, CAN, etc. ● Periféricos analógicos: Según Hetpro.com Como los que convierten señales analógicas a digitales (ADC) o señales digitales a analógicas (DAC) o comparadores analógicos.

7.1.3 Tipos de Memoria Según Hetpro.com La memoria esta dividida en tres. La memoria para el programa (FLASH), la memoria para los datos o variables del programa (RAM) y la memoria para configuraciones o no volátil (EEPROM).

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7.1.4 Diferencia entre un microcontrolador y un microprocesador Las diferencias que existen entre un microcontrolador y un microprocesador son los elementos que lo componen. Por ejemplo, el microcontrolador tiene y necesita un microprocesador y un microprocesador al menos incluye: un ALU, memoria y una unidad de control. Tenemos un ejemplo de este tipo de diferencias, un microcontrolador tiene un microprocesador, pero un microprocesador no puede contener un microcontrolador a menos que se programe en una fpga o en silicio.

Imagen: Diferencia entre un microcontrolador y un microprocesador Fuente: https://hetpro-store.com/TUTORIALES/wp-content/uploads/2017/11/Microcontrolador-esquemageneral-768x576.jpg 7.1 Arquitectura de microcontroladores Por: Christian Contreras Según Vistronica.com La arquitectura de un microntrolador ayuda a determinar la configuración de su funcionamiento, existen dos arquitecturas que se usan principalmente para la elaboración de microcontroladores estas arquitecturas son: Arquitectura de Von Neumann y Arquitectura Harvard. Por otra parte, estas arquitecturas pueden contener procesadores de tipo CISC o de tipo RISC. 7.1.2 Arquitectura Von Neumann Según lifeder.com Este tipo de arquitectura es un diseño teórico para que una computadora pueda tener un programa almacenado internamente, sirviendo como base para casi todas las computadoras que actualmente se realizan. Según lifeder.com Una máquina von Neumann consiste de una unidad central de procesamiento, la cual tiene incluidas una unidad aritmética lógica y una unidad de control, además una memoria principal, almacenamiento secundario y dispositivos de entrada y salida. Este tipo de arquitectura asume que todo cálculo extrae los datos de la memoria, los procesa y luego los envía de regreso a la memoria. En una arquitectura Von Neumann se utiliza la misma memoria y el mismo bus para almacenar tanto los datos como las instrucciones que ejecutan un programa.

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Imagen: Arquitectura Von Neumann Fuente: https://www.lifeder.com/wp-content/uploads/2019/10/Arquitectura-von-Neumann-De-Davidstrigoi-Trabajo-propio-Dominio-p%C3%BAblico-httpscommons.wikimedia.orgwindex.phpcurid7924651.jpg

7.1.2.1¿Cómo funciona la arquitectura Von Neumann? Segun lifeder.com Este tipo de arquitectura es que en su memoria se almacenan tanto los datos como las instrucciones y se tratan de igual manera, lo que significa que las instrucciones y los datos son direccionales. Este tipo de arquitectura funciona usando cuatro simples pasos: buscar, decodificar, ejecutar, almacenar, llamado el “Ciclo de la máquina”. Según lifeder.com Las instrucciones son obtenidas por la CPU desde la memoria. La CPU luego decodifica y ejecuta estas instrucciones. El resultado es almacenado de nuevo en la memoria luego que se complete el ciclo de ejecución de las instrucciones. 7.1.1.2 Ventajas y Desventajas de la arquitectura Von Neumann ● La unidad de control recupera los datos y las instrucciones de la misma manera desde la memoria. Por tanto, el diseño y desarrollo de la unidad de control está simplificado, siendo más barato y más rápido. ● Los datos de los dispositivos de entrada y salida y de la memoria principal se recuperan de la misma manera. ● Al compartir la memoria existe el riesgo que se escriba una instrucción sobre otra debido a un error en el programa, haciendo que se bloquee el sistema. ● Algunos programas con defectos no puden liberar la memoria cuando terminan con ella, lo que podría causar que se bloquee la computadora debido a que la memoria se haga suficiente.

7.2.1 Arquitectura Harvard Segun lifeder.com Este tipo de arquitectura es una configuración de la computadora en la que los datos y las instrucciones de un programa se encuentran en celdas separadas de memoria, que se pueden abordar de forma independiente. Podemos decir que el término utilizado para un sistema informático que contiene dos áreas separadas: para los comandos o instrucciones y para los datos. Por esto, este tipo de función principal de esta arquitectura es almacenar los datos separados físicasmente, proporcionando diferentes rutas de señal para las instrucciones y los datos.

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Según lifeder.com En esta arquitectura pueden ser desiguales tanto el formato como los medios de estos dos segmentos del sistema, ya que las dos partes están constituidas por dos estructuras separadas. Algunos ejemplos de arquitecturas Harvard involucran los primeros sistemas informáticos, donde las instrucciones del programa podían estar en un medio, por ejemplo, en tarjetas perforadas, y los datos almacenados podían estar en otro medio, por ejemplo, en cintas magnéticas.

Imagen: Arquitectura Harvard Fuente: https://www.lifeder.com/wp-content/uploads/2019/10/Arquitectura-Harvard-De-Nessa-losTrabajo-propio-CC-BY-SA-3.0-httpscommons.wikimedia.orgwindex.phpcurid10303661.jpg

7.2.1.1 ¿Cómo funciona la arquitectura Hardvard? Este tipo de arquitectura tiene diferentes áreas de direcciones de memoria para el programa y para los datos. Debido a esto podemos encontrar que como consecuencia la capacidad de diseñar un circuito de tal manera que se pueda usar un bus y un circuito de control para manejar el flujo de información desde la memoria del programa y otro separado para manejar el flujo de información hacia la memoria de datos. Por el uso de buses separados significa que es posible que la recuperación y ejecución de un programa se lleve acabo sin llegar a tener interrupciones por problemas de transferencia ocasional de datos a la memorita de datos. Según lifeder.com Por ejemplo, en una versión simple de esta arquitectura, la unidad de recuperación del programa podría estar ocupada recuperando la siguiente instrucción en la secuencia del programa y en paralelo realizar una operación de transferencia de datos que pudieron haber sido parte de la anterior instrucción del programa. 7.1.1.1 Ventajas y Desventajas de la arquitectura Hardvard? ● Existen menos posibilidades de corrupción en la tranmisión, ya que los datos y las instrucciones se transfieren a través de diferentes buses. ● Permite diferentes medios de almacenamiento para las instrucciones y los datos. ● Las dos memorias pueden usar diferentes tamaños de celda, con lo cual se hace un uso efectivo de los recursos. ● Tiene una gran complejidad y costo debido a que, en lugar de un bus de datos, ahora se necesitan dos. ● Este tipo de arquitectura Harvard no se usa mucho, por lo que es más difícil de implementar. Es por eso que rara vez se usa fuera de la CPU.

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● Cuando hay espacio libre en la memoria de datos no se puede utilizar para almacenar instrucciones y viceversa.

7.2 Microprocesadores. – Por: Mayro De León Según significados.com En, 1971, Intel lanza el primer microprocesador comercial conocido como Intel4004. Era la primera vez que se reunía en un chip miles y millones de transistores electrónicos, Se denomina microprocesador al circuito electrónico que procesa la energía necesaria para que el dispositivo electrónico en que se encuentra funcione, ejecutando los comandos y los programas adecuadamente. La Unidad Central de Procesos (CPU) de una computadora es un ejemplo de un microprocesador. Este componente electrónico forma parte de la tarjeta madre de una computadora y se caracteriza por ser un circuito integrado con miles y, a veces, hasta con millones de transistores. Se denomina micro por su significado inglés que indica “pequeño”, en relación a la importancia de su función en un dispositivo, comparado a veces con el cerebro y con el corazón de los seres humanos. Este componente electrónico es el encargado de procesar y ejecutar las instrucciones codificadas en números binarios. El microprocesador es comúnmente conocido como la Unidad Central de Procesos (CPU) de los diferentes dispositivos electrónicos, pero también contienen procesadores otros dispositivos como los discos duros. Es tan importante la función del microprocesador que actualmente es considerado el componente electrónico más influyente en la vida del ser humano. A nivel económico, es el producto más comercializado a nivel mundial y, a nivel social, es el objeto más utilizado, presente en una gran variedad de artefactos y componentes electrónicos, así como, computadores, teléfonos celulares, teléfonos inteligentes y tabletas. Los microprocesadores asemejan una pequeña computadora digital en miniatura, por lo que presenta su propia arquitectura y realiza operaciones bajo un programa de control. Dicha arquitectura se compone de: • Encapsulado. Una cubierta cerámica que recubre el silicio y lo protege de los elementos (como el oxígeno del aire). • Caché. Un tipo de memoria ultrarrápida disponible para el procesador, de modo que no emplee memoria RAM sino cuando sea necesario, ya que en los varios niveles de la memoria caché se guardan datos en uso para su recuperación inmediata. • Coprocesador matemático. Llamada unidad de coma flotante, es la porción del procesador que se encarga de las operaciones lógicas y formales. • Registros. Una memoria breve de trabajo en el procesador, diseñada para llevar el control de su propio funcionamiento y condiciones.

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• Puertos. Los conductos que permiten al procesador comunicar la información con el resto de los componentes del sistema. Un microprocesador opera en base a una serie de instrucciones elementales que son preprogramadas y almacenadas bajo la forma de código binario. Estas instrucciones van a organizarse a la memoria principal, y se dan de acuerdo a varias fases, que son: • Prefetch. O prelectura de la instrucción desde la memoria principal del sistema. • Fetch. Envío de la instrucción específica al decodificador. • Decodificación. Traducción de la instrucción en una serie de operaciones a realizar, y lectura de los operandos necesarios para hacerlo. • Ejecución. Realización de la instrucción por los componentes del sistema. • Escritura. Grabado de los resultados de vuelta en la memoria principal, o en los registros. Cada procesador tiene ciertas partes que hay que conocer y comprender cómo funcionan. Unidad de Control Controla las operaciones de todas las partes del PC, pero no lleva a cabo ninguna operación de procesamiento de datos. Sus funciones son las siguientes: ●

Controlar las transferencias de datos y las instrucciones entre las otras unidades del PC.

●

Gestiona y coordina todas las unidades del ordenador.

●

Obtiene las instrucciones provenientes de la memoria, las interpreta y dirige las operaciones del PC.

●

Se comunica con los dispositivos input y output para la transferencia de datos o los resultados del almacenamiento.

●

No procesa, ni guarda datos.

ALU Se compone de dos subapartados o subcategorías llamadas: sección aritmética y sección lógica. La primera, realiza operaciones aritméticas, como son las sumas, restas, multiplicaciones y divisiones. Todas aquellas operaciones complejas se realizan utilizando, reiteradamente, las operaciones anteriores. En cuanto a la sección lógica, realiza operaciones lógicas, como puede ser comparar, seleccionar, emparejar o fusionar datos.

Núcleos o cores Podríamos decir que un núcleo es un bloque que está dentro del procesador y que ejecuta instrucciones. Definitivamente, la cantidad de núcleos indica cuántas tareas puede llevar a cabo nuestro PC de forma simultánea. Dicho

esto ¿Significa

que

cuántos

más

núcleos

tengamos,

más

instrucciones

ejecutaremos? No tiene por qué. Esa cantidad de instrucciones va a depender del programa que usemos. Existen programas que sólo utilizan un núcleo, como otros que utilizan hasta 8. Como es obvio, si utilizamos estos últimos, tener más cores nos va a suponer un salto de rendimiento enorme.

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Por ello, podemos decir que los procesadores de varios núcleos pueden trabajar con más programas y realizar más tareas de una sola vez. Aunque, cuidado, no tiene por qué ser así, esto va a depender del programa porque encontramos aplicaciones cuyas operaciones no se pueden ejecutar paralelamente.

Hilos o threads Los hilos son una versión virtual de un núcleo (sí, lo que hemos explicado antes). Su misión es ayudar a que el procesador administre mejor sus tareas, reduciendo los tiempos de espera. Cada núcleo realiza una tarea simultánea y los hilos convencen al usuario y al PC de que se pueden hacer más cosas al mismo tiempo.

La arquitectura de John Von Neumann se caracteriza principalmente por los procesadores que tiene el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para las instrucciones como para los datos. Estos, al ser almacenados en el mismo formato dentro de la memoria, utiliza un único bus de datos para poder mantener contacto con la CPU. Esto crea una eficiencia en la utilización de la memoria, pero al mismo tiempo requiere una ambigüedad para poder reconocer y distinguir los datos. Los ordenadores que utilizan este modelo se componen por la unidad aritmética lógica o “ALU” La arquitectura de John Von Neumann se caracteriza por los procesadores que poseen el mismo dispositivo

almacenamiento

tanto

para

los

datos

como

para

las

instrucciones.

Al ser almacenados en el mismo formato dentro de la misma memoria, utilizan un único bus de datos para comunicarse con la CPU. Esto hace que este tipo sea eficiente en la utilización de memoria, pero que requiera

una

ambigüedad

para

reconocer

los

datos.

Los ordenadores de este tipo se componen de la unidad aritmético-lógica o “ALU”, la unidad de control, una memoria, un dispositivo de entrada y salida y un bus de datos que los comunica. A diferencia del modelo de Von Neumann, el modelo de arquitectura de Harvard, que proviene del Harvard Mark I, se diferencia principalmente por la división de las instrucciones de los datos que se comunican con la unidad central de proceso en dos memorias separadas. Esto genera también que se utilicen distintos buses de información. Aunque es común un único bus de direcciones, con un control que pueda diferenciar entre ambas memorias. Al contrario del modelo de arquitectura de John Von Neumann, el modelo de Harvard no requiere de la ambigüedad para poder reconocer los datos, pero no es tan eficiente en la utilización de la memoria. Estos ordenadores siempre se componen por los mismos elementos que los utilizados por el modelo de Von Neumann, excepto por que tiene dos memorias, una utilizada para las instrucciones y otra para los datos, y no una única memoria como el otro modelo. En este modelo, las instrucciones y los datos se almacenan en cachés diferentes para mejorar el rendimiento. Pero por su contraparte, tiene el inconveniente de tener que dividir la cantidad de memoria caché entre los dos, por lo que funciona mejor sólo en los casos particulares cuando la frecuencia de lectura de instrucciones y de datos es aproximadamente la misma.

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Ejemplo de Microprocesador y socket de motherboard: Fuente: https://notatecnologica.com/dispositivos/para-que-sirve-el-procesador/

Ejemplo de Arquitectura Von Nuemann: Fuente:https://compilandoconocimiento.com/2017/01/29/arquitecturasvon-newmanvsharvard/

Ejemplo de Arquitectura Harvard: Fuente:https://compilandoconocimiento.com/2017/01/29/arquitecturasvon-newmanvsharvard/

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7.3. Unidades de Control. – Por: Mayro De León Según hardzone.com Para entender cómo funciona la unidad de control hemos de entender previamente cómo funciona el ciclo de cada instrucción, dónde primero se capta una instrucción de la memoria y es colocada en el registro de instrucción, el siguiente paso es la descodificación de la instrucción por parte de la unidad de control, la cual tras terminar su trabajo envía la instrucción a la unidad de ejecución que corresponda a esa instrucción. La unidad de control es una pieza indispensable que realiza la siguiente lista de trabajos de manera continua y transparente: ●

Coordina el movimiento y el orden de los datos que se mueven dentro y fuera del procesador, así entre las diferentes subunidades que forman parte del mismo.

●

Interpreta las instrucciones.

●

Controla las diferentes ALUs y unidades de ejecución del procesador.

●

No solo se encarga de captar y decodificar las instrucciones, sino también de escribir los resultados en los registros, caches o en la dirección correspondiente de la RAM.

La unidad de control es por tanto el verdadero cerebro en la sombra dentro de la CPU, el que se encarga de gestionar que todas las piezas de la CPU reciban los datos correctos y ejecuten las instrucciones correctas en cada momento. Se encarga de dos de las tres etapas del ciclo de instrucción de la CPU como es la captación de datos e instrucciones, así como la decodificación de las mismas. Aunque el trabajo por el cual es más conocida es por la descodificación de las diferentes instrucciones que ha de ejecutar el procesador. Veamos a continuación cómo se realiza este proceso de manera sencilla. Cada procesador tiene un conjunto de registros e instrucciones o ISA que podemos entender como el idioma del procesador, por lo que dependiendo de cada procesador un código binario puede significar una cosa u otra. Pero, en todos ellos la instrucción siempre se divide en dos partes: el opcode y el dato. El opcode es el código de instrucción, a cada instrucción le corresponde siempre el mismo opcode dentro de una ISA Principalmente tenemos dos tipos de unidades de control, la cableada y la microprogramada. ●

Las unidades de control cableadas se utilizan en procesadores muy simples, ya que en ellas la tabla de registros e instrucciones no se puede cambiar al encontrarse todos los caminos de datos cableados previamente de manera fija, en una unidad de control cableada las instrucciones van a tener siempre el mismo rendimiento y no se van a poder añadir de nuevas ni optimizar su funcionamiento.

●

En el caso de las unidades de control microprogramadas se utiliza un procesador que se encarga de realizar todas las funciones de la unidad de control, esto permite optimizar la forma en la que las instrucciones se van a ejecutar e incluso añadir nuevas instrucciones.

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Debido a la complejidad de la unidad de control microprogramada, estas realizan la decodificación de las instrucciones de manera mucho más lenta, es por ello que según el tipo de instrucción se hace uso de un tipo de unidad de control o de otro a la hora de tratar cada una de las instrucciones. Las unidades microprogramadas suelen estar compuestas por un microcontrolador dentro del procesador. Su principal ventaja es que el fabricante puede optimizar cómo se capta y decodifica cada instrucción o incluso hacer cambios si hay un error de seguridad en la forma de ejecutar ciertas instrucciones.

Ejemplo de Unidad de Control SMD: Fuente:https://www.pinterest.com/pin/600245456565686856/

7.4. Familias de microcontroladores. – Por: Mayro De León Segun estudioelectronica.com Un microcontrolador es un circuito integrado tiene en su interior todas las características de un computador, es decir, programa y circuitos periféricos para CPU, RAM, una memoria de entrada y salida. Muy regularmente los microcontroladores poseen además convertidores análogo - digital, temporizadores, contadores y un sistema para permitir la comunicación en serie y en paralelo. Se pueden crear muchas aplicaciones con los microcontroladores. Estas aplicaciones de los microcontroladores son ilimitadas, entre ellas podemos mencionar: sistemas de alarmas, iluminación, paneles publicitarios, etc. Controles automáticos para la Industria en general. Entre ellos control de motores DC/AC y motores de paso a paso, control de máquinas, control de temperatura, tiempo; adquisición de datos mediante sensores, etc. A continuación se muestran algunas de las empresas fabricantes de microcontroladores mas importantes y se mencionan algunas de las familias correspondientes según el numero de bits. Empresa 8 bits Atmel AVR (mega y tiny),89Sxxxx familia similar 8051 Freescale

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68HC05, 68HC08, 68HC11, HCS08 68HC12, 68HCS12, 68HCSX12, 68HC16 Intel MCS-48 (familia 8048) MCS51 (familia 8051) 8xC251 MCS96, MXS296 National Semiconductor COP8 Microchip 16 bits SAM7 (ARM7TDMI), SAM3 (ARM CortexM3), SAM9 (ARM926) Familia 10f2xx PIC24F, PIC24H y Familia 12Cxx Familia dsPIC30FXX,dsPIC33 12Fxx, 16Cxx y 16Fxx F con motor dsp 18Cxx y 18Fxx integrado Philips 80C51 Renesas 78K,H8 Texas Instruments TMS370, MSP430 Zilog Z8, Z86E02 32 bits XA

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683xx, PowerPC,ColdFire PIC32 Cortex-M3, CortexM0, ARM7, ARM9 H8S,78K0R,R8C,R32 RX,V850,SuperH,SHC/M32C/M16C Mobile,H8SX C2000, Cortex-M3 (ARM) , TMS570 (ARM) 41

Ejemplo de Familias de MicroProcesadores: Fuente: http://uin14131.blogspot.com/p/blog-page_9.html

7.4.1 MICROCONTROLADORES PIC Por: Javier Figueroa Segun microcontroladoress.com Microchip fabricó los pic, microcontroladores o circuitos integrados programables con una arquitectura computacional de tipo RISC. El nombre exacto es PICmicro, pero se le da el significado de Peripheral Interface Controller o Control de Interfaz Periférico. Como todo microcontrolador estos contienen en su interior unidades de memoria RAM y ROM, pero uno de los componentes que destacan en los PIC es su ALU.

Consultado en: https://microcontroladoress.com/pic/

Imagen:Pic 16F628A Fuente:https://microcontroladoress.com/wp-content/uploads/2020/05/imagen-pic16f628a.png

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En la actualidad los PIC son los más utilizados cuando se trata de incursionar en el mundo de los microcontroladores ya que tienen muchísimas aplicaciones debido a que estos poseen varios periféricos en su interior como los de comunicación serial, UART e incluso controladores de motores y varios más. Este micro también posee una gran capacidad para almacenar palabras lógicas, la cual va desde las 512 hasta las 32000 palabras.

TIPOS DE MICROCONTROLADORES PIC

Para poder clasificarlos se los pone en tres familias según su capacidad, estas familias son las de: 8 bits, 16 bits y 32 bits. Estas a su vez tienen subdivisiones las cuales ya son por las gamas de los microcontroladores que podemos usar.

Imagen: Se aprecia un pic aproximadamente de 40 pines Fuente:https://microcontroladoress.com/wp-content/uploads/2020/05/micro-pic.png

PIC DE 8 BITS

Creados en 1975, los de 8 bits llegan con el objetivo de mejorar el rendimiento en su sistema reduciendo la carga de entrada y salida en su CPU. Los de 8 bits se pueden dividir según su gama como pueden ser: Gama Básica, gama media y gama mejorada.

Disponble en: https://microcontroladoress.com/pic/

Imagen: Gamas de pic según su nomenclatura

Fuente: https://microcontroladoress.com/wp-content/uploads/2020/05/8-bits-pic-1024x406.png

PIC DE 16 BITS Los dispositivos de 16 bits tienen una capacidad para almacenar 3072 palabras lógicas en su memoria. Microchip desarrolló estos dispositivos y se utilizó en un principio en la CPU conocida como CP16000.

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La familia de 16 bits también se la puede dividir, en dos grupos específicamente, los MCU range y los DSC range los cuales están más enfocados hacia los proyectos que incluyan el uso de motores.

Imagen: Gamas de pic según su nomenclatura

Disponible en: https://microcontroladoress.com/pic/

Fuentehttps://microcontroladoress.com/wp-content/uploads/2020/05/16-bits-pic.png

7.4.2 ARDUINO Por: Javier Figueroa Segun xataka.com Arduino es una plataforma de creación de electrónica de código abierto, la cual está basada en hardware y software libre, flexible y fácil de utilizar para los creadores y desarrolladores. Esta plataforma permite crear diferentes tipos de microordenadores de una sola placa a los que la comunidad de creadores puede darles diferentes tipos de uso. El proyecto nació en 2003, cuando varios estudiantes del Instituto de Diseño Interactivo de Ivrea, Italia, con el fin de facilitar el acceso y uso de la electrónico y programación. Lo hicieron para que los estudiantes de electrónica tuviesen una alternativa más económica a las populares BASIC Stamp, unas placas que por aquel entonces valían más de cien dólares, y que no todos se podían permitir.

Disponible en:https://www.xataka.com/basics/que-arduino-como-funciona-quepuedes-hacer-uno

Imagen: Arduino Mega 2560

Fuente:https://i.blogs.es/90d0d7/arduinounosmd450px/500_333.jpg

Cómo funciona Arduino El Arduino es una placa basada en un microcontrolador ATMEL. Los microcontroladores son circuitos integrados en los que se pueden grabar instrucciones, las cuales las escribes con el lenguaje de programación que puedes utilizar en el entorno Arduino IDE. Estas instrucciones permiten crear programas que interactúan con los circuitos de la placa.

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El microcontrolador de Arduino posee lo que se llama una interfaz de entrada, que es una conexión en la que podemos conectar en la placa diferentes tipos de periféricos. La información de estos periféricos que conectes se trasladará al microcontrolador, el cual se encargará de procesar los datos que le lleguen a través de ellos.

También cuenta con una interfaz de salida, que es la que se encarga de llevar la información que se ha procesado en el Arduino a otros periféricos. Estos periféricos pueden ser pantallas o altavoces en los que reproducir los datos procesados, pero también pueden ser otras placas o controladores.

Qué podemos hacer con uno La enorme flexibilidad y el carácter libre y abierto de Arduino hacen que puedas utilizar este tipo de placas prácticamente para cualquier cosa, desde relojes hasta básculas conectadas, pasando por robots, persianas controladas por voz o tu propia vending machine.

Disponible en: https://www.xataka.com/basics/que-arduinocomo-funciona-que-puedes-hacer-uno

Imagen: Proyecto con arduino Fuente:https://hetpro-store.com/TUTORIALES/wp-content/uploads/2016/09/IMG-20160928-WA0002.jpg

7.5 Lenguajes de programación aplicados a sistemas embebidos Por: Javier Figueroa Segun tech.tribalyte.eu Los sistemas embebidos surgen para cubrir necesidades específicas y no necesidades generales como las que cubre un ordenador. Es español también es frecuente referirse a ellos como software integrado o incrustado.

Los sistemas embebidos consiguen muy a menudo no parecer un ordenador, sino algo completamente distinto. Piensa por ejemplo en un sistema de control de acceso de una empresa, el software que controla las máquinas de vending o los taxímetros. También los relojes inteligentes o los mp3 son ejemplos con software embebido.

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Lenguajes de Programacion Para programar sistemas embebidos, los desarrolladores pueden programar directamente en assembly del microprocesador, o utilizar lenguajes como C, C++ o incluso Java. Además de estos lenguajes, existen plataformas que tienen herramientas específicas para el diseño de apps y prototipos con sistemas embebidos: ●

Arduino

●

Raspberry Pi

●

BeagleBone

●

Mbed

En general es posible dividir el área de los sistemas embebidos en dos: ●

Hardware

embebido: Los

ingenieros

de hardware

embebido se encargan

de los

diseños

esquemáticos, el diseño de la placa base integrada y del PCB, de la electrónica de potencia, etc. Necesitan experiencia con software como CAD o EDA. ●

Software embebido: El ingeniero de software en sistemas embebidos trabaja con los cargadores de arranque y es responsable de programar los controladores de los dispositivos. Para ello necesitan experiencia en programación de sistemas y microcontroladores.

Disponible en: https://www.freelancermap.com/blog/ es/que-hace-desarrollador-sistemasembebidos/#:~:text=Para%20progra mar%20sistemas%20embebidos%2C %20los,Arduino

Imagen: Lenguaje C++ Fuente:https://3.bp.blogspot.com/-

FY1DF_qP6NE/WyLGuwNMUEI/AAAAAAAAABU/KaCR6qIjrL88sqO9cSBPKYziknU3GkUoACLcBGAs/s1600/cplus-plus-logo.png Disponible en: https://www.freelancermap.com/blog/es/que-hacedesarrollador-sistemasembebidos/#:~:text=Para%20programar%20sistemas%20embebi dos%2C%20los,Arduino

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C++ es un lenguaje de programación que combina paradigmas, principalmente el de orientación a objetos, es decir, es un lenguaje que permite la definición de tipos de datos y operaciones sobre los mismos. Este modelo de lenguajes hace que podamos representar de una manera intuitiva los elementos de la vida real. Pongamos un ejemplo: es posible definir el objeto “Coche” con varias propiedades, como por ejemplo: un número que indique los caballos de potencia, otro para el año de fabricación, una cadena de texto que represente la matrícula, una lista con los nombres de los dueños que ha tenido, etc. Como la mayoría de los lenguajes, C++ tiene multitud de utilidades y aplicaciones: desde la programación de videojuegos, navegadores o sistemas operativos, hasta el desarrollo de software embebido (también conocido como “software embarcado” o “empotrado”).

¿Cuáles son las herramientas para el diseño de software embebido? Antes de comenzar con la codificación en sí, es importante diseñar correctamente los módulos o componentes de nuestro sistema. Esto aportará calidad al software al organizarlo de la mejor manera posible y adaptándose a nuestros requisitos. Para esto suele ser útil el empleo de diagramas donde dibujar y diseñar las conexiones entre los módulos, componentes y sus dependencias. Además, para desarrollar prácticamente cualquier software necesitamos de un entorno de desarrollo, es decir, un programa en el que escribir el código que queremos producir. Uno de los más conocidos y extendidos es Visual Studio Code, con su extensión de C++, que incluye compilador y herramienta de “debug” (depuración del programa), entre otras facilidades. En Tribalyte por ejemplo solemos utilizar Eclipse con CDT. Luego, es necesario un compilador para este código que nos produzca el resultado final. Son clave también la utilización de pruebas para comprobar la funcionalidad de nuestro software, ya sea con simulaciones o utilizando maquetas físicas para cerciorarnos de la calidad de nuestro producto.

Disponible en: https://tech.tribalyte.eu/blog-que-es-lenguaje-c-donde-se-aplica

Imagen:Lenguaje de programacion Fuente: https://prod-discovery.edx-cdn.org/media/course/image/62ed92c9-22b6-43a6-a7550f296d0f64ce-8b3c8aa8f0af.small.jpeg

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1.1 Elementos de movimiento y visualización Por: Christopher Furlán a visualización de datos es la práctica de traducir información en un contexto visual, como un mapa o gráfico, para facilitar que el cerebro humano comprenda y extraiga información útil. El objetivo principal de la visualización de datos es facilitar la identificación de patrones, tendencias y valores atípicos en grandes conjuntos de datos. El término a menudo se usa indistintamente con otros, incluidos gráficos de información, visualización de información y gráficos estadísticos. La visualización de datos es uno de los pasos del proceso de ciencia de datos, que establece que una vez que los datos se han recopilado, procesado y modelado, deben visualizarse para obtener conclusiones. La visualización de datos también es un elemento de la disciplina más amplia de la arquitectura de presentación de datos (DPA), que tiene como objetivo identificar, localizar, manipular, formatear y entregar datos de la manera más eficiente posible. La visualización es fundamental para el análisis avanzado por razones similares. se vuelve importante visualizar los resultados para monitorear los resultados y garantizar que los modelos funcionen según lo previsto. Esto se debe a que las visualizaciones de algoritmos complejos son generalmente más fáciles de interpretar que las salidas numéricas, La visualización de datos proporciona una forma rápida y efectiva de comunicar información de manera universal utilizando información visual El modo de movimiento de datos es una opción del servicio de integración de PowerCenter que puede seleccionar según el tipo de datos que desee mover: datos de un solo byte o de varios bytes. El modo de movimiento de datos que seleccione depende de los factores siguientes: Requisitos para almacenar metadatos de un solo byte o de varios bytes en el repositorio de PowerCenter Requisitos para acceder a datos de origen que contienen datos con caracteres de un solo byte o varios bytes Necesidades futuras de datos de un solo byte o varios bytes El modo de movimiento de datos afecta la manera en que el servicio de integración de PowerCenter aplica la validación de páginas de códigos y las relaciones de páginas de códigos de la sesión. También puede afectar al rendimiento. Las aplicaciones pueden procesar caracteres de un solo byte con mayor rapidez que los caracteres de varios bytes.

Fuente: https://aprendiendoarduino.wordpress.com/category/microcontrolador/

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Visualizacion

datos,

consultado

junio

del

2022,

disponible

en:

https://www.computerweekly.com/es/definicion/Visualizacion-de-datos

1.2. Elementos de adquisición de datos Por: Christopher Furlán

Como su propio nombre indica, estos son sistemas de adquisición de datos diseñados conun núcleo microcontrolador que se encarga de gestionar y optimizar las conversiones A/D, D/A, las señales digitales así como las comunicaciones con un PC o con otros dispositivos.

Son equipos electrónicos diseñados para facilitar el control desde un ordenador de otrossubsistemas (motores, calefactores, electroválvulas...) mediante sencillos comando enviadosa través del puerto COM de comunicación.

Su potente microcontrolador es el encargado de analizar los comandos que recibe a travésde su interfase serie RS232 y procesarlos, devolviendo el resultado del proceso. Además, cabe la posibilidad de controlar mediante bus 485 hasta 32 esclavos (excepto modelo CTAD3E4S).

Fuente: http://www.lipsoftelectronics.com/adqmicrop.htm

El desarrollo tecnológico de las últimas décadas se ha caracterizado por el auge de la globalización informática, la automatización y las telecomunicaciones; comúnmente conocidas como Tecnología de Información y Comunicación (TIC), teniendo un amplio impacto, reconocido mundialmente en el área de la ingeniería y la vida cotidiana. Aunado al desarrollo de las TIC se encuentra el empleo sistemático y extendido de la automatización-control y adquisición-procesamiento de datos, mediante la tecnología

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de Microcontroladores, también conocidos como controladores de interfaz periférico, o por su acrónimo anglosajón PIC (Peripheral Interface Controller). La incorporación de estos desarrollos tecnológicos dentro del proceso de enseñanza – aprendizaje a nivel universitario trae de la mano, además, notables resultados que permiten acercar a los aprendices, desde la práctica, al uso de estos desarrollos [1].

La incorporación de la automatización y procesamiento de datos con el uso de microcontroladores en los laboratorios universitarios, sirve no solo para hacer más eficiente el procesamiento de datos y la ejecución de los ensayos sino también; y sobre todo; para capacitar a los futuros ingenieros en el manejo de las TIC, además de los sistemas automatizados basados en PIC.

Es conocido dentro de los laboratorios de física universitaria que la mayoría de las veces, emplean técnicas de muestreo, tabulación y procesamiento de datos en forma manual y la repetición continua de medidas de una misma situación física particular [2, 3]. El tiempo efectivo de “experimentación” para el estudiante se circunscribe al muestreo estadístico y la lectura visual de instrumentos de medición, soslayando la interpretación, análisis y variación de otros parámetros experimentales, dificultad que puede ser superada con la incorporación de sistemas automatizados y el uso de multisensores.

En los últimos años diversos autores [4, 5, 6, 7] han propuesto iniciativas del empleo de tecnología PIC limitándose a ciertos contenidos de Mecánica Clásica en los Laboratorios de Física Universitaria; siendo menester ampliar la gama de aplicación de tales dispositivos a sistemas multisensores con tecnología PIC que puedan abarcar mas contenidos programáticos en tópicos diversos como Mecánica,Óptica, Electromagnetismo, Termodinámica y Física Moderna.

Visualizacion de datos, sistemas de adquisición de datos consultado el 9 de junio del 2022, disponible en: http://www.lipsoftelectronics.com/adqmicrop.htm

Visualizacion de datos, Diseño de un sistema de adquisición y procesamiento de datos consultado el 9 de junio del 2022, disponible en: https://www.redalyc.org/journal/707/70757668010/html/

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Capítulo III Capitulo 3. Componentes SMD, Python y Arduino 3.1 identificación y reconocimiento de los componentes SMD (Componentes de superficie) Por: Christopher Furlán

Los componentes son cada vez más pequeños, y esto trae consigo que cada vez sea más difícil identificarlos porque apenas queda espacio para que el fabricante pueda poner su código, part number o el valor. Por lo tanto, lo que hacen es utilizar códigos cortos, pero a veces estos no son fáciles de detectar. Los circuitos electrónicos modernos montan mucho SMD (Surface Mount Device) mayoritariamente con el fin de reducir los costes de producción y el tamaño del producto. Los fabricantes de semiconductores suelen introducir nuevas partes en el mercado tan solo en formato SMD. cuando los SMD entraron en la década de los 90 en sector de la electrónica. Muchos entusiastas temían que ese sería el final de la construcción y fabricación de pequeñas series y prototipos. Pero no fue tan mal, con un poco de paciencia y experimentando con nuevas herramientas, resulta que el trabajo con SMD a mano es muy posible. Mientras tanto las partes se han vuelto aún más pequeñas, pero esto todavía no se ha convertido en un problema para la construcción de un prototipo o la reparación de un circuito electrónico. Debido a las tan pequeñas dimensiones de los componentes SMD, muchos de los entusiastas y profesionales de la reparación requieren gafas con más aumentos, lupas y hasta microscopios.

Los códigos: El problema con los componentes SMD es el marcado. Debido a que hay tan poco espacio en el paquete, los fabricantes han recurrido a todo tipo de códigos “encriptados” para indicar el “part number” o número de parte, y estos no son fáciles de descifrar. Cuando ordenas nuevos componentes para un proyecto, el que escojas siempre será el paquete y características correctos, sin embargo, cuando estamos preparando una tarjeta y tenemos que identificar un componente para testearlo y sustituirlo acto seguido, es difícil, establecer que componente en particular es.

