Me compre por eBay este conversor de puerto USB a serie, el chip que lleva incorporado es un Silicon Labs CP2102, un chip como otro cualquiera, lo quiero para poder cargar los Sketches de Arduino en los proyectos sin tener que sacar el chip del zocalo, así que diseño la placa con un puerto de programación y lo programo usando por ese puerto, pero como todo en la vida no hay nada fácil así que encontré un problema, básicamente que no funciona.

Un poco de Bla Bla Bla

Para poder hacer eso lo primero que hice fue mirar el esquema de una placa Arduino, al parecer para cargar los Sketchs usando el Bootloader de Arduino lo que se usan son los pines del puerto serie, RX y TX, ademas del pin de Reset y claro esta, la masa común.

En la imagen podéis ver que el TX y el RX del FTDI están conectadas a los pines RX y TX del Atmega sin pasar por ninguna parte más, por eso no los pongo en la imagen.

La señal de reset sin embargo si que es otro cantar, el pin de reset es el que tiene un circuito aparte y merece la pena mirar, el Reset esta conectado con una resistencia Pull-UP a VCC y en paralelo el botón de reinicio, pero para reiniciarlo desde el chip FTDI usan la linea DTR ( Data Terminal Ready ) que el entorno de Arduino activa cuando va a cargar un Sketch, a activarla la señal pone a masa el condensador C13 de la imagen que procede a ponerse en carga y como esta totalmente vació y la resistencia R1 es de 10 K Ohm pues el pin Reset se queda a O voltios durante un instante mientras el condensador se carga del todo, ( según la formula de la carga del condensador podemos saber que ese tiempo es exactamente 1 milisegundo ).

Según el Datasheet del fabricante del integrado nos dice que:

Cualquier pulso en el pin de reset de más de 2,5 micro segundos generara un reinicio del micro y por consiguiente el pulso de 1 mili segundo que nos genera el conjunto de la imagen de arriba supera con mucho el tiempo necesario así que cuando el Arduino IDE genera un nivel bajo en el pin DTR se resetea el chip y en ese momento empieza a cargar el Sketch nuevo en el integrado.

Vamos a la acción.

Bueno metidos en materia, al probar si el conversor este que compre funcionaba pues resulto que no funciona, y no funciona por que aunque trae un pin de Reset, este pin no estaba conectado al DTR sino que estaba conectado al pin DTS o no se cual, uno cualquiera que no era el que debía ser, así que no hay forma humana de programar el chip usando este conversor, a no ser que le metamos mano.

Aunque como podemos ver en la imagen el conversor si tiene el pin DTR disponible para soldar alguna cosa, así que para hacer que funcione con nuestros chips debemos hacer una par de cositas, la primera es poner el condensador entre el DTR y la salida de Reset de la placa.

Lo que tenemos que hacer es soldar un condensador del valor adecuado entre el pin DTR y el Pin de salida del Reset de la plaquita, buscamos en el cajón cualquier condensador de más de 10 nF ( para cumplir el tiempo de reset del fabricante ) y lo soldamos entre el pin DTR y el pin de salida.

Una vez hecha la chapucita del condensador estamos a un paso más de lograr que funcione, solo nos queda terminar el trabajito fino cortando la pista original del pin Reset.

Notar la precisión del corte que hemos realizado, una maravilla el cutter.

Probando el invento.

Para probar el invento solo necesitamos un Arduino cualquiera.

Un conversor de USB a TTL.

Conectar según os digo.

USB-Serial     Arduino

RX <–> RX

TX <–> TX

GND <–> GND

VCC <–> VCC

RESET <–> RESET

Y programamos un Sketch de prueba, por ejemplo el que nos muestra la tabla ASCII por pantalla.

Si fallara por alguna cosa, casi seguro que es que tenéis del revés el RX y el TX, volver a chequear.

Bueno pues nada, espero que le sirva a alguien y sino pues nada.

Podéis comprar un conversor como este en eBay.

En un proyecto que estoy haciendo me encontré con un problema a la hora de usar el GPS, anteriormente había usado GPS de Parallax que viene con un conector de pines con una separación de 2,547 mm entre pines ( 100 milesimas de pulgada ), que es equivalente al conector de los pines de Arduino y de los más comunes, pues este GPS que usaba no era mio y lo he tenido que devolver a su legitimo dueño ( la Junta de Andalucía ), cuando fui a usar el que yo compre nuevo resulta que el fabricante me envía el modelo nuevo de GPS, modelo EM-404 o el modelo EM-406 que viene de serie con un cable y conector SMD.

Lo primero que intente fue cortar el cable y soldar los pelos a un conector de 100 milesimas, pero los hilos son tan finos que apenas tiene un pelo o dos de cobre, imposible, así que e he hecho este conversor, y como me supongo que no soy el único que tiene este problema pues lo voy a compartir con todos.

Aquí os dejo el esquema: esquema

Aquí el layout ( vista de las pistas ) de la placa: layout

El diseño en OrCAD : Archivo ZIP

El conector SMD lo podéis comprar en la pagina de SparkFun: Conector SMD

Una pequeña entrada para compartir con todos ustedes una simple y tonta librería para usar la brújula digital CMPS03 con nuestro amado Arduino, aun no la he reformado para poder usarla con la versión 1.0 del entorno así que solo es compatible con las versiones anteriores de Arduino.

