Controlador De Acuario Electronico Con Arduino

Tema en 'Temas Generales del Bricolaje del Acuario' comenzado por Dukatus, 14 de Diciembre de 2011.

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  1. Dukatus

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    Hola:
    Pretendo describir en este post como he construido una especie de pequeña computadora para controlar un acuario de 270L de agua dulce, sobre este tema hay muchísima información en internet y todos ellos están realizados con una pequeñísima placa, con un microprocesador llamada Arduino (es una placa de licencia libre), las hay de varios tipos y de varios precios, la más común es la Arduino UNO que ronda los 20€ yo e elegido en cambio la Arduino Mega que ronda los 46€ pero porque no me quería quedar corto y quería que pudiera ser en un futuro ampliable el controlador.
    A primera vista puede parecer que este tipo de montaje sea algo demasiado complicado para alguien que no sepa de electrónica y programación, pero les puedo asegurar que son muchas las personas que sin estos conocimientos están montando controladores de este tipo unos menos complejos y otros más pero todos se guían por lo que ven montar a los demás y consultar en foros del tema.

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    Teniendo en cuenta que lo que hay comercializado como ordenador, son cosas como el Profilux, que solo la unidad central cuesta unos 600€, merece la pena mirárselo.

    Otra cosa que hay que tener en cuenta es que los precios que he dicho son de artículos comprados en España, yo en cambio los e comprado en Ebay por menos de la mitad.

    Bueno el controlador que e montado tiene las siguientes características.
    Control de la temperatura del acuario y sus calentadores.
    Control de la temperatura de la tapa del acuario y los ventiladores de esta.
    Control de la temperatura del depósito y su calentador para los cambios de agua.
    Control del PH y la electro-válvula del CO2.
    Control del llenado de agua de osmosis o agua de lluvia del depósito, con alarma de nivel que avisa y desconecta el llenado.
    Control del llenado del acuario desde el deposito.
    Control de las luces LEDs dimeando las luces a su hora de encendido y apagado, creado de esta forma el amanecer y el anochecer, controlado dos fases de luces LEDs de 84W = 168W lo que equivales a mucho mas de 360W de luz de fluorescentes. Y una tercera fase que controla la luz de luna.
    Además lleva una tarjeta SD en la cual me va grabando todos los eventos que se producen, tanto encendidos, apagados y errores, para poder luego sacar estadísticas de ello.

    Este controlador lo tengo montado con este acuario que detallo Conéctate a Portalpez, acuarios y mascotas para ver este enlace!

    Se puede hacer mucho más sencillo, por ejemplo que controle solo la luz y la temperatura del acuario, pero a mí me dio por querer complicarme la vida, os puedo decir también que se un poco de electrónica y soy programador, pero hace 3 meses no sabía la existencia de estos dispositivo y hoy tengo uno funcionando y de maravilla.

    El esquema general del montaje es este

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    y el frontal del controlador a quedado asin:

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    Si os interesa sigo con la descripción detallada de todo el montaje y programación.

    Saludos
     
  2. Javivi

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    Menuda maquina eres y modesto ya que dices que solo sabes un poco de electronica y de programacion.
    Lo dicho esta genial el sistema

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  3. toni1809

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    realmente es una pasada, deberias de explicarlo todo paso a paso este seria un post muy bueno
     
  4. mohedas ESCALAR

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    me interesa bastante el tema
    podias poner el monteje paso a paso para que podamos hacerlo sin tener ni idea de electronica.
    un saludo
     
  5. elruben

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    Eres un fenomeno te lo has currado bastante, podrias postear el paso a paso de como lo has hecho para poder intentarlo enhorabuena por el controlador
     
  6. Dukatus

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    Bueno empecemos, el controlador está basado en un microprocesador muy popular y barato el cual es el cerebro de todo el controlador, este tiene conexiones digitales y analógicas, así como conexiones SPI y serie.

    Para los neófitos del tema:
    Las conexiones digitales son aquellas que solo funcionan mandando o recibiendo una señal de SI o NO, siendo el NO que la conexión tenga menos de 2v y el sí que la conexión tenga 5v, con esto podemos gestionar salidas que manejen un Relé, un transistor de potencia o un led, si la conexión es de entrada podemos gestionar, un pulsador, en sensor de varios tipos como flotadores o sensores de presión y algunas cosas más, el que sea la conexión de salida o entrada lo definimos nosotros,

    Las conexiones analógicas son las encargadas de manejar señales en las cuales detectamos variaciones de tensión o generamos variaciones de tención, dependiendo si las configuramos como entrada o salida, un uso puede ser manejar un motor, un sensor de temperatura, entre estas hay un pequeño grupo que son PWM (Pulse Wave Modulation, modulación de onda por pulsos) las cuales son para controlar una salida escalonada desde 0 a 255, las cuales son perfectas para manejar un flujo de corriente como puede ser el dimeo(encendido escalonado) de las luces de nuestro acuario.