Resistencias y condensadores: resistencias SMD. Estas utilizan un código de 3 0 4 dígitos dependiendo de la tolerancia de la resistencia. Los diseños tienen un gran parecido a las resistencias convencionales, con la única diferencia que, en vez de código de colores, utilizan número para la identificación del valor. Los 2 o 3 primeros dígitos indican el valor y el digito final indica el factor multiplicador. Para resistencias de precisión del 1% el código EIA-96 (de 3 caracteres) que es el más usado estos días, ya no nos

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encontraremos información numérica correspondiente al valor de la resistencia, sino una letra que se utiliza como factor de multiplicación.

Fuente: inventable.eu

Con los condensadores la situación es mucho más complicada. Con los condensadores grandes, los electrolíticos no hay ningún problema, hay suficiente espacio para determinar su capacitancia y voltaje de trabajo. Con condensadores pequeños SMD algunas veces tienen 3 dígitos cómo las resistencias que acabamos de ver arriba, pero muy a menudo estos no traen ¡ninguna marca!, nada, y esto también se aplica para inductores pequeños! La única opción es desoldar el componente y medir su valor con un capacímetro. El voltaje máximo del condensador tampoco lo podemos saber. Basándonos en el paquete o encapsulado, a veces podemos estimar la capacitancia aproximada del condensador sin ni si quiera medirlo.

Semiconductores: Con SMDs pequeños de 2 o 3 patillas como es el caso de diodos, transistores, incluso pequeños CI como amplificadores operacionales, reguladores de voltaje etc. Determinar el número de parte correcto es aún más difícil. La mayoría de Part numbers en SMD datan de 2 a 3 caracteres, que a veces se complementan con otros pequeños caracteres donde nos indica la fecha de producción y el número de lote. Ya que tan solo caben unos pocos caracteres en el componente y hay muchísimos modelos diferentes en el mercado, no es posible identificar estos tan solo por el código impreso. En muchas páginas web, nos encontraremos tablas de referencia donde para un código puede que haya hasta 20 modelos distintos de referencias. Aquí tenemos que averiguar con cuidado mediante sus datasheet cual corresponde a nuestro circuito, valiéndonos del esquema (si somos tan afortunados de tenerlo), del paquete, y del circuito típico que nos indica el fabricante para detectar así la posición de sus pines. Y por consiguiente dar con el número de parte exacto.

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Fuente: http://www.marsport.org.uk/smd/mainframe.htm 3.2.1 Componentes SMD Diseño y elaboración de la placa doble cara SMD. Por: Justin Eliab Abimael García Solis

Según: mokotechnology.com El PCB de dos capas o de doble cara es un tipo de PCB que tiene capas conductoras de cobre presentes en ambos lados de la placa. Entonces, PCB de doble cara tiene rutas o trazas de dos caras, es decir. tienen una capa inferior y una capa superior. Estos son muy útiles en muchas aplicaciones electrónicas porque podemos conectar los circuitos en un lado de la placa en el otro lado de la placa... Podemos hacer esto perforando agujeros en el tablero... Lo usamos en muchas

industrias para implementar circuitos intermedios y complejos... Permiten trazas de enrutamiento más cercanas en comparación con los PCB de una sola capa. Entonces, tienen un papel destacado en la fabricación de productos electrónicos modernos. 3.2.1.1 Fabricación de PCB de doble cara

Según: mokotechnology.com La fabricación de PCB de doble cara es bastante similar a la de PCB de una sola capa. sin embargo, hay algunas excepciones, es decir. ciertas capas están laminadas en ambos lados del tablero deseado. Usamos material aislante para hacer la base de la PCB de doble cara... También se le conoce como el sustrato. Utilizamos principalmente resinas epoxi y fibra de vidrio para este propósito... El tipo de material que utilice determinará el grado de flexibilidad o rigidez de la PCB. En el caso de PCB de doble cara, laminamos papel de cobre en ambos lados del sustrato. también, la máscara de soldadura se coloca en ambos lados de la placa y se coloca sobre la lámina de cobre. Entonces, esto proporciona la protección necesaria.

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Usamos una serigrafía en ambos lados del tablero por encima de la máscara de soldadura... Entonces, el propósito principal de esto es agregar caracteres y símbolos en la PCB. Por lo tanto, ayuda a la gente común a comprender la funcionalidad del tablero. Las capas que utilizamos para la fabricación de PCB de doble cara también están presentes en la fabricación de PCB de una sola capa... sin embargo, en PCB de doble cara, estas capas están presentes en ambos lados de la placa en comparación con PCB de una sola capa, donde estas capas se colocan solo en un lado de la PCB.

Imagen: Fabricación de PCB de doble cara

3.3 Diseño y elaboración de placa SMD. – Por: Justin Eliab Abimael García Solis

Según: luisllamas.es Una placa de circuito impreso o PCB (Printed Circuit Board) es un sistema de constitución de circuitos eléctricos compacta que reduce la necesidad de cables, generando circuitos robustos y pequeños. Las placas de circuitos impresas fueron inventadas en 1936 por el ingeniero austríaco Paul Eisler, y fueron adoptadas rápidamente empujadas en buena medida por el marco de la segunda guerra mundial. Hoy en día estamos más que acostumbrados a ver placas PCB en todos sitios. Desde pequeñas, como en los módulos de electrónica doméstica, en el interior de tu Smartphone o la placa base de tu ordenador. Una PCB está formadas por capas de cobre aisladas entre sí que configuran circuitos eléctricos. En las próximas entradas de la serie entraremos en detalle en cada una de estos aspectos, pero, de momento, nos quedamos con este resumen. Sobre la PCB instalaremos / soldaremos los componentes electrónicos, que pueden ser PTH (Plated-Through Holes) o SMD (Surface Mounted Device). En ambos casos (PTH y SMD) exite una gran variedad de componentes. Resistencias, condensadores, bobinas, transistores, integrados.

Imagen: Diseño y elaboración de placa Fuente: https://www.luisllamas.es/que-es-una-pcb/

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Fuente: https://www.mokotechnology.com/es/double-sided-pcbs-a-detailed-guide/ 3.4. Comunicación serial Python-Arduino. – Por: Justin Eliab Abimael García Solis

Según: ediciones-eni.com La comunicación Serial es el método más utilizado en el entorno Arduino. También llamada UART por Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, se trata, como su nombre indica, de una unión asíncrona. Se puede utilizar para realizar el enlace entre un Arduino y un ordenador u otros aparatos. Además, por este puerto se realiza la visualización de los datos en un ordenador cuando los dos se conectan entre sí.

Todas las tarjetas Arduino tienen, al menos, un puerto de tipo Serial, situado en el conector 0 para la recepción de datos (RX) y el conector 1 para la emisión (TX). Estos dos conectores también se utilizan por el convertidor USB-Serie para comunicar por el puerto USB cuando se transfiere un nuevo programa a la tarjeta, por ejemplo. Esto significa que estos conectores no se podrán utilizar mientras que la tarjeta Arduino está conectada a un ordenador. De la misma manera, mientras que estos conectores se utilizan para una comunicación, no funcionan como conectores digitales. Para interfasar en serie dos dispositivos es necesario conectar estos puertos de manera inversa, es decir, conectar el TX de un aparato al RX del otro e inversamente.

Imagen Cominicación Serial Fuente: https://www.edicioneseni.com/open/mediabook.aspx?idR=256d9467932d6a4b20f41c2bbe0f9b06 https://www.luisllamas.es/wp-content/uploads/2016/02/python.png

Seguramente el tema del que te voy a hablar hoy en el podcast te suene a ciencia ficción y creas que es algo que solo lo podemos ver en las películas del mismo género. Sin duda alguna, no estamos en lo más alto en la gráfica de desarrollo en cuanto a soluciones y aplicaciones en esta materia, pero esto no quiere decir que no podamos investigar y aprender de esta ciencia. Ya te conté ¿por qué debemos aprender visión artificial? y hoy te voy a hablar como podemos introducirnos en la visión artificial, OpenCV y Python.

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Antes de continuar quiero hablarte del Campus de Programarfacil. Si quieres crear tus propios proyectos con Arduino o algún dispositivo Open Hardware, debes dominar dos disciplinas, la programación y la electrónica. En el Campus estoy volcando todo mi conocimiento en estas materias con cursos de diferentes niveles, básico, intermedio y avanzado. Este tema no es nuevo en el podcast. Ya he hablado en diferentes capítulos: •

18. Realidad aumentada

•

44. Tratamiento de imágenes con JavaScript

•

64. Proyectos curiosos con Arduino

•

67. Big Data y visión artificial

Hoy voy a profundizar en la materia y te voy a dar los pasos necesarios para empezar a programar con la biblioteca más famosa de visión artificial, OpenCV. ¿Qué es OpenCV? OpenCV es una biblioteca libre desarrollada originalmente por Intel. Vio la luz en el año 1999. Escrita originalmente en C/C++, su mejor virtud es que es multiplataforma, se puede ejecutar en diferentes sistemas operativos (Linux, Windows, Mac OS X, Android e iOS). También la podemos utilizar en diferentes lenguajes de programación como Java, Objective C, Python y mi favorito C#. Precisamente para este último existe una versión que se llama EmguCV. En junio de 2015 se produjo un hito importante, por fin la versión 3.0 estaba disponible. Si hechas números, en 16 años (de 1999 a 2015) solo ha habido 3 versiones. Esto es debido a que desde un principio esta biblioteca ha sido robusta y muy eficiente. En esta última versión cabe destacar que por fin es compatible con la última versión de Python, la 3.0. Esto permite aprovechar todas las ventajas de la última versión de este lenguaje. Quizás sea la biblioteca de visión artificial más importante y más usada del mundo. Es utilizada por universidades, empresas y gente del movimiento Maker para dar rienda suelta a su imaginación al tratarse de un software libre. Pasos para instalar OpenCV y Python Te preguntarás ¿por qué Python? Aunque todavía no he tratado este lenguaje de programación ni en el blog, ni en el podcast, si que te puedo contar que Python es muy sencillo de usar, favoreciendo el código legible gracias a su sintaxis sencilla. Debemos ser conscientes que el lenguaje nativo de OpenCV es C/C++, con la complejidad que ello conlleva si queremos utilizar esta biblioteca en nuestros proyectos. Lo que más me gusta de Python es que es un lenguaje fácilmente portable a otras plataformas entre las que se incluye Raspberry Pi. Si además disponemos de una cámara conectada, imagínate lo que podemos llegar a conseguir.

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Aunque en mi día a día yo utilizo Windows y en el Campus he decidido empezar a con este sistema operativo, se puede hacer de igual manera con Linux y OS X. La decisión de empezar por Windows es muy sencilla. Es el sistema operativo más utilizado del mundo y no porque lo diga yo, solo tienes que ver los datos estadísticos que nos proporciona Net Market Share. Según esta empresa, más del 90% de usuarios utilizan Windows.

Aún así podemos pensar que es una estrategia de ventas y que esta empresa puede pertenecer al magnate de Redmond. Por eso voy a compartir los datos estadísticos obtenidos de Google Analytics sobre el uso de sistemas operativos en esta web osea, vosotros los usuarios.

Como puedes ver hay una diferencia aplastante con el resto de perseguidores. Por eso he optado empezar por Windows, para poder llegar al mayor número de gente y que nadie se sienta excluido. Lo primero que debemos saber antes de empezar con los pasos a seguir para instalar OpenCV y Python, es

que

esto

una

tecnología plug

and

play.

Estamos

acostumbrados

hablar

de Processing, Arduino, Scratch y las tecnologías fáciles de usar. Con OpenCV la cosa se complica, sobre todo a la hora de preparar el sistema. Pero yo te voy a dar los pasos necesarios para que empieces de una forma muy sencilla. La instalación consta de 3 pasos.

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Paso 1: Instalación de Python 3.0 con paquetes adicionales Ya no solo tenemos que instalar el lenguaje de programación, para utilizar OpenCV necesitamos instalar, además, ciertos paquetes de Python que nos hará la vida más fácil cuando desarrollemos aplicaciones en visión artificial. NumPy: es una biblioteca de código abierto que da soporte a vectores y arrays para Python. SciPy: es una biblioteca de código abierto que contiene herramientas y algoritmos matemáticos para Python. Matplotlib: es una biblioteca de código abierto para la generación de gráficos a partir de vectores y arrays. Pip: gestor de paquetes para Python. Se puede instalar cada paquete por separado, pero existen plataformas como Anaconda 3 donde viene todo integrado en un único instalador. Te recomiendo que lo hagas con este tipo de plataformas. Paso 2: Instalar OpenCV para Python 3 Quizás este paso pudiera ser el más complicado pero gracias al gestor de paquetes Pip se hace muy sencillo. Solo debemos de descargar la versión para nuestro sistema operativo en formato whl y luego instalarlo. Es muy simple gracias al gestor de paquetes. Paso 3: Instalar el entorno de desarrollo (Opcional) Este paso es opcional, podemos utilizar el bloc de notas de Windows para programar en Python. Mi consejo es utilizar Sublime Text 3 y el plugin Anaconda, que convierte este IDE en un entorno de desarrollo optimizado para Python con todas sus funcionalidades. Y estos serían los 3 pasos recomendados para configurar el sistema. Puedes ver cómo instalar OpenCV paso a paso con imágenes y el código necesario para que todo funcione correctamente.

3.4.4 Implementación de Detección de Rostro. – Por: Anderson Hernández

La detección de rostros (face detection) consiste en determinar si en una imagen arbitraria hay algún rostro y determinar su posición en el plano 2D. Básicamente, los algoritmos que existen para el reconocimiento facial se los pueden clasificar en dos grupos:

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chrome-extension://mhjfbmdgcfjbbpaeojofohoefgiehjai/index.html Mediate la aplicacion de sucesivas técnicas de procesamiento de imágenes se aísla la pupila y se estima su dimensión.

chrome-extension://mhjfbmdgcfjbbpaeojofohoefgiehjai/index.html Sistema de c´amaras estero y luz infrarroja situadas en un auto, para estimar la mirada del conductor.

Métodos holísticos: Utilizan toda la imagen del rostro como entrada al sistema de reconocimiento, siendo ésta la unidad básica de procesamiento. • Métodos basados en características locales: Se extraen características locales, como ojos, nariz, boca, etc. Sus posiciones y estadísticas locales constituyen la entrada al sistema de reconocimiento. También existen métodos híbridos que combinan técnicas holísticas y locales. Uno de los algoritmos que más se destacan en la detección de rostros es el de ViolaJones. Este framework no utiliza directamente la imagen, sino que utiliza una representación de la imagen llamada imagen integral. Para determinar si en una imagen se encuentra un rostro o no, el algoritmo divide la imagen integral en subregiones de tamaños diferentes y utiliza una serie de clasificadores (clasificadores en

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cascada), cada una con un conjunto de caracter´ısticas visuales. El algoritmo busca en la imagen combinaciones de estos patrones. La utilización de este algoritmo supone un ahorro de tiempo considerable ya que no serán procesadas subregiones de la imagen que no se sepa con certeza que contienen un rostro y sólo se invertirá tiempo en aquellas subregiones que posiblemente si contengan una cara.

chrome-extension://mhjfbmdgcfjbbpaeojofohoefgiehjai/index.html M´etodos actuales utilizan Kinect u otros dispositivos con sensores de profundidad y generan un modelo 3D del globo ocular. Los puntos Faciales se definen como un subconjunto de puntos característicos en el rostro, los cuales tienen un impacto en tareas como reconocimiento de rostros, detección de mirada, seguimiento facial, reconocimiento de expresiones y gestos, etc. Los facial landmarks más comunes son la punta de la nariz, los bordes de los ojos, el mentón, las comisuras de la boca, el arco de la ceja, los lóbulos de las orejas, etc. Para facilitar el análisis la mayoría de los algoritmos prefieren una región semántica entera, como la zona de la boca, la nariz, los ojos, las cejas, las mejillas o la barbilla. Los puntos de referencia se pueden clasificar en dos grupos, primario y secundario, esta distinción es basada en la fiabilidad de las técnicas de detección de características en una imagen. Generalmente en un rostro son reconocidos entre 60 y 80 puntos. La ventaja de la técnica de seguimiento basada en puntos faciales es que las deformaciones del rostro y el movimiento de la cabeza son estimadas en forma conjunta. OpenCV es una biblioteca libre y multiplataforma de visión artificial originalmente desarrollada por Intel. Es utilizada en diversas soluciones que van desde sistemas de seguridad con detección de movimiento, hasta aplicativos de control de procesos donde se requiere el reconocimiento de objetos. Contiene más de 2500 funciones que abarcan una gran gama de áreas en el proceso de visión, como reconocimiento de objetos o de rostros, calibración de cámaras, visión estérea y visión robótica. El proyecto pretende proporcionar un entorno de desarrollo fácil de utilizar y altamente eficiente, que permita abstraerse de mucha lógica compleja que implementan estos algoritmos. Dentro de las ventajas que proporciona, se destacan los clasificadores entrenados para el reconocimiento facial

Los puntos rojos representan los facial landmarks reconocidos en el rostro. chrome-extension://mhjfbmdgcfjbbpaeojofohoefgiehjai/index.html

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Flandmark es una bliblioteca de código abierto en C aunque también existe una interfaz para MATLAB y Phyton que implementa un detector de facial landmarks en imágenes estáticas. La entrada para la biblioteca es una imagen de un rostro y mediante un clasificador basado en partes de modelo deformables (DPM) devuelve 8 facial landmarks.

Facial Landmarks indicados con su correspondiente numeración. chrome-extension://mhjfbmdgcfjbbpaeojofohoefgiehjai/index.html

Facial Landmarks indicados con su correspondiente numeración chrome-extension://mhjfbmdgcfjbbpaeojofohoefgiehjai/index.html

Resultados de Clandmark, El cuadrado amarillo es el rostro reconocido, el rectángulo verde es la orientación de la cabeza y los puntos rojos son los facial landmarks detectados.

3.4.5 Control de Servomotor. – Por: Anderson Hernández Las empresas utilizan mucho los servomotores por lo compactos y potentes que son. A pesar de su tamaño, generan una gran cantidad de potencia y son conocidos por su increíble eficiencia energética. Descubre todo lo que necesitas saber sobre los servomotores, desde su funcionamiento y componentes, hasta sus ventajas y desventajas, entre otros aspectos

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Un servomotor es un actuador rotativo o motor que permite un control preciso en términos de posición angular, aceleración y velocidad, capacidades que un motor normal no tiene. En definitiva, utiliza un motor normal y lo combina con un sensor para la retroalimentación de posición. Pero, los servomotores no son en realidad una clase específica de motor, sino una combinación de piezas específicas, que incluyen un motor de corriente continua o alterna, y son adecuados para su uso en un sistema de control de bucle cerrado. Por lo que una definición más exacta de un servomotor sería la de un servomecanismo de bucle cerrado que utiliza la retroalimentación de posición para controlar su velocidad de rotación y posición. La señal de control es la entrada, ya sea analógica o digital, que representa el comando de posición final para el eje. Por otro lado, el codificador o encoder sirve como sensor, proporcionando retroalimentación de velocidad y posición. En la mayoría de los casos, sólo se informa de la posición. La posición final se informa al controlador y se compara con la entrada de posición inicial, y luego, si hay una discrepancia, se mueve el motor para llegar a la posición correcta. Hay varios tipos de servos como los que utilizan motores de corriente continua y detección de posiciones a través de un potenciómetro y también utilizan un control de gran potencia, lo que significa que el motor se mueve a la velocidad máxima hasta que se detiene en la posición designada. En cambio, los servos para uso industrial disponen de sensores de posición y velocidad, así como de algoritmos de control proporcional-integral-derivativo, lo que permite llevar el motor a su posición de forma rápida. Este tipo de dispositivos están disponibles en una gran variedad de tipos, formas y tamaños. El término servo fue utilizado por primera vez en 1859 por Joseph Facort, que implementó un mecanismo de retroalimentación para ayudar a controlar los timones de un barco con vapor.

Servomotor de tamaño pequeño ideal para proyectos de bajo torque y donde se requiera poco pesoMuy usado en aeromodelismo y pequeños brazos robóticos https://static.kemikcdn.com/2020/10/MICRO-SERVO-SG90-1000X1000.jpg Los servomotores se controlan enviando un pulso eléctrico de ancho variable, o modulación de ancho de pulso (PWM), a través del cable de control. Hay un pulso mínimo, un pulso máximo y una frecuencia de repetición. Por lo general, un servomotor sólo puede girar 90° en cualquier dirección para un movimiento total de 180°. La posición neutra del motor se define como la posición en la que el servo tiene la misma cantidad de rotación potencial tanto en el sentido de las agujas del reloj como en el sentido contrario.

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El PWM enviado al motor determina la posición del eje, y se basa en la duración del pulso enviado a través del cable de control; el rotor girará a la posición deseada. El servomotor espera ver un pulso cada 20 milisegundos (ms) y la longitud del pulso determinará hasta dónde gira el motor. Por ejemplo, un pulso de 1.5ms hará que el motor gire a la posición de 90°. Si el tiempo es inferior a 1,5 ms, se mueve en sentido contrario a las agujas del reloj hacia la posición de 0°, y si el tiempo es superior a 1,5 ms, el servo girará en sentido de las agujas del reloj hacia la posición de 180°. Cuando se les ordena a los servos que se muevan, estos se moverán a la posición y mantendrán esa posición. Si una fuerza externa empuja contra el servo mientras el servo mantiene una posición, el servo se resistirá a salir de esa posición. La cantidad máxima de fuerza que puede ejercer el servo se denomina par de torsión del servo. Sin embargo, los servos no mantendrán su posición para siempre; el pulso de posición debe repetirse para indicar al servo que se mantenga en posición.

Diagrama Básico del funcionamiento de un Servomotor https://www.cursosaula21.com/wp-content/uploads/2019/09/Diagrama-b%C3%A1sico-funcionamientode-un-servomotor-610x610.png

Los servos incluyen tres componentes principales: un motor, un variador (también conocido como amplificador) y un mecanismo de retroalimentación. También se incluye típicamente una fuente de alimentación y un servocontrolador capaz de controlar un solo eje o coordinar el movimiento de varios ejes. Los servomotores pueden ser de tipo CA o CC, siendo los servomotores CA los más adecuados para aplicaciones de velocidad constante y los servomotores CC para aplicaciones de velocidad variable. La retroalimentación es proporcionada normalmente por un codificador o encoder -ya sea interno o externo al motor- o por un resolver. En aplicaciones que requieren un posicionamiento muy preciso, se pueden utilizar dos dispositivos de retroalimentación: uno en el motor para verificar el rendimiento del motor y otro en la carga para verificar la posición real de la carga.

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Un servo accionamiento amplifica la señal de un controlador maestro proporcionando la suficiente corriente (potencia) al motor para generar velocidad y producir par. En un motor rotativo, la corriente es proporcional al par, por lo que el servomotor controla directamente el par producido por el motor. Del mismo modo, en un motor lineal, la corriente es proporcional a la fuerza, por lo que el accionamiento controla la fuerza producida por el motor. El servo controlador (también conocido como controlador de movimiento) puede ser considerado como el cerebro del sistema del servomotor. Aquí es donde reside el perfil de movimiento, incluyendo la aceleración, velocidad y deceleración deseadas. El controlador envía señales al convertidor, lo que hace que el motor ejecute el movimiento deseado. También tiene la importante tarea de cerrar el bucle en el sistema leyendo la retroalimentación del encoder y modificando la señal al motor (a través del convertidor) para corregir cualquier error en la posición real frente a la deseada, velocidad o par.

Partes de un Servomotor https://www.cursosaula21.com/wp-content/uploads/2019/09/Partes-de-un-Servomotor.png

Los servos vienen en muchos tamaños y en tres tipos básicos: rotación posicional, rotación continua y lineal. Servo de rotación posicional: Este es el tipo más común de servomotor. El eje de salida gira aproximadamente la mitad de un círculo, o 180 grados. Tiene topes físicos colocados en el mecanismo de engranaje para evitar que se gire más allá de estos límites para proteger el sensor de rotación. Estos servos comunes se encuentran en coches y aviones con control remoto de agua, juguetes, robots y muchas otras aplicaciones. Servo de rotación continua: Este tipo es muy similar al servomotor de rotación posicional común, excepto que puede girar en cualquier dirección indefinidamente. La señal de control, en lugar de ajustar la posición estática del servo, se interpreta como la dirección y la velocidad de rotación. El rango de posibles comandos hace que el servo gire en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario a las agujas del reloj según se desee, a una velocidad variable, dependiendo de la señal de comando. Este tipo de servo se puede utilizar en un plato de radar si se monta en un robot. O se puede utilizar como motor de accionamiento en un robot móvil. Servo lineal: Es similar al servomotor de rotación posicional descrito anteriormente, pero con engranajes adicionales (normalmente un mecanismo de cremallera y piñón) para cambiar la salida de circular a

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vaivén. Estos servos no son fáciles de encontrar, pero a veces se pueden encontrar en tiendas de modelismo donde se utilizan como actuadores en aviones de modelos más grandes. Los servomotores se utilizan en aplicaciones que requieren variaciones rápidas de velocidad sin sobre calentar el motor como la robótica industrial, en la fabricación con sistemas de automatización y en aplicaciones de mecanizado de control numérico (CNC) por ordenador. A continuación, te enumero algunas de las aplicaciones más comunes de los servos: En las industrias se utilizan en máquinas herramienta, embalaje, automatización de fábricas, manipulación de materiales, conversión de impresión, líneas de ensamblaje y muchas otras aplicaciones exigentes: robótica, maquinaria CNC o fabricación automatizada. • También se utilizan en aviones radio-controlados para controlar la posición y el movimiento de los ascensores. • Se utilizan en robots debido a su suave encendido y apagado y a su preciso posicionamiento. • También se utilizan en la industria aeroespacial para mantener el fluido hidráulico en sus sistemas hidráulicos. • Se utilizan en muchos juguetes controlados por radio. • Se utilizan en dispositivos electrónicos como DVD y reproductores de discos para ampliar o reproducir las bandejas de discos. • También se utilizan en automóviles para mantener la velocidad de los vehículos.

https://www.neoteo.com/wp-content/images/8394.jpg Brazo Robotico con dos Servomotores

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Capítulo IV 4. Aplicaciones de Internet de las Cosas 4.1 Hardware IOT Arduino y Nodemcu. – Por: Anderson Hernández

Dispositivos Hardware para IoT, son los dispositivos que van a medir y los que van a interactuar con el exterior. El elemento HW programable capaz de interactuar con estos dispositivos es el microcontrolador o el microprocesador. Las plataformas IoT con más capacidad son los sistemas completos de 32 y 64 bits, también se les denomina Single-Board-Computer (SBC). Estos sistemas, como Raspberry Pi o BeagleBone, pueden correr varios SO como Linux o Android. En muchos casos, estos son Smartphone o algún tipo de dispositivo basado en tecnologías móviles. Estos dispositivos pueden comportarse como Gateways o puentes para dispositivos más pequeños. Por ejemplo: un wearable que se conecta vía Bluetooth a un Smartphone o a una Raspberry Pi, es típicamente un puente para conectarse a Internet. Además, a esta lista de dispositivos podemos añadir los Microcontroladores Industriales o PLCs, softPLCs o cualquier dispositivo que pueda conectar a internet y del que pueda obtener datos como un power meter o también una gran máquina enfriadora con interfaz de red. Otro tipo de HW IoT son los Gateway. Un Gateway IoT es un dispositivo físico o un programa de software que sirve como punto de conexión entre la nube y los controladores, sensores y dispositivos inteligentes. Todos los datos que se mueven a la nube, o viceversa, pasan por el gateway, que puede ser un dispositivo de hardware dedicado o un programa de software. Un gateway IoT también puede denominarse pasarela inteligente o nivel de control. A estos dispositivos o nos nodos sensores se les lama también motes. Los cálculos que hacen estos dispositivos se denomina Edge Computing. Hasta ahora en la mayoría de los casos las grandes plataformas de Cloud Computing se encargaban de hacer ese «trabajo sucio» de analizar los datos recolectados por los sensores y dispositivos IoT. La eficiencia de este paradigma no es óptima en muchos casos en los que los propios nodos de la red pueden analizar esos datos para evitar ese paso por la nube. Permite que los datos producidos por los dispositivos de la internet de las cosas se procesen más cerca de donde se crearon en lugar de enviarlos a través de largas recorridos para que lleguen a centros de datos y nubes de computación. - Programación de Dispositivos IOT: Firmware es un programa informático que establece la lógica de más bajo nivel que controla los circuitos electrónicos de un dispositivo de cualquier tipo. Está fuertemente integrado con la

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electrónica del dispositivo, es el software que tiene directa interacción con el hardware, siendo así el encargado de controlarlo para ejecutar correctamente las instrucciones externas. Un sistema operativo IoT es un sistema operativo diseñado para funcionar dentro de las restricciones propias de los dispositivos de Internet of Things, incluidas las restricciones de memoria, tamaño, potencia y capacidad de procesamiento. Los sistemas operativos de IoT son un tipo de sistema operativo integrado, pero por definición están diseñados para permitir la transferencia de datos a través de Internet. ARM Mbed es una plataforma y un sistema operativo para dispositivos conectados a Internet basado en microcontroladores ARM Cortex-M de 32 bits. Estos dispositivos también se conocen como dispositivos de Internet of Things. El proyecto es desarrollado en colaboración por Arm y sus socios tecnológicos. RTOS sistemas operativos en Tiempo real para sistemas embebidos, generalmente basados en linux. Hardware IoT, El HW libre por excelencia es Arduino como microcontrolador y Raspberry Pi como microprocesador, con menor potencia física pero mayor potencia de cálculo. Dentro del HW libre no solo debemos quedarnos con Arduino, sino que existen otros dispositivos, incluso algunos son compatibles y se programan igual que Arduino.

Diferentes tipos de hardware IOT https://iot4beginners.com/wp-content/uploads/2018/12/hardware-platforms-of-iot.png NodeMCU es una placa de desarrollo totalmente abierta, a nivel de software y de hardware. Al igual que ocurre con Arduino, en NodeMCU todo está dispuesto para facilitar la programación de un microcontrolador o MCU (del inglés Microcontroller Unit). No hay que confundir microcontrolador con placa de desarrollo. NodeMCU no es un microcontrolador al igual que Arduino MKR1000 tampoco lo es. Son placas o kits de desarrollo que llevan incorporados un chip que se suele llamar SoC (Sytem on a Chip) que dentro tiene un microcontrolador o MCU. El esquema general de este tipo de placas sería el siguiente.

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Esquema General de placas nodemcu https://programarfacil.com/wp-content/uploads/2017/06/KIT-DESARROLLO-ESQUEMA.png El objetivo es programar la MCU o microcontrolador a través del kit o placa de desarrollo. Todo lo demás nos sirve de apoyo para que crear nuestros propios proyectos sea lo más sencillo posible. Esto no solo sucede con NodeMCU, las placas como Arduino UNO o Arduino MKR1000 utilizan la misma arquitectura eso si, cada una con sus características particulares.

https://programarfacil.com/wp-content/uploads/2017/06/kit-desarrollo.jpg Placas arduino nodemcu MCU o microcontrolador de NodeMCU Vamos a partir de la unidad más básica la MCU o microcontrolador. En el NodeMCU este chip se integra dentro del SoC. Como veremos a continuación, a todo este conjunto (SoC) se le conoce como ESP8266. Por lo tanto, en términos estrictos el ESP8266 no es un microcontrolador. Dentro si que lleva uno y se llama Tensilica L106 de 32-bit. La MCU se va a encargar de gestionar todas las entradas, salidas y cálculos necesarios para hacer funcionar el programa que hayamos cargado.

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esquema Nodemcu https://programarfacil.com/wp-content/uploads/2017/06/diagrama-bloques-funcionales-esp8266cpu.png esquema Nodemcu Preguntas

Tema1: ¿Los puntos Faciales se definen como? un subconjunto de puntos característicos en el rostro ¿La detección de rostros consiste en? determinar si en una imagen arbitraria hay algún rostro y determinar su posición en el plano 2D. ¿Uno de los algoritmos que más se destacan en la detección de rostros es el? ViolaJones Tema2: ¿Los servos incluyen tres componentes principales los cuales son? un motor, un variador y un mecanismo de retroalimentación. ¿Qué es un servomotor? es un actuador rotativo o motor que permite un control preciso en términos de posición angular, aceleración y velocidad ¿Cada cuanto epera un pulso el servomotor?

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Espera ver un pulso cada 20 milisegundos Tema2: ¿Cuáles son los dispositivos hardware para IoT? son los dispositivos que van a medir y los que van a interactuar con el exterior. ¿Qué es NodeMCU? Es una placa de desarrollo totalmente abierta, a nivel de software y de hardware. ¿Qué es ARM Mbed? es una plataforma y un sistema operativo para dispositivos conectados a Internet basado en microcontroladores ARM Cortex-M de 32 bits

4.2 Sensores y Actuadores Por: Kimberly Herrera Introducción Según sites.google.com, Son artefactos que permiten determinar valores de una magnitud determinada, es decir que detectan indicadores externos e internos o también variables de instrumentación, ya sea intensidad de la luz, sonido, temperatura del ambiente, presencia de personas, nivel de agua, fuerza , torsión, pH, etc. ¿Qué es un sensor? Según pruebaderuta.com, Un sensor es un dispositivo que se encarga de detectar magnitudes físicas o químicas, denominadas variables de instrumentación, las cuales pueden ser transformadas en señales eléctricas. Algunas de estas variables pueden ser: temperatura, presión, humedad, movimiento, entre otras. Clasificación Los sensores se pueden clasificar Según el tipo de salida que proporcionan: - Analógicos: Entregan una salida de nivel variable en función del parámetro que midan. - Binarios: Entregan un nivel ‘todo’ o ‘nada’ (1/0), por ejemplo el estado de una puerta (abierta/cerrada). - Digitales: Dan la información relativa a la medida con un protocolo de comunicaciones específico que el fabricante facilita. Según su estructura interna, tipo de sensor: - Pasivos: No precisan de alimentación: Resistencias que cambian de valor según luz o temperatura. - Activos: Tienen circuitos electrónicos que alimentar y necesitan una fuente de energía. Según el tipo de parámetros que son capaces de detecta: Mecánicos, Ambientales, Químicos, etc.

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Imagen: Clasificación de sensores. Fuente: https://cursosonlineweb.com/wp-content/uploads/sites/51/Tipos-de-sensores.jpg Tipos de sensores Según psicologiaymente.com los tipos de sensores son: - Sensor de temperatura, Sensor de luz, Sensor de distancia, Sensor de proximidad, Sensor de posición, Sensor de calor, Sensor de humedad, Sensor de velocidad, Sensor de sonido, Sensor de contacto, Sensores ópticos y Sensores magnéticos.

Imagen: Tipos de sensores. Fuente: https://prototipadolab.com/wp-content/uploads/2018/05/sensores.jpg Caracteristicas de los sensores Según controlreal.com, Muchas de las características de los sensores dependen de la variable a medir. Algunos de los aspectos a tener en cuenta en el momento de seleccionar un sensor son: - Exactitud. Especifica la diferencia entre el valor medido y el valor real de la variable que se está midiendo. - Conformidad o repetitividad. El grado con que mediciones sucesivas difieren unas de las otras. - Resolución. Es el cambio más pequeño que se puede medir. - Precisión se compone de las características de conformidad y resolución. - Sensibilidad. Viene dado por el mínimo valor de la variable medida que produce un cambio en la salida. - Error. Es la desviación entre valor verdadero y valor medido.

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- Linealidad. Nos indica que tan cerca está la correlación entre la entrada y la salida a una línea recta. - Rango. Es la diferencia entre el mayor valor y el menor valor que se puede medir. - Rapidez de respuesta. Es la capacidad del instrumento de seguir las variaciones de la entrada.