Modo de uso:

Como siempre metes la librería en la carpeta de librerias de Arduino, despues cierrar y abres el entorno y ya esta, encontraras el ejemplo en el menú de Examples de Arduino.

Si alguien se anima y la cambia, que me la devuelva para colgarla.

http://www.box.com/s/8b9y2pxanoq44i83riol

Preamplificador con Amplificadores Operacionales LM324

Buenas, hoy me ha dado por experimentar un poco con audio, y lo primero que he realizado a sido un adaptador de impedancia, usando un Amplificador Operacional, pero después se me ocurrió realizar una pequeña etapa amplificadora usando el mismo Op-Amp.

Partiendo de la base:

Partamos desde el principio, no es lo mismo un amplificador  que un pre-amplificador, ni un pre-amplificador y un adaptador de impedancias, se suele confundir mucho estos últimos términos.

Amplificador: Es el equipo encargado de reproducir la señal de audio con la suficiente potencia como para poder mover un volumen de aire determinado, lo que es lo mismo, que es lo ultimo y es lo que se enchufa al altavoz.

Preamplificador: Es un equipo que amplifica la señal de audio que recibe en una cierta cantidad ( Ganancia ), pongamos que recibe 1, a la salida da 2, este equipo no se diseña para conectarlo a los altavoces, solo se usa para reconstruir la señal y darle mayor amplitud a la onda, garantizando que seremos capaces de excitar la base del transistor de la etapa amplificadora.

Adaptador de impedancia: Es un aparato que incluso puede ser pasivo, que se conecta en una linea de audio y que resuelve problemas derivados de fuentes de audio con muy poca potencia de salida que se conectan a grandes amplificadores, en audio es muy parecido al preamplificador pero no hacen lo mismo, aunque en ciertos casos puede parecer que nos soluciona el problema.

Para dejar claro los conceptos lo vamos a ver en más detalle:

Adaptando impedancias.

Se supone que todos sabemos lo que es la impedancia, es la resistencia que ofrece un elemento a la corriente alterna, hablando en plata, es la resistencia, así que, de aquí en adelante Impedancia = Resistencia , pues un adaptador de impedancia lo que hace es evitar problemas de bajos niveles de señal debido a la impedancia de los diferentes medios, pongamos un ejemplo, supongamos que tu tienes un amplificador en el coche, de esos Vieta, la mar de buenos que te a costado un riñón, y como te has gastado toda las pelas en el ampli no puedes comprar un Pioneer bueno, te conformas con el de oferta del Lidl de 35 € con USB y todo, una maravilla, conectas todo y cuando empiezas a darle volumen al amplificador no suena nada fuerte, no logras que suene bien, todo el fin de semana y el dinero para nada, ya no te puedes ir a la puerta de la discoteca a fardar.

Bueno pues aun tienes una solución, lo primero es saber cual es tu problema, seguramente sea que la impedancia de tu radio es muy alta si la comparamos con la impedancia de entrada de tu amplificador, y aunque no lo creas te chafa el fin de semana, lo podemos ver en una simulación de Proteus VSM ( tanto el amplificador como la radio se han convertido en sus circuitos de Thevenin equivalentes ).

Simulación VSM de una Radio y un Amplificador. ( Por Thevenin)

La radio se puede simplificar como un generador ideal de tensión y una resistencia en serie ( en nuestra simulación a la izquierda ) que equivale a la resistencia de la etapa de salida de la radio, el amplificador se simplifica como una resistencia en serie con la masa, ya que no emite tensión alguna al exterior, por ello nos quedaría como se ve en el esquema, el amplificador amplificara la tensión que “ve” sobre la resistencia interna propia, si esta es muy pequeña amplificara poco, se puede ver en la gráfica del “Osciloscopio” que la salida de la radio, la señal amarilla, es muy grande pero, la señal que ve el amplificador, la azul, es muy pequeña por el divisor de tensión que forman R1 y R2.

Y la culpa no es del amplificador, ni siquiera de la radio, es de las impedancias de uno y otro equipo, para solventarlo podemos o cambiar la radio por otra nueva, o adaptar las impedancias con un pre-amplificador o un adaptador de impedancias, primero lo vamos a hacer con un adaptador de impedancia que es más simple.

Adaptador de impedancia.

Es un equipo que va a procurar el mismo nivel de señal en la entrada que en la salida, vemos un esquema.

Adaptador de impedancia con OP-AMP

Como se ve en la gráfica del “Osciloscopio” podemos observar que ahora la señal tiene exactamente la misma amplitud en las dos partes del circuito, a la salida de la radio ( R1 ) y a la entrada del amplificador ( R2 ) , así logramos que el nivel de señal en la entrada del amplificador sea exactamente el mismo que tenemos a la salida de la radio, si nuestro problema es la impedancia de salida de la radio ya lo tendríamos solucionado.

