Sistemas de reproducción de sonido: WAV vs. MP3

Sistemas de reproducción de sonido: WAV vs. MP3

En muchos casos surge la necesidad de agregar sonidos a un proyecto y con la gama de sonidos de 8 bits que Arduino puede generar a través de un piezoeléctrico o un altavoz no es suficiente. Para estos se puede recurrir a reproductores externos controlados por Arduino.

WAV

El formato WAV es un formato de audio digital desarrollado por Microsoft e IBM. Este formato no utiliza compresión por lo que no tiene perdida de calidad, por contra los ficheros .wav utilizan mucho más espacio que otros tipos de formato. Es el formato de audio que se utiliza en los CD's de música y se mantiene porque es el que mayor calidad de sonido proporciona.

Existen en el mercado decodificadores WAV en formato de circuito integrado que se puede conectar a Arduino para reproducir los archivos de sonido almacenados en una tarjeta microSD con calidad de CD.

MP3

El mp3 es un formato de compresión de audio, elimina las frecuencias que el oído humano no es capaz de captar y el resto las comprime. Su calidad depende de esta compresión que hace pero en cualquier caso es siempre inferior a la calidad que ofrece el formato WAV, sin embargo es quizá el formato de audio más extendido gracias a los reproductores portátiles o a los teléfonos móviles.

Arduino puede controlar la reproducción de archivos MP3 almacenados en un soporte como una tarjeta microSD mediante decodificadores externos montados en pequeños pcbs o en un shield, estos suelen incorporar tomas para auriculares o contactos para la conexión de altavoces.

Sensores acelerómetro, giróscopo y magnetómetro

Sensores acelerómetro, giróscopo y magnetómetro

Estos 3 tipos de componentes electrónicos son indispensables para el control de robots y otros proyectos en los que necesitamos sensores que sean capaces de darnos datos sobre movimiento.

Es común encontrar varios de ellos integrados en un circuito llamado IMU (del inglés inertial measurement unit) o unidad de medida inercial.

Acelerómetro

Los acelerómetros son componentes electrónicos pasivos que detectan aceleraciones dándonos una lectura en G's.

Son circuitos electrónicos muy complejos pero vienen en un encapsulado de circuito integrado por lo que son muy sencillos de conectar necesitando solo de alimentación y conectar sus salidas de datos a entradas de Arduino.

Se encuentran disponibles en varios rangos de medición de la aceleración, siendo los de pocas G's aptos para vehículos autónomos, robots y drones, luego los que tienen un campo de detección de muchas G's como los que hay en sensores de impacto o en los sensores de los airbags.

Giróscopo

El giróscopo es un tipo de componente que mide velocidades angulares.

Se encuentra disponible en 1, 2 y 3 ejes y a través de las lecturas que da se puede calcular los cambios de orientación de un objeto.

Su circuitería también es muy compleja y se encuentran disponibles en varios tipos de encapsulado, pero el más frecuente es el integrado.

Magnetómetro

De los 3 tipos de componentes que estamos revisando en esta sección el magnetómetro es el más complejo, tanto que a menudo incorpora su propio microcontrolador dentro de un encapsulado de circuito integrado.

Mide la intensidad del campo magnético terrestre en 3 ejes por lo que nos da una orientación muy precisa tomando como referencia el polo norte (sur magnético). Por software se puede corregir la declinación (diferencia de orientación entre el polo magnético y el geográfico) por lo que sus medidas son extremadamente precisas.

Por sus características suele ser un módulo independiente al que se accede mediante un puerto de comunicación como el I2C.

Resulta de importancia crucial en proyectos de robótica en los que se necesita que el robot pueda orientarse por un espacio complejo con precisión.

Detección de presencia

Detección de presencia

La función de detección de presencia, tanto de personas como de objetos, puede hacerse de varios modos, los más comunes son mediante el uso de módulos PIR, de ultrasonido e infrarrojos.

Módulos PIR

Los módulos PIR son sensores de tipo pasivo, captan la luz infrarroja del ambiente y reaccionan a los cambios de esta, son tan sensibles que pueden leer la radiación infrarroja emitida por el cuerpo de una persona o un objeto. Son muy utilizados en sistemas de alarma o control de accesos.