Imagen: Caracteristicas de un sensor. Fuente: https://i0.wp.com/www.ingmecafenix.com/wpcontent/uploads/2021/05/sensores.webp?resize=683%2C384&ssl=1 ¿Qué es un actuador? Según pruebaderuta.com, Es un mecanismo electromecánico cuya función es proporcionar un movimiento o actuar sobre otro elemento mecánico. El movimiento o la fuerza generada por el actuador puede ser: Presión neumática, presión hidráulica y fuerza eléctrica motriz. Dependiendo de su fuente se puede denominar de esta misma forma: neumático, hidráulico o eléctrico. Tipos de Actuadores Según especificarmag.com.mx, Los actuadores se categorizan según la fuente de energía que utilizan para generar el movimiento. Por ejemplo: - Los actuadores neumáticos utilizan aire comprimido para producir el movimiento deseado. - Los actuadores hidráulicos utilizan líquido para generar movimiento. - Los actuadores eléctricos usan una fuente de energía externa, como una batería, para producir movimiento. - Los actuadores térmicos utilizan la energía calorífica o magnética para producir el movimiento deseado.

Imágenes: Tipos de actuadores. Fuente: https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/actuadoreselementosfinales-180715220907thumbnail-4.jpg?cb=1531692587

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Según platea.pntic.mec.es, Cada uno de estos sistemas presenta características diferentes, siendo preciso evaluarlas a la hora de seleccionar el tipo de actuador más conveniente. Las características a considerar son: Potencia, Controlabilidad, Peso, volumen, Precisión, Velocidad, Mantenimiento y Coste. Partes de un actuador Según s ites.google.com las partes de un actuador son: - Sistema de llaves de seguridad para la retención de las tapas del actuador, usa una cinta cilíndrica flexible de acero inoxidable en una ranura de deslizamiento labrada a máquina. Las llaves de seguridad proveen de seguridad contra desacoplamiento peligrosos. - Piñón con ranura, provee una transmisión autocentrante, directa para indicadores posición, eliminando el uso de bridas d acoplamiento. - Cojinetes de empalme, sirven para simplificar el acoplamiento de accesorios a montar en la parte superior. Pase de aire grande, los conductores internos permiten una operación rápida y evita el bloqueo de los mismos. - Muñonera, extiende la vida del actuador en las aplicaciones más severas. - Ceramigard, superficie fuerte, resistente a la corrosión, protege las partes del actuador contra desgastes y corrosión. - Tornillos de ajustes de carrera, provee ajustes para la rotación de piñón en ambas direcciones.

Imagen: Pates de un actuador. Fuente: https://cursos.aiu.edu/Sistemas%20Hidraulicas%20y%20Neumaticos/PDF/Tema%204.pdf

4.3. Diseño, elaboración de pcb utilizando proteus Por: Kimberly Herrera

Introducción a ARES Según cecyt3.ipn.mx, ARES es la herramienta de Proteus dedicada exclusivamente para el diseño de placas de circuito impreso (PCB). Está plenamente integrada con la herramienta ISIS. Una vez diseñado el esquema electrónico en ISIS se genera automáticamente la lista de redes (NETLIST). ARES es capaz de recibir esta lista de redes para diseñar, a partir de ella, la placa de circuito

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impreso. De esta forma se asegura que la placa tenga unidos entre sí los pines de forma idéntica a como está definido en el esquema electrónico. ARES se suministra con una extensa y completa librería que incluye los formatos de encapsulado de la mayoría de los componentes convencionales, como circuitos integrados, transistores, diodos, resistencias, etc. Diseño de la placa de circuito impreso Según cecyt3.ipn.mx, El proceso de diseño de un circuito impreso comienza con el dibujo del plano esquemático completo en el módulo ISIS del Proteus y verificando sus conexiones ya que el módulo ARES toma como referencia la lista de redes (netlist) que genera el ISIS. Se debe conocer con anticipación los tamaños físicos de todas las componentes que conforman el circuito.

Imagen: Ejemplo de circuito esquemático. Fuente: https://repositorioacademico.upc.edu.pe/bitstream/handle/10757/272873/2013MATERIAL%20DE%20LABORATORIO%20INTRODUCCI%C3%93N%20A%20LA%20ELECTR%C3%93NICA.pdf?seq uence=1 Según iesmachado.org, Comenzaremos a realizar el rutado de una placa PCB a partir del esquemático generado en ISIS. Trazado del contorno del circuito Según iesmachado.org, Para ello deberemos escoger el modo gráfico, pulsando sobre cualquier botón de dicho modo por ejemplo un rectángulo, luego debemos escoger el modo trazado de bordes de la placa.

Imagen: Trazado del borde de la placa. Fuente: https://acortar.link/1Dv5Rr Por último diseñamos nuestra placa con la herramienta 2D, pero teniendo cuidado que la forma sea cerrada. Seguidamente se dan algunas formas para el PCB utilizando las diferentes herramientas 2G Graphics, en ete caso: box mode.

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Posicionamiento de los componentes En nuestro caso todos los componentes que deseamos posicionar disponen ya de un encapsulado definido. Para realizarán esta acción se disponen de dos posibilidades: A.- Posicionamiento automático: lo realiza ARES, con lo cual bastará con hacer click dentro del menú Tools en la herramienta Autoplacer (es la que pasamos a estudiar): La solución de colocación que nos da ARES es: Las líneas verdes se corresponden con las uniones o Netlist. Las amarillas (vectores de fuerza), nos indican el lugar de posicionamiento óptimo para los componentes, cuanto más cortas mejor es la posición del mismo. Si no nos gusta la solución propuesta podemos modificar la situación de los componentes, seleccionándolos y luego desplazándolos a donde nos interese. Tal y como se muestra la imagen.

Imagen: Posicion de los componentes en opción automatica. Fuente: https://acortar.link/1Dv5Rr Realización del rutado de las pistas Como en el caso anterior, existen dos posibilidades rutado automático o rutado manual, (analizamos la primera). Para lanzar esta utilidad lo podemos hacer mediante la opción Autoruter del menú Tools, o bien haciendo click en el botón Autoruter de la barra de herramientas:

Imagen: Posibilidades del Autoruter. Fuente: https://acortar.link/1Dv5Rr

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El siguiente paso es seleccionar las estrategias de rutado, para ello hacemos click sobre Edit Strategies con lo cual se nos abre una nueva ventana:

Imagen: Estrategia del rotulado. Fuente: https://acortar.link/1Dv5Rr En ella escogeremos la estrategia de rutado, el estilo de la traza, vías, si el PCB es de una capa o de varias, etc. Si deseamos que el rutado sea a una sola cara deberemos proceder como sigue: Habiendo seleccionado Strategy→ Power en el primer par de capas (Horz-Vert) seleccionamos como horizontal Par 1 la Bottom Copper y en la vertical seleccionaremos NONE. Y luego repetimos el mismo procedimiento pero esta vez para Strategy→ Signal El resto de los valores lo dejamos tal y como se encuentran. Y al presionar sobre OK tanto en esta ventana como en la anterior comenzaremos a ver como se van trazando las pistas.

Imagen: Resultado del trazado de las pistas. Fuente: https://acortar.link/1Dv5Rr Una vez ya terminado el ruteo podemos verificar el ancho de las pistas, observando la imagen podemos ver que las pistas no tienen la minima distancia que debe existir entre ellas para ello veamos los posibles tamaños predefinidos que existen en ARES para dichos elementos. Seleccionamos el modo pistas (Track Mode)

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Imagen: Ancho de la pista. Fuente: https://acortar.link/1Dv5Rr Como se comprueba aparece una ventana con los diferentes tamaños que van desde T8 hasta T500 la T indica que se trata de una pista (Track) mientras que el número nos indica el ancho de la pista en milésimas de pulgada. Recordando que: 1th = 25,4µm 40th= 1mm. Además una vez realizado el diseño de un circuito impreso es factible modificar el ancho de cualquiera de las pistas, siempre y cuando el rutado lo permita. Establecer el ancho de las pistas (no el grosor, el grosor es el mismo para todas las pistas pues es el grosor de la capa de cobre) es un paso MUY IMPORTANTE. Para calcular el ancho de una determinada pista necesitamos conocer tres datos: La corriente máxima que puede circular por la pista, El incremento máximo permitido de temperatura que puede soportar esa pista y El grosor de la pista. Evitar colocar pistas a 90° o menos, ya que los ángulos menores provocan el fenómeno llamado “Efecto de puntas” que provocan arcos de voltaje entre las pistas y un funcionamiento anormal del circuito. Polígonos Una vez terminados los pasos anteriores, una opción recomendable es agregar polígonos a nuestro diseño, ya sea que formen parte de una señal –generalmente GND-, o que sencillamente cubran las áreas no utilizadas del circuito. Esto ayudará a reducir el tiempo de fabricación ya sea por métodos caseros o profesionales.

Imagen: Polígonos en una placa. Fuente: https://hetpro-store.com/TUTORIALES/diseno-de-pcbs/

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Y por ultimo una de las etapas mas esperadas hacer la visualización 3D. 4.4. NodemCU y MQTT Por: Kimberly Herrera ¿Qué es MQTT? Según luisllamas.es, MQTT son las siglas MQ Telemetry Transport, aunque en primer lugar fue conocido como Message Queing Telemetry Transport. Es un protocolo de comunicación M2M (machine-to-machine) de tipo message queue. Está basado en la pila TCP/IP como base para la comunicación. En el caso de MQTT cada conexión se mantiene abierta y se "reutiliza" en cada comunicación. Es una diferencia, por ejemplo, a una petición HTTP 1.0 donde cada transmisión se realiza a través de conexión. MQTT fue creado por el Dr. Andy Stanford-Clark de IBM y Arlen Nipper de Arcom (ahora Eurotech) en 1999 como un mecanismo para conectar dispositivos empleados en la industria petrolera. Aunque inicialmente era un formato propietario, en 2010 fue liberado y pasó a ser un estándar en 2014 según la OASIS (Organization for the Advancement of Structured Information Standards). ¿Cómo funciona? El funcionamiento del MQTT es un servicio de mensajería push con patrón publicador/suscriptor (pubsub). Como vimos en la entrada anterior, en este tipo de infraestructuras los clientes se conectan con un servidor central denominado broker. Para filtrar los mensajes que son enviados a cada cliente los mensajes se disponen en topics organizados jerárquicamente. Un cliente puede publicar un mensaje en un determinado topic. Otros clientes pueden suscribirse a este topic, y el broker le hará llegar los mensajes suscritos.

Imagen: Funcionamiento de MQTT. Fuente: https://www.luisllamas.es/wp-content/uploads/2019/02/protocolos-iot-pubsub.png Los clientes inician una conexión TCP/IP con el broker, el cual mantiene un registro de los clientes conectados. Esta conexión se mantiene abierta hasta que el cliente la finaliza. Por defecto, MQTT emplea el puerto 1883 y el 8883 cuando funciona sobre TLS. Para ello el cliente envía un mensaje CONNECT que contiene información necesaria (nombre de usuario, contraseña, clientid…).

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Estructura de un mensaje MQTT Según luisllamas.es, Uno de los componentes más importantes del protocolo MQTT es la definición y tipología de los mensajes, ya que son una de las bases de la agilidad en la que radica su fortaleza. Cada mensaje consta de 3 partes:

Imagen: Componentes del protocolo MQTT. Fuente: https://www.luisllamas.es/wp-content/uploads/2019/04/mqtt-message.png - Cabecera fija. Ocupa 2 a 5 bytes, obligatorio. Consta de un código de control, que identifica el tipo de mensaje enviado, y de la longitud del mensaje. La longitud se codifica en 1 a 4 bytes, de los cuales se emplean los 7 primeros bits, y el último es un bit de continuidad. - Cabecera variable. Opcional, contiene información adicional que es necesaria en ciertos mensajes o situaciones. - Contenido (payload). Es el contenido real del mensaje. Puede tener un máximo de 256 Mb aunque en implementaciones reales el máximo es de 2 a 4 kB. Ventajas Son varias las ventajas del protocolo MQTT como sistema de comunicación M2M. Por un lado, tenemos todas las ventajas del patrón pub/sub que vimos en la entrada anterior, como son escalabilidad, asincronismo, desacomplamiento entre clientes. - La principal, como hemos mencionado, es su sencillez y ligereza. Esto lo hace adecuado para aplicaciones IoT, donde frecuentemente se emplean dispositivos de escasa potencia. - Traduce en un menor consumo de energía, lo cual es interesante en dispositivos que funcionan 24/7 y muy especialmente en dispositivos alimentados por batería. - Requiere un ancho de banda mínimo, lo cual es importante en redes inalámbricas, o conexiones con posibles problemas de calidad. - Por último, MQTT dispone de medidas adicionales importantes, como la seguridad y calidad del servicio (QoS). Por último, es una solución largamente testada y consolidad, que aporta robustez y fiabilidad. ¿Qué es el NodeMCU? Según es.wikipedia.org, NodeMCU es una placa de desarrollo totalmente abierta, a nivel de software y de hardware. Al igual que ocurre con Arduino, en NodeMCU todo está dispuesto para facilitar la programación de un microcontrolador o MCU (del inglés Microcontroller Unit). Incluye el firmware que se ejecuta en el SoC Wi-Fi ESP8266 de Espressif Systems y el hardware que se basa en el módulo ESP-12. El término "NodeMCU" se refiere al firmware en lugar de a los kits de desarrollo.

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El firmware utiliza el lenguaje Lua. Se basa en el proyecto eLua y se basa en el SDK no operativo de Espressif para el ESP8266. Utiliza muchos proyectos de código abierto, como lua-cjson, y spiffs. Versiones de NodemCU Existe una gran confusión con respecto a las diferentes versiones que hay de NodeMCU. Todo esto es debido a que se trata de una placa de hardware abierto y cualquier fabricante puede crear su propia distribución. Lo que te tiene que quedar claro es que todos los NodeMCU se basan en los mismos módulos el ESP-12 y ESP-12E que a su vez se basan en el SoC ESP8266. Las versiones del NodemCU son tres: - 1ª generación / v0.9 / V1 - 2ª generación / v1.0 / V2 - 3ª generación / v1.0 / V3

Imagen: Tres versiónes del NodemCU. Fuente: https://programarfacil.com/wp-content/uploads/2017/06/versiones-nodemcu.jpg Placa de desarrollo NodemCU Básicamente, la placa de desarrollo NodeMCU está basada en el ESP12E y expone las funcionalidades y capacidad del mismo. Pero, además, añade las siguientes ventajas propias de placas de desarrollo: - Puerto micro USB y conversor Serie-USB - Programación sencilla a través del Micro-USB - Alimentación a través del USB - Terminales (pines) para facilitar la conexión - LED y botón de reset integrados Pines del NodemCU - Pines útiles digitales y analógicos: tiene solo un pin analógico que admite un rango de valores de 0 a 3,3V con una resolución de 10-bit. Esto implica que dentro del código tendremos un valor entre 0 y 1023 que se mapea con el voltaje entre 0 y 3,3V.

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- El de primera generación tiene 10 pines, el de segunda generación 8 pines y el de la tercera generacion 10 pines. Ventajas - Es Fácil de usar. - Programabilidad con los lenguajes Arduino IDE o IUA. - Disponible como punto de acceso o estación practicable en aplicaciones de API impulsadas por eventos. - Tener una antena interna. - Contiene 13 pines GPIO, 10 canales PWM, I2C, SPI, ADC, UART, y 1-Wire.

1.3

Tarjeta de red

Por: Saulo Vladimir Ixcoy Velásquez

Según definicion.de, Una tarjeta de red (también llamada placa de red o Network Interface Card (NIC)) es una clase de tarjeta destinada a ser introducida en la placa madre de una computadora o que se conecta a uno de sus puertos para posibilitar que la máquina se sume a una red y pueda compartir sus recursos. Las tarjetas de red, por ejemplo, permiten que, en una oficina, dos computadoras compartan la misma conexión a Internet o que los usuarios de dichos equipos puedan trabajar con los documentos albergados en el disco rígido de cualquiera de las dos computadoras.

Imagen: Una tarjeta de red posibilita que una computadora comparta recursos, consultado el 9 de Junio Fuente: https://definicion.de/tarjeta-de-red/

Qué hace una tarjeta de red. Cualquier tipo de tarjeta de red cumple con funciones básicas que son las siguientes: • Envío y recepción de datos. • Accede al conector, que permite que se pueda lograr el acceso al cable de red.

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• Realiza el procedimiento conocido por el nombre de buffering. tarea de almacenamiento de información que realiza dicha tarjeta de red para que luego aquellos datos se puedan transmitir y traspasar haciendo uso de los correspondientes cables o sistemas inalámbricos. • Codifica y decodifica las señales de los cables. Agrupa todo el conjunto de datos almacenados de tal manera que, se puedan transportar de una manera entendible y sencilla. • Comunicación con la correspondiente memoria o disco duro del ordenador.

Tipos de tarjeta de red Podemos establecer que básicamente existen tres tipos importantes de tarjetas de red. En primer lugar, están las inalámbricas que en la actualidad son las más populares dada su

flexibilidad, eficiencia y productividad. Imagen: Tarejeta de red inalámbrica ,consultado el 9 de junio Fuente:

https://www.pacifiko.com/compras-en-linea/tarjeta-de-red-inalambrica-tp-link-pcie-tl-

wn881nd-2-antenas&pid=OTkzMmE0MT En segundo término, están las tarjetas Ethernet que es la clase más utilizada en este momento debido a la seguridad que ofrecen.

Imagen: Tarejeta de red ETHERNET, consultado el 9 de junio Fuente: https://hardzone.es/reportajes/que-es/tarjeta-de-red-ethernet/

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Finalmente, nos encontramos con las tarjetas de fibra óptica que se definen por su velocidad en la transmisión de datos.

Imagen: Tarejeta de red de fibra óptica, consultado el 9 de junio Fuente: https://www.directindustry.es/prod/transition-networks/product-92229-1887220.html

1.4

Base de datos para IOT

Por: Saulo Vladimir Ixcoy Velásquez

Según geekflare.com, Las plataformas y herramientas de IoT se consideran el componente más importante del ecosistema de IoT. Cualquier dispositivo IoT permite conectarse a otros dispositivos y aplicaciones IoT para transmitir información utilizando protocolos estándar de Internet. Hemos recogido las plataformas y herramientas de IoT más conocidas que ayudan a desarrollar los proyectos de IoT de forma organizada.

Imagen: Arquitactura para IOT, researchgate.net, consultado el 9 de Junio Fuente:

https://www.researchgate.net/figure/Arquitectura-para-Internet-de-las-Cosas-En-la-cima-de-la-

arquitectura-esta-la-Capa-de_fig1_320353907

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ZETTA. Es una plataforma de IoT basada en API basada en Node.js. Se considera un conjunto de herramientas completo para crear API HTTP para dispositivos. Las siguientes son algunas características notables. • Puede ejecutarse en la nube, en una PC o incluso en placas de desarrollo modestas. • Interfaz sencilla y programación necesaria para controlar sensores, actuadores y controladores. • Permite a los desarrolladores ensamblar aplicaciones para teléfonos inteligentes, aplicaciones para dispositivos y aplicaciones en la nube. • Está desarrollado para aplicaciones intensivas en datos y en tiempo real. • Convierte cualquier máquina en una API.

Imagen: Todas las variables definidas en un editor de texto, Codenotch, consultado el 9 de Junio Fuente: https://geekflare.com/es/iot-platform-tools/

Arduino. Al ofrecer una combinación adecuada de hardware y software de IoT, Arduino es una plataforma de IoT fácil de usar. Opera a través de una serie de especificaciones de hardware que se pueden dar a la electrónica interactiva. El software de Arduino viene en el plan del lenguaje de programación Arduino y

el entorno de desarrollo integrado (IDE). Imagen: Arduino programación, pinterest.com, consultado el 9 de Junio Fuente: https://i.pinimg.com/originals/2f/84/a1/2f84a197fa09a9ff466ca67bab0b959e.png

OpenRemote. ha introducido una nueva plataforma IoT de código abierto para crear aplicaciones profesionales de gestión de energía, gestión de multitudes o aplicaciones de gestión de activos más genéricas. Resumiendo, las características más importantes:

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• Modelo genérico de activos y atributos con diferentes tipos de activos • Agentes de protocolo como HTTP REST o MQTT para conectar sus dispositivos, puertas de enlace o servicios de datos de IoT o crear una API específica del proveedor faltante. • Editor de flujo para el procesamiento de datos y un CUÁNDO-ENTONCES y una IU Groovy para reglas basadas en eventos. • Tablero de control estándar para aprovisionar, automatizar, controlar y monitorear su aplicación, así como componentes de interfaz de usuario web para crear aplicaciones específicas del proyecto. • Consolas Android e iOS que le permiten conectarse a los servicios de su teléfono, por ejemplo, geocercas y notificaciones automáticas. • Solución Edge Gateway para conectar varias instancias con una instancia de administración central. • Solución multiinquilino de múltiples dominios, combinada con administración de cuentas y servicio de

identidad. Imagen: Plataforma de código abierto, para la gestión de dispositivos, openremote.io, consultado el 9 de Junio Fuente: https://openremote.io/wp-content/uploads/2020/06/OpenRemote-Logo.png

Node RED. Es una herramienta visual para, conectar dispositivos de hardware, API y servicios en línea de nuevas formas. Proporciona a los desarrolladores la posibilidad de conectar dispositivos, servicios y API mediante un editor de flujo basado en navegador. puede funcionar con Raspberry Pi, y otros módulos.

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Imagen: Entorno Node Red,

elb105.com, consultado el 9 de Junio Fuente: https://elb105.com/wp-

content/uploads/2018/08/node-red.png

Fluter. Es un núcleo de procesador programable para proyectos de electrónica, diseñado para estudiantes e ingenieros. Esta placa basada en Arduino incluye un transmisor inalámbrico. Además, no necesita un enrutador. Consiste en encriptación AES de 256 bits y es fácil de usar. Algunas de las otras características se encuentran a continuación. • Rendimiento rápido • UI expresiva y flexible • Rendimiento nativo • Acabado visual y funcionalidad de los widgets existentes.

Imagen: Aplicación Fluter, blog.glugmvit.com consultado el 9 de Junio Fuente: https://blog.glugmvit.com/assets/images/start_flutter/flutter_head.png

Things Board. Es para la recopilación, el procesamiento, la visualización y la gestión de dispositivos de datos. Mantiene todos los protocolos estándar como CoAP, MQTT y HTTP tan rápido como las implementaciones en la nube y en las instalaciones. Echemos un vistazo a las siguientes funciones de ThigsBoard. • Una plataforma estable que combina escalabilidad, producción y tolerancia a fallas.

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• Fácil control de todos los dispositivos conectados en un sistema excepcionalmente seguro • Transforma y normaliza las entradas del dispositivo y facilita las alarmas para generar alertas sobre todos los eventos de telemetría, restauraciones e inactividad. • Habilita funciones específicas de estado de uso mediante grupos de reglas personalizables. • Maneja millones de dispositivos al mismo tiempo. • No hay un solo momento de falla, ya que todos los nodos del paquete son exactos. • Instalaciones de múltiples inquilinos listas para usar. • Treinta widgets de panel altamente personalizados para un acceso exitoso de los usuarios.

Imagen: Things board logo, twimg.com, consultado el 9 de Junio Fuente: https://pbs.twimg.com/media/EnwvrG7XUAA_aRS.jpg

Kinoma.

Una plataforma de creación de prototipos de hardware de Marvell Semiconductor, involucra tres proyectos de código abierto diferentes. Kimona Create es un kit de construcción de bricolaje para la creación de prototipos de dispositivos electrónicos. Kimona Studio es el entorno de desarrollo que funciona con Set up y Kinoma Platform Runtime. Kimona Connect es una aplicación gratuita para iOS y

Android que vincula teléfonos inteligentes y soportes con dispositivos IoT. Imagen: Aplicación de Kinoma, s.yimg.com, consultado el 9 de Junio Fuente: https://s.yimg.com/ny/api/res/1.2/mxHIM.Dcm9mhIS.yUbNjYg--/

M2M Labs Mainspring. Es un marco de aplicación para desarrollar aplicaciones de máquina a máquina, como control remoto, administración de flotas o terminal inteligente. Incluyen diseño flexible de dispositivos, estructura de dispositivos, conexión entre máquinas y aplicaciones, validación y normalización de datos y funciones de recuperación de datos.

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Está basado en Java y Apache Cassandra. Base de datos NoSQL. Las aplicaciones M2M se pueden modelar en horas y, posteriormente, pasar a un entorno de ejecución de alto rendimiento creado sobre un servidor J2EE estándar y la base de datos Apache Cassandra altamente escalable.

Imagen: Programa M2M, para diferentes aplicaciones , s.yimg.com, consultado el 9 de Junio Fuente: https://phdtopic.com/wp-content/uploads/2021/07/Machine-To-Machine-CommunicationProjects.png

1.5

Practicas elementales de IOT

Por: Saulo Vladimir Ixcoy Velásquez

Según oracle.com, Las aplicaciones inteligentes de IoT, son aplicaciones de software como servicio (SaaS) que pueden analizar y presentar datos, a través de cuadros de mando. Las aplicaciones de IoT utilizan algoritmos de aprendizaje automático para analizar cantidades masivas de datos de sensores conectados en la nube. Al usar cuadros de mando y alertas de IoT en tiempo real, consigues visibilidad acerca de los indicadores clave de rendimiento, estadísticas del tiempo entre fallos y otra información. Los algoritmos basados en aprendizaje automático pueden identificar anomalías en los equipos y enviar alertas a los usuarios e incluso activar soluciones automáticas o contramedidas proactivas. Con las aplicaciones de IoT basadas en la nube, los usuarios empresariales pueden mejorar rápidamente los procesos existentes para las cadenas de suministro, servicio al cliente, recursos humanos y servicios financieros.

Imagen: Aplicaciones y practicas del internet de las cosas, quoracdn.net, consultado el 9 de Junio

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Fuente: https://qph.fs.quoracdn.net/main-qimg-c9f29fd4781429fa7e6ca4db6e9b5923

Gestión y monitoreo automatizada y remota de los equipos. Según nexusintegra.io, Una de las principales aplicaciones IIoT tiene que ver con la gestión automatizada de equipos, de modo que a través de un sistema centralizado es posible controlar y monitorear todos los procesos de una empresa. La capacidad de control remoto a través de equipos y software digitales implica de igual modo que es posible controlar varias plantas situadas en diferentes puntos geográficos. Esto da a las empresas una capacidad no vista hasta ahora de observar los avances en su producción a tiempo real, a la par que analizar los datos históricos que obtengan sobre sus procesos. El objetivo de recopilar y utilizar estos datos es dar pie a la mejora de procesos y generar un entorno en el que las decisiones basadas en información sean prioritarias.

Imagen: Ejemplo de automatización de máquinas, rumbominero.com, consultado el 9 de Junio Fuente: https://www.rumbominero.com/wp-content/uploads/2019/11/AUTOMATIZACION-07.11.19.jpg

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Aplicación de mejoras más rápida. El IIoT genera información valiosa para que los encargados de mejorar procesos en un modelo de negocio industrial (ingenieros de procesos, de calidad o de manufactura) puedan acceder a datos y analizarlos de forma más rápida y automática y realizar los ajustes necesarios en los procesos de manera remota. Así, también se agiliza la aplicación de cambios y mejoras, en procesos de Inteligencia Operacional y Business Intelligence que ya están aportando ventajas competitivas a un gran número de empresas industriales.

Imagen: Aplicaciones más rápidas con IOT, wixstatic.com, consultado el 9 de junio Fuente: https://static.wixstatic.com/media/69e4b8_e21203bed44c4a7d85808f0addaf6c69~mv2_d_3017_2338_s_2. jpg/v1/fill/w_1000,h_775,al_c,q_90,usm_0.66_1.00_0.01/69e4b8_e21203bed44c4a7d85808f0addaf6c69~mv 2_d_3017_2338_s_2.jpg

Inventarios a punto. El uso de sistemas Industrial IoT permite monitorear el inventario de forma automática, comprobando si se siguen los planes y dando la alerta en caso de que ocurran desviaciones. Consiste en otra de las aplicaciones del Industrial IoT esenciales para mantener flujos de trabajo constantes y eficientes.

Imagen: Uso de dispositivos para hacer inventarios, mas precisos, cdnwm.com, consultado el 9 de Junio Fuente: https://mecaluxmx.cdnwm.com/blog/img/control-de-inventario.1.15.jpg

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Control de calidad. Otra de las aplicaciones IIoT más importantes es la capacidad de monitorear la calidad de los productos manufacturados en cualquiera de sus fases: desde las materias primas utilizadas, al modo en que son transportadas (a través de aplicaciones smart tracking) o las reacciones del cliente final al recibirlo. Esta información es vital para estudiar la eficiencia de la empresa y aplicar los cambios necesarios en caso de detectar fallos para optimizar los procesos y detectar de manera temprana los defectos en la cadena de producción. Además, se ha comprobado que resulta esencial para prevenir riesgos en las industrias más delicadas como la farmacéutica o la alimentaria.

Imagen Empleados midiendo la calidad de forma instantánea Fuente: https://www.isotools.org/wp-content/uploads/2021/09/calidad-4.0.jpg

Optimización de la cadena de suministro Entre las aplicaciones Industrial IoT que trabajan a favor de una mayor eficiencia, se encuentra la capacidad de conocer a tiempo real y en tránsito la situación de la cadena de suministro de una empresa. De este modo, es posible detectar posibles oportunidades de mejora ocultas, o señalar aquellos problemas que están complicando los procesos, haciéndolos ineficientes o no rentables.

Imagen: Ejemplo resumido de la optimización de procesos, totalsafepack.com, consultado el 9 de Junio

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Fuente: https://www.totalsafepack.com/wp-content/uploads/2018/02/Cadena-de-Suministro-04.jpg

Mejora en la seguridad en planta Los equipos que forman parte del IIoT son capaces de generar datos a tiempo real sobre la situación en planta. A través del monitoreo de daños a equipos, la calidad del aire en planta o la frecuencia de enfermedades en una empresa, entre otros indicadores, es posible prevenir potenciales escenarios peligrosos que supongan una amenaza para los trabajadores. De este modo, se potencia no solo la seguridad en planta, sino también la productividad y la motivación de los trabajadores. Además, se minimizan los costes económicos y de reputación que se derivan de una mala gestión de la seguridad en una empresa.

Imagen: Algunas mejorar de seguridad aplicadas a un hogar Fuente: https://domoticayhogar.com/wp-content/uploads/2019/08/Sistema-de-Seguridad-6.jpg

4.9 Ejemplos de programación nodemcu Por: Diego Alejandro Jiménez Morales Según programarfacil.com NodeMCU fue una de las primeras placas de desarrollo con el microcontrolador ESP8266. Hasta entonces este chip solamente estaba disponible como placas ESP-xx como ESP01 o ESP12. NodeMCU se popularizó porque permetía programar este microcontrolador de una manera mucho más sencilla que utilizando el kit de desarrollo de Espressif. Su diseño integra la electrónica necesaria. Para utilizarla no hace falta nada más que un cable USB y un ordenador. Cunando fue presentada, no existía la integración ESP8266 con el entorno de Arduino. No utilizaba un lenguaje compilado sino uno interpretado llamado LUA. El nombre de NodeMCU representa por tanto la unión de la placa de desarrollo junto con el firmware. Éste permite escribir código con el lenguaje de programación LUA. Algunos ejemplos son: Ejecutar servos con el ESP8266 su código es

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#include <Servo.h> Servo myservo; void setup() { myservo.attach(2); // servo en el pin 2 } void loop() { for (int angulo = 0; angulo <= 180; angulo += 1) { myservo.write(angulo); delay(10); } for (int angulo = 180; angulo >= 0; angulo -= 1) { myservo.write(angulo); delay(10); } } Otro ejemplo sería Usando el PWM del ESP8266 su código sería void setup() { pinMode(2, OUTPUT); } void loop() { for (int PWM_duty = 0; PWM_duty < 1023; PWM_duty++) { analogWrite(2, PWM_duty); delay(1); } delay(500); for (int PWM_duty = 1023; PWM_duty >= 0; PWM_duty--) { analogWrite(2, PWM_duty); delay(1); } delay(500); }

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Imagen: Módulo NodeMCU Fuente: https://laelectronica.com.gt/modulo-nodemcu-esp8266

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Electrónica Digital

Sexto Grado

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Capítulo I 1. Señales trifásicas y circuitos de potencia 1: 1. Señales trifásicas y circuitos de potencia Por: Diego Alejandro Jiménez Morales

Según solarplak.es/ La definición de corriente trifásica, o corriente alterna trifásica, tiene que ver con el sistema en el cual se distribuye, se produce y se consume la energía. Esta energía eléctrica está formada por tres corrientes alternas monofásicas que tienen una diferencia de fase entre ellas de 120º eléctricos con cargas equilibradas. Es decir, la energía trifásica es aquella que tiene 3 fases y 3 corrientes alternas. Ahora bien ¿Qué quiere decir exactamente esto? Lo que realmente ocurre con la corriente alterna trifásica es que esta está formada por 3 corrientes alternas monofásicas. Las corrientes alternas monofásicas son las que tienen una única fase y una corriente alterna de 220 a 230 voltios. Las instalaciones monofásicas tienen en su interior un total de dos o tres cables en su interior dependiendo de cada instalación. En el caso de tener dos únicos cables, este tipo de instalación monofásica será bipolar. Por uno circula la corriente, mientras que el otro cable es el neutro. En el caso de que tenga tres cables, la instalación recibe el nombre de tripolar. Ello quiere decir que cuenta con un total de tres cables: el de corriente, el neutro y el de toma a tierra. Una instalación trifásica tiene en su interior tres fases de instalaciones monofásicas, por lo que en su interior puede contener de 6 a 9 cables como explicábamos, dependiendo de las instalaciones monofásicas. Además, por cada una de las tres fases de las que se compone esta instalación circula corriente eléctrica. Un sistema de corriente trifásica intensifica la capacidad de energía que puede circular a través de ella. El voltaje de la corriente trifásica es de 380 voltios. Este tipo de energía se utiliza para grandes fábricas, así como para motores, instalaciones de red eléctrica y paneles solares. En general se trata de un sistema de corriente alterna que se utiliza cuando los equipamientos de un lugar precisan de una elevada potencia, superior a los 14,49 kW. La corriente eléctrica trifásica se genera a partir de alternadores que cuentan con tres bobinas. Lo que se consigue con la energía trifásica es generar tres voltajes diferentes con una diferencia de fase entre cada uno de 120º. Ello se consigue al rotar el campo magnético a través de tres bobinas separadas por ángulos de 120º.

Imagen: Señal Trifásica Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_trif%C3%A1sico

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Circuitos de Potencia Por: Diego Alejandro Jiménez Morales

Según recursostic.educacion.e El circuito de potencia es la parte de la controladora que más consumo de corriente necesita. Esta parte es la que se encarga de excitar los relés para activar un dispositivo a su salida, ya sea un motor de continua, una bombilla, etc. Los dispositivos de salida son alimentados automáticamente desde la propia controladora. Sus componentes son Circuito Integrado ULN2803A: Es un array de transistores Darlington de alto voltaje. Este componente consiste en ocho Darlington que son ocho transistores pares unidos por un colector común y el emisor del primero con la base del segundo. Relés: Hay ocho salidas, una por cada relé, que dan una tensión de 0 y 5 voltios con una corriente de aproximadamente 350mA. Está corriente dependerá de la resistencia que tenga el actuador que hayamos instalado en la salida; ya sea un motor, una lámpara, etc. La corriente máxima que soportan los relés en sus contactos es de 8 Amperios con una tensión máxima de 250v en corriente alterna. Diodos led y resistencias: Muestran en cada momento el dato de salida mediante un apagado o un encendido del led. La resistencia limita la corriente que pasa por el diodo, de esta forma se evita su deterioro.

Imagen: Circuitos de Potencia Fuente: http://recursostic.educacion.es/secundaria/tecnologia/controladora/contenido/Descripcion/Esquemas_ Electricos/Circuito_potencia/circuito_de_potencia.htm 1.1 Conceptos sobre corriente alterna Por: Diego Alejandro Jiménez Morales Según solar-energia.net La corriente alterna (CA) es un tipo de corriente eléctrica que cambia a lo largo del tiempo. La variación puede ser en intensidad de corriente o en sentido a intervalos regulares. El voltaje varía entre los valores máximo y mínimo de manera cíclica. El voltaje es positivo la mitad del tiempo y negativo la otra mitad. Esto significa que la mitad del tiempo la corriente circula en un sentido y, la otra mitad en sentido opuesto. La forma más habitual de la ondulación sigue una función trigonométrica tipo seno. Esta es la forma más eficiente y práctica de producir energía eléctrica mediante alternadores. Sin

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embargo, hay ciertas aplicaciones en las que se utilizan otras formas de onda, como la onda cuadrada o la onda triangular. tipo de corriente eléctrica más empleado domésticamente, caracterizado por oscilar de manera regular y cíclica en su magnitud y sentido. La manera más usual de representarla es mediante una gráfica (sobre un eje x/y) en forma de ondas sinusoidales. la corriente alterna fue descubierta por el físico, ingeniero, e inventor serbio Nikola Tesla en 1882, fecha en la que diseñó y construyó el primer motor en emplearla para su funcionamiento. Al genio de este ingeniero se debe también el sistema actualmente empleado para la transformación y distribución de esta corriente, cuya primera emisión se dio en 1891 en Colorado, Estados Unidos, dando inicio así a la llamada Guerra de las Corrientes entre el propio Tesla y Thomas Edison.

