Arduino: La guía completa para empezar a hacer tus propios gadgets electrónicos

Cómo empezar con Arduino: Guía completa para principiantes

Si alguna vez has tenido la inquietud de hacer tus propios dispositivos electrónicos, comprar una placa Arduino y seguir un tutorial es un buen punto de partida.

Esta guía y el video correspondiente te guiarán en todo lo que necesitas saber para empezar con Arduino, y se actualizarán con el tiempo.

Resumen ejecutivo

• ¿Qué es Arduino? Un proyecto que proporciona hardware, software y soporte comunitario para personas que desean crear dispositivos electrónicos DIY.
• ¿Por qué es importante Arduino? Porque simplifica la creación de gadgets para personas sin conocimientos técnicos.
• ¿A quién afecta Arduino? A cualquier persona interesada en experimentar con la electrónica y utilizarla para crear dispositivos o obras de arte.
• ¿Quiénes son los competidores de Arduino? Arduino ha inspirado una gran cantidad de placas derivadas, debido a su diseño abierto, que se adapta a una amplia gama de aficionados a la electrónica.
• ¿Cuándo ocurre Arduino? En este momento, es un proyecto en curso con nuevas placas Arduino que se lanzan regularmente.
• ¿Dónde está disponible Arduino? Las placas, kits y componentes están ampliamente disponibles en línea, y se venden en tiendas especializadas como Adafruit en los Estados Unidos y element14 en el Reino Unido, así como en la tienda oficial de Arduino.

¿Qué es Arduino?

El proyecto Arduino proporciona una forma sencilla de que las personas comiencen a crear sus propios gadgets caseros.

El proyecto ofrece todos los ingredientes que los entusiastas de la electrónica necesitan: el hardware, el software y una comunidad activa para ayudar a los nuevos usuarios a través de foros y tutoriales en línea.

Arduino da nombre a una variedad de placas de microcontroladores programables, que actúan como el cerebro de estos dispositivos DIY. Estas placas se pueden conectar a circuitos improvisados, lo que les permite interactuar con luces, sensores, motores, micrófonos, botones y cualquier otro componente que desees incluir en tus aparatos caseros. Por ejemplo, podrías usar un Arduino para construir una cámara de video controlada por movimiento o para controlar las luces de tu sala de estar de forma remota.

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Por supuesto, todo este hardware no sirve de nada sin una forma de controlarlo. Afortunadamente, las placas Arduino se pueden programar desde una computadora Linux, Mac o Windows, utilizando un entorno de desarrollo integrado (IDE), que se puede descargar desde aquí o desde el editor en línea de Arduino.

Este IDE de Arduino permite a los usuarios escribir programas llamados Sketches, que pueden interactuar con la placa y los componentes conectados a través de los pines, por ejemplo, enviando una señal desde el pin a un LED para hacerlo parpadear o leyendo una entrada de un pin que está conectado a un sensor.

A partir de estas creaciones muy simples, los usuarios pueden construir electrónica más compleja, trabajando eventualmente en proyectos como brazos robóticos o escáneres de huellas digitales, y, lo que es más importante, sus propias creaciones únicas, como un robot para cepillarse los dientes.

Una vez que el Sketch de Arduino está completo, el IDE lo transformará en una forma que la placa pueda entender, primero en C++ y luego compilarlo en instrucciones de máquina. Estas instrucciones se pueden cargar en la placa a través de USB.

Si bien escribir software para las placas Arduino puede parecer intimidante, los conceptos básicos son relativamente sencillos. Cada programa Sketch requiere que el usuario configure la placa para enviar o recibir señales desde sus pines y los componentes conectados, y luego instruir a la placa sobre cómo interactuar con estos componentes.

El lenguaje de Arduino es básicamente una versión simplificada del lenguaje de programación C++ y requiere algunos conocimientos básicos de constructos de programación, como variables, funciones, bucles y constantes. Sin embargo, también hay una gran cantidad de código preconstruido para tareas comunes, como escribir en el almacenamiento o controlar motores servo, que se pueden incorporar directamente a tu programa importando bibliotecas.

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Te guiaré en la configuración de la placa y un programa simple en el video de arriba. Obviamente, a medida que progreses, hay mucha más complejidad para comprender, pero por suerte hay muchos tutoriales de Arduino y una comunidad activa que te ayudará.