Debemos partir también de la base que el OP-AMP tiene unas propiedades que son:

1. Impedancia de entrada muy alta: La impedancia de cualquiera de las entradas ( + ) o ( – ) sera tan alta que podemos darla como infinita de forma que no hay consumo de corriente y si no hay consumo de corriente no hay caída de tensión en R1.
2. Impedancia de salida muy baja: La impedancia de salida del OP-AMP es muy baja, del orden de 70 Ohmios o menos, de forma que puede compensar una baja impedancia de R2 dando mayor corriente en su salida.
3. Cortocircuito virtual entre ( +) y ( – ): Esto tan enrevesado significa que el OP-AMP siempre va a intentar mantener la mínima diferencia entre el terminal ( + ) y (- ), para lograrlo intentara subir o bajar el voltaje de la salida según la diferencia entre el terminal ( +) y  ( – ), en este caso para tener en el terminal ( – ) el mismo voltaje que en el terminal ( + ) tiene que tener en la salida el mismo voltaje que el terminal ( + ).
4. Ganancia de entrada muy alta: Esto dice que una señal entre el terminal ( + ) y ( – ) muy pequeña genera una señal de salida muy alta, la teoría dice que es infinito, pero no es cierto es del orden de 300.000 ó 500.000 más que en la entrada.

Preamplificador con OP-AMP.

Podemos tener otro problema que es que la salida en voltaje de la radio sea tan baja que nunca podremos llegar a darle el volumen que queremos, esto ocurre en equipos de poca calidad, tipo radio del Lidl, en este caso aunque adaptemos la impedancia siempre tendremos el volumen muy bajo, para solucionar esto debemos amplificar la señal entre que sale de la radio y entra en la etapa amplificadora, para ello podemos aprovechar la característica de ganancia del amplificador operacional.

Preamplificador con Op-amp

En este ejemplo podemos ver que la señal de entrada ( amarilla en la grafica ) es amplificada varias veces en la salida ( la señal azul ), la amplificación sera proporcional a las resistencias R3 y R4, segun la formula :

Vout = Vin( 1 +  R3 /  R4 )

Pero podemos sustituir cualquiera de las dos resistencias por un potenciometro y ya podemos graduar la amplificación, lo podemos ver en el siguiente esquema.

Podéis apreciar como cuando el potenciometro esta al mínimo de resistencia el pre amplificador se convierte en un adaptador de impedancia, ya que no hay ganancia ninguna ya que la resistencia es O y si dividimos O por algo vuelve a salir O, así que al final la formula queda como Vout = Vin * 1, que no hace falta decir que Vin * 1 es Vin.

El esquema final.

Aunque las simulaciones funcionan en la vida real no es posible conectar un previo con el esquema que tiene la simulación, hay que hacer uno algo más complicado, simplemente por que en las simulaciones tenemos alimentación simétrica de -15 a  +15 V y esta es complicada de conseguir, por lo que tenemos que hacerlo de otro modo y lo que hacemos es acoplar la alterna con condensadores, lo podéis ver en este esquema.

Esquema en PDF del circuito: SCHEMATIC1 _ PAGE1

Layout a tamaño real, escala 1:1 PREVIO CON LM324-4

Disposición de los componentes: PREVIO CON LM324-4 Comp

Donde la alimentación del circuito debe ser mínimo de 7 VDC, se ha diseñado para alimentarse con una pila de 9 Voltios aunque puede aceptar hasta 18 Voltios sin ningún problema, a la entrada desde la izquierda vemos que acoplamos la señal de alterna a dos OP-AMP en modo seguidor común ( adaptador de impedancia ) después la señal de salida de los dos OP-AMP se vuelven a acoplar en alterna a la entrada de dos OP-AMP en modo amplificador no inversor, la ganancia se puede ajustar con el potenciometro dual, podéis descargar el esquema en pdf debajo de la imagen.

La prueba de que funciona es este vídeo en YouTube, al principio el volumen del ordenador es de O según la barra de volumen, después lo subo poco a poco, si le dais mucho volumen distorsionara como todo precio, recomiendo ajustar la ganancia del previo al máximo y bajar el volumen del ordenador o de la radio al mínimo y así ir subiendo el volumen de la radio sin preocuparte de la ganancia del OP-AMP.

Aquí os dejo otro vídeo donde podéis ver el efecto de ganancia del preamplificador en su función final, todo el diseño es para lograr que la tele portátil que se ve en la imagen se pueda escuchar en los altavoces que se ven, al principio con la ganancia a 0 no se oye apenas nada, pero después a medida que subimos la ganancia podemos apreciar el efecto en el volumen del audio.

Cualquier cosa que se te ocurra, ponme un comentario.

La utilidad final del invento.

Constelación de satélites GPS.

Buenas, llevo una semana trabajando en lo que finalmente sera mi proyecto para el Ciclo Superior de Electrónica que estoy terminando, para ello tengo que hacer un vehículo autónomo que  basándose en la posición GPS se dirija con total seguridad hacia una localización que le hayamos dado.

Hello all, i passed all the last week working on a project for the superior school, this project consist on a vehicle with a GPS that must go to other location based only in the GPS coordenates, the vehicle must do all the track alone and with the only help of a Compass module and a cheaper sonar.

El estandar NMEA 0183

The NMEA 0183 standar.