Imagen: Corriente Alterna Fuente: https://www.lifeder.com/circuitos-corriente-alterna/

1.2 corriente monofasica. – Por: Katherine Gabriela Leal Melendez

Según: autosolar. La tensión monofásica es la corriente que viaja por un solo conductor en un sistema de una única fase. La tensión monofásica es la corriente que viaja por un solo conductor en un sistema de una única fase. En función del país, podrá variar su frecuencia y la tensión como es el caso de España que es de 230V 50Hz, en cambio en Perú es de 220V 60Hz y se usa para pequeños motores y consumos de iluminación en el ámbito doméstico. El sistema monofásico es la de distribución, la producción y el consumo eléctrico por una sola fase. Por lo tanto, la tensión varía equitativamente de forma conjunta. Como se ha comentando anteriormente, el uso más frecuente de la corriente monofásica es para la distribución de iluminación, motores eléctricos pequeños y calefacción.

Imagen: corriente monofásica

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Fuente: https://solarplak.es/energia/que-es-la-corriente-monofasica/ 1.2 corriente trifasica Por: Katherine Gabriela Leal Melendez

Según: ddtorres.webs.ull.es La tensión trifásica , es esencialmente un sistema de tres tensiones alternas ,acopladas, ( se producen simultáneamente las 3 en un generador), y desfasadas 120º entre si (o sea un tercio del Periodo). Estas tensiones se transportan por un sistema de 3 conductores (3 fases), o de cuatro (tres fases + un neutro. Por convención las fases se denominan R , S, T, y N para el conductor neutro si existe.

Imagen: Sistema de tres tensiones trifásicas Fuente: https://ddtorres.webs.ull.es/Docencia/Intalaciones/Electrifica/Tema%204.htm 1.3 fundamentos sobre dispositivos en AC Por: Katherine Gabriela Leal Melendez

Según: prezi.com La corriente alterna más comúnmente utilizada es la oscilación senoidal con la que se consigue una transmisión más eficiente de la energía, a tal punto que al hablar de corriente alterna se sobrentiende que se refiere a la corriente alterna senoidal.

Imagen: fundamentos sobre dispositivios en AC Fuente: https://prezi.com/e55zn1lsj4zx/fundamentos-de-la-corriente-alterna/

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14. el resistor, inductor y condensador en AC Por: Katherine Gabriela Leal Melendez

RESITOR: según: jove.com Un resistor es un componente eléctrico que disipa energía, generalmente en forma de calor. CONDENSADOR: según: fidestec.com se carga y descarga tantas veces como varíe la tensión. En una corriente alterna de 50Hz, la tensión es positiva 50 veces por segundo, y negativa otras 50, por lo que cambia 100 veces cada segundo. Esto quiere decir que el condensador se carga y descarga 100 veces por segundo. INDUCTORES: según: Wikipedia.org son muy utilizados en los equipos electrónicos de corriente alterna (CA), especialmente en los equipos de radio. Se utilizan para bloquear la CA y permitir el paso de la CC; los inductores diseñados para este fin se denominan bobinas.

Imagen: el resistor, inductor y condensador en AC Fuente: https://unicrom.com/circuito-rc-paralelo-en-ac/ 1.1 Concepto sobre Impedancia eléctrica. Por: Stefany Sofia Lemus Recinos. Según https://es.wikipedia.org dice que la impedacia es una medida de oposición que presenta un circuito a una corriente cuando se aplica una tensión. La impedancia extiende el concepto de resistencia a los circuitos de corriente alterna (CA), y posee tanto magnitud como fase, a diferencia de la resistencia, que solo tiene magnitud. Cuando un circuito es alimentado con corriente continua (CC), su impedancia es igual a la resistencia, lo que puede ser interpretado como la impedancia con ángulo de fase cero.

Imagen: Un ejemplo sobre impedancia. Fuente:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/07/Impedancia_linea_bifiliar.jpg /220px-Impedancia_linea_bifiliar.jpg

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1.2 Circuitos trifásicos Por: Stefany Sofia Lemus Recinos.

Según https://dademuch.com dice que, a diferencia de un sistema monofásico, los sistemas trifásicos se producen con un generador que consta de tres fuentes con la misma amplitud y frecuencia, pero desfasadas 120° entre sí. Para ponerlo en perspectiva, mostramos en la Figura 1 un sistema monofásico

Imagen: Figura 1 de circuitos trifásicos. Fuente: https://dademuch.com/2020/04/07/circuitos-trifasicos-analisis-de-circuitos-electricos/

Según https://dademuch.com dice que, El sistema monofásico de la Figura 2 es más frecuente. Está instalado en nuestras casas y apartamentos. Se trata del servicio para proveer electricidad al hogar y que permite conectar aparatos electrodomésticos a un voltaje de 120V o 240V.

Imagen: Figura 2 de circuitos trifásicos. Fuente: https://dademuch.com/2020/04/07/circuitos-trifasicos-analisis-de-circuitos-electricos/

Según https://dademuch.com dice que, En la Figura 3, en contraste, se muestra un sistema trifásico de cuatro conductores:

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Imagen: Figura 3 de sistema trifásico de cuatro conductores. Fuente: https://dademuch.com/2020/04/07/circuitos-trifasicos-analisis-de-circuitos-electricos/ Según https://dademuch.com dice que, En la Figura 4 se puede observar un generador trifásico:

Imagen: Figura4 un generador trifasico. Fuente: https://dademuch.com/2020/04/07/circuitos-trifasicos-analisis-de-circuitos-electricos/ 1.3 Concepto sobre corriente trifásica Por: Stefany Sofia Lemus Recinos

Según https://ddtorres.webs.ull.es dice que es esencialmente un sistema de tres tensiones alternas ,acopladas, ( se producen simultáneamente las 3 en un generador), y desfasadas 120º entre si (o sea un tercio del Periodo). Estas tensiones se transportan por un sistema de 3 conductores (3 fases), o de cuatro (tres fases + un neutro).

Imagen: Sistema de tres dimensiones trifasicas. Fuente:https://ddtorres.webs.ull.es/Docencia/Intalaciones/Electrifica/Tema%204.htm

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1.6.2

Circuitos Trifásicos

Por: Yuri López Según fceia.unr.edu.ar Un circuito trifásico es un sistema constituido por una fuente trifásica de alimentación, una carga (ocargas) trifásica y las líneas de transmisión. Los esquemas de conexión de las fuentes dealimentación y de las cargas son independientes unos de otros. En unmismo circuito puede haber, fuentes de alimentación y cargas con distintos esquemas deconexión

Imagen: 1 muestra un circuito trifásico en conexión estrella–estrella (Y-Y) Fuente: https://www.fceia.unr.edu.ar/tci/utiles/Apuntes/Capitulo%2010_Trif%C3%A1sica_2018.pdf

1.7 Transformación Delta-Estrella y Estrella-Delta Por: Yuri López Según analisisdecircuitos1.wordpress.com Un circuito puente se usa para medir el valor de una resistencia, capacidad o inductancia que lo integre, donde se conocen los valores de lo demás componentes del mismo, y si se dispone además de una fuente y de un instrumento detector de cero.

1.7.1 Transformación Delta a Estrella Por: Yuri López Segun analisisdecircuitos1.wordpress.com Supongamos que es más conveniente trabajar con una red en estrella en un lugar donde el circuito contiene una configuración en delta. Superponemos una red en estrella sobre la red en delta existente y encontramos los resistores equivalentes R1, R2 y R3 en la red en estrella. Para obtener los resistores equivalentes R1, R2 y R3 en la red en estrella, comparamos las dos redes y nos aseguramos que la resistencia entre cada par de nodos en la red en delta sea la misma que la resistencia entre el mismo par de nodos en la red en estrella.

Imagen: 2 muestra un Transformación Delta a Estrella Fuente: https://analisisdecircuitos1.files.wordpress.com/2014/08/screenshot1921.jpg

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Imagen: 3 muestra un Transformación Delta a Estrella Fuente: https://analisisdecircuitos1.files.wordpress.com/2014/08/screenshot2051.jpg

1.7.2 Transformación Estrella–Delta Por: Yuri López De: wordpress.com Para obtener las fórmulas de conversión para transformar una red en estrella a una red equivalente en delta, notamos de las ecuaciones que:

Imagen: Formula Fuente:https://analisisdecircuitos1.files.wordpress.com/2014/08/screenshot2061.jpg

Imagen: Conversión Fuente: https://analisisdecircuitos1.files.wordpress.com/2018/10/conversion-estrella-delta1.jpg

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1.8 Solucionar de circuitos trifasico Por: Yuri López Según miuniversoelectronico.comUn generador trifásico equilibrado conectado en estrella con UR = 200 ∟30º V, de secuencia directa, se conecta a través de una linea con impedancia (1+j), alimentando a una carga equilibrada conectada en triángulo de impedancia (6+3j) por fase. Determinar: 1. Las corrientes de fase en la carga. 2. Las tensiones de línea en la carga. 3. Las corrientes de línea. 4. Las tensiones de fase en la carga. I1=I2

Solución al apartado 1 La carga se encuentra conectada en triángulo. Para poder plantear el circuito equivalente monofásico es necesario cambiar la carga por su equivalente en estrella, para de esa manera poder realizar los cálculos.

En este primer apartado se pide calcular la corriente de fase por la carga. Aunque hagamos el cambio a estrella para realizar los cálculos, hay que tener presente que la carga esta en triángulo a la hora de dar el resultado final. Se obtiene el valor de la carga en estrella: Zc estrella = Zc triángulo / 3 = (6+3j) / 3 = 2+j Ω El circuito equivalente monofásico es:

Ejercicios resueltos de circuitos trifásicos Ahora podemos calcular la corriente IR :

IR = UR / (ZL + ZC) = 200∟30º / [(1+J) + (2+J)] = 55,47 ∟-3,69º A

Esta corriente calculada se ha calculado con la carga en estrella, pero la carga, está conectada en triángulo. Realmente, la calculada coincide con la corriente de línea. Por todo esto, la corriente pedida en este apartado es la que circula por la carga en triángulo. Para calcular el valor eficaz de la corriente: Itriángulo = Iestrella / √3 = 55,47 / √3 = 32,03 A

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En cuanto a la fase, como se trata de un sistema de secuencia directa, la corriente de línea retrasa 30º a la corriente de fase. Como la calculado coincide con la de línea, la fase de la corriente solicitada es: fase = -3,69º + 30º = 26,31º finalmente, la corriente de fase es: Irs = 32,03 ∟26,31º A Las otras dos corrientes se obtienen restando y sumando 120º a la fase de la corriente anterior: Ist = 32,03 ∟-93,69º A Itr = 32,03 ∟146,31º A Solución al apartado 2 Para calcular las tensiones de línea en la carga, calculamos primeramente la tensión de fase en el equivalente monofásico, y, posteriormente, pasamos ese dato a valores de línea. Vr = IR * ZC = 55,47 ∟-3,69º * (2+j) = 124,03 ∟22,87º Vel valor del módulo de la tensión de linea es:Vrs = 124,03 * √3 = 214,83 Vpara la fase, debemos sumar 30º al ángulo de la tensión de fase:fase = 22,87º + 30º = 52,87ºpor lo tanto, la tensión de línea es: Vrs = 214,83 ∟52,87º Vy las otras dos tensiones son:Vst = 214,83 ∟-67,13º V Vtr = 214,83 ∟172,87º Vque se obtienen restando y sumando 120º respectivamente a la fase de Vrs. Solución al apartado 3 Las corrientes de linea, las podemos obtener desde el circuito equivalente monofásico. En ese circuito, al tener el generador y la carga en estrella, la corriente calculada, que es la de fase, coincide con la corriente de línea. Por lo tanto: IR = 55,47 ∟-3,69º A Las otras dos corrientes se obtienen restando y sumando 120º a la fase de IR IS = 55,47 ∟-123,69º A IT = 55,47 ∟116,31º A Solución al apartado 4 La carga esta conectada en triángulo, recuerda que el paso a estrella se realiza para plantear el equivalente monofásico, y si nos preguntan por las tensiones de fase en la carga, hay que verlo desde el punto de vista de la conexión que tiene realmente, en este caso triángulo. Por ello, al estar la carga en triángulo, las tensiones de fase en la carga coinciden con las tensiones de línea de la carga, ya calculadas en el apartado 2. Por lo tanto: Vrs = 214,83 ∟52,87º V Vst = 214,83 ∟-67,13º V Vtr = 214,83 ∟172,87º

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1.9 Dispositivos de 4 capas. Por: Katherine Lopez Según redalyc.org Tiristores: Teniendo en cuenta la utilidad que se le da a los tiristores para el control de velocidad de los motores eléctricos, a continuación, se pretende mostrar más a fondo varios tipos de estos, los cuales además de su construcción de 4 capas, actúan como circuitos abiertos capaces de soportar cierto voltaje nominal hasta que son disparados. Donde se encienden y se convierten en trayectorias de baja resistencia para la corriente y permanecen así, incluso después de que desaparece el disparo, hasta que la corriente se reduce a un cierto nivel o hasta que son apagados, según el tipo de dispositivo. El diodo de 4: capas El tiristor básico es un dispositivo de 4 capas con dos terminales: ánodo y cátodo. Está construido con cuatro capas semiconductoras que forman una estructura pnpn. El dispositivo actúa como un interruptor y permanece apagado hasta que el voltaje en directa alcanza cierto valor; luego se enciende y conduce. La conducción continúa hasta que la corriente se reduce por debajo de un valor específico. Aun cuando el diodo de 4 capas rara vez se utiliza en diseños nuevos, los principios forman la base de otros tiristores mencionados a continuación. El rectificador controlado de silicio (SCR): Del mismo modo que el diodo de 4 capas, el SCR tiene dos estados posibles de operación. En el estado apagado, actúa idealmente como circuito abierto entre el ánodo y el cátodo; en realidad, en lugar de una abertura, existe una resistencia muy alta. En el estado encendido, el SCR actúa idealmente como un cortocircuito del ánodo al cátodo; en realidad, existe una pequeña resistencia en el estado encendido (en directa). El LASCR opera como SCR excepto cuando es activado por luz.

Imagen: Tristores Fuente:https://www.redalyc.org/pdf/849/84955649002.pdf

1.10 Diodos de Potencia. Por: Katherine Lopez Según electrónicaonline.com Un diodo de potencia o diodo de alta potencia es uno de los dispositivos semiconductores de potencia que tienen dos terminales (cátodo y ánodo) similares al diodo de unión PN normal, pero que presentan una mayor capacidad de manejo de potencia. Están diseñados para manejar varios kiloamperios de corriente en condiciones de polarización directa con una pérdida de potencia insignificante y deben bloquear varios kilovoltios en estado de polarización inversa De forma más sencilla, podemos decir que los diodos de potencia son dispositivos diseñados para transportar una gran cantidad de corriente a alta tensión. Los dispositivos semiconductores de potencia se utilizan principalmente en los circuitos electrónicos de potencia.

Imagen: Diodo de potencia Fuente:https://electronicaonline.net/componentes-electronicos/diodo/diodos-de-potencia/

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1.10.1 Estructura de diodo de potencia Por: Katherine Lopez Según electrónicaonline.com Se considera un sustrato n+ fuertemente dopado sobre el que crece epitaxialmente una capa n-, además, la difusión de la capa p+ tiene lugar sobre la región n-. Esta región p+ forma la conexión anódica mientras que el sustrato n+ forma la conexión catódica. Al hablar del diodo de unión p-n, hemos visto que no había tal estructura. Por lo tanto, aquí las regiones p+ y n+ son ánodo y cátodo respectivamente, mientras que la región n- actúa como región de deriva. En la condición de polarización inversa, la región de agotamiento se absorbe dentro de la región de deriva. El grosor de la región n- y la tensión de ruptura del diodo en polarización inversa muestran una proporcionalidad directa entre sí.

Imagen: Estructura Diodo de potencia Fuente: https://electronicaonline.net/componentes-electronicos/diodo/diodos-de-potencia/

1.11 El rectificador controlado de silicio (SCR). Por: Katherine Lopez Según siticed, El SCR o “SiliconControledRectifier” (Rectificador Controlado de Silicio); es un dispositivo con tres terminales; Ánodo, Cátodo y Compuerta o Gate de Control.es muy similar a un diodo de cuatro capas descrito en la anterior sección pero que posee una entrada adicional (G) que permite disparar en el dispositivo antes de alcanzar VBO. En la siguiente figura se muestra el simbolo del SCR y su modelo a nivel transistor, En el modelo a nivel transistor se observa claramente que al introducir una corriente por la línea G se produce la conducción de los transistores, es decir, el disparo del dispositivo sin ser necesario alcanzar la VBO. en la siguiente figura se permite ver claramente como las características del SCR varían con la corriente de su puerta cuyos valores son del orden de mili amperios o inferiores.

Imagen: El rectificador controlado de silicio (SCR) Fuente : https://siticed.com.mx/2020/04/13/rectificador-controlado-de-silicio-scr/ Segun siticedVelocidad critica de elevación: Son variaciones muy rápidas de tensión entre el ánodo y cátodo en un SCR puede originar un disparo no deseado. Para evitar este problema, la variación de tensión ánodo – cátodo no debe superar el valor conocido como velocidad crítica de elevación (dt/dv); si se supera este valor además de producir el disparo puede llegar a deteriorar el dispositivo.

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El 2N5060 tiene un dv/dt = 30V/s. A veces transitorios en las líneas de alimentación pueden originar problemas del comportamiento del SCR al ser superada su velocidad crítica de elevación. Los circuitos de protección contra transitorios de corriente y transitorios de tensión, evitan este disparo indeseado. Básicamente con un filtra basado en un RC o inducciones que eliminan esas señales espúreas.

Imagen: Velocidad critica Fuente: https://siticed.com.mx/2020/04/13/rectificador-controlado-de-silicio-scr/

1.12 El triac Por: Jose Martínez Según Wikipedia.org. Un TRIAC o Triodo para Corriente Alterna es un dispositivo semiconductor, de la familia de los tiristores. La diferencia con un tiristor convencional es que este es unidireccional y el TRIAC es bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el TRIAC es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna. Su estructura interna se asemeja en cierto modo a la disposición que formarían dos SCR en direcciones opuestas. Posee tres electrodos: MT1, MT2 (en este caso pierden la denominación de ánodo y cátodo) y puerta (G). El disparo del TRIAC se realiza aplicando una corriente al electrodo de puerta.

Imagen: ejemplo de triac Fuente: https://i.ytimg.com/vi/fLNB6ufaIe0/maxresdefault.jpg Aplicaciones más comunes: •

Su versatilidad lo hace ideal para el control de corriente alterna (C.A.).

•

Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés.

•

Funciona como interruptor electrónico y también a pila.

•

Se utilizan TRIACs de baja potencia en muchas aplicaciones como atenuadores de luz, controles de velocidad para motores eléctricos, y en los sistemas de control computarizado de muchos elementos caseros. No obstante, cuando se utiliza con cargas inductivas como motores eléctricos, se deben tomar las precauciones necesarias para asegurarse que el TRIAC se apague correctamente al final de cada semiciclo de la onda de Corriente alterna.

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1.13 Transistores de potencia Por: Jose Martínez Según industriasgsl.com. Los transistores de potencia son dispositivos semiconductores que tiene una estructura de funcionamiento igual a los transistores normales, pero con la característica de poder percibir y generar altas potencias.

Imagen: Ejemplo de transistor de potencia Fuente: https://www.steren.com.gt/media/catalog/product/cache/b69086f136192bea7a4d681a8eaf533d/t/i/tip122.jpg

1.13.1 Tipos de transistores de potencia: •

Transistores de potencia bipolar: Es un instrumento con dos uniones (PN) que se encuentran muy unidas. Este tipo de transformador permite aumentar la corriente, disminuyendo el voltaje y puede controlar la energía por medio de sus terminales.

•

Transistores de potencia unipolares: Este dispositivo está compuesto por una capa semiconductora tipo N sobre un material tipo P. Su campo eléctrico puede controlar la conducción de un canal.

•

Transistor de contacto puntualLlamado también «transistor de punta de contacto», fue el primer transistor capaz de obtener ganancia, inventado en 1947 por John Bardeen y Walter Brattain. Consta de una base de germanio, semiconductor para entonces mejor conocido que la combinación cobre-óxido de cobre, sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas que constituyen el emisor y el colector. La corriente de base es capaz de modular la resistencia que se «ve» en el colector, de ahí el nombre de transfer resistor. Se basa en efectos de superficie, poco conocidos en su día. Es difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano), frágil (un golpe podía desplazar las puntas) y ruidoso.

•

Transistor de efecto de campol transistor de efecto de campo de unión (JFET), fue el primer transistor de efecto de campo en la práctica. Lo forma una barra de material semiconductor de silicio de tipo N o P. En los terminales de la barra se establece un contacto óhmico, tenemos así un transistor de efecto de campo tipo N de la forma más básica. Si se difunden dos regiones P en una barra de material N y se conectan externamente entre sí, se producirá una puerta. A uno de estos contactos le llamaremos surtidor y al otro drenador. Aplicando tensión positiva entre el drenador y el surtidor y conectando la puerta al surtidor, estableceremos una corriente, a la que llamaremos corriente de drenador con polarización cero. Con un potencial negativo de puerta al que llamamos tensión de estrangulamiento, cesa la conducción en el canal.

•

FototransistorLos fototransistores son sensibles a la radiación electromagnética en frecuencias cercanas a la de la luz visible; debido a esto su flujo de corriente puede ser regulado por medio de la luz incidente. Un fototransistor es, en esencia, lo mismo que un transistor normal, solo que puede trabajar de 2 maneras diferentes

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1.14 Transistores especiales Por: Jose Martínez Según industriasgsl.com.los transistores especiales son:Transistor de Inducción Estática (SIT):El Dispositivo mas importante bajo desarrollo es el transistor de inducción estatica (SIT) mostrado esquemáticamente en la figura 1. El SIT es un dispositivo portador mayoritario (unipolar) en el que el flujo de electrones de la fuente a el drenaje es controlado por un potencial de barrera en el semiconductor de dos dimensiones con forma de silla de montar entre las compuertas metálicas. Si el dopado y las dimensiones laterales son escogidas adecuadamente, la altura del potencial de barrera sera modulado por la compuerta y el dranje. Debido a que la corriente se incrementa exponencialmente conforme la barrera es disminuida, las caracteristicas de la salida del SIT son usualmente no saturadas o “de manera de triodo”, por ejemplo, pareciendose a un triodo de tubo al vacio. El SIT es importante como un dispositivo de microondas a bahas frecuencias en GHz porque esta entrega potencia extremadamente alta por unidad de area.

Imagen: Ejemplo de composición de transistor especial Fuente: https://st-elf.electronicafacil.net/tutoriales/212/clip_image001.gif Transformadores de potencia IGBT: Es compatible con velocidades y potencias altas, por lo que su utilidad para el control de la tracción en motores es habitual, así como su aplicación como fuente de energía conmutada. Transformadores de potencia tipo seco: Este instrumento es aplicable en situaciones de incendio, en pequeños espacios y en interiores. Su característica de refrigeración los convierte en el elemento ideal para este tipo de situaciones. Transformadores de potencia de tipo aceite: Como lo indica su nombre, el núcleo se encuentra en aceite, siendo su principal característica. Se utilizan para trasmisión de energía en mediana y alta tensión, entre otros.

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1.15 El Diac Por: Allan Monroy Según Wikipedia.org El DIAC (Diodo para Corriente Alterna) es un dispositivo semiconductor doble de dos conexiones. Es un diodo bidireccional autodisparable que conduce la corriente sólo tras haberse superado su tensión de disparo alternativa, y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor triple de voltios característico para ese dispositivo. El comportamiento es variable para ambas direcciones de la corriente. La mayoría de los DIAC tienen una tensión de disparo doble variable de alrededor de 30 V. En este sentido, su comportamiento es similar a una lámpara de neón.

Imagen: Ejemplo de composición de un Diac y su diseño esquematico Fuente: https://www.tuveras.com/electronica/potencia/diac.htm Los DIAC son una denominación de tiristor, y se usan normalmente para autocompletar el ritmo variado del disparo de un triac, otra clase de tiristor. Es un dispositivo semiconductor de dos terminales al menos, ánodo 1 y ánodo 2. Actúa como una llave semicircular interruptora bidireccional la cual se activa cuando el voltaje entre sus terminales variables alcanza el voltaje de quema o accionado, dicho voltaje puede estar entre 20 y 36 volts según la potencia del proceso de fabricación.

1.16 Analisis de AC Por: Allan Monroy Según Wikipedia.org El estudio de un circuito de corriente alterna es una rama del árbol de la electrónica que permite el análisis del funcionamiento de los circuitos compuestos por materiales resistores, condensadores e inductores conectados a una fuente de corriente alterna. En cuanto a su análisis, todo lo visto en los circuitos de corriente continua es válido para los de alterna con la salvedad que habrá que operar con números complejos con ecuaciones diferenciales. Además, también se usa las transformadas de Laplace y Fourier para poder calcular sus equivalencias. En estos circuitos, las ondas electromagnéticas suelen aparecer caracterizadas como fasores según su módulo y fase, permitiendo un análisis más sencillo. Además, se deberán tener en cuenta las siguientes condiciones: •

Todas las fuentes deben ser sinusoidales.

•

Debe estar en régimen estacionario, es decir, después de que los fenómenos transitorios que se producen a la conexión del circuito se hayan atenuado completamente.

•

Todos los componentes del circuito deben ser lineales, o trabajar en un régimen tal que puedan considerarse como lineales. Los circuitos con diodos están excluidos y los resultados con inductores con núcleo ferromagnético serán solo aproximaciones.

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Imagen: ejemplo de señal de voltaje en AC Fuente: http://www.ing.unp.edu.ar/electronica/asignaturas/ee016/apuntes/08/?C=S;O=D

1.17 Transistor UJT Por: Allan Monroy Según unicrom.com El transistor UJT (transistor de unijuntura – Unijunction transistor) es un dispositivo con un funcionamiento diferente al de otros transistores. Es un dispositivo de disparo.Es un dispositivo que consiste de una sola unión PN que es utilizado para hacer osciladores.Físicamente el transistor UJT consiste de una barra de material tipo N con conexiones eléctricas a sus dos extremos (B1 y B2) y de una conexión hecha con un conductor de aluminio (E) en alguna parte a lo largo de la barra de material N. En el lugar de unión el aluminio crea una región tipo P en la barra, formando así una unión PN. Ver los siguientes gráficos.

Imagen: Ejemplo de composición de un transistor UJT y símbolo esquematico Fuente: https://unicrom.com/transistor-ujt-unijuntion-transistor-dispositivo-disparo/

1.18 Fundamentos básicos de contactores y diagramas eléctricos Por: Cesar Moscoso Según Wikipedia.orgEl equipo didáctico tecnológico TP 1211 incluye una gran cantidad de material didáctico. El presente equipo didáctico aborda el tema de circuitos con contactores. Los componentes individuales del equipo didáctico TP 1211 también pueden formar parte del contenido de otros equipos didácticos. Componentes principales del TP 1211 • Puesto de trabajo fijo con bastidor A4 • Conjuntos de equipos didácticos y componentes individuales (por ejemplo, contactores, guardamotor, relé temporizador, bloques de contactos auxiliares) • Instalaciones de laboratorio completas Material didáctico El material didáctico del equipo didáctico TP 1211 incluye un manual de estudio y un manual de trabajo. El manual de estudio explica la teoría relacionada con circuitos con contactores. El manual de trabajo incluye las soluciones correspondientes a cada una de las seis tareas, las hojas de trabajo de la

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colección de ejercicios y un CD-ROM. Cada manual de trabajo se entrega con las hojas de ejercicios y de trabajo correspondientes a cada tarea a resolver. El equipo didáctico se entrega con hojas de datos correspondientes a los componentes del hardware. Además, las hojas de datos también constan en el CD-ROM.

Imagen: Esquema de mando y Fuerza potencia Fuente:https://www.google.com/search?q=fundamentos+b%C3%A1sicos+de+contactores+y+diagramas+el%C3%A9ctrico s&newwindow=1&rlz=1C1CHZN_esGT940GT940&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=2ahUKEwiwhfLa9574AhVmUjABHemEBB 8Q_AUoAXoECAEQAw&biw=1366&bih=649&dpr=1#imgrc=syjXKXnaKmQ2vM Contactores de fuerza de maniobras de motores. Aquí encontramos los modelos de contactores SIRIUS 3RT20, contactor SIRIUS 3RT10 y contactor de vacío 3RTF6. Contactor Auxiliares SIRIUS 3RH2, de 4 y 8 polos. Combinaciones de conectores con módulos de enclavamiento mecánico. Aquí se pueden encontrar los modelos 3RA29 y 3RA19. De forma adicional, SIEMENS también ha desarrollado una serie de accesorios para contactores. Entre estos se encuentran limitadores de sobretensión y bloques de contactos auxiliares para los modelos 3RT2, 3RH2, 3RT1 y 3RH1.

Las empresas en la industria manufacturera requieren de soluciones equilibradas en funcionalidad y costos. Con esta línea de contactores SIEMENS, es posible ahorrar en costos de energía al hacer los dispositivos electromecánicos mucho más eficientes. La línea SIRIUS, gracias a su sistema modular, es en definitiva una de las mejores opciones para los ambientes industriales de hoy.

Imagen: Circuitos automatizados electricos Fuente: https://www.google.com/search?q=fundamentos+b%C3%A1sicos+de+contactores+y+diagramas+ window=1&rlz=1C1CHZN_esGT940GT940&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=2ahUKEwiwhfLa9574AhVmUjABHemEBB8Q_AU oAXoECAEQAw&biw=1366&bih=649&dpr=1#imgrc=jXtYkuDPS3R_UM

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Capítulo II 2. Microcontroladores Por: Eduardo Ordoñez Según Wikipedia.Org, Un microcontrolador (abreviado µC, UC o mCU) es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales que cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida. Cuando es fabricado el microcontrolador, no contiene datos en la memoria ROM. Para que pueda controlar algún proceso es necesario generar o crear y luego grabar en la EEPROM o equivalente del microcontrolador algún programa, el cual puede ser escrito en lenguaje ensamblador u otro lenguaje para microcontroladores; sin embargo, para que el programa pueda ser grabado en la memoria del microcontrolador, debe ser codificado en sistema numérico hexadecimal que es finalmente el sistema que hace trabajar al microcontrolador cuando este es alimentado con el voltaje adecuado y asociado a dispositivos analógicos y discretos para su funcionamiento.

Imagen: Microcontrolador Motorola 68HC11 Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b5/MC68HC11_microcontroller.jpg El primer microprocesador fue el Intel 4004 de 4 bits, lanzado en 1971, seguido por el Intel 8008 y otros más capaces. Sin embargo, ambos procesadores requieren circuitos adicionales para implementar un sistema de trabajo, elevando el costo del sistema total. Los microcontroladores están diseñados para reducir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la unidad central de procesamiento, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bits) porque sustituirá a un autómata finito. En cambio, un reproductor de música o vídeo digital (MP3 o MP4) requerirá de un procesador de 32 bits o de 64 bits y de uno o más códecs de señal digital (audio o vídeo). El control de un sistema de frenos ABS (AntilockBrakeSystem) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 bits, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un automóvil.

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Imagen: Esquematico de un microcontrolador Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cb/Microcontrolador.jpg Un microcontrolador difiere de una unidad central de procesamiento normal, debido a que es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de circuitos integrados externos de apoyo.

2.1Arquitectura de Microcontroladores Según Wikipedia.Org, Básicamente existen dos arquitecturas de computadoras, y por supuesto, están presentes en el mundo de los microcontroladores: Von Neumann y Harvard. Ambas se diferencian en la forma de conexión de la memoria al procesador y en los buses que cada una necesita. La arquitectura de un microcontrolador ayuda a determinar la configuración de su funcionamiento, existen dos arquitecturas que se usan principalmente para la elaboración de microcontroladores estas arquitecturas son: arquitectura de Von Neumann y arquitectura Harvard. Por otra parte, estas arquitecturas pueden contener procesadores de tipo CISC o de tipo RISC.

2.1.1 Arquitectura Harvard Según Wikipedia.Org, es una arquitectura de computadora con pistas de almacenamiento y de señal físicamente separadas para las instrucciones y para los datos. El término proviene de la computadora Harvard Mark I basada en relés, que almacenaba las instrucciones sobre cintas perforadas (de 24 bits de ancho) y los datos en interruptores electromecánicos. Estas primeras máquinas tenían almacenamiento de datos totalmente contenido dentro la unidad central de procesamiento, y no proporcionaban acceso al almacenamiento de instrucciones como datos. Los programas necesitaban ser cargados por un operador; el procesador no podría arrancar por sí mismo.

Imagen: Arquitectura Harvard Fuente: https://acortar.link/M1pLHa En la actualidad la mayoría de los procesadores implementan dichas vías de señales separadas por motivos de rendimiento, pero en realidad implementan una arquitectura Harvard modificada, para que puedan soportar tareas tales como la carga de un programa desde una unidad de disco como datos para su posterior ejecución.

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En la arquitectura Harvard, no hay necesidad de hacer que las dos memorias compartan características. En particular, pueden diferir la anchura de palabra, el momento, la tecnología de implementación y la estructura de dirección de memoria. En algunos sistemas, se pueden almacenar instrucciones en memoria de solo lectura mientras que, en general, la memoria de datos requiere memoria de lectura-escritura. En algunos sistemas, hay mucha más memoria de instrucciones que memoria de datos así que las direcciones de instrucción son más anchas que las direcciones de datos. En los últimos años la velocidad de las CPUs ha aumentado mucho en comparación a la de las memorias con las que trabaja, así que se debe poner mucha atención en reducir el número de veces que se accede a ella para mantener el rendimiento. Si, por ejemplo, cada instrucción ejecutada en la CPU requiere un acceso a la memoria, no se gana nada incrementando la velocidad de la CPU—este problema es conocido como limitación de memoria.

Imagen: Arquitectura Harvard Simplificada para Microcontroladores Fuente: https://acortar.link/EXAaeG En general, los procesadores de señal digital (DSPs) ejecutan pequeños algoritmos altamente optimizados de procesamiento de audio o vídeo. Evitan cachés porque su comportamiento debe ser extremadamente reproducible. Las dificultades de lidiar con múltiples espacios de direcciones son una preocupación secundaria a la velocidad de ejecución.

2.1.2 Vonn Neumann. Por: Ioannes Oxcal Según: xataka.comJohnvon Neumann. Nació en 1903, en una Budapest bien establecida en el Imperio Austrohúngaro, y desde muy joven demostró una inteligencia extraordinaria que le dotó de un don especial para la ciencia en general y las matemáticas en particular. Poco después del final de la Primera Guerra Mundial, von Neumann comenzó sus estudios de matemáticas en la Universidad de Budapest, y en sólo cinco años consiguió completar su carrera y obtener el doctorado. Su desenfrenado apetito por la ciencia y su afán por aprender le llevaron a combinar sus estudios de matemáticas en Budapest con una licenciatura en ingeniería química en la misma Escuela Politécnica Federal de Zúrich a la que había asistido Albert Einstein no muchos años antes. John von Neumann y Alan Turing no sólo compartían la pasión por las matemáticas. Ambos se apasionaron por la computación, lo que les llevó a dedicar gran parte de sus esfuerzos a esta disciplina. No está claro hasta qué punto el trabajo de uno influyó en el del otro, aunque todo parece indicar que un artículo publicado por Turing en 1936 tuvo un gran impacto en el trabajo de von Neumann. En ese texto, el matemático inglés describía una máquina teórica que disponía de una memoria infinita en la que era posible almacenar tanto instrucciones como datos, lo que hacía posible la ejecución de diferentes programas.