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¿Por qué es importante Arduino?

La filosofía de Arduino es simplificar el proceso de creación de electrónica y hacerlo accesible para personas sin experiencia técnica.

Como dice la página del proyecto, los Arduinos están diseñados para que "cualquier persona, desde niños y aficionados hasta artistas y programadores, pueda comenzar a experimentar siguiendo las instrucciones paso a paso de un kit o compartiendo ideas en línea con otros miembros de la comunidad de Arduino".

Gran parte de esta facilidad de uso proviene del gran ecosistema de placas y kits que han surgido a lo largo del tiempo, así como de los numerosos tutoriales y código producidos por una comunidad activa, dispuesta a ayudar a los recién llegados a través de los foros oficiales.

El deseo de ampliar el alcance de la electrónica fue lo que llevó a la creación del proyecto Arduino a mediados de la década de 2000, cuando se produjo la primera placa en el Instituto de Diseño de Interacción de Ivrea en Italia, como una herramienta que permitía a los estudiantes sin conocimientos técnicos prototipar rápidamente electrónica.

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Para impulsar el uso de Arduino en las escuelas, la organización detrás de las placas creó recientemente un programa llamado Tecnologías Creativas en el Aula (CTC, por sus siglas en inglés).

CTC ayuda a los maestros a comprender cómo utilizar las placas Arduino en las aulas y proporciona un programa de enseñanza para estudiantes de 13 a 17 años que cubre cómo programar las placas y usarlas para construir hardware electrónico.

Recursos adicionales

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¿A quién afecta Arduino?

La accesibilidad del proyecto Arduino le ha dado a las placas un amplio atractivo. Los Arduinos son utilizados por personas nuevas en la electrónica, como profesores, artistas y niños, así como por personas con experiencia en electrónica y programación.

Empezar con Arduino puede parecer abrumador al principio, debido a la gran cantidad de placas disponibles, con más de 20 modelos oficiales que están típicamente basados en microcontroladores AVR de Atmel, y eso sin contar las placas clones o "compatibles" con Arduino.

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La razón por la cual hay tantas placas inspiradas en Arduino es que los diseños de las placas Arduino están disponibles para cualquier persona bajo una licencia de Creative Commons Attribution Share-Alike.

Este modelo de hardware de código abierto no solo ayuda a las personas a estudiar y aprender sobre las placas, sino también a ajustar esos diseños y crear sus propias placas clónicas de Arduino, como el Pro Micro, que pueden ser más económicas que las placas oficiales y/o agregar nuevas funcionalidades. Sin embargo, es importante verificar que sean compatibles al 100% con las placas oficiales antes de adquirirlas. También hay debate sobre hasta qué punto las placas Arduino pueden describirse como hardware abierto.

Cada placa tiene su propia peculiaridad. Por ejemplo, mientras que el Arduino Robot es una oferta con ruedas con placas dedicadas para controlar motores y leer sensores, el Arduino Mega es una placa única que aumenta la cantidad de pines a 56 para su uso en proyectos Arduino más complejos.

Sin embargo, la organización Arduino clasifica convenientemente sus placas en diferentes niveles que indican cuál es la placa que probablemente mejor se adapte a tus necesidades. Si estás fuera de los Estados Unidos, las placas Arduino oficiales a veces se venden bajo la marca Genuino.

Una buena opción para principiantes es el Arduino Uno, que es una placa versátil, relativamente económica (€20 o aproximadamente $22), con suficientes pines digitales y analógicos para comenzar a construir electrónica, y una gran cantidad de tutoriales relevantes disponibles en línea.

Agregar nuevas funcionalidades a la placa puede ser sencillo, con la opción más fácil de usar un shield, una placa de expansión que se conecta directamente a los encabezados de pines de Arduino. Los shields de Arduino pueden agregar una variedad de funciones, que van desde conectividad inalámbrica Zigbee hasta un lector de tarjetas SD.

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También deberás adquirir los componentes electrónicos con los que deseas interactuar. Para los principiantes, hay muchos kits de inicio disponibles que incluyen un Uno con LED, motores, resistencias, capacitores, sensores, botones y todo lo que necesitas para comenzar. Ni siquiera necesitarás utilizar un soldador para ensamblarlos, ya que puedes utilizar una breadboard, una placa de conexión que permite conectar fácilmente los componentes electrónicos en circuitos con Arduino.