Para empezar con el proyecto lo primero que necesito es saber donde esta el vehículo en cuestión, esto lo logramos descifrando las sentencias NMEA que nos envía el GPS al Arduino, las sentencias NMEA son bien conocidas por todos aunque el estándar NMEA no es publico, para tener acceso al protocolo NMEA se debe pagar un “abono” para ser socio del estándar NMEA, la verdad desde aquí me gustaría decir que me parece una vergüenza que un estándar sea de pago, si es estándar debe ser libre, como son todos o casi todos los estándares que no sean propios de un fabricante.

To start with this project, the first i need to know is where the vehicle are?, This can be achieved decoding the NMEA data that the GPS send to the Arduino. NMEA sentences are well know all over the internet, you can found a lot of webpages with information about NMEA sentences. But NMEA protocol are not free, this protocol is property of the NMEA  asociation, this asociation sell the protocol in his website for about 300 US Dollar, this is so much and i want to say that for me this is not asumible because one protocol must be free for all the people.

Todas las sentencias del protocolo NMEA comienzan con el carácter ’$’ y despues si es una sentencia estándar del protocolo NMEA con GP por lo que una sentencia NMEA estándar siempre comenzara con un “$GPxxx,” donde XXX es una combinación de diferentes caracteres que nos informa del tipo de sentencia que es, para ver algo más del protocolo podéis descargar este fichero:  NMEA0183 ( Solo en ingles )

All the NMEA related sentences start with the ‘$’ character and after if the sentence is a NMEA standar sentence it must continue with “GPxxx” where XXX are a combination of different characters that inform us about the kind of sentence that it is. If you want to know more only download this file: NMEA0183

Aunque el protocolo en si mismo tiene muchísimas sentencias diferentes, realmente son muy pocos los que nos interesan para localización de un vehículo en el espacio, principalmente son las siguiente:

 Although the NMEA standard has a lot of sentences for us, to know where a vehicle is on the space, we only need a few sentences, these sentences are:

Sentencias NMEA de localización.

NMEA location sentences.

La primera sentencia es:

The first is:

$GPGGA,hhmmss.ss,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x1,xx2,x.x3,x.x4,M,x.x5,M,x.x6,xxxx7*hh

Cada termino de la frase se encuentra separado del anterior y del siguiente por el carácter ’,’ hasta que encontramos el carácter ‘*’ que indica el final de la cadena y la suma de corrección de errores.

All the terms are separated using the ‘,’ character , at the end of the sentence we can found the ‘*’ character that indicates the end and the checksum.

Los campos son los siguientes:

• hhmmss.ss: Hora, minutos y segundos the la ultima vez que se fijo la posición en hora UTC / Hours, minutes and seconds after the last fix position in UTC time.
• llll.ll: Latitud en grados decimales. /  Latitude in decimal degrees. 
• a: Carácter que toma el valor ‘N’ o ‘S’, indicando norte o sur. / Character that can be ‘N’ or ‘S’ that indicates North or South.
• yyyy.yy: Longitud en grados decimales. / Longitude in decimal degrees.
• a: Carácter que toma el valor ‘E’ o ‘W’, indicando el Este o el Oeste. / Character that can be ‘E’ or ‘W’ that indicates East or West.
• x1: Calidad de la recepción GPS, ‘O’ No puede fijar posición, ’1′ Posición fijada con GPS, ’2′ Posición fijada con GPS y DGPS / GPS quality, ‘O’ measn no fix, ’1′ fix with GPS, ’2′ Fix with GPS and DGPS.
• xx2: Satélites a la vista ( que no tienen por que ser lo usados para fijar la posición ) / Satellites in view ( this can be or not the same that are used to fix the position ) 
• x.x3: Resolución relativa de la posición horizontal.  /  Horizontal dilution. http://en.wikipedia.org/wiki/Dilution_of_precision_(GPS)
• x.x4: Altitud relativa al mar ( no tiene por que ser precisa ) / Altitude relative to the sea ( this can not be precise )
• M: Unidades de la medida de la altura / Altitude Unit of measure.
• x.x5 : Altura del Geoide ( su padre sabe quien es ) / Altitude of Geoid ( His father must know him ) http://es.wikipedia.org/wiki/Geoide
• M: Unidades de la medida del Geoide / Geoid units of measure.
• x.x6 : Antigüedad de los datos DGPS ( de existir ) en segundos / Time lapse of the DGPS last  correction ( if exist).
• xxxx7 : Numero de identificación de la estación DGPS ( si existe ) / Data Id of the DGPS station ( If exist ).

GPRMC,081836,A,3751.65,S,14507.36,E,000.0,360.0,130998,011.3,E*62

• O81836: Tiempo / Time.
• 3751.65: Latitud / Latitude.
• S: Sur o Norte / South or North.
• 14507.36: Longitd / Longitude.
• E: Este o Oeste / East or West.
• 000.0: Velocidad sobre el suelo en nudos. / Speed over ground in knots.
• 360.0: Curso relativo al norte real / Course relative to real North.
• 130998: Fecha de hoy / Today date.
• 011.3: Desviación magnética con respecto al norte real / Magnetic deviation in reference to real North. 
• E: La desviación magnética es al este / Magnetic deviation is relative to the East.

