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Kit de Prácticas UR-Maker

Cualquiera puede adquirir por unos 20€ – 25€ un kit de Arduino con muchos elementos para manejar, como un lector de tarjetas, leds, motor paso a paso, servo, mando infrarrojos, etc… pero una vez te llega a casa es difícil empezar a manejar por separado cada elemento del kit, por ese motivo veamos cómo manejar los elementos de un kit Arduino chino como este: https://es.aliexpress.com/item/UNO-KIT-Upgraded-version-of-the-For-Starter-Kit-the-RFID-learn-Suite-Stepper-Motor-ULN2003/1207142899.html

Este artículo es una guía de uso de un kit de Arduino chino como los que se pueden comprar en tiendas como Aliexpress, Gearbest o Elegoo.

Una vez conocido como manejar por separado cada elemento es más sencillo unir todo para hacer un proyecto completo donde usemos varios elementos para hacer una alarma o automatizar elementos de casa

Repositorio prácticas: https://github.com/jecrespo/Arduino-Kit-China-Guide

Tutoriales de prácticas para ampliar conocimiento:

Para realizar el curso nos basamos en un kit de prácticas típico similar a este: https://es.aliexpress.com/item/UNO-KIT-Upgraded-version-of-the-For-Starter-Kit-the-RFID-learn-Suite-Stepper-Motor-ULN2003/1207142899.html pero valdría cualquier otro que tenga un Arduino UNO y unos componentes similares.

Driver Arduino UNO de este kit:

Descripción:

  • 1 X Arduino UNO
  • 1 X Cable USB
  • 1 X Jump Cable
  • 1 X Breadboard
  • 5 X luz LED
  • 1 Pack resistencia
  • 1 X hembra a macho línea dupond
  • 1 X potenciómetro
  • 1 X Buzzer
  • 1X 74HC595 (Shift Register)
  • 1 X receptor de infrarrojos
  • 1 X ds18b20
  • 1 X Sensor de llama
  • 1 X interruptor de bola
  • 1 X fotoresistor
  • 1 X botón clave
  • 1 X control Remoto
  • 1 X tubo de pantalla de 4 dígitos
  • 1 X 8*8 Módulo de matriz de puntos
  • 1 X 1-Tubo de visualización de dígitos
  • 1 X convertidor de motor paso a paso
  • 1 X motor paso a paso
  • 1 X 9g Servo
  • 1 X IIC 1602 LCD
  • 1 X Módulo de joystick XY
  • 1 X Módulo de temperatura
  • 1 X Módulo de prueba de agua
  • 1 X módulo RFID
  • 1 X llavero RFID
  • 1 X Tarjeta blanca RFID
  • 1 X Módulo de sonido
  • 1 X módulo de relé
  • 1 X Módulo de reloj
  • 1 X 4*4 tablero clave
  • 1 X Módulo de color RGB 3
  • 1 X 9 V batería Snap
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Top 5 Gadgets Electrónica

En mi recorrido con Arduino en los últimos años, he recibido muchas preguntas sobre electrónica de personas que programan pero les faltan unos conocimientos básicos de electrónica para saber cómo conectar sensores, actuadores y periféricos a Arduino. Para ellos he escrito varios artículos como estos:

Una vez que ya tienes los conocimientos básicos de electrónica el siguiente paso es empezar a hacer pequeñas modificaciones o reparaciones de placas electrónicas y luego ya lanzarnos a hacer nuestras propias placas, pero de este tema haré un artículo próximamente.

Si nos decidimos a hacer pequeñas reparaciones o modificaciones electrónica, os recomiendo algunos gadgets básicos de electrónica que todos debemos tener en casa. Se trata de unos accesorios muy económicos y que seguro usaremos con frecuencia si eres una aficionado a la electrónica y Arduino.

Pistola Manual de Soldadura

Una pistola de soldadura manual sencilla es uno de los gadgets imprescindibles que debemos tener en casa para hacer pequeñas reparaciones o montajes de nuestra placas que conectaremos a Arduino o Raspberry Pi.

Puedes comprarla por menos de 9€ con envío gratuito en https://www.gearbest.com/soldering-supplies/pp_009456656818.html?wid=1433363

Lupa Soldadura LED

Otro accesorio imprescindible en casa para hacer pequeñas reparaciones de soldaduras o montar tus propias placas electrónicas es una lupa de soldadura con iluminación LED y accesorios para sujetar las placas.

Es muy común que cuando compras shields para Arduino o breakout boards https://programmingelectronics.com/what-is-a-breakout-board-for-arduino/, estas vengan con los componentes sin soldar y este accesorio te va a ser de gran utilidad.

