Juntar un Sensor infrarojo con arduino pareciera ser una tarea ardua y complicada, pero la verdad es que es simple y se puede hacer grandes cosas en muy poco tiempo, les voy a mostrar como utilizarlo con un ejemplo muy sencillo, pero primero veamos un poco que es un sensor infrarojo y para que sirve.

Que es un sensor infrarojo?

Un sensor infrarojo (IR) es un dispositivo electrónico que tiene la capacidad de medir la radiación electromagnética que le llega, la radiación electromagnética por debajo del rojo (luz infraroja) no es visible para el ojo humano ya que la onda viajera tiene una longitud de onda que no somos capaces de detectar.

Los sensores infrarojo se encargan de detectar este tipo de radiación, se la puede medir y cuantificar, lo que nos permite pensar que si contamos con algún emisor de radiación infraroja  podemos enviar "paquetes" de información que luego pueden ser recibidos e interpretados por el sensor infrarojo.

De esta manera podemos establecer una comunicación entre un emisor y un receptor, lo que nos permite infinidades de aplicaciones, sin ir mas lejos de esta manera funcionan la mayoría de los controles remoto y muchos electrodomésticos mas.

Resumiendo los sensores infrarojos receptores de (IR) son básicamente un led que recibe ondas electromagnéticas en forma de un tren de pulsos siguiendo un patrón determinado previamente emitido y conocido tanto por el emisor como por el receptor.

Utilizar un sensor infrarojo con arduino

Lo interesante de esto es que si tenemos algún control remoto viejo de algún electrodoméstico que ya no usemos, podemos leer con arduino los mensajes que envía, es decir que podemos interpretarlo y realizar acciones distintas según el botón que se pulse, esto nos da mucho potencial ya que con un poco de imaginación podríamos realizar cualquier acción y estaríamos estableciendo una comunicación inalambrica entre dos dispositivos de manera simple y sencilla

Detectar el botón pulsado

Cada botón que se pulsa en el control remoto produce una emisión de "luz" infraroja distinta, como dijimos antes cada botón emitirá un tren de pulsos diferente, es decir que cada boton envia un mensaje distinto, luego el receptor se encarga de decodificar esta información y realizar la acción programada para ese mensaje.

En la imagen de abajo se muestran como se tienen que realizar las conexiones para el ejemplo que vamos a realizar.

Software para leer en pantalla

En este ejemplo lo que hacemos es simplemente visualizar en pantalla el valor recibido, es decir lo que envia el control remoto y nuestro receptor interpreto.

#include <Arduino.h>
#include <NECIRrcv.h>

#define IRPIN 8   // En este pin vamos a conectar nuestro receptor de IR

int auxiliar = 1; //definimos una variable auxiliar que utilizaremos mas adelante
NECIRrcv ir(IRPIN) ;
void setup()
{
  Serial.begin(9600) ;
  Serial.println("Codigo recibido") ;
  ir.begin() ;
}
void loop()
{
  unsigned long ircode ;
  while (ir.available()) { 
    ircode = ir.read() ;  
    Serial.println(ircode) ; 
  }
}

Es importante que descarguen la librería para controlar los IR por que de otra manera va a ser imposible que les funcione, les dejo el link de donde lo pueden baja bajar librería

Referencias

• El cajón de Ardu
• Wikipedia

Los invito a realizar comentarios y cualquier aporte que quieran hacer sera bien recibido.

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Como vimos en artículos anteriores (Sensor US-100), los sensores de ultrasonido son muy útiles para medir distancias y detectar obstáculos.

El funcionamiento es simple, envía una señal ultrasónica inaudible y nos entrega el tiempo que demoro en ir y venir hasta el obstáculo mas cercano que detecto.

Generalmente están conformados por dos cilindros puestos uno al lado del otro, uno de ellos es quien emite la señal ultrasónica, mientras que el otro es quien la recibe, es un sistema muy simple pero no por eso deja de ser efectivo.

El sensor hc-sr04 en particular tiene una sensibilidad muy buena del orden de los 3mm, teniendo en cuenta que la mayoría de las aplicaciones donde este sensor es utilizado es para medir o detectar obstáculos o distancias mayores a varios centímetros, podemos decir que su sensibilidad es muy buena.