    SPI ( Serial Peripherical Interface) es un protocolo de comunicaciones que va por un bus de tres líneas, sobre el cual se transmiten paquetes de información de 8 bits. Cada una de estas tres líneas porta la información entre los diferentes dispositivos conectados al bus. Cada dispositivo conectado al bus puede actuar como transmisor y receptor al mismo tiempo, por lo que este tipo de comunicación serial es full duplex. Dos de estas líneas trasfieren los datos (una en cada dirección) y la tercer línea es la del reloj. Algunos dispositivos solo pueden ser transmisores y otros solo receptores, generalmente un dispositivo que tramite datos también
    puede recibir.
    En mi caso yo manejo la tarjeta SD de 2Gb para leer y escribir.

    Puertos Serie estos son unos pines para la comunicación serie (RS-232) equivalentes al puerto serie de PC, pero que en vez de un conector de 9 puntas como el PC son de 2 conexiones (TX) trasmisión y (RX) resección, el número de puertos serie depende del modelo Arduino, lo normal es 1 menos el Mega que tiene 4, hay que tener en cuenta que los Arduino la mayoría viene con un Puerto USB para la programación y comunicación con el, en el caso de los que solo tienen 1 puerto serie, este es el mismo que utiliza el USB.
    En mi montaje los puertos serie se utilizan para comunicarse con la pantalla LCD y el sensor de PH.

    El Arduino Mega que es el utilizado para este controlador es este:

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    Microcontrolador ATmega1280
    Voltaje de funcionamiento 5V
    Voltaje de entrada (recomendado) 7-12V
    Voltaje de entrada (limite) 6-20V
    Pines E/S digitales 54 (14 proporcionan salida PWM)
    Pines de entrada analógica 16
    Intensidad por pin 40 mA
    Intensidad en pin 3.3V 50 mA
    Memoria Flash 128 KB de las cuales 4 KB las usa el gestor de arranque(bootloader)
    SRAM 8 KB
    EEPROM 4 KB
    Velocidad de reloj 16 MHz

    Alimentación
    El Arduino Mega puede ser alimentado vía la conexión USB o con una fuente de alimentación externa. El origen de la alimentación se selecciona automáticamente.
    Las fuentes de alimentación externas (no-USB) pueden ser tanto un transformador o una batería. El transformador se puede conectar usando un conector macho de 2.1mm con centro positivo en el conector hembra de la placa. Los cables de la batería puede conectarse a los pines Gnd y Vin en los conectores de alimentación (POWER)
    La placa puede trabajar con una alimentación externa de entre 6 a 20 voltios. Si el voltaje suministrado es inferior a 7V el pin de 5V puede proporcionar menos de 5 Voltios y la placa puede volverse inestable, si se usan mas de 12V los reguladores de voltaje se pueden sobrecalentar y dañar la placa. El rango recomendado es de 7 a 12 voltios.

    Seguiremos.

    Saludos.
     
  7. arak

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    Muy interesante a ver si puedes completarlo para que veamos la funcionalidad completa
     
  8. frasopl1 BETTA

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    Chato te lo has currado mucho.

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    Me interesa muy mucho el tema y ya habia oido algo sobre el arduino por ahi, pero realmente nunca me he puesto a investigar tanto como para hacer lo que tu has echo.Enhorabuena

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    .
    Estaria de fabula que te lo currases aun mas y pusieras a todos lujo de detalles el montaje,(para la gente que aunque sepa algo del tema no se entera) como yo, asi como explicar los componentes que has utilizado, el codigo de programacion, el funcionamiento del display y todas esas cosas, estaria eternamente agradecido.
     
  9. Dukatus

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    Mi intención es la de describiros lo más detalladamente posible (no soy muy bueno escribiendo) tanto cada pieza del montaje como el equipo en conjunto, adjuntando esquemas y el código de programación, pero la forma más fácil de solucionar algo que no entendáis es preguntándome, quiero que entendáis el montaje como algo constructivo, no para que veáis lo bonito que ha quedado.

    Seguiré explicando los accesorios que se le puede conectar al Arduino.

    Sensor de temperatura
    Como sensor de temperatura hay muchos modelos, el mas simple son las resistencias NTC o PTC, son unas resistencias que varían su valor según la temperatura y su lectura es analógica y cada sonda ocuparía una entrada analógica, pero el más fiable para obtener una lectura digital de temperatura es el integrado DS18B20 de la gente de Dallas.
    El DS18B20 es otra maravilla de integrado, tiene un tamaño minúsculo y solamente tres patas.

