Manejo de señales analógicas

En esta sección aprenderás a manejar señales analógicas con tu tarjeta Arduino.

Vamos a recordar que nuestra tarjeta Arduino puede leer señales digitales, pero también es capaz de recopilar datos de los sensores analógicos para su procesamiento.

Pines analógicos

La tarjeta Arduino UNO tiene 6 pines analógicos, que puedes identificar con las etiquetas A0 a A5 (Figura 1).

El microcontrolador de Arduino no es capaz de leer directamente las señales analógicas, ya que solamente maneja señales digitales, así que es necesario convertirlas. Para realizar este proceso, la tarjeta tiene integrado un dispositivo llamado convertidor analógico digital (ADC, por sus siglas en inglés) de 6 canales y una resolución de 10 bits.

Para entender el funcionamiento de un ADC te invitamos a ver el siguiente video que explica el proceso de conversión de una señal analógica a digital.

Así, el convertidor analógico digital de la tarjeta Arduino discretiza, cuantiza y convierte los valores de voltaje entre 0 y 5 V, recibidos a través de los puertos analógicos de la tarjeta Arduino,  a valores binarios entre 0 y 1023 para que el microcontrolador los pueda procesar.

Función analogRead

Para leer la señal recibida a través de un puerto analógico se utiliza la función analogRead.

Sintaxis

analogRead(pin);

Parámetros

pin – número de pin que se quiere leer

Valor de retorno

número entero entre 0 y 1023

Ejemplo:

Si se desea leer el voltaje de un potenciómetro conectado al pin A0 se codifica:

analogRead(A0);   // lee el pin A0. La función devuelve un número entre 0 y 1023

Ahora, te invitamos a que veas el video Arduino y su convertidor analógico digital para que aprendas cómo se obtiene el factor de conversión que debes aplicar para conocer el voltaje que se está leyendo a través del pin analógico.

Así que recuerda, la función analogRead siempre devolverá un valor entre 0 y 1023 y para conocer el valor de voltaje recibido del sensor analógico debes utilizar un factor de escala que se calcula con la expresión matemática:

voltajeSensor = valorLectura * (5.0 / 1023);

Manos a la obra

Materiales

Los materiales que necesitas para realizar la práctica son:

Para que comprendas mejor las conexiones y el funcionamiento del circuito electrónico que vas a crear, primero explicaremos cómo funciona un potenciómetro. Los otros materiales ya los hemos utilizado en prácticas anteriores de este manual, si no te acuerdas o deseas repasar las características técnicas y funcionamiento de alguno de los componentes electrónicos, puedes dar clic sobre su imagen para consultar su información.

Potenciómetro

Es una resistencia variable de accionamiento angular que se comporta como un divisor de voltaje. En el siguiente video te explicamos cuál es su funcionamiento.

Construcción del circuito electrónico

Realiza las conexiones del circuito electrónico que se muestra en el diagrama esquemático de la Figura 3. 

Programación del circuito electrónico

Captura el código del programa en el IDE de Arduino. Te recomendamos que no lo copies y pegues, sino que tú lo escribas para que te vayas aprendiendo las instrucciones. Una vez concluida la captura, compila y sube tu programa a la tarjeta Arduino.

/* Manual de programación con Arduino
*  Práctica: Uso de la función analogRead
*  Objetivo: Leer la señal analógica enviada por un potenciómetro
*  Fecha: noviembre 2020
*  Autor: UNAM
*/
int valorSensor = 0;   // valor leído del potenciómetro (0-1023)
float voltajeSensor = 0;   // voltaje del potenciómetro

void setup() {
   Serial.begin(9600);    // velocidad de la comunicación serial 
}

void loop(){
   valorSensor = analogRead(A0);   // lee el valor del potenciómetro
   Serial.print("Valor de lectura: ");
   Serial.print(valorSensor);
   voltajeSensor = valorSensor * 5.0 / 1023;   // calcula voltaje
   Serial.print("\t Voltaje: ");
   Serial.println(voltajeSensor);
   delay(100);   // espera 100 milisegundos
}

Funcionamiento del circuito electrónico

Para probar el funcionamiento del circuito electrónico, mueve la perilla del potenciómetro y analiza los valores que muestran el multímetro y el monitor serial de Arduino. 

También puedes revisar el funcionamiento del circuito en la siguiente simulación. Para ver el monitor serial recuerda dar clic sobre el botón Código y después clic sobre el botón Monitor en serie.

Si en tu navegador no se muestra la simulación, ingresa al enlace https://www.tinkercad.com/embed/jxutTity4Hc

Pinilla, A. (2017). Arduino en Tinkercad # 4: Conversión Analógica Digital.  https://www.youtube.com/watch?v=SmiCmnPug1Q

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