Puedes comprarla por menos de 14€ con envío gratuito en https://www.gearbest.com/magnifiers/pp_291442.html?wid=1433363

Pinzas de Acero Antiestáticas

Tener unas pinzas para manejar los elementos electrónicos, resulta imprescindible al trabajar con dispositivos SMD https://es.wikipedia.org/wiki/Tecnolog%C3%ADa_de_montaje_superficial, así como para poder soldar y desoldar en placas cualquier otro dispositivo.

Puedes comprarla por unos 5 euros en https://www.gearbest.com/other-tools/pp_638400.html?wid=1433363

Pistola de Pegamento Caliente

Aunque una pistola de pegamento caliente no es necesaria para tareas de soldadura o en general para trabajos con electrónica es un accesorio imprescindible para los makers que queremos hacer un proyecto completo.

La pistola de pegamento caliente se usa para pegar casi cualquier material como cartón y plástico. Se puede usar para ensamblar partes de por ejemplo un robot o un coche teledirigido donde vayamos a insertar la electrónica que hemos diseñado.

Puedes comprarla por unos 8.50 euros con envío gratuito en https://www.gearbest.com/soldering-supplies/pp_1577491.html?wid=1433363

Bomba Desoldar Manual

Por último, otro accesorio imprescindible en nuestra caja de herramientas es la bomba de desoldar que permite quitar la soldadura de un elemento calentando previamente y succionando con esta bomba manual. Totalmente necesaria para hacer reparaciones o cuando cometemos un error soldando.

Puedes comprarla por menos de 10 euros con envío gratuito en https://www.gearbest.com/soldering-supplies/pp_238769.html?wid=1433363

Dispositivos Hardware IoT

En este curso vamos a usar Arduino u otras placas compatible como HW de sensorización y actuación en IoT, pero existen otros microcontroladores o PLCs que haría la misma funcionalidad.

Dispositivos Hardware, 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.

Hay tres clases de dispositivos IoT:

  • Los dispositivos más pequeños son los controladores embedded de 8 bits System-On-Chip (SOC). Un buen ejemplo de este Open Source hardware es Arduino. Por ejemplo: Arduino Uno platform, este tipo de HW no suelen llevar sistema operativo (SO).
  • El siguiente nivel son los dispositivos con una arquitectura de 32 bits como los chips de Atheros y ARM. Normalmente estos dispositivos se basan en plataformas de Linux embedded, cómo OpenWRT u otros sistemas operativos embedded (Muchas veces incluyen pequeños routers domésticos y derivados de estos). En algunos casos, no corren ningún SO. Por ejemplo: Arduino Zero o Arduino Yun.
  • 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 como http://circutor.com/en/products/metering o un dispositivo con interfaz SNMP.

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 (short for remote) https://en.wikipedia.org/wiki/Sensor_node

Este es el primer elemento, es que está más cerca de las “cosas” es el HW que se encarga de medir e interactuar con las “cosas” y procesar esos datos. Este dispositivo puede tener conectado otros hardware como:

Programación de los dispositivos IoT

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 IO 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.

Buen resumen de lo necesario para saber sobre sistemas embebidos para IoT a nivel de HW http://so-unlam.com.ar/wiki/index.php/PUBLICO:Sistemas_embebidos_e_Internet_de_las_Cosas

Guia para elegir el mejor HW IoT: https://www.ibm.com/developerworks/library/iot-lp101-best-hardware-devices-iot-project/index.html

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:

Más HW IoT:

¿Conoces alguna más?

En el caso de HW libre, el siguiente paso es una personalización del HW mediante el diseño de HW como Eagle o Kicad

HW IoT Industrial

En el mundo industrial se está incorporando el IoT con la denominación IIoT (Industrial Internet of Things) ya sea con dispositivos basados en HW libre o los fabricantes de Autómatas están incorporando comunicaciones más abiertas a sus dispositivos.

PLC basado en Arduino: https://www.industrialshields.com/

Artículo de Industrial Shields sobre Arduino como aplicación de PLC: http://blog.industrialshields.com/es/iot-in-industry-improves-reliability-equipment/

PLCs basados en Arduino: https://industruino.com/

PLC basado en Arduino: http://www.winkhel.com/

Carcasa para Arduino y Raspberry Pi en la industria: Arduibox: http://www.hwhardsoft.de/english/webshop/raspibox/#cc-m-product-10145780397

SIMATIC IOT2020: gateway de Siemens basado en Arduino para futuras aplicaciones industriales: http://es.rs-online.com/web/p/kit-de-desarrollo-de-iot/1244037/ y aplicaciones https://www.rs-online.com/designspark/simatic-iot2020.