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Imagen: Ejemplo de cpu Fuente: https://www.xataka.com/historia-tecnologica/john-von-neumann-genio-que-diseno-arquitectura-nuestrosordenadores-hizo-hace-75-anos-este-solo-uno-sus-logros

Las contribuciones de John von Neumann van mucho más allá de la teoría computacional. En el ámbito de las matemáticas, realizó aportaciones muy importantes en la teoría de los números, como la definición de número ordinal, y en la teoría de conjuntos, como el axioma de regularidad o el axioma de fundamento. En economía propuso la introducción de la teoría de los juegos y la teoría del equilibrio general, lo que le llevó a concebir el teorema minimax y a resolver el problema propuesto por Léon Walras a finales del siglo XIX sobre la aparición de estados de equilibrio en los modelos matemáticos que describen el desarrollo de los mercados basados en el principio de la oferta y la demanda.

2.2 Microprocesadores. Por: Ioannes Oxcal Según: concepto.deEl microprocesador o simplemente procesador es el circuito integrado central de un sistema informático, donde se realizan las operaciones lógicas y aritméticas (cálculos) que permiten la ejecución de los programas, desde el Sistema Operativo hasta el software de aplicación.Un microprocesador puede funcionar con una o varias CPU (Unidades Centrales de Procesamiento), cada una de las cuales consta de registros, una unidad de control, una unidad aritmético-lógica y una unidad de cálculo en coma flotante (o coprocesador matemático). Los microprocesadores surgieron como producto de la evolución tecnológica de dos ramas específicas: la informática y los semiconductores. Ambas tuvieron sus inicios a mediados del siglo XX, en el contexto de la Segunda Guerra Mundial, con la invención del transistor, que sustituyó a los tubos de vacío. A partir de entonces, el silicio se utilizó para generar circuitos electrónicos sencillos, lo que llevó más tarde (a principios de los años 60) a la creación de los primeros circuitos digitales: Lógica de transistores (RTL), Lógica de transistores de diodos (DTL), Lógica de transistores (TTL) y Lógica de emisores complementarios (ECL).

Imagen: ejemplo microprocesadores Fuente: https://concepto.de/microprocesador/

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Los microprocesadores son el "cerebro" del ordenador: su centro lógico de operaciones aritméticas y lógicas, donde se ejecutan todos los programas del sistema, tanto los del Sistema Operativo como las aplicaciones ejecutadas por el usuario. También es donde se produce la lógica binaria del sistema y los accesos a la memoria. En otras palabras: el procesador es el motor de información del ordenador.

2.3 Unidades de control. Por: ioannesoxcal Según: hardzone.esUna es la unidad de ejecución y todos los elementos necesarios para su funcionamiento, la otra es la unidad de control, que se encarga de recibir las instrucciones y, sobre todo, de descodificar cada una de ellas.Para entender el funcionamiento de la unidad de control, primero es necesario comprender el ciclo de cada instrucción. En primer lugar, la instrucción se toma de la memoria y se almacena en el registro de instrucciones. A continuación, la unidad de control descodifica la instrucción y, cuando ha terminado su trabajo, envía la instrucción a la unidad de ejecución correspondiente a dicha instrucción. Las unidades de control cableadas se utilizan en procesadores muy sencillos. Todas las rutas de datos están cableadas, por lo que los registros y las tablas de instrucciones no pueden modificarse. En una unidad de control cableada, siempre hay las mismas instrucciones con el mismo rendimiento y no es posible añadir nuevas instrucciones ni optimizar el funcionamiento. En las unidades de control microprogramadas, el procesador se utiliza para realizar todas las funciones de la unidad de control y es posible optimizar la forma en que se ejecutalas instrucciones o añadir nuevas instrucciones.

Imagen: ejemplo de unidades de control https://hardzone.es/reportajes/que-es/unidad-control/ El control es la función administrativa que consiste en medir y corregir el desempeño individual y organizacional para asegurar que los hechos se ajusten a los planes y objetivos de las empresas.

2.4 Familia de Microcontroladores Por: Cristopher Armando Según wikipedia.org algunos microcontroladores pueden utilizar palabras de cuatro bits y funcionan a velocidad de reloj con frecuencias tan bajas como 4 kHz, con un consumo de baja potencia (mW o microwatts). Por lo general, tendrá la capacidad de mantenerse a la espera de un evento como pulsar un botón o de otra interrupción; así, el consumo de energía durante el estado de reposo (reloj de la CPU y los periféricos de la mayoría) puede ser solo de nanowatts, lo que hace que muchos de ellos sean muy adecuados para aplicaciones con batería de larga duración. Otros microcontroladores pueden servir para roles de rendimiento crítico, donde sea necesario actuar más como un procesador digital de señal (DSP), con velocidades de reloj y consumo de energía más altos. Cuando es fabricado el microcontrolador, no contiene datos en la memoria ROM. Para que pueda controlar algún proceso es necesario generar o crear y luego grabar en la EEPROM o equivalente del microcontrolador algún programa, el

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cual puede ser escrito en lenguaje ensamblador u otro lenguaje para microcontroladores; sin embargo, para que el programa pueda ser grabado en la memoria del microcontrolador, debe ser codificado en sistema numérico hexadecimal que es finalmente el sistema que hace trabajar al microcontrolador cuando este es alimentado con el voltaje adecuado y asociado a dispositivos analógicos y discretos para su funcionamiento. Imagen: Familia De Microcontroladores

Fuente: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:MC68HC11_microcontroller.jpg

2.4.1 Microcontroladores PIC Por: Cristopher Armando Segúnwikipedia.orgel nombre actual no es un acrónimo. En realidad, el nombre completo es PICmicro, aunque generalmente se utiliza como Peripheral Interface Controller (controlador de interfaz periférico). El PIC original se diseñó para ser usado con la nueva CPU de 16 bits CP16000. Siendo en general una buena CPU, esta tenía malas prestaciones de entrada y salida, y el PIC de 8 bits se desarrolló en 1975 para mejorar el rendimiento del sistema quitando peso de entrada/salida a la CPU. El PIC utilizaba microcódigo simple almacenado en ROM para realizar estas tareas; y aunque el término no se usaba por aquel entonces, se trata de un diseño RISC que ejecuta una instrucción cada 4 ciclos del oscilador. En 1985 la división de microelectrónica de General Instrument se separa como compañía independiente que es incorporada como filial (el 14 de diciembre de 1987 cambia el nombre a Microchip Technology y en 1989 es adquirida por un grupo de inversores) y el nuevo propietario canceló casi todos los desarrollos, que para esas fechas la mayoría estaban obsoletos. El PIC, sin embargo, se mejoró con EPROM para conseguir un controlador de canal programable. Hoy en día multitud de PIC vienen con varios periféricos incluidos (módulos de comunicación serie, UART, núcleos de control de motores, etc.) y con memoria de programa desde 512 a 32 000 palabras (una palabra corresponde a una instrucción en lenguaje ensamblador, y puede ser de 12, 14, 16 o 32 bits, dependiendo de la familia específica de PICmicro).

Imagen: Microcontroladores PIC Fuente: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:PIC1655A_GI.jpg

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2.4.1.1 Programación Del PIC Por: Cristopher Armando Segúnwikipedia.orgpara transferir el código de un ordenador al PIC normalmente se usa un dispositivo llamado programador. La mayoría de PIC que Microchip distribuye hoy en día incorporan ICSP (In Circuit Serial Programming, programación serie incorporada) o LVP (Low VoltageProgramming, programación a bajo voltaje), lo que permite programar el PIC directamente en el circuito destino. Para la ICSP se usan los pines RB6 y RB7 (En algunos modelos pueden usarse otros pines como el GP0 y GP1 o el RA0 y RA1) como reloj y datos y el MCLR para activar el modo programación aplicando un voltaje de 13 voltios. Existen muchos programadores de PIC, desde los más simples que dejan al software los detalles de comunicaciones, a los más complejos, que pueden verificar el dispositivo a diversas tensiones de alimentación e implementan en hardware casi todas las funcionalidades. Muchos de estos programadores complejos incluyen ellos mismos PIC preprogramados como interfaz para enviar las órdenes al PIC que se desea programar. Uno de los programadores más simples es el TE20, que utiliza la línea TX del puerto RS-232 como alimentación y las líneas DTR y CTS para mandar o recibir datos cuando el microcontrolador está en modo programación. El software de programación puede ser el ICprog, muy común entre la gente que utiliza este tipo de microcontroladores. Entornos de programación basados en intérpretes BASIC ponen al alcance de cualquier proyecto que parecieran ser ambiciosos.

Imagen: Programación PIC Fuente: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:PIC16nCxxxWIN.JPG

2.4.2 Arduino Por: Cristopher Armando Segúnwikipedia.orgel arduino es una compañía de desarrollo de software y hardware libres, así como una comunidad internacional que diseña y manufactura placas de desarrollo de hardware para construir dispositivos digitales y dispositivos interactivos que puedan detectar y controlar objetos del mundo real. Arduino se enfoca en acercar y facilitar el uso de la electrónica y programación de sistemas embebidos en proyectos multidisciplinarios. Los productos que vende la compañía son distribuidos como Hardware y Software Libre, bajo la Licencia Pública General de GNU (GPL) y la Licencia Pública General Reducida de GNU (LGPL),[1] permitiendo la manufactura de las placas Arduino y distribución del software por cualquier individuo. Las placas Arduino están disponibles comercialmente en forma de placas ensambladas o también en forma de kits, hazlo tu mismo (del inglés DIY: "Do ItYourself").

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Imagen: Arduino

Fuente: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:ArudinoLogo

2.4.2.1 Tipos YEspecificaciones La placa tiene 7 pines de alimentación, 14 pines digitales y 6 pines analógicos programables con el Arduino IDE (Entorno de desarrollo integrado) a través de un cable USB. Puede ser alimentado por el cable USB o por una batería externa de 9 voltios, aunque acepta voltajes entre 7 y 20 voltios. Es el buque insignia de Arduino ya que es la placa más popular, la que todo el mundo utiliza para iniciarse y la más sencilla de utilizar. Es el punto de partida de muchos entusiastas de la programación electrónica.

La placa con el microcontrolador más potente de la familia Arduino. Con 54 pines digitales que funcionan como entrada y salida; 16 entradas analógicas, 7 pines de alimentación, un cristal oscilador de 16 MHz, una conexión USB, un botón de reinicio y una entrada para la alimentación de la placa. Arduino MEGA es la placa que se utiliza cuando Arduino UNO no llega a cubrir las necesidades de un proyecto. Se ha utilizado ampliamente como centro de control y computación en impresoras 3D. La placa utiliza un microcontrolador Atmega32U4 AVR con oscilador de cristal de 16 MHz y una conexión micro USB capaz de actuar como un dispositivo cliente USB, como un mouse o un teclado. La placa tiene 20 pines de entrada/salida digital (de los cuales 7 se pueden usar como salidas PWM y 12 como entradas analógicas), un oscilador de cristal de 16 MHz, una conexión micro USB, un conector de alimentación, un encabezado ICSP y un botón de reinicio.

2.5 Lenguajes de programación aplicados a sistemas embebidos Por: AngelPocasangre Según freelancermapLos sistemas embebidos (embeddedsystems) surgen para cubrir necesidades específicas y no necesidades generales como las que cubre un ordenador. Es español también es frecuente referirse a ellos como software integrado o incrustado. Los sistemas embebidos consiguen muy a menudo no parecer un ordenador, sino algo completamente distinto. Piensa por ejemplo en un sistema de control de acceso de una empresa, el software que controla las máquinas de vending o los taxímetros. También los relojes inteligentes o los mp3 son ejemplos con software embebido.

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En general, todos los componentes del sistema embebido (el audio, tarjeta de video, etc) se incluyen en su placa base. Para programar sistemas embebidos, los desarrolladores pueden programar directamente en assembly del microprocesador, o utilizar lenguajes como C, C++ o incluso Java. Además de estos lenguajes, existen plataformas que tienen herramientas específicas para el diseño de apps y prototipos con sistemas embebidos: •

Arduino

•

Raspberry Pi

•

BeagleBone

•

Mbed

Imagen: microcontrolador Raspberry Fuente: https://tech.tribalyte.eu/wp-content/uploads/2021/06/Blog-post-IMG-38-min-1.jpg

2.5.1 Estructuras de control Por: AngelPocasangre Según Wikipedia en lenguajes de programación, las estructuras de control permiten modificar el flujo de ejecución de las instrucciones de un programa. Con las estructuras de control se puede: −

De acuerdo con una condición, ejecutar un grupo u otro de sentencias (If-Then-Else)

−

De acuerdo con el valor de una variable, ejecutar un grupo u otro de sentencias (Switch-Case)

−

Ejecutar un grupo de sentencias solo cuando se cumpla una condición (Do-While)

−

Ejecutar un grupo de sentencias hasta que se cumpla una condición (Do-Until)

−

Ejecutar un grupo de sentencias un número determinado de veces (For-Next) Todas las estructuras de control tienen un único punto de entrada. Las estructuras de control se pueden clasificar en:

secuenciales, iterativas y de control avanzadas. Esta es una de las cosas que permiten que la programación se rija por los principios de la programación estructurada. Los lenguajes de programación modernos tienen estructuras de control similares. Básicamente lo que varía entre las estructuras de control de los diferentes lenguajes es su sintaxis; cada lenguaje tiene una sintaxis propia para expresar la estructura. Otros lenguajes ofrecen estructuras diferentes, como por ejemplo los comandos guardados.

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Imagen: Estructura de control Fuente: https://sites.google.com/site/logicadeprogramacionupp/_/rsrc/1383574898307/home/estructuras-decontrol/Estructuras%20de%20control.png

2.5.2 Estructuras de repeticion Por: AngelPocasangre Según aprendiendoarduino en programación, las estructuras de control permiten modificar el flujo de ejecución de las instrucciones de un programa. Con las estructuras de control se puede: •

De acuerdo con una condición, ejecutar un grupo u otro de sentencias (If-Then-Else)

•

De acuerdo con el valor de una variable, ejecutar un grupo u otro de sentencias (Select-Case)

•

Ejecutar un grupo de sentencias mientras se cumpla una condición (Do-While)

•

Ejecutar un grupo de sentencias hasta que se cumpla una condición (Do-Until)

•

Ejecutar un grupo de sentencias un número determinado de veces (For-Next) Todos los lenguajes de programación modernos tienen estructuras de control similares. Básicamente lo que varía entre

las estructuras de control de los diferentes lenguajes es su sintaxis; cada lenguaje tiene una sintaxis propia para expresar la estructura.

Imagen: Estructura de repetición Fuente: https://www.tutorialesprogramacionya.com/javaya/imagentema/foto042.jpg

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2.5.3 Subrutina. Por: Diego Quiñonez Según alciro, una subrutina o subprograma en una sección o parte de programa separado del programa principal que puede ser llamado para realizar una función específica. La subrutina puede ser requerida por el programa principal u otra subrutina tantas veces como sea necesario. Cuando se llama a una subrutina la ejecución del programa en curso se detiene, el contador de programa PC (programcounter) se carga con la posición de memoria de la subrutina, ejecutándose hasta llegar a la instrucción RET (final de subrutina), donde se produce el retorno al programa principal reanudándose su ejecución. El los lenguajes de nivel alto como C, Basic se conoce a las subrutinas con el nombre funciones o procedimientos. Considerar lo siguiente en las subrutinas: − Realizan funciones concretas y no son operativas por si mismas. − Siempre están ligadas a un programa principal o a otras subrutinas. − Pueden ser llamadas tantas veces como sea necesario por lo que se reduce el código el programa al tener el efecto de reutilización de código. − Permiten la división del programa en bloques por lo que realizan la función de estructuración. Proporcionando mayor visibilidad y comprensión del mismo.

Imagen: Ejemplo de subrutina. Fuente:http://www.alciro.org/alciro/microcontroladores-8051_24/subrutina-subprograma_357.htm Como buen consejo, se recomienda siempre que sea posible la división del programa en subrutinas o subprogramas y se minimice el contenido de sentencias en el programa principal. Sobre todo, las subrutinas son necesarias cuando una parte de un programa se ha de ejecutar múltiples veces. Conseguiremos que el programa se mas sencillo y que ocupe menos espacio en la ROM. Si una subrutina está formada por pocas instrucciones, puede ser no aconsejable crearla, ya que el mecanismo de llamada y retorno puede hacer que sea más lenta su ejecución que situar las instrucciones directamente en el programa principal.

2.5.5 Variables. Por: Diego Quiñonez Una variable es un objeto nombrado capaz de contener un dato que puede ser modificado durante la ejecución de programa. En C, las variables tienen tipo, que significa que es necesario especificar el tipo de dato que se le asigna a una variable (int, float etc.). Las variables se almacenan en la memoria RAM y el espacio de memoria que ocupan (en bytes) depende de su tipo.

Imagen: Ejemplo de subrutina. Fuente:http://www.alciro.org/alciro/microcontroladores-8051_24/subrutina-subprograma_357.htm

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Cada variable debe ser declarada antes de ser utilizada en el programa. Como las variables se almacenan en la memoria RAM, es necesario reservar el espacio para ellas (uno, dos o más bytes). Al escribir un programa, usted sabe qué tipo de datos quiere utilizar y qué tipo de datos espera como resultado de una operación, mientras que el compilador no lo sabe. No se olvide de que el programa maneja las variables con los nombres asignados. El compilador las reconoce como números en la memoria RAM sin conocer su tamaño y formato. Para mejorar la legibilidad de código, las variables se declaran con frecuencia al principio de las funciones:

PRECAUCIONES: •

Tenga cuidado de no declarar la misma variable otra vez dentro de la misma función.

•

Puede modificar el contenido de una variable al asignarle un nuevo valor tantas veces que quiera

•

Al declarar una variable, siempre piense en los valores que la variable tendrá que contener durante la ejecución de programa. En el ejemplo anterior, peso1 no se puede representar con un número con punto decimal o un número con valor negativo.

Imagen: Ejemplo de como son las variables. Fuente: https://www.puntoflotante.net/VARIABLES%20ARREGLOS.htm

2.5.5 Constantes. Por: Diego Quiñonez Una constante tiene las mismas características que una variable excepto el hecho de que su valor asignado no puede ser cambiado durante la ejecución de programa. A diferencia de las variables, las constantes se almacenan en la memoria Flash del microcontrolador para guardar el mayor espacio posible de memoria RAM. Una constante corresponde a una longitud fija de un área reservada en la memoria principal del ordenador, donde el programa almacena valores fijos. Por ejemplo: El valor de PI = 3,1416.

Imagen: Ejemplo de subrutina. Fuente:http://www.alciro.org/alciro/microcontroladores-8051_24/subrutina-subprograma_357.htm

Cada variable o constante debe tener un identificador que lo distingue de otras variables y constantes. Refiérase a los ejemplos anteriores, a y A son identificadores. Similar a las variables, las constantes deben ser declaradas antes de ser utilizadas en el programa. En mikroC, no es obligatorio especificar el tipo de constante al declararla. Por otra parte, las constantes deben ser inicializadas a la vez que se declaran.

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El compilador reconoce las constantes por su prefijo const utilizado en la declaración. Dos siguientes declaraciones son equivalentes:

Imagen: Ejemplo de subrutina. Fuente:http://www.alciro.org/alciro/microcontroladores-8051_24/subrutina-subprograma_357.htm

Las constantes de enumeración son un tipo especial de constantes enteras que hace un programa más comprensible

al asignar los números ordinales a las constantes. Por defecto, el valor 0 se asigna automáticamente a la primera constante entre llaves, el valor 1 a la segunda, el valor 2 a la tercera etc.

Imagen: Ejemplo de como son las constantes. Fuente: https://www.mikroe.com/ebooks/microcontroladores-pic-programacion-en-c-con-ejemplos/variables-yconstantes#:~:text=Una%20constante%20tiene%20las%20mismas,espacio%20posible%20de%20memoria%20RAM.

3. Elementos de Adquision de Datos Por: Marlon Ramirez Según wikipedia.org consiste en la toma de muestras del mundo real (sistema analógico) para generar datos que puedan ser manipulados por un ordenador u otros dispositivos electrónicos (sistema digital). Consiste en tomar un conjunto de señales físicas, convertirlas en tensiones eléctricas y digitalizarlas de manera que se puedan ser procesadas por una computadora o PAC. Se requiere una etapa de acondicionamiento, que adecua la señal a niveles compatibles con el elemento que hace la transformación a señal digital. El elemento que hace dicha transformación es el módulo de digitalización o tarjeta de adquisición de datos (DAQ). Definiciones Dato: Representación simbólica (numérica, alfabética...), atributo o característica de un valor. No tiene sentido en sí mismo, pero convenientemente tratado (procesado), se puede utilizar en la relación de cálculos o toma de decisiones. Adquisición: Recogida de un conjunto de variables físicas, conversión en voltaje y digitalización de manera que se puedan procesar en un ordenador. Sistema: Conjunto organizado de dispositivos que interactúan entre sí ofreciendo prestaciones más completas y de más alto nivel. Una vez que las señales eléctricas se transformaron en digitales, se envían a través del bus de datos a la memoria del PC. Una vez los datos están en memoria pueden procesarse con una aplicación adecuada, archivarlas en el disco duro, visualizarlas en la pantalla, etc... Bit de resolución: Número de bits que el convertidor analógico a digital (ADC) utiliza para representar una señal.

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Rango: Valores máximo y mínimo entre los que el sensor, instrumento o dispositivo funcionan bajo unas especificaciones. Teorema de Nyquist: Al muestrear una señal, la frecuencia de muestreo debe ser mayor que dos veces el ancho de banda de la señal de entrada, para poder reconstruir la señal original de forma exacta a partir de sus muestras. En caso contrario, aparecerá el fenómeno del aliasing que se produce al infra-muestrear. Si la señal sufre aliasing, es imposible recuperar el original. Ejemplos de sistemas de adquisición y control •

DAQ para recoger datos(datalogger) medioambientales (energías renovables e ingeniería verde)

•

DAQ para audio y vibraciones (mantenimiento, test)

•

DAQ + control de movimiento(corte con láser)

•

DAQ + control de movimiento+ visión artificial (robots modernos)

•

La etapa de acondicionamiento de la señal

Con más detalle, en una etapa de acondicionamiento podemos encontrar estas etapas, aunque no todas están siempre presentes: •

amplificación

•

excitación

•

filtrado

•

multiplexado

•

aislamiento

•

linealización

Imagen: Diagrama que describe los pasos seguidos en un proceso de adquisición de datos Fuente:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ef/Diagrama_Adquisici%C3%B3n_de_Datos.svg/996pxDiagrama_Adquisici%C3%B3n_de_Datos.svg.png

3.1. Comunicación Serial Por: Marlon Ramirez Según monografías.com La comunicación serial es un protocolo muy común para comunicación entre dispositivos que se incluye de manera estándar en prácticamente cualquier computadora. La mayoría de las computadoras incluyen dos puertos seriales RS-232. La comunicación serial es también un protocolo común utilizado por varios dispositivos para instrumentación.Además, la comunicación serial puede ser utilizada para adquisición de datos si se usa en conjunto con un dispositivo remoto de muestreo. ¿Qué es la comunicación serial? El concepto de comunicación serial es sencillo. El puerto serial envía y recibe bytes de información un bit a la vez. Aun y cuando esto es más lento que la comunicación en paralelo, que permite la transmisión de un byte completo por vez, este método de comunicación es más sencillo y puede alcanzar mayores distancias. Por ejemplo, la especificación IEEE 488 para la comunicación en paralelo determina que el largo del cable para el equipo no puede ser mayor a 20 metros, con no más de 2 metros entre cualesquier dos dispositivos; por el otro lado, utilizando comunicación serial el largo del cable puede llegar a los 1200 metros.

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¿Qué es la comunicación seria? Típicamente, la comunicación serial se utiliza para transmitir datos en formato ASCII. Para realizar la comunicación se utilizan 3 líneas de transmisión: (1) Tierra (o referencia), (2) Transmitir, (3) Recibir. ¿Qué es la comunicación seria Existen otras líneas disponibles para realizar handshaking, o intercambio de pulsos de sincronización, pero no son requeridas. Las características más importantes de la comunicación serial son: − La velocidad de transmisión, − Los bits de datos, − Los bits de parada, y − La paridad. Bits de datos: Se refiere a la cantidad de bits en la transmisión. Cuando la computadora envía un paquete de información, el tamaño de ese paquete no necesariamente será de 8 bits. Las cantidades más comunes de bits por paquete son 5, 7 y 8 bits. El número de bits que se envía depende en el tipo de información que se transfiere.

Imagen: Ejemplo de Comunicación Serial Fuente: https://i.ytimg.com/vi/kHNbUqhfiDg/maxresdefault.jpg

Imagen: Ejemplo de comunicionsesial entre pc y un convertidor. Fuente: https://robots-argentina.com.ar/didactica/wp-content/uploads/serie.png

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3.2 Sensores y Actuadores Por: Marlon Ramirez Según definicion.deUn sensor es un dispositivo que está capacitado para detectar acciones o estímulos externos y responder en consecuencia. Estos aparatos pueden transformar las magnitudes físicas o químicas en magnitudes eléctricas. Por ejemplo: existen sensores que se instalan en los vehículos y que detectan cuando la velocidad de desplazamiento supera la permitida; en esos casos, emiten un sonido que alerta al conductor y a los pasajeros. Tipos de Sensores: •

Sensor de movimiento y termómetro

•

Interacción con el entorno

•

Sensor de imagen

•

Resolución y tamaño

Sensor de movimiento y termómetro Otro tipo de sensor muy habitual es aquel que se instala en la puerta de entrada de las viviendas y reacciona ante el movimiento. Si una persona se acerca al sensor, éste emite una señal y se enciende una lámpara. Interacción con el entorno Los sensores, en definitiva, son artefactos que permiten obtener información del entorno e interactuar con ella. Así como los seres humanos apelan a su sistema sensorial para dicha tarea, las máquinas y los robots requieren de sensores para la interacción con el medio en el que se encuentran. Sensor de imagen Las cámaras de fotos digitales se valen de un elemento conocido como sensor de imagen para captar la luz. Es un chip compuesto de millones de pequeñas partes sensibles a la luz denominadas píxeles (término que deriva de, capaces de capturar una fotografía cuando se las expone. Resolución y tamaño El término megapíxel es muy popular a la hora de describir una cámara fotográfica, y se refiere al número de píxeles que componen su sensor, ya que el mínimo aceptable en la actualidad supera el millón. Si bien es necesario tomar otras características en cuenta, es posible decir que el número de píxeles afecta proporcionalmente la calidad de una fotografía, dado que está íntimamente relacionado con la nitidez, con la cantidad de detalle que el dispositivo puede captar de una escena.

Imagen: Ejemplo de lo tipos de Sensores Fuente:https://cdn.shopify.com/s/files/1/0020/8027/6524/products/kit_de_16_sensores_para_arduino_y_raspberry_mexico_jalisco _guadalajara_700x700.png?v=1593814929

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Actuadores Según sdindustrial.com Son un instrumento conformado por un motor eléctrico y un reductor que permite accionar cualquier dispositivo para realizar movimientos o acciones. Sólo requiere la energía como fuente de poder y su estructura es simple en comparación con otros actuadores. ¿Cómo funcionan los actuadores eléctricos? Se utilizan cables eléctricos para transmitir electricidad y señales; debido a que son altamente versátiles, prácticamente no hay restricciones en cuanto a la distancia entre la fuente de energía y el actuador. Los actuadores eléctricos almacenan datos y dicha información es procesada por la parte de control, la cual se encarga de conectarlo y desconectarlo, según las necesidades. Este control suele estar integrado en el actuador e incorpora, además del interfaz eléctrico al sistema de automatización, una unidad de manejo local. ¿Dónde se utilizan? El uso más común de los actuadores eléctricos es en las líneas de producción, ya que los robots trabajan en la automatización del montaje del chasis y soldadura en diferentes piezas para la fabricación de automóviles y camiones. Su aplicación en ese sector resulta especialmente interesante por su sencilla instalación, facilidad de control y fiabilidad. También se emplean en la industria para accionar compuertas, válvulas y en general diferentes elementos que ponen en comunicación un proceso con otro o un estado de un proceso con otro. Los actuadores eléctricos se emplean para sistemas de visión y corrección remota de posiciones, movimiento de brazos articulados, encolado, fresado, manipulación automática de objetos en laboratorios con gran precisión y rapidez, elevadores verticales y para el desplazamiento de cargas. ¿Cómo se clasifican los actuadores eléctricos? Motores de corriente continua (DC) Son los más empleados en la actualidad por la gran versatilidad y facilidad de control que ofrecen. En el motor se incorpora un sensor para la posición que es el que realiza el control sobre la acción de los actuadores eléctricos. Motores de corriente continua (CC Hay dos tipos de motores de corriente continua: Motor shunt. Es un motor cuyo bobinado inductor se conecta en derivación con el circuito formado por bobinas inducidas o auxiliares. Motor compound. Su funcionamiento se origina por dos inductores independientes.

Imagen: Ejemplo de un Conectos por dentro y fuera. Fuente en: https://www.revistaautocrash.com/wp-content/uploads/2015/11/electromotores.png

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Capítulo III 3. Aplicación de microcontroladores 3.1 Complemento de programacion de arduino Por: Jeferson Rosales Según aprendiendoarduino.wordpressprogramar Arduino consiste en traducir a líneas de código las tareas automatizadas que queremos hacer leyendo de los sensores y en función de las condiciones del entorno programar la interacción con el mundo exterior mediante unos actuadores. Arduino proporciona un entorno de programación sencillo y potente para programar, pero además incluye las herramientas necesarias para compilar el programa y “quemar” el programa ya compilado en la memoria flash del microcontrolador. Además, el IDE nos ofrece un sistema de gestión de librerías y placas muy práctico. Como IDE es un software sencillo que carece de funciones avanzadas típicas de otros IDEs, pero suficiente para programar.

Imagen: Arduino IDE Fuente:https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:ArduinoLogo_®.svg

Un programa de Arduino se denomina sketch o proyecto y tiene la extensión .ino. Importante: para que funcione el sketch, el nombre del fichero debe estar en un directorio con el mismo nombre que el sketch. No es necesario que un sketch esté en un único fichero, pero si es imprescindible que todos los ficheros estén dentro del mismo directorio que el fichero principal. La estructura básica de un sketch de Arduino es bastante simple y se compone de al menos dos partes. Estas dos partes son obligatorias y encierran bloques que contienen declaraciones, estamentos o instrucciones.

Imagen: Partes básicas deun sketch de arduino Fuente:https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2017/01/23/programacion-arduino-5/

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setup() es la parte encargada de recoger la configuración y loop() es la que contiene el programa que se ejecuta cíclicamente (de ahí el término loop –bucle-). Ambas funciones son necesarias para que el programa trabaje. Lenguaje de Programación Arduino Aunque se hable de que hay un lenguaje propio de programación de Arduino, no es cierto, la programación se hace en C++ pero Arduino ofrece una api o core que facilitan la programación de los pines de entrada y salida y de los puertos de comunicación, así como otras librerías para operaciones específicas. El propio IDE ya incluye estas librerías de forma automática y no es necesario declararlas expresamente. Otra diferencia frente a C++ standard es la estructuctura del programa que ya hemos visto anteriormente. Librerías Las librerías son trozos de código hechos por terceros que usamos en nuestro sketch. Esto nos facilita mucho la programación y hace que nuestro programa sea más sencillo de hacer y de entender

Imagen: Ejemplo de librerias Fuente:https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2017/01/23/programacion-arduino-5/

Además de estas librerías “oficiales” que podemos obtener desde el gestor de librerías y las publicadas en el playground de Arduino, existen muchos desarrollos disponibles en Internet y los propios fabricantes de componentes HW publican las librerías para poder usarlo o incluso la propia comunidad de usuarios.

3.2 Python Según becas-santander.com python es un lenguaje de programación de alto nivel que se utiliza para desarrollar aplicaciones de todo tipo. A diferencia de otros lenguajes como Java o .NET, se trata de un lenguaje interpretado, es decir, que no es necesario compilarlo para ejecutar las aplicaciones escritas en Python, sino que se ejecutan directamente por el ordenador utilizando un programa denominado interpretador, por lo que no es necesario “traducirlo” a lenguaje máquina. Python es un lenguaje sencillo de leer y escribir debido a su alta similitud con el lenguaje humano. Además, se trata de un lenguaje multiplataforma de código abierto y, por lo tanto, gratuito, lo que permite desarrollar software sin límites. Con el paso del tiempo, Python ha ido ganando adeptos gracias a su sencillez y a sus amplias posibilidades, sobre todo en los últimos años, ya que facilita trabajar con inteligencia artificial, big data, machine learning y data science, entre muchos otros campos en auge. A pesar de que pueda parecer algo muy nuevo, Python remonta su origen a principios de los años 90, cuando Guido Van Rossum, un trabajador del CentrumWiskunde&Informatica (CWI), un centro de investigación holandés, tuvo la idea de desarrollar un nuevo lenguaje basándose en un proyecto anterior, el lenguaje de programación “ABC”, que él mismo había desarrollado junto a sus compañeros. Su filosofía fue la misma desde el primer momento: crear un lenguaje de programación que fuera muy fácil de aprender, escribir y entender, sin que esto frenara su potencial para crear cualquier tipo de aplicación. En aquellos años, el hardware que había no permitía tal cosa, y es por eso por lo que Python ha resurgido durante los últimos años, porque el avance de la tecnología ha permitido alcanzar el objetivo inicial de este lenguaje de programación adelantado a su tiempo.

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Imagen: Python Fuente: https://programacion.net/articulo/como_funcionan_las_clases_y_objetos_en_python_1505

Durante las vacaciones de Navidad de 1989, van Rossum decidió intentar crear su propio lenguaje. Poco más de un año después, en febrero de 1991, subió la primera versión de su creación a USENET.Por otro lado, le gustaba leer los textos de los episodios de «El circo volador de Monty Python», de la famosa compañía británica de comedia. Buscando un nombre que fuera «corto, único y ligeramente misterioso», eligió llamarlo Python. El lenguaje de programación Python utiliza módulos de código que son intercambiables en lugar de una larga lista de instrucciones que era estándar para los lenguajes de programación funcional. La implementación estándar de Python se llama «cpython«. En definitiva, no convierte su código en lenguaje de máquina o código máquina, algo que el hardware puede entender. En realidad, lo convierte en algo llamado código de byte. Este código de bytes no puede ser entendido por la CPU. Así que necesitamos un intérprete llamado Máquina Virtual Python (PVM) que ejecuta los códigos de bytes.

El intérprete de Python realiza las siguientes tareas para ejecutar un programa Paso 1: El intérprete lee un código o instrucción python. Luego verifica que la instrucción esté bien formateada, es decir, comprueba la sintaxis de cada línea. Si encuentra algún error, detiene inmediatamente la traducción y muestra un mensaje de error. Paso 2: Si no hay ningún error, es decir, si la instrucción o el código python está bien formateado, el intérprete lo traduce a su forma equivalente en un lenguaje intermedio llamado «código Byte». Así, después de la ejecución exitosa de la escritura o el código python, se traduce completamente en código Byte. Paso 3: El código del byte se envía a la Máquina Virtual Python, donde de nuevo se ejecuta el código del byte en PVM. Si se produce un error durante esta ejecución, ésta se detiene con un mensaje de error.

Ejemplo de un codigo:

Imagen: Codigo en python

Página 173 de 239 Fuente: https://aulasoftwarelibre.github.io/taller-de-python/Introducción/interprete/

3.3 Aplicaciones de python en sistemas embebidos Según oasys-sw.com los sistemas embebidos o empotrados son herramientas de computación utilizadas para ejecutar tareas de control. En este sentido, cada sistema embebido se encarga de llevar a cabo una o varias funciones dedicadas. De este modo, esta tecnología tiene la finalidad de cubrir necesidades concretas.