Los más utilizados con Arduino son pequeñas placas con el sensor y la circuitería necesaria para un funcionamiento casi autónomo, solo hay que alimentarlos eléctricamente y proporcionan una salida digital que puede ser regulada en sensibilidad mediante un potenciómetro.

Su angulo de visión es de 90º y su radio de alcance se sitúa entre 6 y 9 metros.

Sensores de ultrasonidos

Los sensores de ultrasonidos tienen un emisor y un receptor de ultrasonidos, al accionarlos emiten una serie de pulsos a 40 Khz y devuelve un pulso igual de longitud que el tiempo que el sonido ha tardado en salir y volver al módulo, conociendo este lapso de tiempo y mediante unos sencillos cálculos permiten a Arduino conocer la distancia a un objeto con precisión de milímetros.

Este tipo de sensores tiene aplicación en sistemas de alarmas volumétricas, en controles de accesos y en robótica.

Su rango de acción está entre los 10mm y los 4 metros.

Sensores de infrarrojos

Por último los sensores de distancia por infrarrojos tienen un funcionamiento parecido al de los sensores de ultrasonidos, pero en lugar de sonido emiten luz infrarroja. Tienen un emisor de infrarrojos que emite de forma continua y un sensor que capta la luz reflejada en una superficie o por un objeto. Su salida es de tipo analógico y puede ser leído por una entrada analógica de Arduino.

Luego Arduino puede interpretar la señal que le da el sensor para calcular la distancia al objeto o simplemente para detectar su presencia o no.

El rango de medición de los sensores de infrarrojos está entre los 10 cm y los 80 cm.

Actividad:

Conecta a tu Arduino un sensor PIR y un piezoeléctrico. Haz que Arduino emita un pitido de aviso de 1 segundo cuando el sensor PIR se active 3 veces

Encendido secuencial de 3 leds utilizando Arduino Uno R3

Aprende electrónica facilmente

Easiest way to learn electronics

Light an LED with a Battery

Measuring Voltage with Multimeter!

Measuring Current with a Multimeter

Arduino AnalogWrite()

Oscilloscope Basics

Period and Duty Cycle

Pushbutton

Potentiometer

Capacitor 1: Energy Storage

Capacitor 2: Basic Filtering

Arduino and Servo

Arduino Serial Monitor Input

Batteries

LCD "Hello World!"

Circuit Scribe Virtual Editor & Simulator on 123D Circuits

Circuit Scribe: Conceptos Básicos

Diodo emisor de luz (LED)

El diodo emisor de luz (LED) se enciende cuando se aplica una tensión lo suficientemente grande a través de los electrodos positivo y negativo.
El LED es un tipo de "diodo", que es como una calle de una sola dirección para el flujo de corriente. La corriente sólo fluye en una dirección, y se bloquea en la otra dirección.
Por lo general, los LED funcionan sólo en una dirección. Los módulos LEDs de Circuit Scribe tienen dos LEDS cableados en direcciones opuestas, lo que le permite girar el LED en torno a su color, entre azul y rojo.

Circuitos en Paralelo

Cuando dos componentes están en paralelo ambos reciben energía de la batería de forma independiente.
Si un componente es retirado del circuito, los otros componentes seguirán funcionando porque todavía es un circuito cerrado.
En un circuito en paralelo, la tensión en cada rama es la misma. La suma de la corriente en las ramas debe ser la misma que la corriente total.

Circuitos en Serie

En un circuito en serie la corriente que fluye a través de cada componente es la misma. La suma de la tensión de cada componente  debe ser igual al voltaje total de alimentación (9V de nuestra batería).

Single-pole single-throw switches (SPST) 

Interruptor de un sólo polo

El interruptor de un sólo polo, es como el interruptor de la luz, en una posición el circuito está cerrado, es decir, conectado y en la otra posición el circuito está abierto, es decir, no conectado. El LED cambiará encendido / apagado cuando tu cambies el interruptor.

Amplificación con transistor NPN

NPN transistor

El transistor NPN es un amplificador de corriente. La pequeña corriente que circula entre la base y el emisor se utiliza para controlar una corriente más grande entre el colector y el emisor.
En los circuitos de abajo podemos ver cómo el transistor NPN amplifica una señal.
Consejo: Utiliza el transistor NPN para conducir los módulos que requieren altas cargas de corriente como el motor.