La librería para Arduino.

The library for Arduino.

La verdad que soy un maníaco a la hora de programar, me gusta tenerlo todo claro, no tener múltiples variable y funciones dando paseos por todo el código, por eso cada vez que necesito controlar algo hago uso de C++ y creo un objeto, que me incluya todo el código necesario para lo que sea que tenga que hacer y solo unas funciones mínimas para el exterior.
To be honest i am a maniac when programming, i dislike to have a lot of functions and pieces of code around all the sketch, because that i make a library everytime i can to simplify the use of the hardware, C++ give us the power to make classes, with this we can make all the “hard to look” code into the class and offer a few simple functions to the outside world.

Libreria para Arduino / Library for Arduino

Sensor de ultrasonido, 7 € en goodluckbuy.com, envío gratis.

Buenas otra vez, estos días estoy liado con el proyecto para el primer trimestre del curso, como siempre me he cogido uno que fuera interesante, para coger cosas aburridas me quedo en casa, y el proyecto consiste en un cochecito que se controle por posición GPS, me explico, tu le dices donde tiene que ir y el va, simplemente, el va solo, calcula la dirección y todo lo necesario hasta llegar.

Claro esta que tiene que llegar sano y salvo, sin chocarse con paredes ni con ningún elemento ornamental que pudiera encontrar, para eso lo más común es usar el sensor de ultrasonidos, que te indica de forma precisa la distancia entre un objeto y el, siempre dentro de unos margenes lógicos, yo no tengo ninguno pero mi colega Mariano si que tenia uno, y me lo ha prestado ( buena gente que es el colega ).

El uso de este sensor es muy simple y la física que lo rodea también, este sensor emite un tren de ultrasonidos que rebotan en las superficies que encuentra en su camino y cuando es “oída” por el mismo te devuelve el tiempo que ha tardado en llegar como un pulso de X micro segundos.

Lo podéis comprar a muy buen precio en la web esta:

http://www.goodluckbuy.com/ultrasonic-wave-detector-ranging-module-distance-sensor.html

Sensor montado en una protoboard.

Según nos dice el fabricante, la frecuencia del sonido que emite es de 40 Khz, por lo que se encuentra mucho más arriba del espectro audible de los humanos e incluso del de los perros, por si os preocupa que les moleste a los animales.

El modo de uso es simple a no poder más, nosotros conectamos el sensor de ultrasonidos según leemos en la misma PCB.

VCC: a los 5 Vdc del Arduino.

GND: A la patilla de GND del Arduino.

Trig: (Patilla de disparo o trigger), la conectamos a cualquier pin digital.

Echo: (Eco recibido), a cualquier pin digital.

En la imagen superior los cables Verde y Blanco están conectados a pines digitales y los cables Azul y Naranja están conectados a la alimentación del sensor.

Una vez que los tenemos conectados debemos mandarle una señal de mínimo 10 Micro Segundos para que lance el sonido y después esperar por el eco recibido, por Internet hay multitud de ejemplos de ello, personalmente a mi no me gusta tener el entorno lleno de variables y funciones y cosas feas así que he creado una miní librería para Arduino que hace el trabajo sucio por nosotros.

La teneis disponible para descargar aquí: http://www.megaupload.com/?d=7IC27DML

Una vez que la descargues, cambia el nombre y ponle .zip, ya que por problemas con WordPress no se pueden subir archivos .Zip ( no se que historia de la seguridad ), cuando le cambies el nombre la descomprimes y la metes en /Arduino/Libraries, despues con cerrar y abrir el entorno la tendrás disponible y en la carpeta /Sonar tienes un ejemplo de como se usa.

Podéis ver este ejemplo de uso:

Ejemplo de código para Arduino.

La distancia la calculo de la siguiente manera:

La velocidad del sonido en la atmósfera es de 343,2 metros/seg.

1 Segundo son 1000000 Micro Segundos.

1 Metro son 1000 Milímetros.

Cambiando unidades sale:

((343,2 * 1000)<Pasado a milímetros >)/(1000000)<Segundos pasados a micro segundos) = 0,3432 Milímetros / Micro Segundo.

Si el sonido debe ir y volver del objeto el número de Micro Segundos del recorrido hasta el objeto es la mitad del total, por tanto 0,3432 / 2 = 0,1716

y si multiplicamos 0,1716 por los Micro Segundos del total del viaje nos da la distancia, aunque debo admitir que la medida se desvía unas décimas de milímetro, supongo que es debido a la velocidad del Arduino en si mismo.

Tengo que decir que he probado la resolución del sensor y en 10 centímetros se ha desviado 4 milímetros, una vez corregido las medidas son correctas a cualquier distancia.

Today I present a project that has given me to do in a moment I’ve had this afternoon, is intended to control the solar panels that I have made so they are always facing the sunand maximize the available solar power.

El funcionamiento es muy simple y se basa en detectar la diferencia de luz entre dos sensores LDR del mismo tipo que forman un divisor de tensión resistivo.

The operation is very simple and is based on detecting the difference of light between two LDR sensors of the same type that form a resistive voltage divider.