Imagen: sistema embebido Fuente: https://tech.tribalyte.eu/blog-que-es-lenguaje-c-donde-se-aplica

Según programmerclick.com Python se ha convertido en un lenguaje de programación muy popular. Se nombra en el nombre de la comedia Monty Python, pertenece a los lenguajes interpretados orientado a objetos y (no compilación). Este atributo hace Python tiene buena multiplataforma, como Linux y Windows, o una sola tarjeta como Raspberry Pi. Con la creciente popularidad de Python, las personas pueden preguntarse si también hay un lugar en Python en sistemas embebidos en tiempo real. La respuesta es cierta. A continuación, se muestra las cinco principales funciones que los desarrolladores han descubierto en Python embebido en tiempo real el desarrollo del sistema. Papel de depuración y control 1-dispositivo Durante el desarrollo de software embebido, los desarrolladores a menudo necesitan analizar el tráfico del bus, tales como USB, SPI, I2C o. Algunos análisis son sólo para fines de depuración, pero a veces se necesitan para controlar el analizador de bus y enviar información al sistema embebido. Muchos analizadores de bus y herramientas de comunicación tienen una interfaz fácil de usar que se puede utilizar para controlar herramientas. Por lo general, proporcionan una manera de desarrollar scripts o herramientas de control. Python es un lenguaje de script comúnmente admitido, a veces algunas herramientas, o para herramientas de control. De funciones de prueba 2-Automation La capacidad de enviar y recibir mensajes en un sistema embebido a través de la herramienta de control Python, por lo que es posible el uso de Python para construir una prueba automatizada (incluyendo las pruebas de regresión). La secuencia de comandos de Python puede configurar el sistema incrustado en diferentes estados, establecer el archivo de configuración, y probar todas las interferencias y las posibles interacciones con el ambiente externo. Los beneficios del uso de pruebas de automatización de desarrollo de Python son que las pruebas de regresión pueden desarrollar sistemas de prueba y de formación continua. Cualquier código causado por ningún cambio de código se puede detectar en tiempo real. análisis 3datos Papel Simplemente busque la biblioteca de Python a través de la web, se dará cuenta de que hay muchas bibliotecas Python libre de gran alcance para desarrollar aplicaciones. Python puede ser utilizado para recibir datos muy importantes de sistemas embebidos, y luego almacenarlos en bases de datos o analizado a nivel local. Los desarrolladores también pueden usar Python para desarrollar funciones de visualización en tiempo real para mostrar los parámetros críticos, o almacenar

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estos parámetros para su posterior análisis. Una de las ventajas de utilizar Python para el análisis de datos es que cuando se ha completado el trabajo básico, las nuevas características serán relativamente simple. Papel-4 en tiempo real de software Python ha confirmado su propia capacidad de uso de gran alcance y fácil, e incluso encontrar como un lenguaje de programación en sistemas embebidos en tiempo real. Sí, el software embebido está escrito en Python en lugar de C / C ++. La versión más amplia de Python para el software en tiempo real es Micropython, sobre todo el diseño del ARM Cortex-M3 / 4 microcontrolador. Micropython no es aislado. Sinapsis y OpenMV tienen tanto Micropython y su propio puerto de Python en el sistema embebido.

3.2.2 OpenCv Por: JoseSaban Según crehana.com es una biblioteca de código abierto que contiene implementaciones que abarcan más de 2500 algoritmos. Además, está especializada en el sistema de visión artificial y machine learning. OpenCV significa Open ComputerVision (Visión Artificial Abierta). Según wikipedia.org desde que apareció su primera versión alfa en el mes de enero de 1999, se ha utilizado en una gran cantidad de aplicaciones, y hasta 2020 se la sigue mencionando como la biblioteca más popular de visión artificial. Detección de movimiento, reconocimiento de objetos, reconstrucción 3D a partir de imágenes, son sólo algunos ejemplos de aplicaciones de OpenCV. Su popularidad se debe a que es libre, publicada bajo licencia BSD, permite ser usada libremente para propósitos comerciales y de investigación multiplataforma, para los sistemas operativos GNU/Linux, Mac OS X, Windows y Android, y para diversas arquitecturas de hardware como x86, x64 (PC), ARM (celulares y Raspberry Pi). Documentada y explicada: la organización tiene una preocupación activa de mantener la documentación de referencia para desarrolladores lo más completa y actualizada posible, ejemplos de uso de sus funciones y tutoriales accesibles al público no iniciado en visión artificial, además de difundir y fomentar libros y sitios de formación. El proyecto procura proporcionar un entorno de desarrollo fácil de utilizar y muy eficiente. Esto se ha logrado realizando su programación en código C y C++ optimizados, aprovechando las capacidades de los procesadores multinúcleo. OpenCV puede utilizar el sistema de primitivas de rendimiento integradas de Intel, un conjunto de rutinas de bajo nivel específicas para procesadores Intel.

Imagen: Figura OpenCv Fuente: https://medium.com/analytics-vidhya/getting-started-on-object-detection-with-opencv-5962a75876a6

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3.2.2.1 Aplicaciones Según wikipedia.org las áreas de aplicación de OpenCV son: •

Características 2D y 3D

•

Estimación de pose de cámara

•

Reconocimiento facial

•

Reconocimiento de gestos

•

Interacción persona-computadora

•

Robótica móvil

•

Comprensión de movimientos

•

Reconocimiento de objetos

•

Segmentación

•

Estereoscopía

•

Structurefrommotion (SFM)

•

Tracking

•

Realidad aumentada

3.2.2.2 Ejemplo

Imagen: Ejemplo de código con OpenCv Fuente: https://hetpro-store.com/TUTORIALES/ejemplo-1-en-opencv-mostrar-camara/

3.2.3 PostgresSQL. Por: JoseSaban Según infranetworking.comPostgreSQL o simplemente Postgres, es un sistema de código abierto de administración de bases de datos del tipo relacional, aunque también es posible ejecutar consultas que sean no relaciones. En este sistema, las consultas relacionales se basan en SQL. Según wikipedia.org es un sistema de gestión de bases de datos relacional estaorientado a objetos y de código abierto, publicado bajo la licencia PostgreSQL, 1 similar a la BSD o la MIT. Como otros proyectos de código abierto, el desarrollo de PostgreSQL no es manejado por una empresa o persona ya que esta es dirigido por una comunidad de desarrolladores denominada el PGDG (PostgreSQL Global DevelopmentGroup). PostgreSQL no tiene un gestor de errores (bugs), haciendo muy difícil conocer el estado de corrección de los mismos. Segúninfranetworking.com dos detalles que se destacan de PostgreSQL es que posee data types (tipos de datos) avanzados y permite ejecutar optimizaciones de rendimiento avanzadas, que son características y por lo general solo se ven en sistemas de bases de datos comerciales, como por ejemplo SQL Server de Microsoft u Oracle de la compañía homónima.

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Imagen: Ejemplo de código con OpenCv Fuente: https://www.muylinux.com/2018/07/09/configurar-postgresql-ruby-on-rails/

3.2.3.1 Caracteristicas Según wikipedia.org Algunas de sus principales características son, entre otras: •

Alta concurrencia: Mediante un sistema denominado MVCC (Acceso concurrente multiversión, por sus siglas en inglés) permite que un proceso escriba en una tabla, otros accedan a la misma tabla sin necesidad de bloqueos. Cada usuario obtiene una visión consistente.

•

Amplia variedad de tipos nativos: PostgreSQL provee nativamente soporte para:

✓ Números de precisión arbitraria. ✓ Texto de largo ilimitado.Figuras geométricas (con una variedad de funciones asociadas). ✓ Direcciones IP (IPv4 e IPv6). ✓ Bloques de direcciones estilo CIDR. ✓ Direcciones MAC. ✓ Arrays. Adicionalmente los usuarios pueden crear sus propios tipos de datos, los que pueden ser por completo indexables gracias a la infraestructura GiST de PostgreSQL. Algunos ejemplos son los tipos de datos GIS creados por el proyecto PostGIS. •

Otras características:

✓ Claves ajenas también denominadas Llaves ajenas o Claves Foráneas (foreignkeys). ✓ Disparadores (triggers): En PostgreSQL esto significa la ejecución de un procedimiento almacenado basado en una determinada acción sobre una tabla específica. Ahora todos los disparadores se definen por seis características: ✓ El nombre del disparador o trigger ✓ El momento en que el disparador debe arrancar ✓ El evento del disparador deberá activarse sobre...La tabla donde el disparador se activará ✓ La frecuencia de la ejecución ✓ La función que podría ser llamada ✓ La función no es correcta Combinando estas características, PostgreSQL permitirá crear una amplia funcionalidad a través de su sistema de activación de disparadores. •

Vistas.

•

Integridad transaccional.

•

Herencia de tablas.

•

Tipos de datos y operaciones geométricas.

•

Soporte para transacciones distribuidas, esto permite a PostgreSQL integrarse en un sistema distribuido formado por varios recursos gestionado por un servidor de aplicaciones donde el éxito de la transacción global es el resultado del éxito de las transacciones locales.

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•

Funciones: Bloques de código que se ejecutan en el servidor, pueden ser escritos en diferentes lenguajes, desde las operaciones básicas de programación, tales como bifurcaciones y bucles, hasta las complejidades de la programación orientada a objetos o la programación funcional. Algunos de los lenguajes que se pueden usar son los siguientes: ✓ Un lenguaje propio PL/PgSQL (similar al PL/SQL de oracle). ✓ C. ✓ C++. ✓ Java PL/Java web. ✓ PL/Perl. ✓ plPHP. ✓ PL/Python. ✓ PL/Ruby. ✓ PL/sh. ✓ PL/Tcl. ✓ PL/Scheme. ✓ Lenguaje para aplicaciones estadísticas R por medio de PL/R.

PostgreSQL soporta funciones que retornan filas, donde la salida puede tratarse como un conjunto de valores que pueden ser tratados igual a una fila retornada por una consulta. Las funciones pueden ser definidas para ejecutarse con los derechos del usuario. El concepto de funciones, en otros DBMS, son muchas veces referidas como "procedimientos almacenados" (storedprocedures en inglés). •

Ventajas ✓ Seguridad en términos generales ✓ Integridad en BD: restricciones en el dominio ✓ Integridad referencial ✓ Afirmaciones “Assertions” ✓ Disparadores “Triggers” ✓ Autorizaciones ✓ Conexión a sistema de gestión de bases de datos ✓ Transacciones y respaldos

3.2.3.2 Como AdministarPostgresSQL mediante interfaz grafica Según infranetworking.com Existen distintos programas que dan la posibilidad de manejar bases de datos en PostgreSQL haciendo uso de una interfaz gráfica. Algunos de estos programas son los siguientes:

• pgAdmin: es el más conocido y utilizado, su versión más reciente es pgAdmin 4. Es fácil de utilizar, intuitivo y compatible con gran cantidad de sistemas operativos, lo han hecho de las herramientas más utilizadas en Postgres.

• PhpPgAdmin: es parecida a phpMyAdmin. En el menú izquierdo del programa se despliegan los servidores de PostgreSQL y las bases de datos que contiene, y del lado derecho las distintas herramientas y funciones.

• DBeaver: no solo es compatible con Postgres, sino también con muchos motores más como por ejemplo MySQL, Oracle, SQL Server, MariaDB, etc. Disponible para distintos sistemas operativos. Sus características y funciones lo hacen una de las herramientas preferidas por usuarios y desarrolladores.

• Navicat: es uno de los más poderosos administradores de bases de datos, tiene soporte para distintos gestores de bases de datos. Permite conectarnos a bases de datos tanto a nivel local y en servidores remotos. La interfaz gráfica es del tipo explorador, está orientado para usuarios de todos los niveles y se trata de un software multiplataforma

3.2.3.3 Ejemplo

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Imagen: Ejemplo de PostgresSQL Fuente:https://www.tutorialesprogramacionya.com/postgresqlya/temarios/descripcion.php?cod=179&punto=&inicio=

3.2.4 Interfaz visual con python. Por: JoseSaban Según workana.com La interfaz gráfica de usuario (GUI) es el contenido gráfico mediante el cual se visualiza información del equipo en una pantalla. Casi todos los programas tienen alguna clase de interfaz visual, que sirve al mismo tiempo para mostrar información al usuario y como un mapa de navegación entre diferentes comandos. Según adictosaltrabajo.com la interfaz graficamas utilizada en Python es Tkinter esta es una capa orientada a objetos basada en Tcl (sencillo y versátil lenguaje de programación open-source) y Tk (la herramienta GUI estándar para Tcl). Según decodigo.com Las GUI a menudo usan una forma de programación OO controlada por eventos, el programa responde a eventos, que son acciones que un usuario realiza. Las acciones que realiza el usuario no son otra cosa que botones que son presionados. Según tokioschool.com La interfaz gráfica de usuario (GUI) es uno de los tres pilares principales de cualquier aplicación, junto con la seguridad y el rendimiento. Mantener el equilibrio adecuado entre estos tres aspectos garantiza una experiencia de usuario intuitiva y fluida.

Imagen: Ejemplo Interfaz visual con python Fuente:https://decodigo.com/python-3-crear-ventana-o-interfaz-grafica-gui

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3.2.4.1 Diseño de interfaces graficas en Python Según tokioschool.com Para poder programar interfaces gráficas en Python es necesario el uso de frameworks específicos para este sistema de programación. Existen una amplia gama de herramientas y kits para poder hacerlo y el propio instalador de Python, como veremos, tiene una herramienta para diseñar interfaces gráficas integrada. Existen una amplia gama de marcos de GUI en Python que están diseñados para potenciar la construcción de interfaces de usuario, algunos de estos son: •

Tkinter: Es de los más usados por los programadores de Python. La mayoría de los elementos visuales se denominan widgets, y cada uno ofrece un nivel diferente de personalización. Es uno de los frameworks que viene ya integrado con los instaladores actuales de Python.

•

Kivy: escrito con una combinación de Python y Cython, es un framework de interfaz gráfica de código abierto. Sirve para construir algunas interfaces de usuario más intuitivas y que abarcan aplicaciones multitáctiles. En ella pueden codificar una vez e implementar en múltiples plataformas. Además, permite emplear técnicas de diseño y gráficos más modernos y potentes.

•

WxPython: módulo de extensión de Python, permite crear interfaces de usuario nativas que no añaden ninguna sobrecarga a la aplicación, además, sus capacidades multiplataforma permiten su implementación en todo tipo de dispositivos y plataformas.

•

Wax: compatible con la creación de aplicaciones multiplataforma. Ofrece un acceso simple a los elementos y objetos de Python para crear GUI eliminando los aspectos de bajo nivel.

3.2.4.2 Ejemplo

Imagen: Ejemplo Interfaz graficapython Fuente:https://pharalax.com/blog/python-desarrollo-de-interfaces-graficas-con-tkinter-labelsbuttonsentrys/

3.2.5 Comunicación Serial Por: Mario Sequén Según: ibm.com para entender el funcionamiento de un puerto serie, es necesario examinar primero las comunicaciones paralelas. Un puerto paralelo estándar utiliza ocho conectores o cables para transmitir simultáneamente bits de datos, formando un único carácter. La siguiente ilustración muestra la transmisión en paralelo de la letra a.

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Imagen: ejemplo del Puerto de comunicaciones Fuente:https://www.ibm.com/docs/es/ssw_aix_71/network/figures/asyco65.jpg

Los puertos serie requieren un solo conector, o cable, para enviar el mismo carácter de datos al dispositivo. Para conseguirlo, los datos se convierten del formato paralelo (enviado por el sistema), a formato secuencial, en el que los bits se organizan uno tras otro en una serie. Los datos se transmiten entonces al dispositivo, enviando el bit menos significativo (o el bit cero) en primer lugar. Una vez que el dispositivo remoto recibe los datos, éstos se vuelven a convertir al formato paralelo. La ilustración siguiente muestra la transmisión serie de la letra a.

Imagen: ejemplo del Puerto de comunicaciones serie Fuente:https://www.ibm.com/docs/es/ssw_aix_71/network/figures/asyco67.jpg

Las transmisiones serie de un solo carácter son simples y directas; sin embargo, surgen complicaciones cuando se transmiten en series un gran número de caracteres tal como se muestra en la ilustración siguiente. El sistema receptor no sabe cuándo finaliza un carácter y empieza el otro. Para solucionar este problema, ambos extremos del enlace de comunicación deben estar sincronizados o temporizados.

Imagen: ejemplo de Transmisión serie Fuente:https://www.ibm.com/docs/es/ssw_aix_71/network/figures/asyco75.jpg

Diferencias funcionales entre los puertos del sistema y los puertos serie Los puertos de sistema integrados de POWER5 son parecidos a los puertos serie, con la salvedad de que los puertos del sistema solo están disponibles para funciones que reciben un soporte específico.

3.2.5.1 Sincronización La sincronización es el proceso de temporización de la transmisión serie para identificar los datos que se envían correctamente.

3.2.5.2 Parámetros de comunicación serie

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Entre los parámetros utilizados durante la comunicación serie se encuentran bits por carácter, bits por segundo (bps), velocidad en baudios, paridad y bits de inicio, detención y marca.

3.2.5.3 El estándar EIA 232D El estándar EIA 232D se desarrolló en 1.969 para especificar las conexiones entre un sistema y un módem.

3.2.5.4 Métodos de comunicación asíncrona Describe las dos formas de comunicación asíncrona, de una vía o de dos vías (donde se incluye la modalidad dúplex y semi-dúplex).

3.2.5.5 Control de flujo El dispositivo serie necesita cierto tipo de control de flujo de datos para limitar la cantidad de datos que el sistema transmite.

3.2.6 comunicación serial pc a pc Por: Mario Sequén Según: intel.la abra el Administrador de dispositivos en ambos sistemas. En Puertos (COM y LPT), observe los puertos COM asignados al controlador host HS-UART (normalmente COM3 y COM4).

Imagen: ejemplo de Puertos Fuente:https://www.intel.com/content/dam/support/us/en/images/boardsandkits/devmgrcomports.jpg

Conecte el cable módem nulo entre los cabezales de los cables del puerto serial en los dos sistemas. Identifique el puerto COM al que se ha conectado el cable en cada sistema. Para un cable serial doble, los pines con números impares en el cabezal corresponden al puerto COM con menor número. (Utilizando este ejemplo, los pines con números impares corresponden a COM3 y a los pines con números pares a COM4.)

Imagen: ejemplo del Puerto Com Fuente:https://www.intel.com/content/dam/support/us/en/images/boardsandkits/serialheader.jpg

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En ambos sistemas, haga clic derecho en PuTTY.exe y haga clic en Ejecutar como administrador.

Imagen: ejemplo de PuTTY.exe Fuente:https://www.intel.com/content/dam/support/us/en/images/boardsandkits/runputty.jpg

3.2.6.1 En la ventana Configuración de PuTTY, en la sección Categoría, haga clic en Sesión. 1. En el campo Línea de serie, ingrese el número de puerto COM determinado en el paso 3 para este sistema. 2. En Tipo de conexión, haga clic en Serie.

3.2.6.2 En la sección Categoría, haga clic en Conexión > Serie. 1. Asegúrese de que la línea serie para conectarse al campo muestra el puerto COM establecido en el paso anterior. 2. Establezca el control de flujo en RTS/CTS. 3. Haga clic en Abrir. Esto comienza una sesión de comunicación con el puerto seleccionado.

Imagen: ejemplo de Conexión > Serie. Fuente:https://www.intel.com/content/dam/support/us/en/images/boardsandkits/flowcontrol.jpg

En la ventana Comunicación Con PuTTY, en cualquiera de los sistemas, escriba cualquier texto legible. El texto se muestra solo en la ventana de comunicación del otro sistema, no en el sistema que se utilizó para escribir el texto.

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Imagen: ejemplo de Comunicación Con PuTTY Fuente:https://www.intel.com/content/dam/support/us/en/images/boardsandkits/commresults1.jpg

3.2.7 Cifrados Python Por: Mario Sequén Según: delftstack.com el cifrado puede definirse como el proceso que transforma un texto plano en un texto cifrado. Esencialmente, se utiliza para cifrar datos. El proceso de encriptación requiere una clave, que puede ser utilizada para descifrar el mensaje original. Este artículo discutirá los diferentes métodos que puedes usar para encriptar una cadena en Python. Uso de Simple Crypt para cifrar una cadena en Python Usar el módulo Simple Crypt es la forma más rápida y sencilla de lograr el proceso de encriptación para Python 2.7 y 3. Este método convierte el texto plano en un texto cifrado en segundos, con la ayuda de una sola línea de código. El módulo PyCrypto proporciona la implementación del algoritmo para esta biblioteca y utiliza el cifrado AES256. Este método incorpora una verificación HMAC con el cifrado SHA256 para notificar cuando el texto cifrado es alterado o modificado. Simple Crypt tiene dos funciones: “cifrar” y “descifrar”. Es esencial instalar los módulos pycrypto y Simple Crypt para usar ambas funciones. El siguiente código utiliza simplecrypt para cifrar una cadena en Python:

Imagen: ejemplo de simplecrypt Fuente:https://www.delftstack.com/es/howto/python/python-encrypt-string/

La salida de este código sería un grupo de letras aleatorias. Para decodificar / descifrar el texto cifrado, usaremos el siguiente comando:

Imagen: ejemplo de descifrar el texto Fuente:https://www.delftstack.com/es/howto/python/python-encrypt-string/

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Utilice la biblioteca de cryptocode para cifrar una cadena en Python El término cryptocode es una biblioteca simple que nos permite cifrar y descifrar cadenas de forma segura y sencilla en Python 3 o superior. Recuerde que esta biblioteca debe instalarse manualmente; se puede hacer usando el comando pip. El siguiente programa utiliza la biblioteca cryptocode para cifrar una cadena en Python:

Imagen: ejemplo de cryptocode Fuente:https://www.delftstack.com/es/howto/python/python-encrypt-string/

Producción:

Imagen: ejemplo de cryptocode Fuente: https://www.delftstack.com/es/howto/python/python-encrypt-string/

El primer parámetro de la función sería la cadena que debe cifrarse. El segundo parámetro debe ser la clave, que se utilizará con el propósito de descifrar.

3.2.7.1 Cifrado Cesar Por: Ramiro Soto Según Wikipedia En criptografía, el cifrado César, también conocido como cifrado por desplazamiento, código de César o desplazamiento de César, es una de las técnicas de cifrado más simples y usadas. Es un tipo de cifrado por sustitución en el que una letra en el texto original es reemplazada por otra letra que se encuentra un número fijo de posiciones más adelante en el alfabeto. Por ejemplo, con un desplazamiento de 3, la A sería sustituida por la D (situada 3 lugares a la derecha de la A), la B sería reemplazada por la E, etc. Este método debe su nombre a Julio César, que lo usaba para comunicarse con sus generales. El cifrado César muchas veces puede formar parte de sistemas más complejos de codificación, como el cifrado Vigenère, e incluso tiene aplicación en el sistema ROT13. Como todos los cifrados de sustitución alfabética simple, el cifrado César se descifra con facilidad y en la práctica no ofrece mucha seguridad en la comunicación.

Imagen: Cifrado cesar Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Cifrado_C%C3%A9sar#/media/Archivo:Caesar3.svg

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3.2.7.2 Cifrado Hill Por: Ramiro Soto Según Wikipedia En criptografía clásica, el Cifrado Hill es un cifrado de sustitución poligráfica basado en el álgebra lineal. Inventado por Lester S. Hill en 1929, fue el primer cifrado poligráfico que era práctico para operar sobre más de tres símbolos inmediatamente. El artículo siguiente supone un conocimiento elemental de matrices. Cada letra está representada por un número. A menudo el esquema sencillo A = 0, B = 1, ..., Z = 25 es utilizado, pero esto no es una característica esencial del cifrado. Para encriptar un mensaje, cada bloque de n letras (considerados como un vector) está multiplicado por una matriz invertible n×n (modular 26). Para desencriptar el mensaje, cada bloque es multiplicado por el inverso de la matriz usada para la encriptación. La matriz usada para la encriptación es la llave de cifrado, y tiene que ser escogida aleatoriamente del conjunto de matrices invertibles n×n (modular 26). El cifrado puede naturalmente, ser adaptado a un alfabeto representado con cualquier orden numerico y/o cambiando el número (modular 26) siempre y cuando la matriz n×n (modular x) sea invertible.

Imagen: cifrado hill Fuente: https://culturacientifica.com/2017/01/11/criptografia-matrices-cifrado-hill/

3.2.7.3 La Deteccion de errores Por: Ramiro Soto La detección de errores Debido a los numerosos problemas a la hora de realizar la transmisión, es necesario utilizar técnicas que permitan detectar y corregir los errores que se hayan producido. Estas técnicas se basan siempre en la idea de añadir cierta información redundante a la información que desee enviarse. A partir de ella el receptor puede determinar, de forma bastante fiable, si los bits recibidos corresponden realmente a los enviado. Algunos métodos son: Paridad y Códigos de redundancia cíclica

Imagen: detección de errores Fuente: https://jarroba.com/codigo-de-hamming-deteccion-y-correccion-de-errores/

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Capítulo IV 4.

Internet de las cosas con arduino

1.1 Definicion de IOT Por: Dilan Tejax Según Wikipedia.org internet de las cosas (en inglés Internet ofthings, abreviado IoT) es un concepto que se refiere a la

interconexión digital de objetos cotidianos con Internet. El Internet de las cosas se ha considerado un término erróneo porque los dispositivos no necesitan estar conectados a la Internet pública. Sólo necesitan estar conectadas a una red y ser direccionables individualmente. Este campo ha evolucionado gracias a la convergencia de múltiples tecnologías, como la informática ubicua, los sensores, los sistemas integrados cada vez más potentes y el aprendizaje automático. Los campos tradicionales de los sistemas embebidos, las redes de sensores inalámbricos, los sistemas de control y la automatización —incluida la domótica y la inmótica— hacen posible, de forma independiente y colectiva, el Internet de las cosas. En el mercado de consumo, la tecnología IdC es más sinónimo de productos sobre el concepto de «hogar inteligente», que incluye dispositivos y aparatos —dispositivos de iluminación, termostatos, sistemas de seguridad del hogar, cámaras y otros electrodomésticos— que soportan uno o más ecosistemas comunes. Puede controlarse a través de dispositivos asociados a ese ecosistema, como los móviles y altavoces inteligentes. El IdC también se utiliza en los sistemas sanitarios. Arduino es un elemento que nos permite de forma sencilla y económica conectar cosas a Internet. Con un sencillo módulo ethernet o wifi podemos conectar Internet sensores para informar, motores controlados desde cualquier lado del mundo o mandar un SMS o email cada vez que se abra la puerta de casa. Arduino se ha convertido una figura destacada e incluso uno de los impulsores del IoT y no por casualidad, sino que por sus características es un HW con gran capacidad para usar en proyectos de IoT.

Características de Arduino para IoT •

Barato y rápido prototipado.

•

HW libre y por lo tanto es modificable para que consuma menos y para hacer un HW final de características industriales.

•

Disponibilidad de HW de comunicaciones de todo tipo para conectar con Arduino. Nuevas tecnologías de comunicación llegan antes que para elementos comerciales

•

Librerías y SW público para su reutilización o adaptación.

•

Flexibilidad en la programación.

•

Apoyo de la comunidad.

IoT en su amplio concepto es conectar a Internet cualquier cosa, teniendo sentido o sin tenerlo. Por ejemplo, podríamos conectar a internet un sofá con un Arduino y unos pocos sensores, este sofá podría tuitear que nos acabamos de sentar a ver nuestra serie favorita, simplemente detectando el peso de la persona y conectándose a una API de un servidor de streaming como netflix y comprobando que acabo de poner un capítulo de Narcos.

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Imagen: IOT Fuente:https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2018/11/14/dispositivos-hardware-iot/

1.1.1 Historia del IOT Por: Dilan Tejax Según itop.es los asesores tecnológicos tenemos la obligación de estar al tanto de la evolución de la tecnología y su

aplicación a la vida cotidiana, pero, con especial interés, en lo que pueda ayudar a las personas en sus puestos de trabajo. El verdadero reto es ser capaz de comunicar en un lenguaje cotidiano y entendible por cualquier interlocutor esos conceptos y sus implicaciones. Cuando toca explicar qué es el IoT (Internet ofThings) se tiende a resumir en que se trata de convertir objetos cotidianos en fuentes de información que están conectados a la red. Llevado al mundo empresarial, puede ser desde sensores en silos de producción, que nos avisan del nivel de determinada materia prima y que permite hacer pedidos automáticos para ciertos niveles desde un sistema inteligente, o el propio GPS incorporado en los teléfonos inteligentes que permite registrar las rutas de reparto y poder planear rutas más eficientes. Pero antes de seguir, ¿cuándo surgió realmente el IoT? ¿Cómo nos afecta en el presente? ¿Cuál será su futuro? El término tiene su origen a finales del siglo pasado, concretamente en 1999, cuando Kevin Ashton, directivo de Procter & Gamble, tuvo la iniciativa de crear una agrupación de investigadores llamada Auto-ID Center en el Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), que se dedicaban a averiguar información sobre la identificación por radiofrecuencia en red (RFID) y tecnologías de sensores.

Siendo este el origen, la definición del concepto IoT lo podemos concretar en una colección de objetos ilimitados permanentemente conectados en un escenario digital que aspiran a que todo sea inteligente mediante la gestión de grandes cantidades de información. Y aquí entra en juego el Big Data, enfocado a las personas en última instancia. El propósito del IoT es centrarse tanto en una utilidad personal como social. Por lo tanto, esta tendencia supondrá la focalización en la persona, buscando la personalización máxima, sin perder de vista las posibilidades que ofrece para el progreso social o empresarial. La medida en que el IoT puede afectarnos actualmente es la posibilidad de listar los objetos cotidianos del entorno personal, o laboral, que podemos convertir en fuentes de datos conectadas. Por tanto, el recorrido del IoT es, aún, un largo camino por recorrer y que explotar para el beneficio de la información que se pueda procesar. Con más objetos interconectados en el trabajo y el hogar, más información estará fluyendo desde estos sistemas simples hacia grandes bases de datos, donde se pueden realizar correlaciones y llegar a tomar decisiones.

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En el presente ya podemos ver diferentes aplicaciones, como las descritas al comienzo del artículo, así como en otros casos de soluciones creadas por empresas como El Hair Coach, fabricado por L’Oreal, o la cama inteligente Sleepnumber 360. El principal campo de desarrollo actual y de aplicación del IoT tiene que ver con el incipiente desarrollo de las SmartCities. El aprovechamiento y transformación en recolectores de información de los elementos de una ciudad está llevando a utilizar plataformas de gestión de datos masivos para la toma de decisiones a nivel gobierno. Por tanto, el futuro del IoT, más allá de las posibilidades tecnológicas que permite y de la creación de este nuevo mercado, a su vez será impulsor de sectores de todo tipo, a nivel industrial, profesional o en el entorno de la Smart City mencionado. La principal ventaja es que esos receptores y emisores de datos cada vez pueden ser más y más inteligentes e, incluso, poder llegar a tomar decisiones por sí mismos. Lo que no esté supeditado a la creatividad y al criterio humano, será reemplazado. Estamos hablando de grandes cambios que veremos pronto, tal es así, que en la próxima generación ya estará totalmente transformada.

Imagen: Historia del IOT Fuente:https://www.tecnoseguro.com/analisis/iot-seguridad-electronica-historia

1.1.2 Etapas de una solucion IOT Por: Dilan Tejax Según digi.com la arquitectura del sistema IoT suele describirse como un proceso de cuatro etapas en el que los datos

fluyen desde los sensores conectados a las "cosas" a través de una red y, finalmente, a un centro de datos corporativo o a la nube para su procesamiento, análisis y almacenamiento.

1.1.2.1 FASE 1: Sensores y Actuadores El proceso comienza con los sensores y actuadores, los dispositivos conectados que supervisan (en el caso de los sensores) o controlan (en el caso de los actuadores) alguna "cosa" o proceso físico. Los sensores captan datos sobre el estado de un proceso o una condición ambiental, como la temperatura, la humedad, la composición química, los niveles de fluido en un depósito, el flujo de fluido en una tubería o la velocidad de una línea de montaje, entre otros. En algunos casos, un sensor puede detectar una condición o evento que requiere una respuesta casi inmediata para que un actuador pueda realizar acciones de corrección en tiempo real, por ejemplo, ajustar el caudal de un fluido, o los movimientos de un robot industrial. En estas situaciones, se requiere una latencia muy baja entre el sensor y el actuador de análisis/disparo. Para evitar el retraso de un viaje de ida y vuelta de los datos al servidor, el análisis de los datos para determinar el fallo y el envío del control a la "cosa", este procesamiento crítico se realiza muy cerca del proceso que se supervisa o controla.

1.1.2.2 FASE 2: Pasarelas de Internet y sistemas de adquisición de datos Un sistema de adquisición de datos (DAS) recoge los datos brutos de los sensores y los convierte de formato analógico a digital. A continuación, el DAS agrega y formatea los datos antes de enviarlos a través de una pasarela de Internet mediante WAN inalámbrica (como Wi-Fi o celular) o WAN cableada para la siguiente fase de procesamiento.

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En este punto, el volumen de datos es máximo. Las cantidades pueden ser enormes, especialmente, por ejemplo, en una fábrica donde cientos de sensores pueden estar recogiendo datos simultáneamente. Por eso, los datos también se filtran y se comprimen hasta alcanzar un tamaño óptimo para su transmisión.

1.1.2.3 FASE 3: Preprocesamiento: Análisis en la frontera Una vez que los datos del IoT han sido digitalizados y agregados, necesitarán ser procesados para reducir aún más el volumen de datos antes de que vayan al centro de datos o a la nube. El dispositivo de borde puede realizar algunos análisis como parte del preprocesamiento. El aprendizaje automático puede ser muy útil en esta fase para proporcionar información al sistema y mejorar el proceso de forma continua, sin esperar a que las instrucciones lleguen desde el centro de datos corporativo o la nube. El procesamiento de este tipo suele tener lugar en un dispositivo situado cerca de donde residen los sensores, por ejemplo, en un armario de cableado insitu.

1.1.2.4 FASE 4: Análisis en profundidad en la nube o en el centro de datos En la fase 4 del proceso, se pueden utilizar potentes sistemas informáticos para analizar, gestionar y almacenar los datos de forma segura. Esto suele tener lugar en el centro de datos corporativo o en la nube, donde se pueden combinar los datos de múltiples sitios/sensores de campo para proporcionar una imagen más amplia del sistema global de IoT y ofrecer información procesable tanto a los responsables de TI como a los de la empresa. Una empresa puede tener operaciones en diferentes zonas geográficas y los datos del IoT pueden analizarse para identificar tendencias y patrones clave, o para detectar anomalías.

4.4 Aplicaciones de IOT Por: Adolfo Laureano Toc Tan Según geoinnova.ord, El Industrial IoT se define como la red de dispositivos, maquinaria y sensores conectados entre sí y a internet, con el objetivo de recoger datos y analizarlos para aplicar esta información a una mejora en los procesos. Las aplicaciones del Industrial IoT son numerosas y han empujado a un creciente número de empresas a impulsar este nuevo paradigma para mejorar su productividad y optimizar sus gastos y beneficios. Se trata de un mercado en constante expansión y al que los principales actores ya se han incorporado. Aunque los estudios varían en las predicciones exactas sobre el valor de mercado para los próximos años del IIoT, los principales informes coinciden en que la inversión se va a triplicar, como mínimo. Para acceder a esta ventaja competitiva, conviene conocer cuáles son las principales aplicaciones IIoT y cómo implementar el sistema.