Obviamente el sensor por si solo no sirve de mucho, necesitamos algún micro controlador para leer los datos que nos entrega, si lo que queremos desarrollar es de carácter personal y no tiene que cumplir estrictos requisitos comerciales, sin duda que la mejor opción que podemos elegir es arduino.

Su infinidad de librerías y contenido disponible en la web nos facilita muchísimo el trabajo y nos acorta los tiempos de desarrollo.

Dicho esto podemos comentar que es lo que el sensor nos entrega y que tenemos que hacer para interpretarlo correctamente con nuestra placa arduino.

¿Que nos entrega el sensor hc-sr04?

Nos entrega tiempo, como dijimos al comienzo el sensor hc-sr04 cuenta el tiempo que transcurre entre la emisión y la recepción de la señal ultrasónica, claramente podemos deducir que el tiempo es dependiente de la distancia, la señal tardará más en ir y volver si el objeto esta lejos que si está cerca.

Recordando algunas ecuaciones básicas de física sabemos que d = v.t (la distancia recorrida es igual a la velocidad del objeto en movimiento por el tiempo que transcurre en llegar).

Tenemos el tiempo, pero ¿cual es la velocidad de la señal? Para responder esa pregunta tenemos que tener en claro que el sensor emite una señal ultrasónica y esta viaja a la velocidad del sonido, aproximadamente a 340 m/s.

Ya tenemos todo listo, si el sensor hc-sr04 nos entrega una lectura de 1,47 mili segundos y aplicamos la fórmula anterior nos queda d = 340 x 1,47ms = 499 milímetros, pero como este tiempo es el de ida y vuelta, la distancia real al objeto sera la mitad, por eso es que dividimos el resultado por dos, lo que nos da un resultado final de 249,9 milímetros (24,9 centímetros).

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Diagrama de conexión

El sensor tiene 4 pines, uno es VCC otro GND un pin de triger donde enviamos un pulso al sensor para inicializarlo y de alguna manera decirle (comenzar a enviar información) y otro pin mas Echo donde nos viene el resultado final a la placa de arduino.

Se necesitan pocos materiales para implementar este ejemplo.

1. Sensor hc-sr04
2. Placa Arduino
3. Algunos cables
4. Protoboard

Ahora solo nos falta programar la placa arduino.

Código arduino

long distancia;
long tiempo;
void setup(){
  Serial.begin(9600);
  pinMode(9, OUTPUT); /*activación del pin 9 como salida: para el pulso ultrasónico*/
  pinMode(8, INPUT); /*activación del pin 8 como entrada: tiempo del rebote del ultrasonido*/
}

void loop(){
  digitalWrite(9,LOW); /* Por cuestión de estabilización del sensor*/
  delayMicroseconds(5);
  digitalWrite(9, HIGH); /* envío del pulso ultrasónico*/
  delayMicroseconds(10);
  tiempo=pulseIn(8, HIGH); /* Función para medir la longitud del pulso entrante. Mide el tiempo que transcurrido entre el envío
  del pulso ultrasónico y cuando el sensor recibe el rebote, es decir: desde que el pin 12 empieza a recibir el rebote, HIGH, hasta que
  deja de hacerlo, LOW, la longitud del pulso entrante*/
  distancia= int(0.017*tiempo); /*fórmula para calcular la distancia obteniendo un valor entero*/
  /*Monitorización en centímetros por el monitor serial*/
  Serial.println("Distancia ");
  Serial.println(distancia);
  Serial.println(" cm");
  delay(1000);
}
  

Eso es todo, los invito a dejar comentarios, cualquier duda o sugerencia ayuda a mejorar.

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Principio de funcionamiento de un sensor de temperatura

La mayoría de los sensores de temperatura funcionan aprovechando una característica física de algunos materiales conductores y semiconductores, estos materiales son capaces de variar la resistencia eléctrica en función de la temperatura ambiente, gracias a este principio podemos describir el funcionamiento de un sensor de temperatura de cualquier tipo.