Divisor resistivo, se aprecia el voltaje de salida que es VCC/2

En condiciones perfectas las dos LDR están enfocando al sol por lo que reciben la misma cantidad de luz y por lo tanto la resistencia de las dos es la misma, caso de la imagen superior.

In perfect conditions the two LDR are focusing the sun so they get the same amount of light and therefore the resistance of the two is the same see the picture above.

En el momento que una de las dos LDR recibe más cantidad de luz que la otra el divisor empezara a variar y se alejara del punto medio de equilibrio, haciendo que la tensión en el punto de unión de las dos resistencias aumente hacia VCC o disminuya hacia GND.

In the moment that one LDR receive more sun power than the other, the center point moves up or down, making the voltaje goes to GND or VCC.

La LDR superior recibe más luz que la inferior y el voltaje del punto medio a variado.

El voltaje del punto medio es leido por el microprocesador ATTiny13 y convertido a un valor decimal entre 0 (  o voltios ) y 1023 (  VCC ), por lo tanto cuando este valor decimal sea de 512 +/- estará el voltaje en su punto medio y por lo tanto el panel estará recibiendo la máxima insolación.( Como en la imagen primera )

The middle voltaje is readed by the ATTiny13 and is converted to a decimal value, between 0 and 1023, meaning 0 GND and 1023 VCC, because this when the voltaje are in the middle it  must be near 512, this means that the two LDR are receiving the maximun sun power.

Ya sabemos que cuando el valor de las LDR es de 512 es que estamos mirando al sol, si es mayor o menor es que no estamos mirando al sol correctamente, pero debemos de darle un margen a la lectura para que no este continuamente el panel en movimiento, oscilando de izquierda a derecha unos grados,  imaginaros que no le damos esa tolerancia, cuando pasase de 512 a 511 intentaría posicionar el panel pero en ese movimiento se podría pasar de 512 y irse a 513 y daría marcha atrás, como seguro que suponéis dejarlo a 512 exacto es muy complicado y el motor nunca dejaría de actuar.

We know that the center value are 512, if it is minus or plus than this we are not looking straight to the sun, but if we make a movement every time the value oscillate around 512, we will have a panel that is oscillating all the time, making impossible to power off the motor and most likely burning it, to avoid this problem we can use a threshold potentiometer that gives a reasonably sensitivity to the system making it more stable and reliable.

Para solucionar esto usamos una resistencia variable para ajustar esa tolerancia, de modo que aunque haya una diferencia entre las dos LDR el panel no se moverá hasta que supere la tolerancia que le demos con la resistencia variable.

Resistencia variable de ajuste de sensibilidad.

Una vez que se supera el valor de tolerancia que ajustemos el ATtiny13 activara el motor en uno o otro sentido dependiendo de si el voltaje en las LDR a bajado o subido,  si sube activa el motor en un sentido, si baja activa el motor en el otro sentido hasta que el valor de las LDR vuelva a su punto medio ( lo más proximo a 512 con la tolerancia que le hemos dado ).

One time the difference between the to LDR are above the threshold level, the ATtiny13 move the motor in one direction, trying to find more sun than before, if the motor move on the wrong direction, just unplug it and reconnect inverting the polarity and it must be ok.

Puede pasar que se mueva el panel en el sentido contrario que debería, en ese caso solo hay que conectar el motor al revés de como lo hayamos puesto, eso hará que gire al contrario y el panel vaya para su sitio, realmente esto solo hay que hacerlo una vez, cuando se monta, después no hay que preocuparse más.

Puente en H para controlar el motor de continua.

Este esquema usa transistores de potencia TIP32 y TIP 31, soportan fuertes corrientes de pico pero no tienen mucha ganancia por eso he usado otros transistores de señal para atacar a los de potencia, este esquema es solo util para el Proteus, para simular, un poco más abajo os pongo un esquema completo.

This schematics are made using power BJT ( TIP32 and TIP 31), you can use this schematics with 12 Volts or 24 Volts motors without any problem because the BJT are strong enought to support it, but remember to put a heatsink to the BJT or it can burn out if you use a big motor or with a long time use.

La alimentación del motor puede ser hasta 24 Voltios ya que la tolerancia de los transistores de potencia es elevada y no supone ningun problema aplicarle mayor voltaje, eso si, ponles un disipador si van a trabajar con mucha potencia ( este transistor soporta hasta 3 Amperios nominales y 5 en pico ).

Las LDR deberían de colocarse a ambos lados del panel y de forma que el sol solo les pueda dar de forma perpendicular, por ejemplo ponerlas dentro de unos tubos o algo que no permita a la luz entrar demasiado ladeada y con una divergencia entre los tubos para lograr que cuando una se “apaga” la otra aun tenga sol.

The two LDR must be placed at the sides of the solar panel, you can put it into any tube or something that only permit the light to go into in perpendicular way and with a small divergence between the tubes, i will put pictures when i finish the job.

 Esquema del seguidor solar usando un puente en H por transistores, Schema using BJT transistors

Esquema de dos ejes usando reles para PCB, Schema with 2 axes and relays.

lista de materiales a comprar.