Imagen: Algunas aplicaciones de iot Fuete:https://signalsiot.com/wp-content/uploads/2019/06/Top_10_wearables_across_10_sectors.jpg

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Las principalesaplicaciones Del Industrial IoT Estudios publicados por Deloitte indican la importancia que desde el mundo de los negocios se le está dando a generar entornos IoT: según su informe ‘Industry 4.0’, el 94% de los encuestados indican que la transformación digital es un objetivo estratégico primordial para su organización. Si bien se trata de una tendencia global, en el caso del sector industrial las empresas deben conocer la utilidad de las aplicaciones del Industrial IoT para generar procesos que sigan siendo relevantes en los próximos años. Gestión y monitoreo automatizada y remota de los equipos

Una de las principales aplicaciones IIoT tiene que ver con la gestión automatizada de equipos, de modo que a través de un sistema centralizado es posible controlar y monitorear todos los procesos de una empresa. La capacidad de control remoto a través de equipos y software digitales implica de igual modo que es posible controlar varias plantas situadas en diferentes puntos geográficos. Esto da a las empresas una capacidad no vista hasta ahora de observar los avances en su producción a tiempo real, a la par que analizar los datos históricos que obtengan sobre sus procesos. El objetivo de recopilar y utilizar estos datos es dar pie a la mejora de procesos y generar un entorno en el que las decisiones basadas en información sean prioritarias. Mantenimiento predictivo

El mantenimiento predictivo consiste en lograr detectar la necesidad de un equipo de someterse a mantenimiento antes de que tenga lugar una crisis y se deba parar la producción de forma urgente. Supone así una de las razones por las que implantar un sistema de adquisición de datos, análisis y gestión de datos Este sistema consiste en una de las aplicaciones del Industrial IoT más efectivas y funciona a través de sensores que, instalados en los equipos, y a plataformas de operaciones son capaces de mandar alertas si se dan ciertos parámetros de riesgo. Por ejemplo, los sensor que monitorizan robot o máquinas, envían los datos a las plataformas que analizan en tiempo real los datos recibidos y aplican algoritmos avanzados que pueden avisar de una temperatura elevada o unas vibraciones alejadas de parámetros normales. Aplicación de mejoras más rápida

El IIoT genera información valiosa para que los encargados de mejorar procesos en un modelo de negocio industrial (ingenieros de procesos, de calidad o de manufactura) puedan acceder a datos y analizarlos de forma más rápida y automática y realizar los ajustes necesarios en los procesos de manera remota. Así, también se agiliza la aplicación de cambios y mejoras, en procesos de Inteligencia Operacional y Business Intelligence que ya están aportando ventajas competitivas a un gran número de empresas industriales. Inventarios a punto

El uso de sistemas Industrial IoT permite monitorear el inventario de forma automática, comprobando si se siguen los planes y dando la alerta en caso de que ocurran desviaciones. Consiste en otra de las aplicaciones del Industrial IoT esenciales para mantener flujos de trabajo constantes y eficientes. Control de calidad

Otra de las aplicaciones IIoT más importantes es la capacidad de monitorear la calidad de los productos manufacturados en cualquiera de sus fases: desde las materias primas utilizadas, al modo en que son transportadas (a través de aplicaciones smart tracking) o las reacciones del cliente final al recibirlo. Esta información es vital para estudiar la eficiencia de la empresa y aplicar los cambios necesarios en caso de detectar fallos para optimizar los procesos y detectar de manera temprana los defectos en la cadena de producción. Además, se

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ha comprobado que resulta esencial para prevenir riesgos en las industrias más delicadas como la farmacéutica o la alimentaria. Optimización de la cadena de suministro

Entre las aplicaciones Industrial IoT que trabajan a favor de una mayor eficiencia, se encuentra la capacidad de conocer a tiempo real y en tránsito la situación de la cadena de suministro de una empresa. De este modo, es posible detectar posibles oportunidades de mejora ocultas, o señalar aquellos problemas que están complicando los procesos, haciéndolos ineficientes o no rentables. Mejora en la seguridad en planta

Los equipos que forman parte del IIoT son capaces de generar datos a tiempo real sobre la situación en planta. A través del monitoreo de daños a equipos, la calidad del aire en planta o la frecuencia de enfermedades en una empresa, entre otros indicadores, es posible prevenir potenciales escenarios peligrosos que supongan una amenaza para los trabajadores. De este modo, se potencia no solo la seguridad en planta, sino también la productividad y la motivación de los trabajadores. Además, se minimizan los costes económicos y de reputación que se derivan de una mala gestión de la seguridad en una empresa. Nexus Integra, la plataforma para acceder a las aplicacionesIIoT La elección del software adecuado para acceder a todas las ventajas de las aplicaciones Industrial IoT es clave. En Nexus Integra ofrecemos una única plataforma en la que se reúnen todos los datos generados por la empresa. A través de un funcionamiento intuitivo y sencillo, este software impulsa la eficiencia y la organización en empresas industriales. El proceso de implementación de Nexus Integra es sencillo y funciona a través de cuatro fases que van desde las primeras reuniones técnicas con nuestros expertos para establecer un itinerario hasta la formación del personal que se encargará de gestionar la aplicación.

Imagen: Las aplicaciones de iot Fuente:https://neuroons.com/wp-content/uploads/2020/11/Principales-aplicaciones-IOT-en-las-empresas.jpg

4.4.1 Descubreel Internet Industrial de las Cosas. Por: AdolfoLaureanoToc Tan Según datos de Oxford Economics, el Internet Industrial de las Cosas (IIoT) puede impactar en industrias que representan 62 % del PIB en los países del G20. Entre ellas, algunas como la manufactura, la energía o la alimentación. La aplicación del IoT en el sector promete convertirse en el mayor impulsor de la productividad y la innovación en la próxima década.

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Imagne: Iot industrial Fuente:https://www.iberdrola.com/documents/20125/40276/IIOT_746x419.jpg/037d9dc4-8a73-c980-c14e214374bbc2e3?t=1627035730660

En la actualidad, hay 4.600 millones de personas conectadas a Internet en el planeta, pero no están solas: se calcula que hay 30.000 millones de dispositivos conectados a la red que interactúan sin intervención humana, conformando la denominada Internet de las Cosas (IoT). A menudo, se presenta esta tecnología con ejemplos como un frigorífico que hace un pedido al supermercado cuando se termina la leche, sin embargo, la mayor parte de sus aplicaciones se encuentran en la industria y es que el Internet Industrial de las Cosas (IIoT) será pieza clave en la Cuarta Revolución Industrial.

QUÉ ES EL INTERNET INDUSTRIAL DE LAS COSAS (IIOT). DIFERENCIAS CON EL IOT

El Internet Industrial de las Cosas (IIoT) es el conjunto de sensores, instrumentos y dispositivos autónomos conectados a través de Internet a aplicaciones industriales. Esta red permite recopilar datos, realizar análisis y optimizar la producción, aumentando la eficiencia y reduciendo los costes del proceso de fabricación y prestación de servicios. Las aplicaciones industriales son ecosistemas tecnológicos completos que conectan dispositivos y a estos con las personas que gestionan los procesos en líneas de montaje, logística o distribución a gran escala. Las aplicaciones actuales del IIoT se concentran, sobre todo, en manufactura, transporte y energía, con una inversión de más de 300.000 millones de dólares en todo el mundo en 2019 que se espera se duplique en 2025. En el futuro inmediato se prevé que la adopción del IIoT se traduzca en la implantación de más robots industriales, como los cobots, sistemas de control de almacenes y transporte de mercancías, y sistemas de mantenimiento predictivo. La diferencia entre el Internet de las Cosas (IoT) y su versión industrial (IIoT) es que mientras el IoT está enfocado a servicios para los consumidores, el IIoT se concentra en aumentar la seguridad y la eficiencia en los centros de producción. Por ejemplo, las soluciones para el consumo se han centrado en aparatos inteligentes para el hogar, desde asistentes virtuales hasta sensores de temperatura o sistemas de seguridad, o para las personas, como los wearables que controlan la salud.

CARACTERÍSTICAS DEL INTERNET INDUSTRIAL DE LAS COSAS (IIOT)

No todos los sistemas pueden clasificarse como IIoT. En general, requiere que sean sistemas conectados en red que generen datos para su análisis y produzcan acciones concretas. El funcionamiento de los sistemas de IIoT se basa en una estructura por capas: •

Dispositivos. La parte visible del sistema son los dispositivos: sensores, localizadores GPS, máquinas, entre otros.

•

Red. Por encima está la capa de conectividad, es decir, la red que se establece entre estos dispositivos y los servidores a través del cloudcomputing o el edgecomputing.

•

Servicios. Son las aplicaciones informáticas que analizan los datos recopilados y los procesan para ofrecer un servicio concreto.

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Contenido. Es la interfaz con el operario humano, que puede ser un ordenador, una tablet o incluso dispositivos como gafas de realidad virtual o realidad aumentada.

APLICACIONES DEL INTERNET INDUSTRIAL DE LAS COSAS (IIOT)

Las aplicaciones del Internet de las Cosas en la industria son variadas, pero a continuación repasamos algunas de las más relevantes:

Uso de vehículos autónomos El transporte de componentes a la planta o de productos al almacén puede efectuarse mediante vehículos autónomos que son capaces de moverse de un lado a otro de la fábrica detectando obstáculos.

Optimización del rendimiento de las máquinas Una máquina inactiva representa una pérdida de ingresos. Gracias a los sensores y al procesamiento de datos, es posible optimizar el tiempo de utilización de las máquinas dentro de una planta de fabricación.

Reducción de los errores humanos Los operarios humanos continuarán siendo imprescindibles en muchas tareas, pero las herramientas que utilicen estarán conectadas al sistema para ahorrar tiempo y evitar errores.

Mejora de la logística y la distribución Los productos almacenados incorporan sensores que aportan datos en tiempo real sobre su ubicación e, incluso, sobre su temperatura o las condiciones del entorno, algo que será especialmente útil durante, por ejemplo, la distribución de la vacuna contra la COVID-19.

Disminución del número de accidentes Los wearables, como gafas, pulseras o guantes, permiten recoger datos del operario que los lleva —desde su ubicación o proximidad a las máquinas a su pulso, temperatura o tensión— y reducir así la posibilidad de accidentes.

Imagen: El impacto de las industrias Fuente:https://www.iberdrola.com/documents/20125/40276/IB_Infografia_Impacto_Internet_De_Las_Cosas_ESP.jpg/a12cbcd3-86e27020-8b7f-5ea3f4dd0847?t=1627035733899

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4.4.2 Agricultura. Por: Adolfo LaurenoToc Tan La agricultura se enfrenta a un gran reto: alimentar a una población en continuo aumento. Este sector siempre ha sido impulsado por la innovación y está experimentando una transformación acelerada con la tecnología digital y el Internet de las cosas (IoT). Le damos explicaciones a continuación. Según las Naciones Unidas, la población mundial en 2020 fue de 7.800 millones de personas. Las proyecciones para los próximos años son de 8.500 millones para 2030 y de 9.700 millones para 2050. Se trata de un gran reto para el sector agrícola, que debe satisfacer la creciente demanda para alimentar a todo el planeta. De hecho, los agricultores y ganaderos tendrán que adquirir nuevas herramientas para aumentar su producción. Pero, ¿cuáles son estas nuevas herramientas? ¿Cómo se adaptan al ámbito de la agricultura? Según el libro francés titulado “Les révolutions agricoles en perspective” o "Revoluciones agrícolas en perspectiva", la humanidad ha experimentado dos revoluciones agrícolas. La segunda, que data del siglo XX, generaliza la mecanización, así como el uso de fertilizantes y productos fitosanitarios. Estas dos revoluciones han contribuido a aumentar la productividad de las explotaciones y han cambiado profundamente la vida cotidiana de los profesionales. Pero está en marcha una tercera revolución: la llegada de la biotecnología combinada con nuevas técnicas de cultivo. Y veremos en este artículo que es más que necesario que el mundo de la agricultura desarrolle nuevos métodos para aumentar su productividad y hacer frente al aumento de la población. Más allá de la explosión demográfica, se trata también de ofrecer productos de buena calidad para satisfacer las demandas de consumidores cada vez más exigentes. Entre las nuevas herramientas de las que disponen los operadores para hacer frente a estos retos : el Internet de las cosas o IoT.

Imagne: Cultivar el negocio agrícola Fuente:https://datta.com.ec/img/posts/May2021/cSZv69pwBUJHP0La1H4g.jpg

¿Cómo funciona el IoT en la agricultura?

Brinda eficiencia y una producción inteligente en la agricultura 4.0, la cual consiste en el despliegue de sistemas de alta tecnología que permiten gestionar un cultivo de manera remota gracias a la ayuda de sensores que miden condiciones en ambiente y suelo (temperatura, humedad, luminosidad, radiación, entre otras), con tecnologías de comunicación y red de internet (nube). ¿Qué beneficios tienen los agricultores al utilizar IoT? •

Monitorear las condiciones en campos de cultivos desde cualquier lugar.

•

Disponer de información detallada sobre sus cultivos 24/7.

•

Reducir desperdicios e incrementar la productividad en el campo.

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Alertas en tiempo real de anomalías en sus cultivos.

•

Optimización de procedimientos agrícolas.

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Liberación de tiempo operativo para enfocarse en estrategias comerciales.

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Acceso a indicadores clave de su operación agrícola.

Imagen: Internet agricola Fuente: https://d2ke0ff4uknkae.cloudfront.net/hortalizas/wp-content/uploads/2018/08/11.jpg

4.4.3 Salud Por: Pablo Toj Según Ambit.com, La evolución de la tecnología en los últimos años ha permitido que el sector salud pueda mejorar muchos de sus procedimientos, dispositivos y medicamentos. La inteligencia artificial, la realidad virtual, el Big Data y el internet de las cosas están suponiendo una gran mejora para el sector. La tecnología aplicada a la salud tiene una clara representación en el uso de dispositivos médicos capaces de monitorizar pacientes y enviar datos de los mismos en tiempo real para poder evaluar su estado de salud, e intervenir incluso antes de que se produzca un problema. En este artículo, hablaremos del internet de las cosas médicas, su gran importancia para la detección, diagnóstico y tratamiento de enfermedades, y qué dispositivos IoMT podemos encontrar hoy en día en el mercado. El internet de las cosas médicas o IoMT (Internet of Medical Things) son dispositivos médicos capaces de comunicarse vía internet para transferir información sobre los pacientes. El IoMT es la aplicación de la tecnología de internet de las cosas en el sector sanitario, siendo una de las áreas donde sus beneficios son más importantes y evidentes. Dentro de IoMT se recogen tanto los dispositivos como las aplicaciones médicas dedicadas a la digitalización y transformación de los procesos sanitarios (atención, actuación, investigación, fabricación, etc.). Cuál es la importancia de los dispositivos IoMT Las empresas de tecnología médica fabrican una amplia variedad de dispositivos médicos (se cifra en más de medio millón), como marcapasos, sistemas de monitoreo domésticos o monitores de glucosa en sangre, entre muchos otros. Poder dotar a todos estos dispositivos de la capacidad de conectarse a internet y enviar información en tiempo real a los profesionales sanitarios, permite percibir la gran importancia de IoMT para la medicina hoy en día.. Los principales beneficios que aporta IoMT son: Aportan información sobre el estado de salud del paciente en tiempo real Permiten realizar un seguimiento personalizado del paciente y corregir tratamientos de forma inmediata. Administración más eficiente de los recursos médicos disponibles, proporcionando una reducción de costes de servicio (la factura de los hospitales se reduce). Se reducen los errores de diagnóstico y aplicación de tratamientos. Reducen el tiempo de atención médica (reducir las listas de espera de centros de salud y hospitales, o disminuir el tiempo de espera para cirugías, por ejemplo).

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Mejora la experiencia del paciente en el centro sanitario, con citas personalizadas y mejor optimización del espacio de atención. Tipos de dispositivos IoMT A continuación, vamos a comentar la aplicación de los dispositivos IoT de la salud: •

Telemedicina

•

Wearables

•

Drones

•

Realidad aumentada

•

Inteligencia Artificial y Big Data

Los dispositivos IoMT están ganando más terreno en el sector sanitario al tener mayor relevancia en el desempeño de nuevas y valiosas tareas. El sector de la medicina está en constante crecimiento y en los próximos años esta tendencia continuará debido al desarrollo de nuevas enfermedades y al crecimiento y envejecimiento de la población. Los dispositivos IoMT cada vez tomarán un papel más importante para mejorar la atención sanitaria y acelerar el trabajo de los profesionales médicos. Cuando hablamos de IoMT lo hacemos de dispositivos aplicados a la salud y la medicina, pero no solo se trata de dispositivos específicos, sino que un teléfono móvil o un Smartphone puede actuar como IoMT (por ejemplo, monitorizando el ritmo cardiaco). Otros ejemplos de dispositivos IoMT los podemos encontrar en inhaladores inteligentes para mejora de tratamientos respiratorios, medidores de glucosa en sangre que envían los datos directamente al profesional sanitario o sistemas de administración de medicamentos (para enviar alertas a los pacientes sobre sus tratamientos), entre otros.

Imagen: Salud IOT Fuente: https://www.egosbi.com/wp-content/uploads/2020/04/e89e1e2fa6-1080x675.jpg

4.5 Arquitectura IOT. Por: Pablo Toj Según Digi.com la arquitectura del sistema IoT suele describirse como un proceso de cuatro etapas en el que los datos fluyen desde los sensores conectados a las "cosas" a través de una red y, finalmente, a un centro de datos corporativo o a la nube para su procesamiento, análisis y almacenamiento. En la Internet de las cosas, una "cosa" puede ser una máquina, un edificio o incluso una persona. Los procesos de la arquitectura de la IO también envían datos en la otra dirección en forma de instrucciones o comandos que indican a un actuador o a otro dispositivo conectado físicamente que realice alguna acción para controlar un proceso físico. Un actuador puede hacer algo tan sencillo como encender una luz o tan importante como detener una línea de montaje si se detecta un fallo inminente. Repasemos esta arquitectura del IoT etapa por etapa:

4.5.1 FASE 1: Sensores y Actuadores El proceso comienza con los sensores y actuadores, los dispositivos conectados que supervisan (en el caso de los sensores) o controlan (en el caso de los actuadores) alguna "cosa" o proceso físico. Los sensores captan datos sobre

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el estado de un proceso o una condición ambiental, como la temperatura, la humedad, la composición química, los niveles de fluido en un depósito, el flujo de fluido en una tubería o la velocidad de una línea de montaje, entre otros.

Imagen: Sensores y Actuadores Fuente: https://es.digi.com/getattachment/Blog/post/The-4-Stages-of-IoT-Architecture/GettyImages-1197341261-1280.jpg?lang=en-US

En algunos casos, un sensor puede detectar una condición o evento que requiere una respuesta casi inmediata para que un actuador pueda realizar acciones de corrección en tiempo real, por ejemplo, ajustar el caudal de un fluido, o los movimientos de un robot industrial. En estas situaciones, se requiere una latencia muy baja entre el sensor y el actuador de análisis/disparo. Para evitar el retraso de un viaje de ida y vuelta de los datos al servidor, el análisis de los datos para determinar el fallo y el envío del control a la "cosa", este procesamiento crítico se realiza muy cerca del proceso que se supervisa o controla. Este procesamiento "en el borde" puede ser realizado por un dispositivo de sistema en módulo (SOM), como un Módulo DigiConnectCore y/o un Router celular Digi con Python.

4.5.3 FASE 2: Pasarelas de Internet y sistemas de adquisición de datos Un sistema de adquisición de datos (DAS) recoge los datos brutos de los sensores y los convierte de formato analógico a digital. A continuación, el DAS agrega y formatea los datos antes de enviarlos a través de una pasarela de Internet mediante WAN inalámbrica (como Wi-Fi o celular) o WAN cableada para la siguiente fase de procesamiento. En este punto, el volumen de datos es máximo. Las cantidades pueden ser enormes, especialmente, por ejemplo, en una fábrica donde cientos de sensores pueden estar recogiendo datos simultáneamente. Por eso, los datos también se filtran y se comprimen hasta alcanzar un tamaño óptimo para su transmisión.

Imagen: Internet y Sistemas Fuente: https://es.digi.com/getattachment/Blog/post/The-4-Stages-of-IoT-Architecture/GettyImages-9731438701280x720.jpg?lang=en-US

4.5.3 FASE 3: Preprocesamiento: Análisis en la frontera Una vez que los datos del IoT han sido digitalizados y agregados, necesitarán ser procesados para reducir aún más el volumen de datos antes de que vayan al centro de datos o a la nube. El dispositivo de borde puede realizar algunos análisis como parte del preprocesamiento. El aprendizaje automático puede ser muy útil en esta fase para proporcionar información al sistema y mejorar el proceso de forma continua, sin esperar a que las instrucciones lleguen desde el centro de datos corporativo o la nube. El procesamiento de este tipo suele tener lugar en un dispositivo situado cerca de donde residen los sensores, por ejemplo, en un armario de cableado in situ.

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Imagen: Preprocesamiento Fuente: https://es.digi.com/getattachment/6542397e-b183-404b-9782-99f61f1de78b/GettyImages-12152468491280x720.jpg?lang=en-US

4.5.4 FASE 4: Análisis en profundidad en la nube o en el centro de datos En la fase 4 del proceso, se pueden utilizar potentes sistemas informáticos para analizar, gestionar y almacenar los datos de forma segura. Esto suele tener lugar en el centro de datos corporativo o en la nube, donde se pueden combinar los datos de múltiples sitios/sensores de campo para proporcionar una imagen más amplia del sistema global de IoT y ofrecer información procesable tanto a los responsables de TI como a los de la empresa. Una empresa puede tener operaciones en diferentes zonas geográficas y los datos del IoT pueden analizarse para identificar tendencias y patrones clave, o para detectar anomalías. A este nivel, se pueden utilizar aplicaciones específicas del sector y/o de la empresa para realizar análisis en profundidad y aplicar reglas de negocio para determinar si es necesario tomar medidas. Los datos entrantes pueden indicar cambios deseables en la configuración de los dispositivos u otras formas de optimizar el proceso, formando un bucle que facilita la mejora constante. La fase 4 también incluye el almacenamiento en un almacén de datos, tanto para el registro como para el análisis posterior.

Imagen: Base de datos Fuente:https://es.digi.com/getattachment/Blog/post/The-4-Stages-of-IoT-Architecture/GettyImages-12047622481280x720.jpg?lang=en-US

1.2. Herramientas para IOT. Por: Pablo Toj Según Geekflare.com las plataformas y herramientas de IoT se consideran el componente más importante del ecosistema de IoT. Cualquier dispositivo IoT permite conectarse a otros dispositivos y aplicaciones IoT para transmitir información utilizando protocolos estándar de Internet. IoT Las plataformas llenan la brecha entre los sensores del dispositivo y las redes de datos. Conecta los datos al sistema de sensores y brinda información utilizando aplicaciones de back-end para crear una idea de la gran cantidad de datos desarrollados por los muchos sensores. El Internet de los objetos (IO) es el futuro de la tecnología que ayuda a la inteligencia artificial (IA) a regular y comprender las cosas de una manera considerablemente más fuerte.

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Imagen: Herramientas IOT https://geekflare.com/wp-content/uploads/2019/10/iot.jpg

Una lass herramientas y plataformas más usadas son:

1.2.1 Zetta Zetta es una plataforma de IoT basada en API basada en Node.js. Se considera un conjunto de herramientas completo para crear API HTTP para dispositivos. Zetta combina API REST y WebSockets para crear aplicaciones de datos intensivos y en tiempo real. Las siguientes son algunas características notables. •

Puede ejecutarse en la nube, en una PC o incluso en placas de desarrollo modestas.

•

Interfaz sencilla y programación necesaria para controlar sensores, actuadores y controladores.

•

Permite a los desarrolladores ensamblar aplicaciones para teléfonos inteligentes, aplicaciones para dispositivos y aplicaciones en la nube.

•

Está desarrollado para aplicaciones intensivas en datos y en tiempo real.

•

Convierte cualquier máquina en una API.

Imagen: Zetta https://geekflare.com/wp-content/uploads/2019/10/Zetta_1-e1572421914791.png

1.2.2 Arduino Si está buscando hacer una computadora que pueda percibir y ejercer un control más fuerte sobre el mundo real cuando se relaciona con su computadora independiente ordinaria, entonces Arduino puede ser tu sabia preferencia. Al ofrecer una combinación adecuada de hardware y software de IoT, Arduino es una plataforma de IoT fácil de usar. Opera a través de una serie de especificaciones de hardware que se pueden dar a la electrónica interactiva. El software de Arduino viene en el plan del lenguaje de programación Arduino y el entorno de desarrollo integrado (IDE).

Imagen: Arduino https://geekflare.com/wp-content/uploads/2019/10/Arduino_2-397x270.png

1.2.3 Node-RED Nodo-RED es una herramienta visual para alinear el Internet de las cosas, es decir, conectar dispositivos de hardware, API y servicios en línea de nuevas formas. Construido sobre Node.js, Node-RED se describe a sí mismo como "un medio visual para conectar el Internet de las cosas".

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Proporciona a los desarrolladores la posibilidad de conectar dispositivos, servicios y API mediante un editor de flujo basado en navegador. puede funcionar Frambuesa Pi, y otros 60,000 módulos están disponibles para ampliar sus instalaciones.

Imagen: Node-RED https://geekflare.com/wp-content/uploads/2019/10/Node-RED_3.png

1.2.4 Flutter Aleteo es un núcleo de procesador programable para proyectos de electrónica, diseñado para estudiantes e ingenieros. La gloria de Flutter es su largo alcance. Esta placa basada en Arduino incluye un transmisor inalámbrico que puede mostrar hasta más de media milla. Además, no necesita un enrutador; Los tableros de aleteo pueden interactuar entre sí rápidamente. Consiste en encriptación AES de 256 bits y es fácil de usar. Algunas de las otras características se encuentran a continuación. •

Rendimiento rápido

•

UI expresiva y flexible

•

Rendimiento nativo

•

Acabado visual y funcionalidad de los widgets existentes.

Imagen: Fletter https://geekflare.com/wp-content/uploads/2019/10/flutter.png

4.6.1 Hardware para IOT (Arduino y NodemCU) Por: Lourdes Valle Según: babelgroup.com el acrónimo de Internet ofThings, o su traducción más común al castellano, Internet de las Cosas, se podría decir que es la agrupación e interconexión de dispositivos y objetos a través de una red donde podrían interactuar entre ellos o con sistemas terceros. Con algunas de sus características como la expansión de la cobertura de las redes de comunicaciones inalámbricas y el abaratamiento de estas y, por otro, la eclosión del hardware que permite de forma sencilla y barata abordar el desarrollo de pequeños dispositivos electrónicos programables capaces de conectarse a una red inalámbrica y con muy bajo consumo de energía. La expansión de la cobertura de las redes de comunicaciones inalámbricas y el abaratamiento de estas y, por otro, la eclosión del hardware que permite de forma sencilla y barata abordar el desarrollo de pequeños dispositivos electrónicos programables capaces de conectarse a una red inalámbrica y con muy bajo consumo de energía. Un paso más arriba se encuentra los Sistemson chip o SoC, que son un microcontrolador con todo lo necesario para que pueda funcionar de

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manera autónoma como si fuera una computadora, dependiendo del fabricante puede hasta incluir memora masiva para almacenamiento de programas en el propio chip, conectividad Wifi, bluetooth, etc. Según geekflare.com Las plataformas y herramientas de IoT se consideran el componente más importante del ecosistema de IoT. Cualquier dispositivo IoT permite conectarse a otros dispositivos y aplicaciones IoT para transmitir información utilizando protocolos estándar de Internet. IoT Las plataformas llenan la brecha entre los sensores del dispositivo y las redes de datos. Conecta los datos al sistema de sensores y brinda información utilizando aplicaciones de back-end para crear una idea de la gran cantidad de datos desarrollados por los muchos sensores. Según programarfacil.com Un ejemplo claro puede ser Arduino: Si está buscando hacer una computadora que pueda percibir y ejercer un control más fuerte sobre el mundo real cuando se relaciona con una computadora independiente ordinaria Arduino es una de las mejores opciones ya que al ofrecer una combinación adecuada de hardware y software de IoT, Arduino es una plataforma de IoT fácil de usar. Opera a través de una serie de especificaciones de hardware que se pueden dar a la electrónica interactiva. El software de Arduino viene en el plan del lenguaje de programación Arduino y el entorno de desarrollo integrado (IDE). Y luego está la NodeMCU es la placa de desarrollo basada en el ESP8266 que nos hace la vida más fácil a los que queremos desarrollar dispositivos conectados. NodeMCU es una placa de desarrollo totalmente abierta, a nivel de software y de hardware. Al igual que ocurre con Arduino, en NodeMCU todo está dispuesto para facilitar la programación de un microcontrolador o MCU (del inglés MicrocontrollerUnit). No hay que confundir microcontrolador con placa de desarrollo. NodeMCU no es un microcontrolador al igual que Arduino MKR1000 tampoco lo es. Son placas o kits de desarrollo que llevan incorporados un chip que se suele llamar SoC (Sytemon a Chip) que dentro tiene un microcontrolador o MCU. El objetivo es programar la MCU o microcontrolador a través del kit o placa de desarrollo.

Imagen: Arduino Fuente: https://www.fundacionaquae.org/wiki/sabes-arduino-sirve/

Imagen: NodemCU Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/NodeMCU

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4.6.2 Sensores analógicos y Digitales Por: Lourdes Valle Según: solectroshop.com los cambios o eventos que detecta un sensor según la medida que muestre, se clasifican en analógicos y digitales. Básicamente los sensores miden una magnitud física y responden a ella produciendo una salida como un voltaje analógico o digital. Los sensores analógicos son los que producen una señal analógica basada en lo que perciben. De manera similar, los sensores digitales son los que producen una señal digital en respuesta a lo que miden en la entrada. Los sensores digitales, los cambios en el entorno y los eventos que notarán se mostrarán digitalmente. Por lo tanto, tendrá dos estados: cambio detectado o cambio no detectado. Lo que es lo mismo: si o no, 1 o 0, activado o desactivado. La señal de salida eléctrica que genera va a depender de la fuente de alimentación, por ejemplo, podría ser 5VDC o 0VDC. Esto quiere decir que saldrán 5V cuando el sensor haya detectado un cambio en la magnitud física y 0V mientras no lo haya detectado, por ejemplo, hay o no hay luz.

Imagen: Señal digital Fuente: https://solectroshop.com/img/cms/Sensores_analogos/2_Sensores_analogos.png

Los sensores analógicos, Por otro lado, los sensores son analógicos muestran más abanico de estados en función de la magnitud física que detectan haciendo que esta se pueda escalar y obtener el valor real. Parece algo siempre, como que un sensor de temperatura te diga los grados que hacen actualmente en grados centígrados, por ejemplo. Sin embargo, los sensores deben transformar ese cambio que detectan en un voltaje analógico para que pueda ser utilizado por la electrónica que le acompaña, y de ese modo mostrarnos el valor y si queremos actuar en consecuencia con nuestro circuito. Por ejemplo, encendiendo una refrigeración al llegar a 25ºC. Una señal analógica puede ser una sinusoide, donde conforme va pasando el tiempo el valor va pasando de un valor máximo a un valor mínimo de manera cíclica.

Imagen: Señal analógica Fuente: https://solectroshop.com/img/cms/Sensores_analogos/3_sensores_digitales.png

4.6.3 Software para IOT (Node-Red) Por: Lourdes Valle Según pickdata.net desde los inicios de la programación, uno de los principales retos que ha tenido la industria ha sido el de facilitar el desarrollo de aplicaciones para que cada vez sea más sencillo que los dispositivos hardware, el software y nosotros, los humanos, nos entendamos. Gracias a Node-RED, estamos mucho más cerca de ello. Programar, sin saber programar.

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¿Qué es Node-RED y para qué sirve? Node-RED es herramienta de desarrollo open-source basada en programación visual que fue creada por IBM para conectar dispositivos de hardware, APIs y servicios en línea. Una herramienta robusta, de fácil aprendizaje, y que no requiere conocimientos de programación que se ha consolidado como una de las principales aplicaciones de gestión y transformación de datos en tiempo real para soluciones IoT e Industria 4.0. Node-RED permite conectar gráficamente bloques predefinidos, llamados nodos, para desarrollar una tarea concreta. La conexión de los nodos, habitualmente una combinación de nodos de entrada, nodos de procesamiento y nodos de salida, forman lo que conocemos como flow. Node-RED está creado a partir de Node.js, lo cual proporciona a la herramienta una potencia suficiente para que sea escalable y fiable, con unos requerimientos de computación muy bajos. Dicha característica ha propiciado que Node-RED pueda ser ejecutado en ordenadores domésticos, en servidores cloud y en dispositivos embebidos de bajas prestaciones.

Imagen: Ejemplo de utilización de programación Fuente: https://www.pickdata.net/es/noticias/node-red-programacion-visual-iot Según: aprendiendoarduino.wordpress fue creada por Nick O’Leary y Dave Conway-Jones del grupo de Servicios de Tecnologías Emergentes de IBM en el año 2013. Su objetivo es dar solución a la complejidad que surge cuando queremos integrar nuestro hardware con otros servicios. Su punto fuerte es la sencillez. Nos permite utilizar tecnologías complejas sin tener que profundizar hasta el más mínimo detalle en todas ellas. Nos quedamos en una capa inicial donde nos centramos en lo importante y dejamos de lado aquello que no es práctico.Dado que la mayoría de los dispositivos IoT para industria 4.0 posibilitan realizar un programa de control con la herramienta de Node-Red, el dominio de dicha herramienta permitiría al equipo IIoT explorar y ampliar las soluciones que ofrece a la empresa que lo use. La facilidad de desarrollo de nuevos nodos, así como la portabilidad de los flujos, confieren a Node-RED un marcado enfoque social. Gran parte de su éxito se fundamenta en que los nodos y flujos desarrollados por una persona u organización, pueden ser aprovechados por otras. En este sentido, en el sitio oficial de Node-RED encontramos una sección de contribuciones de terceros, con más de 1000 nodos y flujos subidos por la comunidad y listos para utilizar.

4.6.4 Nodos Principales de Node-Red Por Jefferson Velásquez Según: aprendiendoarduino.com node-RED es una herramienta de programación visual. Muestra visualmente las relaciones y funciones, y permite al usuario programar sin tener que escribir una lengua. Node-RED es un editor de flujo basado en el navegador donde se puede añadir o eliminar nodos y conectarlos entre sí con el fin de hacer que se comuniquen entre ellos. En Node-RED, cada nodo es uno de los siguientes dos tipos: un nodo de inyección o un nodo de función. Los nodos de inyección producen un mensaje sin necesidad de entrada y lanzan el mensaje al siguiente nodo conectado a éste. Los nodos de función, por el contrario, tienen una entrada y realizan algún trabajo en él. Con una gran cantidad de estos nodos para elegir, Node-Red hace que el conectar los dispositivos de hardware, APIs y servicios en línea sea más fácil que nunca.

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Cuando instala Node-RED, se inicia con un conjunto predeterminado de nodos. Hay 8 categorías principales de nodos en la instalación predeterminada: entradas, salidas, funciones, social, almacenamiento, análisis, avanzado y Raspberry Pi

4.6.4.1 Creación de nodos La forma principal en que se puede extender Node-RED es agregar nuevos nodos a su paleta. Hay algunos principios generales a seguir al crear nuevos nodos. Estos reflejan el enfoque adoptado por los nodos centrales y ayudan a proporcionar una experiencia de usuario consistente. Los nodos deben: •

Estar bien definidos en su propósito.

•

Ser fácil de usar, independientemente de la funcionalidad subyacente.

•

Ser indulgente con los tipos de propiedades de mensaje que acepta.

•

Capturar errores.

Imagen: Ejemplo de Node-RED Fuentes: https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2018/11/20/node-red/

4.6.5 Nodo de salida Según: tor.derechosdigitales.org es el último nodo o servidor en el túnel virtual, por lo tanto, es el que establece la comunicación directamente con los servidores finales, se encarga de descifrar los datos que viajaron cifrados en todo el trayecto, pues tiene que ser así para que el sitio destino original sea capaz de entender la información. Es la dirección IP de este último nodo la que realmente aparecerá en los registros de los sitios visitados. Toman las solicitudes, las envían a sus destinatarios, reciben sus respuestas y las envían de vuelta a la red para que lleguen a quien hizo la solicitud originalmente. Suelen ser mantenidos por instituciones y otros actores con capacidad para enfrentar las posibles consecuencias legales del uso que den los usuarios cuyas conexiones salen por estos nodos. Es por esto que los operadores de estos nodos pueden, potencialmente, analizar y manipular todo el tráfico que circula por ellos.

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Imagen: Nodo de salid Fuentes: https://eltecnoanalista.com/nodos-de-red/

4.6.6 Nodo de entrada Según ibm.com está diseñado para comprobar si existen datos para que el flujo de mensajes los procese, lea esos datos del transporte o el servidor y presente dichos datos al resto del flujo para su proceso. La paleta Node-RED incluye un conjunto predeterminado de nodos que son los bloques de construcción básicos para crear flujos. Todos los nodos incluyen documentación que puede ver en la pestaña de la barra lateral Información cuando selecciona un nodo. El nodo de entrada puede ser utilizado para activar manualmente un flujo haciendo clic en el botón del nodo dentro del editor. También se puede utilizar para desencadenar automáticamente flujos a intervalos regulares.