Existen materiales semiconductores con coeficiente de temperatura negativo (Cuando aumenta la temperatura la resistencia disminuye) y otros con coeficiente de temperatura positivo (Cuando aumenta la temperatura la resistencia aumenta).

Bajo este principio se fabrican elementos circuitales conocidos termistores, son elementos capaces de variar su resistencia en función de la temperatura, existen dos tipos distintos.

• NTC (Coeficiente de temperatura negativo)
• PTC (Coeficiente de temperatura positivo)

Según el material que se utilice la curva de Resistencia - Temperatura sera diferente, por ejemplo si utilizamos cobre, niquel o platino el comportamiento sera bastante lineal (a estos se los conoce como RTD), mientras que si utilizamos  oxido férrico u oxido de cobalto la curva sera hiperbolica.

Gráfico comparativo NTC/PTC/RTD

Como se puede ver en la gráfica, cada elemento se comporta de manera distinta a los cambios de temperatura, pero lo importante no es eso si no que todos varían, lo importante es saber traducir en temperatura los valores de resistencia obtenidos, para cada uno de los casos.

Ecuaciones de funcionamiento de un sensor de temperatura NTC y PTC

En la siguiente imagen se muestran la ecuaciones que describen la imagen de arriba, se puede observar de esta manera el comportamiento que tendrá cada material al cambio de la temperatura.

•  Resistencia del elemento NTC a la temperatura T
• Resistencia del elemento NTC a la temperatura de 
• B es el coeficiente de temperatura del material, es diferente según el material que se utilice.

Bibliografia

Wikipedia Termistor
Wikipedia RTD

Enlaces relacionados

Sensor de temperatura DS1820

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Veamos como funciona el sensor de temperatura ds1820

Básicamente un sensor de temperatura es un instrumento electrónico capaz de realizar una lectura precisa de una temperatura en un ambiente determinado, existen muchas técnicas distintas para lograr el mismo fin.

Una de las técnicas utilizadas se denomina RTD (Resistance temperature detector), consiste en detectar los cambios de resistencia de un resistor interno debido a la temperatura(es una medición indirecta).

Uno de los sensores digitales mas utilizados para medir cambios de temperatura en el ambiente hogareño y universitario es el DS1820 o DS18B20, dado su facil implementacion y su alta presicion y rango de apertura.

Características del sensor ds18B20

• Rango de temperatura: -55 a 125°C
• Resolución: de 9 a 12 bits
• Precisión: ±0.5°C (de -10°C a +85°C)
• Tiempo de captura: inferior a 75Ω
• Alimentación: 3v a 5.5v

Diagrama de conexion y nombre de sus pines

• GND (0V)
• VDD (5V)
• DQ (Pin de datos, es por donde se realizara la lectura)

El pin VDD deberá estar conectado a tensión positiva, puede ser 5 o 3,3 Volt, el pin de Gnd deberá estar conectado a masa (0 volt), mientras que el pin de datos DQ deberá tener la circuiteria externa que se muestra en la figura, deberá estar conectado a una resistencia de 4,7 Ohms y al Pin del micro controlador encargado de leer la temperatura otorgada por el sensor.

Si pensamos esto para el arduino Uno, las conexiones se realizarían de la siguiente manera

Lo único que nos estaría faltando para comenzar a leer la temperatura seria programar el micro, en este caso un Atmega8PU que Arduino posee.

Software para programar el Arduino

Gracias a las librerías de arduino nos despreocupamos de todas las cuestiones de inicializacion que requieren todos los sensores, ya que en estas librerías se hacen casi por arte de magia.
Las dos librerías que necesitamos para poder utilizarlo las podemos descargar de los siguiente links

DallasTemperatura
OneWire

#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

#define ONE_WIRE_BUS 2 

OneWire ourWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&ourWire);


void setup() 
{
delay(1000);
Serial.begin(9600);
Serial.println("ElectronTools.blogspot.com.ar");
Serial.println("sensor ds1820");
delay(1000);
sensors.begin();
}


void loop() 
{
Serial.println();
sensors.requestTemperatures(); //Le pido sensar
Serial.print(sensors.getTempCByIndex(0));
Serial.println(" grados centigrados");
}

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¿Para que sirve un sensor de ultrasonido o ultrasónico?