A continuación os pongo un vídeo de la simulación, lo he etiquetado en español e ingles para ir usándolo un poco que hace mucho que no lo uso para nada y no quiero que se me olvide.

Next i put a video showing how it works in the simulator.

El ATtiny13 es un procesador de la familia de los AVR que se programa desde el software gratuito AVR Studio 5 ( soporta auto completar, código descendente y una serie de cosas que es una maravilla ), os voy a poner un zip con el archivo hex ya compilado y preparado para grabar en el ATtiny13 y el código fuente con las librerías auxiliares.

Entorno de desarrollo AVR Studio 5, Gratuito y distribuido por el fabricante.

Software para descargar

Cambia la extensión a zip para poder descomprimirlo.

Change file extension to .zip to use the file.

http://electronicavm.wordpress.com/2011/09/02/anti-humo-con-luz-led-para-soldar/

Placa terminada al sol, perdón por los picos rotos.

Antes de nada darle las gracias a mi novia por terminar el trabajo por mi, ya que tengo el dedo un poquito inútil ha tenido que ser ella la que termine el panel por mi ( que estén rotas algunas no es culpa suya ), hace poco hice un post sobre células solares de las que se pueden encontrar en eBay, en principio no voy a volver sobre ese tema por que esta tratado en el otro post, por lo tanto os remito a al post “Células solares para panel casero” básicamente hay tres tipos de células.

Tipos de células:

• Silicio Amorfo (Onyx): Este es el más barato y también el menos eficiente, su eficiencia energética varia del 7% al 14 %, se fabrican depositando silicio sobre un trozo de cristal muy delgado y derritiendo el material en un horno que hace que el silicio se funda y haga pequeños cristales, debido al sistema de fabricación los cristales son muy pequeños e invisibles.

• Policristalinas: Son células solares que en su estructura la conforman un numero limitado de cristales, un cristal es una figura que e ve claramente en la célula solar, a diferencia de las de silicio amorfo estos cristales se alinean para que estén más ordenados y son más grandes en tamaño, de forma que son visibles al ojo humano.

• Células de Silicio Monocristalino: Son células en las que toda la célula esta hecha de un solo cristal, todo el tamaño completo es un cristal único de silicio, por lo que la eficiencia se supone que es por encima del 25%, se pueden identificar muy fácilmente por que sus esquinas son redondeadas debido a que se cortan de un cilindro grande de silicio. 

Otro detalle a tener en cuenta es el tamaño de las células, todas están medidas en pulgadas ( 1 pulgada son 2,574 cm) por lo tanto podemos encontrar estos tamaños.

Célula de silicio amorfo de 3 x 6 pulgadas ( 8 x 15 cm )

Célula solar de 6 x 6 Pulgadas

Célula solar mono cristalina de 6 x 6 Pulgadas ( 15 x 15 cm)

Potencia de la célula solar.

Bueno ya tenemos claro que tipo de células podemos adquirir, ahora debemos saber que potencia dan cada una, normalmente lo expresan en Watts Pico, eso es que a la máxima capacidad dan X Watt de potencia, el voltaje de todas las células solares es 0,5 Voltios, por lo tanto, si dan máximo 0,5 Voltios y por ejemplo 4 Watt pues tendremos que despejando la intensidad de la ecuación de la potencia electrica, la intensidad que circulara la célula es de 8 Amperios, en principio no es mucha intensidad pero si es importante saberlo para poner un diodo a la salida de las células, ya que las células pueden consumir potencia si las energizamos externamente.

Calculando el panel.

Cuando vamos a hacer un panel solar tenemos que tener claro que queremos alimentar con el, por ejemplo queremos cargar el móvil o simplemente cargar una batería de plomo de nuestra auto caravana, o quien sabe, lo mismo te da por hacer un huerto solar casero para vender la electricidad a la red y forrarte con miles de millones ( olvídalo no te van a dejar ) .

Pongamos un caso particular, yo quiero un panel solar que de 14 voltios en total, me da igual que potencia, lo único que no sea muy grande para poder ponerlo y quitarlo en el momento sin complicaciones.

Pues bien si queremos 14 Voltios y cada célula da 0,5 voltios ¿ pues es fácil hacer la cuenta para saber cuantas células son eso no?,

14 * 0,5 = 28 Células, si cada una es de 1,7 Watt, tenemos 1,7 * 28 = 47 Watts de potencia máxima.

El único problema es el espacio que ocupa cada célula, por ejemplo yo escojo las de 3 * 6 Pulgadas, eso en centímetros es más o menos 7,5 por 15,3 centímetros, el área sera 7,5 por 15,3 = 114 Cm^2, por lo que 28 células por 114 cm^2 son en total = 3192 cm^2.

Para quien no lo sepa, convertir de cm^2 a metros ^2 es dividir por 10.000,

3192 cm^2 / 10.000 = 0,31 metros ^2

Como siempre he preparado un calculador en excel para la ocasión.

El enlace al calculador para su descarga es el siguiente: http://www.megaupload.com/?d=CVB09KPV

Fabricando los marcos.