Simatic IoT 2040: https://w3.siemens.com/mcms/pc-based-automation/en/industrial-iot/Documents/simatic-ioc2040-flyer-en.pdf

Los otros PLCs SBC (Single Board Computer): http://www.infoplc.net/blogs-automatizacion/item/102505-plc-single-board-computer

OpenPLC Project: http://www.openplcproject.com/

Autómatas con MQTT: http://www.unitronics.com/ y modelo nistream https://unitronicsplc.com/unistream-series-unistream5/

ABB PM556, automata de ABB abierto: http://new.abb.com/drives/es/noticias-y-casos-de-exito/impulsa-el-internet-de-las-cosas-los-servicios-y-las-personas

Tecnologías IoT

Pensando en los actores que participan en el ecosistema IoT se pueden identificar las siguientes tecnologías

Dispositivos Hardware, son los dispositivos que van a medir y los que van a interactuar con el exterior.

  • Arduino
  • ESP8266, HW low cost con wifi
  • Otras plataformas HW para IoT: https://www.postscapes.com/internet-of-things-hardware/
  • HW y conectividades de http://www.libelium.com/ son de Zaragoza y tienen buenas formaciones.
  • Diseño de HW como Eagle o KiCad, es el siguiente paso de Arduino a una personalización del HW
  • Android Things es una adaptación del Sistema Operativo Android para dispositivos que los desarrolladores quieran convertir en Inteligentes. Android Things, sistema operativo y development kit para HW de IoT https://developer.android.com/things/
  • RTOS sistemas operativos en Tiempo real para sistemas embebidos, generalmente basados en linux.
  • Autómatas o PLCs para la parte industrial y SoftPLCs

Conectividad, tecnologías para conectar el HW con Internet o una red

  • Zigbee
  • Sigfox
  • LoWaRan, LPWA
  • Bluetooth/wifi/NFC/ANT+ y beacons
  • Seguridad en la comunicaciones, es un de los retos de IoT
  • nRF24L01 is a highly integrated, ultra low power (ULP) 2Mbps RF transceiver IC for the 2.4GHz ISM (Industrial, Scientific and Medical) band.

Protocolos de comunicación, con los que comunicar el HW con el SW

  • Fiware
  • MQTT
  • API REST/HTTP
  • SNMP
  • Buses de campo industriales, modbus, etc…

Plataformas IoT,  para tratar los datos recogidos por nuestros sensores y almacenarlos. Estas plataformas tienen un HW y el SW que usan:

Encuesta: https://blogs.eclipse.org/post/benjamin-cab%C3%A9/key-trends-iot-developer-survey-2018

Servicios IoT, son los servicios que ofrecen las plataformas

  • Machine learning, inteligencia artificial en los dispositivos
  • Smart Metering
  • Open Data
  • Dashboards/Cuadros de mando
  • Almacenamiento de datos
  • Análisis de Datos
  • Visualización de Datos

Ejemplos de empresas en el ecosistema IoT:

Áreas involucradas en IoT

  • Electrónica
  • Desarrollo de HW embebido
  • Desarrollo de SW
  • Redes informáticas y de telecomunicaciones
  • Administración de sistemas
  • Sistemas de información, BDDs
  • Desarrollo web, cloud computing
  • Seguridad informática
  • Big data: dashboards, análisis de datos, procesamiento de datos, etc.
  • Dominio del campo aplicado: electricidad, electrónica de control, mecánica, física, mecatrónica, medicina, agronomía, etc.
  • Desarrollo de producto
  • etc…

Recursos open source IoT:

Kit de Prácticas UR-Maker

El kit de prácticas disponible es: https://es.aliexpress.com/item/UNO-KIT-Upgraded-version-of-the-For-Starter-Kit-the-RFID-learn-Suite-Stepper-Motor-ULN2003/1207142899.html

Driver Arduino UNO de este kit:

Descripción:

  • 1 X Arduino UNO
  • 1 X Cable USB
  • 1 X Jump Cable
  • 1 X Breadboard
  • 5 X luz LED
  • 1 Pack resistencia
  • 1 X hembra a macho línea dupond
  • 1 X potenciómetro
  • 1 X Buzzer
  • 1X 74HC595 (Shift Register)
  • 1 X receptor de infrarrojos
  • 1 X ds18b20
  • 1 X Sensor de llama
  • 1 X interruptor de bola
  • 1 X fotoresistor
  • 1 X botón clave
  • 1 X control Remoto
  • 1 X tubo de pantalla de 4 dígitos
  • 1 X 8*8 Módulo de matriz de puntos
  • 1 X 1-Tubo de visualización de dígitos
  • 1 X convertidor de motor paso a paso
  • 1 X motor paso a paso
  • 1 X 9g Servo
  • 1 X IIC 1602 LCD
  • 1 X Módulo de joystick XY
  • 1 X Módulo de temperatura
  • 1 X Módulo de prueba de agua
  • 1 X módulo RFID
  • 1 X llavero RFID
  • 1 X Tarjeta blanca RFID
  • 1 X Módulo de sonido
  • 1 X módulo de relé
  • 1 X Módulo de reloj
  • 1 X 4*4 tablero clave
  • 1 X Módulo de color RGB 3
  • 1 X 9 V batería Snap