La gran utilidad de este tipo de sensores de ultrasonido es que nos permite medir distancias sin realizar contacto físico, este tipo de dispositivo nos permite realizar una medición desde 2cm hasta 200cm aproximadamente.
En robótica es muy útil para realizar la detección de obstáculos y poder tomar una decisión luego de ser detectado.

¿Cómo realiza la medición el sensor?

La forma en que el sensor de ultrasonido realizar el cálculo es bastante simple, se basa en la velocidad en la que viaja el sonido en el aire (aproximadamente 34300cm/s).

Podemos simplificar su funcionamiento en los siguientes pasos

1 - Emite una ráfaga ultrasónica por el emisor y al mismo tiempo uno de sus pines que se conecta a una entrada de nuestro micro controlador se pone en 1
2 - Espera en el receptor la llegada del eco de la señal emitida y cuando el eco llega pone en 0 el pin que se conecta a la entrada de nuestro micro controlador.
3 - En nuestro micro controlador cuando detectamos un 1 en nuestro pin de entrada comenzamos un conteo de tiempo, que será proporcional a la frecuencia de Clock de nuestro procesador, cuando detectamos el 0, detenemos el conteo, luego mediante simples cálculos matemáticos obtenemos la distancia del objeto

Por ejemplo

Si la velocidad del sonido es 34300cm/s, significa que el tiempo que demora la señal sonara en recorrer 2cm (1cm de ida y 1cm de vuelta) será 2cm/34300cms = 0,0583ms.
Ahora supongamos que tenemos un Micro Procesador de una frecuencia de Clock de 1MHZ lo que es lo mismo que un periodo T de 1us.
Al momento de detectar el estado alto en el pin de entrada del micro procesador, se dispara el conteo de contador del timer (program counter), el contador crece en 1 cada 1us, que es el periodo del micro procesor, por lo tanto para que transcurra 0,058ms el contador debe llegar a 58.
De esta manera podemos resumir que la formula para calcular la distancia será la siguiente

Distancia = 1/(58*FrecuenciaClock)

Detalles técnicos del US – 100

Este sensor cuenta con 4 pines
1-Vcc (5 volt)
2-Trigger
3-Echo
4-Gnd (0 volt)

Para iniciar la medición se debe activar el sensor enviando un pulso de 10ms al pin2(Trigger), luego de finalizado este tiempo, por el pin3(echo) se enviara un estado alto al micro controlador que significa que la medición ha comenzado, la medición terminara cuando el mismo Pin ingrese un nivel bajo.

La grafica siguiente ejemplifica lo dicho.

Programa para arduino

Este software hace prender los led conectados al pin 13 del arduino cuando el sensor de ultrasonido us-100 detecta un objeto a una distancia menor o igual a 5cm.

const int trigger=10;
const int echo=12;
 
float primeraMedicion;
float segundaMedicion;
float terceraMedicion;
float distancia;
 
void setup(){
 Serial.begin(9600);
 pinMode(trigger,OUTPUT);
 pinMode(echo,INPUT);
 pinMode(13,OUTPUT);
}
 
void loop(){
 primeraMedicion=medicionUS100();
 delay(10);
 segundaMedicion=medicionUS100();
 delay(10);
 terceraMedicion=medicionUS100();
 distancia = (primeraMedicion + segundaMedicion + terceraMedicion)/3;
 
if(distancia<=5)
{
  digitalWrite(13,HIGH);
}else{digitalWrite(13,LOW);}

Serial.println(distancia);
delay(150);
}


float medicionUS100()
{
 digitalWrite(trigger,LOW); //Inicializo el sensor 
 delayMicroseconds(5);
// Comienzo con la medicion
// Enviamos una señal activando la salida trigger durante 10 microsegundos
 digitalWrite(trigger,HIGH);
 delayMicroseconds(10);
 digitalWrite(trigger,LOW);
// Adquirimos los datos y convertimos la medida a centimetros
 return pulseIn(echo,HIGH)*0.01657; // Medimos el ancho del pulso
}

Video del resultado final

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