Físicamente yo he dividido el panel en paneles pequeños de 600 milímetros por 300 milímetros cada uno, he estado probando diferentes configuraciones de las células hasta que he dado con la mejor, meter 14 células en cada panel, así cada panel dará un total de 7 voltios y cerca de 22 Watt de potencia máxima.

Una vez que los pintes, mejor con pintura sintética para que soporte bien el mal trato del agua y la humedad.

Marcos pintados con pintura blanca que ayude a disipar el calor.

En esta imagen podéis ver como se acomodan las 14 células dentro de cada marco de madera.

Acomodando las células en el marco de madera, fijarse que están mal puestas, todas miran hacia el mismo sitio... una columna debe ir del contrario a la otra.

Pero antes de nada debemos tener preparadas las células mismamente, es fácil de hacer pero requiere algo de paciencia.

Poniendo los rabillos a las células.

Podéis encontrar múltiples vídeos en YouTube de como hacerlo, yo no he hecho ninguno por que me parece un poco tonto repetir lo que ya esta explicado, os enlazo un vídeo de como hacerlo muy bueno, aunque en ingles, bajar el volumen del altavoz y solo lo miráis, en ingles Tabbing solar cells.

Para hacerlo se usa hilo solar ( tabbing wire ) que suelen vender con las células, incluso lo mandan de regalo, los pasos son muy simples.

• 1º Se cortan el hilo a un poco menos de dos células de largo: 

Cogiendo el largo de las tiras de hilo solar.

• Se suelda en la parte trasera de la célula solar: Se debe hacer del siguiente modo, se aplica Flux en los cuadraditos de la célula y con el soldador con un poco de estaño en la punta se aplica a la célula.

Aplicar el Flux y rápidamente soldar el hilo solar, con el soldador y un poco de estaño.

• El resultado debe ser como la siguiente imagen:

Así deben quedar las células.

Es normal que una vez soldadas el Flux despegue un poco de polvo gris de la célula, no pasa nada, todo va bien, recomiendo poner un folio entre la célula y la mesa,  sino se puede pegar y a ver quien es el que la despega ( a mi se me rompió ).

Pegando las células al marco de madera.

Aviso, si tienes que hacerle unos boquetes o algo al marco hazlo antes, yo no lo hice y rompí varias células que al estar pegadas corres riesgo de romper más si intentas quitarlas.

Yo he usado una pistola de pegamento fundido, como la de pegar los cables, es un pegamento rápido y “limpio”, lo que debes de tener siempre en cuenta es que los rabillos queden mirando la célula siguiente, por que tendrás que soldar los rabillos a la célula siguiente para ponerlas en serie, yo tengo dos columnas de 7 células cada columna, piensa bien como las pones, sino no quedara el panel como quieres y te costara más soldarlas.

Acomodando las células en el marco de madera, fijarse que están mal puestas, todas miran hacia el mismo sitio... una columna debe ir del contrario a la otra.

Deben ir al contrario para poder seguir la serie de células, si las pones como en la imagen ten por seguro que arriba del panel no podrás hacer el empalme, ten en cuenta que para estar en serie tienes que soldar la parte de abajo de una célula con la de arriba de la siguiente, y donde termina una columna y empieza otra tienes que soldarlas igual, si las pones como en la imagen tendrás dos columnas pero en paralelo no en serie.

Detalle de la conexión en la parte de las dos columnas.

Detalle de la conexión de las dos columnas de células solares.

En el vídeo a continuación os pongo como pegarlas con amor y cariño para que no se rompan, gracias por el apoyo logístico de mi novia, aviso que las uñas pintadas lógicamente no son mías.

Una cosa queda de aclarar, una vez que la pegues no hay vuelta atrás, es imposible despegarla, se romperá seguro.

El panel ya terminado.

Una vez lo hayas terminado debes probarlo, yo os recomiendo que le pongáis un trozo de manguera de 2×1,5 mm² para las conexiones y demas, y os quedara como el de la imagen ( espero que os quede mejor la verdad ).

Panel terminado y probandolo al sol, algunas células se han roto por tener que hacer un boquete después de montado.

Debían de ser las 13:45 de la mañana cuando lo saque al sol, y la producción energética estaba dentro de los parámetros que deben de estar, incluso con las células que se han roto,

El voltaje rondaba los 7,30 Voltios.

7,26 Voltios, el polimetro venia de regalo con un kit de células.

La intensidad en corto circuito era de 3,3 Amperios.

Intensidad del panel en corto circuito.

Por lo tanto la potencia total generada por 14 células solares es de: 24 Watt.

A continuación todas las imágenes, espero vuestros comentarios y preguntas, si es que tenéis alguna.

Click to view slideshow.

Hola a todos, me he accidentado en el trabajo y me he causado un aplastamiento en el dedo corazón, no es que sea el dedo más importante pero si que estorba y duele para hacer cualquier cosa con el, así que no podre terminar de momento los proyectos que tengo en camino hasta que por lo menos pueda teclear con las dos manos, de momento me dedico a disfrutar de viejas películas de culto, en pantalla podéis ver RollerBall.

Lo siento mucho por los que me siguen, si me dejáis alguna duda o alguna cosa os responderé cuando pueda pero de momento tengo que reposar y preocuparme por recuperar lo que me queda de dedo.