El mensaje enviado por el nodo Inject puede tener sus propiedades payload y topic establecidas. •

Se un valor de propiedad de flujo o contexto global

•

una cadena, número, booleano, búfer u objeto

•

una marca de tiempo en milisegundos desde el 1 de enero de 1970

Imagen: Nodos de entrada Fuente: http://120.109.165.16/smartiot/cloud/node_red_cloud.pdf

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4.6.7 Nodos de Función 4.6.7.1 ¿Qué es un nodo? Por: Gustavo Villagran Según Wikipedia.org un nodo se define como en informática y en telecomunicación, de forma muy general, un nodo es un punto de intersección, conexión o unión de varios elementos que confluyen en el mismo lugar. Ahora bien, dentro de la informática la palabra nodo puede referirse a conceptos diferentes según el ámbito particular: En redes de computadoras cada una de las máquinas es un nodo, y si la red es Internet, cada servidor constituye también un nodo. El concepto de red puede definirse como: Conjunto de nodos interconectados. Un nodo es el punto en el que una curva se interseca consigo misma. Lo que un nodo es concretamente, depende del tipo de redes a que nos refiramos En estructuras de datos dinámicas un nodo es un registro que contiene un dato de interés y al menos un puntero para referenciar (apuntar) a otro nodo. Si la estructura tiene solo un puntero, la única estructura que se puede construir con él es una lista, y si el nodo tiene más de un puntero se pueden construir estructuras más complejas como árboles o grafos. Según altitudetvm.com un nodo es: Nodo (nodo latino, 'nodo') es un punto de conexión, punto de redistribución o punto final de comunicación (terminales de equipos múltiples). La definición de un nodo depende de la red y la capa de protocolo. Los nodos de red físicos son dispositivos electrónicos activos que están conectados a una red y son capaces de generar, recibir o enviar información a través de canales de comunicación.

Imagen: Nodos en una red de computadoras Fuente:https://altitudetvm.com/images/komputer/pengertian-node-dan-fungsi-node-pada-jaringan-komputer-sudah-tahu.jpg

4.6.7.2 Nodo de red informática Según altitudetvm.com un nodo de red informática en: En la comunicación de datos, los nodos de red física pueden en forma de un equipo de comunicación de datos (DCE) como un módem, concentrador, puente o conmutador; o equipo de terminal de datos (DTE) como teléfonos digitales, impresoras o computadoras host, por ejemplo, enrutadores, estaciones de trabajo o servidores. Si la red en cuestión es LAN o WAN, entonces cada nodo LAN o WAN (que tiene al menos un dispositivo de capa de enlace de datos) debe tener una dirección MAC, generalmente una para cada interfaz de controlador de red que tenga. Algunos ejemplos son computadoras, conmutadores de paquetes, módems xDSL (con interfaces Ethernet) y puntos de acceso a LAN inalámbrica. Tenga en cuenta que el concentrador es un nodo de red física, pero no un nodo de red LAN, porque una red concentrada lógica es una red de bus. El módem analógico, repetidor o PSTN son nodos de red físicos, pero no nodos de LAN en este sentido. Si la red en cuestión es Internet o Las intranets, muchos nodos de red física de la computadora host, y se conocen como nodos de Internet, se identifican mediante direcciones IP y todos los nodos de red física del host. Sin embargo, algunas capas de dispositivos de enlace de datos, como conmutadores, puentes y puntos de acceso WLAN, no tienen una dirección

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IP de host (excepto a veces con fines administrativos) y no se consideran nodos o hosts de Internet, sino nodos de red físicos y nodos LAN. Entonces la conclusión es Nodo significa punto. En un contexto de red, un nodo es un miembro de una red que puede recibir datos o producir datos. También hay nodos que pueden producir y recibir datos. Ejemplos de nodos son los servidores y las computadoras cliente.

4.6.7.3 Nodo de Función Según altitudetvm.com un nodo en función es: Los nodos pueden ser dispositivos electrónicos activos, incluidas computadoras, teléfonos o impresoras, siempre que estén conectados a Internet y, por lo tanto, tengan una dirección IP. La función del nodo es apoyar la red manteniendo una copia de la cadena de bloques y, en algunos casos, procesar las transacciones. Los nodos a menudo se organizan en una estructura de árbol, conocida como árbol binario. Cada criptomoneda tiene su propio nodo, manteniendo el registro de la transacción. Los nodos son partes individuales de la estructura de datos. El más grande que bloquea el bloque. Dado que los propietarios de nodos donan voluntariamente sus recursos informáticos para guardar y confirmar transacciones, tienen la oportunidad de recaudar costos de transacción y obtener recompensas en criptomonedas básicas para hacerlo. Esto se conoce como minería o forja. Los nodos pueden ser puntos de comunicación o puntos redistribución de la comunicación, que está conectada a otros nodos. Cada nodo en la red se considera igual, pero ciertos nodos tienen diferentes roles en la forma en que admiten la red. Por ejemplo, no todos los nodos almacenarán una copia completa del bloque o admitirán transacciones. Un nodo completo descarga una copia completa de uno bloquee y verifique cada nueva transacción que viene en función del protocolo de consenso utilizado por ciertos códigos de criptomonedas o tokens de utilidad. Todos los nodos utilizan el mismo protocolo de aprobación para mantenerse en armonía entre sí. Este es el nodo en la red que confirma y valida las transacciones, colocándolas en un bloque. El nodo siempre llega a su propia conclusión si la transacción es válida y debe agregarse al bloque con otra transacción, independientemente de cómo actúe el otro nodo.

Imagen: Estructura del Nodo de Función Fuente:https://altitudetvm.com/images/komputer/pengertian-node-dan-fungsi-node-pada-jaringan-komputer-sudah-tahu_2.jpg

4.6.7.4 Nodo de Función en redes informáticas Según altitudetvm.com en una red informática conocida como el sistema de conexión entre nodos (computadoras), a saber:

1. De igual a igual (P2P) En lenguaje, los compañeros pueden ser interpretados como compañeros de trabajo. Peer to peer es un modelo en el que cada PC puede usar recursos en otras PC o proporcionar recursos para el uso de otras PC. Nada actúa como servidor para administrar los sistemas de comunicación y el uso de los recursos informáticos que están en la red, en otras palabras, cada computadora puede funcionar como cliente o servidor al mismo tiempo. Las redes

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punto a punto también se pueden interpretar como una red informática que consta de varias computadoras, conectadas directamente con un cable cruzado o inalámbrico o también con un concentrador o conmutador intermediario. Las computadoras en esta red peer-to-peer son normales, pero pocos con 1-2 impresoras. En aras de un uso especial, como la investigación, laboratorios de computación y otros. Por lo tanto, este modelo de igual a igual se puede desarrollar para conexiones de más de 10 a 100 computadoras. Por ejemplo, hay varias unidades de computadora dentro de un departamento, dado el nombre del grupo de acuerdo con el departamento en cuestión. Cada computadora recibe una dirección IP de la misma clase de IP para compartir entre sí para intercambiar datos o recursos de cada computadora, como impresoras, cdroms, archivos, etc.

Imagen: Red de Nodo de igual a igual Fuente:https://altitudetvm.com/images/komputer/pengertian-node-dan-fungsi-node-pada-jaringan-komputer-sudah-tahu.png

2. Servidor del cliente. Client Server es un modelo de redAl usar una o más computadoras como un servidor que proporciona sus recursos a otras computadoras (clientes) en la red, el servidor establecerá el mecanismo de acceso a recursos que se puede usar. Y también el mecanismo de comunicación entre nodos en la red. Además de la red local, este sistema también puede implementarlo con tecnología de internet. Donde solo hay una unidad de computadora que funciona como un servidor, que solo proporciona servicios para otras computadoras y clientes que también solo solicitan servicios del servidor.

Imagen: Funcionamiento del servicio del cliente. Fuente:https://altitudetvm.com/images/komputer/pengertian-node-dan-fungsi-node-pada-jaringan-komputer-sudah-tahu_2.png

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4.7 Protocolos de Comunicación 4.7.1 ¿Qué es un Protocolo de Comunicación? Por: Gustavo Villagran Según kionetworks.com los protocolos de comunicación se definen como: La interconexión de sistemas o redes de computadoras son la base de las comunicaciones hoy en día y están diseñadas bajo múltiples protocolos de comunicación. Por ejemplo, existen muchos protocolos al establecer una conexión a internet y según el tipo que se necesite establecer, dichos protocolos van a variar. Además, la comunicación a internet no es el único tipo de comunicación cuando hablamos de transmisión de datos e intercambio de mensajes en redes. En todos los casos, los protocolos de red definen las características de la conexión. Un protocolo es un conjunto de reglas: los protocolos de red son estándares y políticas formales, conformados por restricciones, procedimientos y formatos que definen el intercambio de paquetes de información para lograr la comunicación entre dos servidores o más dispositivos a través de una red. Los protocolos de red incluyen mecanismos para que los dispositivos se identifiquen y establezcan conexiones entre sí, así como reglas de formato que especifican cómo se forman los paquetes y los datos en los mensajes enviados y recibidos. Algunos protocolos admiten el reconocimiento de mensajes y la compresión de datos diseñados para una comunicación de red confiable de alto rendimiento. Según desarrolloweb.com los protocolos de comunicación se definen como que: Un protocolo de comunicación es un conjunto de normas que están obligadas a cumplir todos las máquinas y programas que intervienen en una comunicación de datos entre ordenadores sin las cuales la comunicación resultaría caótica y por tanto imposible. Según Wikipedia.org los protocolos de comunicación se definen como: En informática y telecomunicación, un protocolo de comunicaciones es un sistema de reglas que permiten que dos o más entidades (computadoras, teléfonos celulares, etc.) de un sistema de comunicación se comuniquen entre ellas para transmitir información por medio de cualquier tipo de variación de una magnitud física. Se trata de las reglas o el estándar que define la sintaxis, semántica y sincronización de la comunicación, así como también los posibles métodos de recuperación de errores. Los protocolos pueden ser implementados por hardware, por software, o por una combinación de ambos. También se define como un conjunto de normas que permite la comunicación entre ordenadores, estableciendo la forma de identificación de estos en la red, la forma de transmisión de los datos y la forma en que la información debe procesarse. Según 247tecno.com los protocolos de comunicación son: Los protocolos de comunicación, en telecomunicaciones e informática, se definen como un sistema de reglas a través del cual se permite que dos o más entidades que hacen parte de un sistema de comunicación, puedan justamente comunicarse entre sí, para transmitir información a través de cualquier clase de variación en una magnitud física. De este modo, el protocolo de comunicación consiste en las reglas o un estándar con el que se define la sintaxis, semántica y la sincronización de la comunicación, al igual que los métodos posibles para la recuperación de los errores. Finalmente, un protocolo se puede implementar por hardware o software y si se quiere, en una combinación de ambos.

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Imagen: tipos de protocolos de comunicación en un esquema Fuente:https://247tecno.com/wp-content/uploads/2018/04/protocolo.jpg

4.7.2 ¿Para que se utiliza un Protocolo de Comunicación? Según Wikipedia.org los protocolos de comunicación se utilizan como: Los sistemas de comunicación utilizan formatos bien definidos (protocolo) para intercambiar mensajes. Cada mensaje tiene un significado exacto destinado a obtener una respuesta de un rango de posibles respuestas predeterminadas para esa situación en particular. Normalmente, el comportamiento especificado es independiente de cómo se va a implementar. Los protocolos de comunicación tienen que estar acordados por las partes involucradas. Para llegar a dicho acuerdo, un protocolo puede ser desarrollado dentro de estándar técnico. Un lenguaje de programación describe el mismo para los cálculos, por lo que existe una estrecha analogía entre los protocolos y los lenguajes de programación: «los protocolos son a las comunicaciones como los lenguajes de programación son a los cómputos». Un protocolo de comunicación, también llamado en este caso protocolo de red, define la forma en la que los distintos mensajes o tramas de bit circulan en una red de computadoras. Por

ejemplo,

el protocolo

sobre

palomas

mensajeras permite

definir

la forma

que una paloma

mensajera transmite información de una ubicación a otra, definiendo todos los aspectos que intervienen en la comunicación: tipo de paloma, cifrado del mensaje, tiempo de espera antes de dar a la paloma por 'perdida'... y cualquier regla que ordene y mejore la comunicación.

4.7.3 ¿Para qué sirven los protocolos de comunicación? Según 247tecno.com los protocolos de comunicación sirven para: Para permitir que se compartan datos en una red, es necesario que exista una comunicación previa, y esa comunicación se encuentra regida por los protocolos de comunicación, que, de acuerdo con su cumplimiento van a permitir la comunicación. Ahora bien, para comprender a profundidad para qué sirve un protocolo de comunicación, se propone ver el siguiente contenido (en vídeo), en donde en detalle se desarrolla el tema.

4.7.4 Tipos de Protocolo Según desarrolloweb.com los tipos de protocolos de comunicación son:

4.7.4.1 Protocolos punto a punto. Son los protocolos más antiguos y elementales utilizados para la comunicación mediante una línea de datos entre dos únicos ordenadores. Algunas de sus normas básicas establecen los criterios siguientes: Papel que asume cada una de las dos partes durante una sesión de comunicaciones, identificándose y definiendo el papel correspondiente al ordenador que ha iniciado la sesión y al que responde. Al primero se le llama "comando" y al segundo, "respuesta".

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Manera de controlar la correcta recepción de los datos. Por ejemplo, añadiendo un carácter al final de cada mensaje que sea la suma total de BIT utilizados. Tiempo máximo que debe pasar entre el envío de un mensaje y la recepción del acuse de recibo desde la estación receptora. Número veces que se debe repetir un mensaje en caso de que, pasados los tiempos correspondientes, no se reciba el mensaje de acuse de recibo.

4.7.4.2 Comunicación entre redes. Además de las normas del apartado anterior, han de especificar la forma de identificar al terminal concreto de la red con el que se debe establecer la comunicación en el caso de que las máquinas que se están comunicando directamente sean servidores de una red local (LAN). Por ejemplo asignando un numero a cada uno de los terminales.

4.7.4.3 Sistemas de polling Estos sistemas controlan las comunicaciones en una red dirigida por un ordenador central, y se organizan de manera que es éste el que les pregunta secuencialmente a todos los ordenadores de la red si tienen algo que comunicar, y les insta a que lo hagan en caso afirmativo, ningún otro componentes de la red toma, en ningún momento, la iniciativa de la comunicación.

4.7.4.4 Protocolos de transmisión de paquetes. En los protocolos de transmisión de paquetes la transmisión se apoya en la propia información contenida en los datos que transitan por las redes de comunicaciones, mientras que en los protocolos anteriores, la responsabilidad del buen funcionamiento de las comunicaciones recae sobre los equipos y las líneas de datos. Para ello los datos se "trocean" y organizan en paquetes, como cartas de correo ordinario, con sus datos de origen y destino y van de equipo en equipo como las cartas van de estafeta en estafeta, de tren correo a camión de reparto y de otra estafeta al bolso del cartero quien finalmente la hace llegar a su destinatario. Los equipos que conforman las redes se limitan a leer las direcciones contenidas en los paquetes de datos y a entregar a la siguiente posta el paquete, quien a su vez la entregará a otra y así sucesivamente hasta que finalmente llegue al destino.

4.7.4.5 El protocolo TCP/IP. TCP/IP son las siglas de "Transfer Control Protocol / Internet Protocol" y éste es el conjunto de normas de transporte establecido y definido lenguaje establecido para la Red Internet e incorporado por otras redes. TCP/IP es un protocolo de transmisión de paquetes. Cuando un ordenador quiere mandar a otro un fichero de datos, lo primero que hace es partirlo en trozos pequeños (alrededor de unos 4 Kb) y posteriormente enviar cada trozo por separado. Cada paquete de información contiene la dirección en la Red donde ha de llegar, y también la dirección de remite, por si hay que recibir respuesta. Los paquetes viajan por la Red de forma independiente. Según 247 tecno.com los tipos de protocolos de comunicación son: El protocolo de comunicación se puede entender como un conjunto de reglas formales, las cuales se respetan para permitir la comunicación entre dispositivos. Los tipos son: •

TCP/IP

– Conjunto de protocolos básicos para la comunicación de redes. Con su ayuda hay transmisión de

información entre computadoras que pertenecen a una red. Al igual varios ordenadores de una red se pueden comunicar con otros distintos de ella y esa red virtual se conoce como internet. •

TCP o Transmision Control Protocol

– Está orientado a las comunicaciones y la transmisión de datos es confiable. Se

encarga del ensamble de los datos que provienen de cargas superiores a los paquetes estándares.

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•

HTTP (Hypertext Transfer Protocol)

– Permite que se recupere información y hacer búsquedas indexadas las cuales

posibilitan saltos intertextuales de modo eficiente. Se pueden transferir textos en múltiples formatos. •

FTP (File Transfer Protocol)

– Se usa para transferencias remotas de archivos.

•

SSH (Secure Shell) – Se desarrolló para mejorar la seguridad de la comunicación en internet. Elimina el envío de las contraseñas que no están cifradas y la información siempre se codifica.

•

UDP (User DatagramProtocol)

– Se destina para las comunicaciones sin conexión y que no disponen de mecanismos

para transmitir datagramas.

•

SNMP (Simple Network ManagamentProtocol)

– Usa el UDP para el transporte de datos y utiliza en distintos términos

de TCP/IP como administradores y agentes, en vez clientes y servidores. •

TFTP (Trivial File Transfer Protocol)

– Para transferencias, es muy sencillo y sin complicaciones. No dispone de

seguridad.

•

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

– Se compone por varias reglas que van a regir el formato y la transferencia de

los datos al enviar correos electrónicos. •

ARP (AddressResolutionProtocol)

– Se logran las tareas que buscan la asociación de un dispositivo IP, que se

identifica con una dirección IP con un, dispositivo de red, el cual tiene una dirección de red física. Se utiliza para los dispositivos de redes locales Ethernet.

Propiedades y Características de los protocolos de comunicación Aunque los protocolos de comunicación pueden variar bastante según sea el propósito o el grado de sofisticación, en la mayor parte de los casos se van a especificar una o más de las propiedades a continuación: Detectan la conexión física subyacente (que puede ser con cable o inalámbrica), o si existe otro punto final o un nodo. •

El handshaking o un establecimiento de comunicación, que alude a que se establezca de forma automática una negociación entre pares de manera dinámica según sean los parámetros de un canal de comunicación, antes que inicie la comunicación normal en su canal.

•

La negociación de distintas características de conexión.

•

Cómo se inicia y finaliza el mensaje.

•

Los procedimientos para el formateo del mensaje.

•

Qué se hace con los mensajes que están corruptos o se los formateó de modo incorrecto.

•

Cómo se va a detectar una pérdida inesperada para la conexión, y qué se hace posteriormente.

•

La terminación de la sesión y/o conexión.

•

Las estrategias para que se mejore la seguridad.

•

Cómo se va a construir una red física.

Ejemplo de protocolos de comunicación Hay distintos protocolos en función de la aplicación, y una de ellas depende del nivel de abstracción; con base en ello, a continuación, presentamos los distintos protocolos de comunicación divididos por capas.

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Imagen: Ejemplos de los protocolos de comunicación Fuente:https://247tecno.com/wp-content/uploads/2018/04/capas-segun-nivel-de-abstraccion-de-los-protocolos-decomunicacion.jpg

4.7.1 Protocolo Serial Por: Gustavo Villagran Según inicbe-cert.es el protocolo serial o la comunicación serial es: El protocolo serie nació como alternativa a los problemas de sincronización y cableado que ofrecía la comunicación en paralelo, modificando la manera de envío de los datos para hacerlo bit a bit por una misma línea de comunicación en lugar de varios bits a la vez por diferentes líneas. Las comunicaciones serie o el protocolo serial se definen por 4 parámetros: Velocidad de transmisión (baudrate): número de bits por segundo de la transmisión, medido baudios (bauds). A mayor velocidad de transmisión, menor distancia entre elementos. Bits de datos: cantidad de bits en la transmisión. los valores típicos son 5, 7 y 8 bits. El número de bits que se envía depende del tipo de información que se transfiere. Bits de parada: indica el fin de la transmisión y también se utiliza para permitir una tolerancia en la diferencia de sincronismo entre los relojes de los equipos emisor y receptor. Puede ser de 1, 1,5 o 2 bits. Paridad: permite verificar si se han producido errores durante la transmisión. Hay cinco tipos: par, impar, marcada, espaciada y sin paridad. La paridad par e impar harán que el número de bits a 1 de la trama sea como la paridad indica, las paridades marcada y espaciada colocan el bit de paridad a 1 y 0 respectivamente. La paridad está formada por 1 bit.

Imagen: Ejemplo de las interfaces en paralelo Fuente:https://www.incibe-cert.es/sites/default /files/blog/protocoloserie/paralela_serie.gif

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Imagen: Características de distintos puertos en comunicación serial. Fuente:https://www.incibe-cert.es/sites/default/files/blog/protocolo_serie/comunicacion_serie.jpg

Según robots-argetina.com.ar el protocolo serial es: La electrónica integrada se conforma con circuitos interconectados (procesadores u otros circuitos integrados) para crear un sistema en el que están repartidas las funciones. Para que esos circuitos individuales intercambien su información, deben compartir un protocolo de comunicación común. Se han definido muchos protocolos de comunicación para lograr este intercambio de datos y, esencialmente, cada uno puede ubicarse en una de dos categorías: 1. Paralelo o 2. Serie.

Paralelo versus serie Las interfaces paralelas transfieren múltiples bits simultáneamente. Por lo general, requieren barras (buses) de datos, que se transmiten a través de ocho, dieciséis o más cables. Los datos se transfieren en amplios oleajes de 1s y 0s.

Imagen: Un bus de datos de 8 bits, controlado por un reloj, que transmite un byte por cada pulso de reloj. Se utilizan 9 líneas. Fuente:https://robots-argentina.com.ar/didactica/wp-content/uploads/01-2.png

En cambio, las interfaces serie transmiten sus datos un bit a la vez. Estas interfaces pueden operar con tan solo un cable, por lo general nunca más de cuatro.

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Imagen: Ejemplo de una interfaz serie, transmitiendo un bit cada pulso de reloj. Solo se requieren 2 cables Fuente:https://robots-argentina.com.ar/didactica/wp-content/uploads/02.png

Piense en las dos interfaces como una fila de automóviles: una interfaz paralela sería una autopista de 8 carriles o más, mientras que una interfaz en serie es más parecida a una carretera de dos carriles. Durante un lapso determinado, la autopista tiene el potencial de llevar a más personas a destino, pero en muchos casos ese sistema sencillo de dos carriles responde a su propósito, y construirlo cuesta una fracción de los fondos. La comunicación paralela ciertamente tiene sus beneficios. Es rápida, directa y relativamente fácil de implementar. Pero requiere muchas más líneas de entrada/salida (E/S). Si alguna vez ha tenido que traspasar un proyecto de un Arduino Mega a un Arduino UNO básico, sabe que las líneas de E/S en un microprocesador pueden ser preciosas por lo limitadas. Por lo tanto, cada vez más optamos por la comunicación en serie, sacrificando una velocidad potencial para ahorrar pines.

Serie asíncrono (asincrónico) A lo largo de los años, se han creado docenas de protocolos en serie para satisfacer las necesidades particulares de los sistemas integrados. USB (Universal Serial Bus = Bus Serie Universal) y Ethernet son dos de las interfaces serie de computación más conocidas en la actualidad.

Otras

interfaces

serie

muy

comunes

son SPI (del

inglés Serial

PeripheralInterface), I²C (del inglés Inter-IntegratedCircuit) y el interfaz serie estándar TX/RX, del que hablaremos aquí. Estas interfaces serie pueden clasificarse en uno de dos grupos: sincrónico o asincrónico. Una interfaz serie sincrónica siempre necesita tener una señal de reloj junto a las líneas de datos, por lo que todos los dispositivos en un bus serie sincrónico comparten un pulso común de reloj. Esto hace que, en una transferencia en serie más directa, a menudo más rápida, también se requiera al menos un cable adicional entre los dispositivos de comunicación. Entre los ejemplos de interfaces sincrónicas están SPI e I²C. Asincrónico significa que los datos se transfieren sin el respaldo de una señal de reloj conectada entre sistemas. Este método de transmisión es ideal para minimizar los cables necesarios, y en consecuencia la cantidad de pines de E/S utilizados, pero implica que debemos poner un poco de esfuerzo adicional en transferir y recibir datos de manera

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confiable. El protocolo en serie que analizaremos es la forma más común para las transferencias asincrónicas. De hecho, es tan común que cuando la mayoría de la gente dice «en serie», “o serial”, están hablando sobre este protocolo. El protocolo serie sin reloj que analizaremos se usa ampliamente en electrónica integrada. Si está buscando agregar un módulo serie GPS, Bluetooth, XBee, LCD, o muchos otros dispositivos externos a su proyecto, es probable que necesite un interfaz serie.

Reglas del Protocolo Serial Según robots-argentina.com.ar las reglas del protocolo serial es: El protocolo serial asincrónico tiene una serie de reglas integradas: mecanismos que ayudan a garantizar transferencias de datos sólidas y sin errores. Estos mecanismos, que obtenemos para evitar la señal del reloj externo, son: ■ Bits de datos ■ Bits de sincronización ■ Bits de paridad ■ Velocidad en baudios Teniendo en cuenta la variedad de estos mecanismos de señalización, vemos que no hay una sola manera de enviar datos en serie. El protocolo es altamente configurable. La parte crítica es asegurarse de que ambos dispositivos en una línea serie estén configurados para usar exactamente los mismos protocolos.

Velocidad en baudios Según robots-argentina.com.ar la velocidad en baudios del protocolo serial es: La especificación de velocidad de transmisión indica qué tan rápido se envían los datos a través de una línea serie. Normalmente se expresa en unidades de bits por segundo (bps). Si se invierte la velocidad en baudios, se puede averiguar cuánto tiempo se tarda en transmitir cada bit. Este valor determina durante cuánto tiempo el transmisor mantiene en alto/bajo una línea serie, o a qué velocidad muestrea su línea el dispositivo receptor. Las velocidades en baudios pueden ser casi cualquier valor dentro de lo que permite el hardware. El único requisito es que ambos dispositivos funcionen a la misma velocidad. Una de las velocidades en baudios más comunes, especialmente para cosas simples donde la velocidad no es crítica, es de 9600 bps. Otras velocidades en baudios «estándar» son 1200, 2400, 4800, 19200, 38400, 57600 y 115200. Cuanto mayor sea la velocidad en baudios, más rápido se envían/reciben los datos, pero existen límites para la velocidad a la que se pueden transferir los datos. Por lo general,

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no verá velocidades superiores a 115200, lo que es suficientemente rápido para la mayoría de los microcontroladores. Aumente demasiado y comenzará a ver errores en el extremo receptor, ya que los pulsos de reloj y los períodos de muestreo no pueden mantenerse. Estructura de los datos Según robots-argentina.com.ar la estructura de los datos del protocolo serial es: Cada bloque de datos (generalmente un byte) que se transmite se envía en realidad en un paquete de bits. Los paquetes se crean agregando bits de sincronización y paridad a nuestros datos.

Imagen: Estructura del tamaño de los bits y la capacidad que tiene Fuente:https://robots-argentina.com.ar/didactica/wp-content/uploads/003.png

Bloque de datos Según robots-argentina.com.ar el bloque de datos del protocolo serial es: La verdadera sustancia de cada paquete serie es la información que lleva. Ambiguamente llamamos a este bloque de datos un “bloque”, porque su tamaño no está específicamente establecido. En este estándar, la cantidad de datos en cada paquete se puede establecer en valores de 5 a 9 bits. Ciertamente, el tamaño de datos clásico es un byte de 8 bits, pero se usan otros tamaños. Un bloque de datos de 7 bits puede ser más eficiente que 8 si solo está transfiriendo caracteres ASCII de 7 bits. Después de acordar la longitud para un caracter, ambos dispositivos serie también tienen que acordar el formato de sus datos. ¿Se envían los datos desde el bit más significativo (most significative bit = msb) al menos significativo, o viceversa? Si no se indica lo contrario, generalmente se puede asumir que los datos se transfieren enviando primero el bit menos significativo (least significative bit = lsb).

Bits de sincronización Según robots-argentina.com.ar los bits de sincronización del protocolo serial es: Los bits de sincronización son dos o tres bits especiales transferidos con cada porción de datos. Son el bit de inicio y el(los) bit(s) de parada. Tal como indica su nombre, estos bits marcan el principio y el final de un paquete. Siempre hay un único bit de inicio, pero la cantidad de bits de parada se puede configurar en uno o dos (aunque normalmente se deja en uno).

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El bit de inicio siempre se indica mediante una línea de datos inactiva que pasa de 1 a 0 (ALTO a BAJO). Los bits de parada volverán al estado inactivo manteniendo la línea en 1 (ALTO).

Bits de paridad Según robots-argentina.com.ar el bit de paridad del protocolo serial es: La paridad es una forma de comprobación de errores muy simple y de bajo nivel. Se presenta en dos variantes: impar o par. Para generar el bit de paridad, se suman todos los bits del byte de datos (5 a 9), y el resultado de la suma define si el bit es 1 o 0. Por ejemplo, suponiendo que la paridad se establece en par y se agrega a un byte de datos como 0b01011101, que tiene una cantidad impar de 1s (5), el bit de paridad quedaría en 1. Por el contrario, si el modo de paridad se configuró en impar, el bit de paridad sería 0. La paridad es opcional, y no se usa mucho. Puede ser útil para transmitir a través de medios ruidosos, pero también ralentizará un poco la transferencia de datos y requiere que tanto el transmisor como el receptor implementen el manejo de errores (generalmente, si se detecta error, los datos recibidos con falla deben reenviarse).

Cableado y Hardware Según robots-argentina.com.ar el cableado y hardware del protocolo serial seria: Un bus serie consta de solo dos cables, uno para enviar datos y otro para recibir. Entonces, los dispositivos serie deben tener dos pines serie: el receptor: RX y el transmisor: TX.

Imagen: Cableado de los buses Fuente: https://robots-argentina.com.ar/didactica/wp-content/uploads/005-1.png

Cableado en serie Es importante tener en cuenta que esas etiquetas RX y TX son con respecto al dispositivo en sí. Entonces, el RX de un dispositivo debe ir al TX del otro y viceversa. Es extraño si uno está acostumbrado a conectar Vcc con Vcc, GND con GND, MOSI con MOSI, etc.,

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pero —pensándolo— tiene sentido. El transmisor debe estar comunicándose con un receptor, no con otro transmisor. Una interfaz en serie en la que ambos dispositivos pueden enviar y recibir datos es dúplex completo (full-duplex) o semidúplex. Full-duplex significa que ambos dispositivos pueden enviar y recibir simultáneamente. La comunicación semidúplex significa que los dispositivos serie deben turnarse para enviar y recibir. Algunas conexiones serie pueden implementarse con una sola línea entre un dispositivo de transmisión y un dispositivo de recepción. Por ejemplo, los LCD que tienen conexión serie son solo receptores, y realmente no tienen ningún tipo de información para devolver al dispositivo de control. Esto es lo que se conoce como comunicación serie simplex. Todo lo que necesita es un solo cable desde la transmisión del dispositivo maestro a la línea RX del que

recibe.

Implementación de hardware Hasta ahora fue una cobertura de la comunicación serie asíncrona desde un lado conceptual. Sabemos qué cables necesitamos, pero, ¿cómo se implementa realmente la comunicación en serie a nivel de señal? En una variedad de formas, en realidad. Hay todo tipo de estándares para la comunicación en serie. Veamos algunas de las implementaciones de hardware más populares de serie: nivel lógico o TTL, y RS-232. Cuando los microcontroladores y otros circuitos integrados de bajo nivel se comunican en serie, generalmente lo hacen a un nivel TTL (Transistor TransistorLogic = Lógica TransistorTransistor). Las señales serie TTL están en el rango del voltaje que alimenta a un microcontrolador, generalmente de 0V a 3,3V, 0V o 5V. Una señal en el nivel VCC (3,3V, 5V, etc.) indica una línea inactiva, un bit de valor 1 o un bit de parada. Una señal de 0V (GND) representa un bit de inicio o un bit de datos de valor 0.

Imagen: Grafica del microcontrolador Fuente:https://robots-argentina.com.ar/didactica/wp-content/uploads/006.png

El protocolo RS-232, que se puede encontrar en algunas de las computadoras y periféricos más antiguos, es como una interfaz serie TTL puesta cabeza abajo. Las señales RS232 generalmente oscilan entre -13V y 13V, aunque la especificación permite cualquier cosa

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desde +/- 3V a +/- 25V. En estas señales, un voltaje bajo (-5V, -13V, etc.) indica la línea inactiva, un bit de parada o un bit de datos de valor 1. Una señal RS-232 alta significa un bit de inicio o un bit de datos de valor 0. Eso es lo contrario del protocolo TTL.

Imagen: Grafica del Microcontrolador Fuente:https://robots-argentina.com.ar/didactica/wp-content/uploads/07-1.png

Entre los dos estándares de señal en serie, el TTL es mucho más fácil de implementar en circuitos integrados. Sin embargo, los niveles de baja tensión son más susceptibles a sufrir pérdidas en las líneas de transmisión largas. El RS-232 o estándares más complejos —como RS485— son más adecuados para transmisiones en serie de largo alcance. Cuando conecte dos dispositivos serie juntos, es importante asegurarse de que coincidan los voltajes de su señal. No se puede conectar directamente un dispositivo serie TTL con una línea RS-232. Se deben adaptar esas señales. Continuando, exploraremos la herramienta que usan los microcontroladores para convertir sus datos que se encuentran presentes en un bus paralelo desde y hacia una interfaz serial: se llama UART.

UARTs La última pieza de este armado en serie es encontrar algo para crear los paquetes en serie y controlar las líneas de hardware físico. Esto se concreta con un módulo llamado UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmiter = Receptor/Transmisor Asíncrono Universal). Un receptor/transmisor asíncrono universal es un bloque de circuitos responsable de implementar la comunicación en serie. En esencia, este UART actúa como un intermediario entre las interfaces paralelas y seriales. En un extremo del UART hay un bus de ocho o más líneas de datos (más algunos pines de control), en el otro lado están los dos cables serie: RX y TX.

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UART simplificado

Los UART existen como circuitos integrados independientes, pero en la actualidad es más común que se encuentren dentro de los microcontroladores. Debemos consultar la hoja de datos de un microcontrolador para ver si tiene algún UART. Algunos no tienen, otros tienen uno, otros tienen varios. Por ejemplo, el Arduino UNO, basado en el «antiguo y fiel» ATmega328, tiene un solo UART, mientras que el Arduino Mega, construido sobre un ATmega2560, tiene cuatro UART. Como lo indican las letras R y T en el acrónimo, los UART son responsables de enviar y recibir datos en serie. En el lado de transmisión, un UART debe crear el paquete de datos — agregando la sincronización y los bits de paridad— y enviar ese paquete por la línea TX con una sincronización precisa (de acuerdo con la velocidad de transmisión establecida). En el extremo de recepción, el UART tiene que muestrear la línea de RX a velocidades acordes con la velocidad de transmisión que se espera, seleccionar los bits de sincronización y entregar como resultado los datos.

Imagen: Diagrama de un bus Uart. Fuente:https://robots-argentina.com.ar/didactica/wp-content/uploads/08.png

UART interno Los UART más avanzados pueden enviar los datos que reciben a un archivo de memoria de respaldo, llamado búfer, donde pueden permanecer hasta que el microcontrolador vaya a buscarlos. Los UART generalmente publicarán sus datos almacenados en un búfer con un sistema de “el primero que entra es el primero que sale” (First In FirstOut = FIFO). Los búfer pueden tener apenas unos pocos bits, o pueden ser de gran tamaño, como miles de bytes.

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Imagen: Estructura interna de un UART Fuente:https://robots-argentina.com.ar/didactica/wp-content/uploads/avrusart.png

Imagen: Diagrama de bloques de un UART con FIFO Fuente:https://robots-argentina.com.ar/didactica/wp-content/uploads/09.png

UARTs de software Si un microcontrolador no tiene un UART, o no tiene suficientes, se puede implementar la interfaz en serie en bits que son controlados directamente por el procesador. Este es el enfoque que tienen las bibliotecas de Arduino como SoftwareSerial. El uso de bits es intensivo en el procesador, y no suele ser tan preciso como un UART, pero funciona en caso de necesidad. Errores comunes Eso fue todo lo básico sobre la comunicación en serie. Podemos dejar señalados algunos errores comunes que un ingeniero, de cualquier nivel de experiencia, puede llegar a cometer: RX a TX, / TX a RX

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Parece bastante simple, pero es un error que algunos cometen un par de veces. Por mucho que desee que sus etiquetas coincidan, siempre asegúrese de cruzar las líneas RX y TX entre los dispositivos serie.

Imagen: Implementación segura pero dudosa de un transmisor y dos receptores Fuente:https://robots-argentina.com.ar/didactica/wp-content/uploads/13.png

La distribución de una línea de transmisión de este tipo puede ser peligrosa desde la perspectiva del firmware, ya que no puede elegir qué dispositivo recibe cual transmisión. La pantalla LCD terminará recibiendo datos que no están destinados a ella, lo que podría ordenarle que pase a un estado desconocido.

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TEMARIO FASE 3 - ELECTRÓNICA

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