Una vez que te familiarices más con el uso del Uno o superes sus capacidades, puedes avanzar y utilizar una de las muchas otras placas Arduino disponibles. Por ejemplo, una vez que hayas prototipado tu electrónica, es posible que desees utilizar el diminuto Pro Mini en el dispositivo final.

Si quieres ver qué es posible hacer con Arduino, echa un vistazo al Project Hub oficial, donde encontrarás robots que suben escaleras, el Sombrero Seleccionador de Harry Potter cobrado vida, cultivos hidropónicos habilitados para IoT, un asistente de salud personal impulsado por Amazon Alexa, drones, robots hexápodos espeluznantes, herramientas de mapeo por ultrasonido, kits de automatización del hogar, una imagen que cambia según el clima, y la lista continúa.

Aunque la placa Uno es relativamente económica, el precio puede aumentar rápidamente. Las placas más avanzadas, como el Arduino Robot, pueden venderse por más de €150, y un kit de inicio oficial con todo lo que necesitas para comenzar cuesta €80, y si te enganchas, es probable que continúes adquiriendo nuevo hardware. Si el Uno es demasiado grande, siempre está su hermano pequeño, el Arduino Nano, que ofrece muchas de las mismas funciones del Uno en un paquete del tamaño de un chicle. Como mencioné anteriormente, hay una gran cantidad de placas clones más económicas, aunque es importante verificar que sean compatibles al 100% antes de comprar.

Las placas oficiales se lanzan regularmente, y en el otoño de 2017 se presentaron dos opciones pequeñas: el Arduino MKR WAN 1300, que ofrece conectividad WAN de baja potencia adecuada para dispositivos IoT siempre conectados, y el Arduino MKR GSM 1400, que agrega comunicaciones 2G/3G al 1300.

En 2018, Arduino lanzó el MKR Vidor 4000, su primera placa con un Field Programmable Gate Array (FPGA), un chip cuya lógica central se puede reconfigurar mediante software. Debido a que la lógica de la FPGA se puede adaptar a cargas de trabajo específicas de computación, como el procesamiento de audio y video digital de alta velocidad, puede realizar estas tareas de manera más eficiente que una CPU de propósito general. Sin embargo, las primeras pruebas prácticas con el Arduino MKR Vidor 4000 encontraron que la FPGA era difícil de configurar y ofrecía una capacidad de personalización relativamente limitada.

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Próximamente se lanzará el Arduino Uno WiFi Rev 2, que agregará conectividad Wi-Fi, un microprocesador de 8 bits de Microchip y una Unidad de Medición Inercial al Uno.

Ocasionalmente, las placas oficiales también pueden ser descontinuadas. Después de la partida destacada del fabricante de chips Intel de la comunidad de Arduino, la placa Arduino 101 basada en el chip Intel Curie fue retirada del mercado.

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¿Quiénes son los competidores de Arduino?

Aunque la Raspberry Pi de $35 se menciona a menudo junto con Arduino debido a su apariencia superficialmente similar y su precio igualmente bajo, existen diferencias significativas entre Arduino y la Pi. Los Arduinos se basan en microcontroladores, mientras que la Raspberry Pi se basa en un microprocesador conectado a RAM y otros elementos. Si bien ambas placas pueden controlar electrónica conectada a sus pines, la Pi también puede funcionar como una computadora de escritorio completa. Sin embargo, Arduino tiene la ventaja de ser más fácil de usar para fabricar prototipos electrónicos y cambiar a un nuevo microcontrolador en el producto final.

Sin embargo, existe una gran cantidad de placas dirigidas a aficionados a la electrónica que son compatibles con Arduino en cierta medida. Estas placas derivadas se basan en Arduino, agregando o eliminando funcionalidades, reduciendo o aumentando el consumo de energía, algunas más baratas y otras más caras. Básicamente, si tienes una idea para un proyecto electrónico, es probable que haya una placa inspirada en Arduino que se ajuste a tus necesidades.

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¿Cuándo ocurre Arduino?

En este momento, es un proyecto en curso con nuevas placas Arduino que se lanzan regularmente.

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¿Dónde está disponible Arduino?

Las placas, kits y componentes están ampliamente disponibles en línea, y se venden en tiendas especializadas como Adafruit en los Estados Unidos y element14 en el Reino Unido, así como en la tienda oficial de Arduino.

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