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    No necesita alimentación exclusiva, se puede alimentar en modo parásito por la misma línea de datos.

    Para comunicarse con el Arduino utiliza el protocolo 1-wire utilizando una sola entrada digital de éste (en mi caso la 7, PWM) y se utiliza esa única entrada para todas las sondas que quieras poner en línea.
    Para alimentarlo en modo parásito hay que poner una resistencia de 4.7K a 5Vcc (lo que se llama un pull-up ) en esa misma entrada digital.

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    Para poder usar el DS18B20 como sonda hay que hacer un pequeño trabajo con ella, soldándole un cable y encapsulándola en un tubito sellado de silicona para que no le afecte el agua, yo compre un integrado (7€) para probarlo y cuando ya tenía la sonda echa con bastante trabajo y poca satisfacción del resultado, me dieron un enlace de Ebay para comprarla ya echa la sonda y además a 4€, con 3 mt de cable, por supuesto compre unas cuantas.
    En mi controlador e instalado 3, y muy fácil de conectar y programar, ya que se conectan todas en paralelo.

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    Aquí tenéis algunas imágenes del sensor

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    Sensor de nivel (Boya)
    El sensor de nivel (una simple bolla) es de lo más simple, de echo es simplemente un interruptor que se acciona por una boya que se mueve al contacto con el agua.

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    El cual se conecta a una entrada digital del arduino, desde la cual podemos saber si esta activa o no.

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    Seguiremos, con el resto de los componentes, el montaje general y su programación.

    Saludos
     
  10. frasopl1 BETTA

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    Hola Dukatus, decirte que me tienes con papel y boli apuntando todos los datos que nos estas ofreciendo, e impaciente por un nuevo capitulo por decirlo de alguna forma de tu post.
    Felicitarte por todo el curro que te has pegao.

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    Por cierto , todo el material que has comprado lo has pillado de Internet o de alguna tienda de electrónica?????
     
  11. Dukatus

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    Voy como puedo en los ratos libres escribiendo el post, y como soy masoca tengo este abierto y el del montaje del acuario.

    Los componentes los e comprado la mayoría por Internet, menos los cables y algunos conectores.
    Ten en cuenta que estos componentes no los tienen todas las tiendas y la que los tiene, los vende a precio de oro, por ejemplo el sensor de nivel (la boya) que la compre por Internet a 3€ en la tienda me pedían 14€.

    Saludos.
     
  12. arak

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    Dukatus me parece fantástico el trabajo, solo una cosilla que no se si esta permitida en el foro podrías poner los enlaces de las paginas de ebay donde has comprado los componentes, más que nada porque hay muchas variedades de un mismo producto.

    Si no esta permitido quizás podrías guárdalos y luego en que este interesado que te los pida por privado o por correo.
     
  13. Anonymous

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    IMPRESIONANTE, ¿Un poco solo de programación?....
    ¡eres un maquinón! impresionante trabajo ojala pudiese hacer yo algo parecido jeje.....

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  14. Mitch GOLDFISH

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    wow tio...me acabas de dejar realmente alucinaso y lleno de envidia. el acuario que te has montado es impresionante y el controlador una pasada. Ya estoy haciendo numeros, mi unico pero es que no tengo ninguna tuberia cerca del acuario para sacar agua y automatizarlo todo.

    Aun asi me lo voy a apuntar todo y si algun dia me surge la posibilidad lo monto seguro.

    Gracias de verdad!!!

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  15. shark69 ALEVIN

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    Sencillamente brillante, enhorabuena. Yo estaba comenzando un proyecto similar y tengo dudas sobre el sensor de ph asi que estoy en ascuas hasta el proximo capitulo.
    Repito un trabajo muy bueno.

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  16. Dukatus

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    Pues estas de suerte jejejeje.

    Sensor de PH
    Ya sé que el PH siempre se ha utilizado con aparatos electrónicos bastantes caro, pero con el Arduino esto es mucho más sencillo, en el mercado (sobre todo por internet) hay muchos sensores de PH y de otras más cosas como de ORP, EC y de oxígenos disuelto en el agua.
    En el caso de mi montaje, yo solo puse un sensor de PH y de los modelos que hay me decidí por uno de Atlas-Scientific el PH Stamp con unas características muy altas y lo principal de fácil ajuste, el coste 30€ con los gastos de envió desde USA.

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    Se conecta al Arduino por uno de sus puertos serie, por lo que es lo mismo 2 pines uno de TX y otro de RX.

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    La sonda de cristal que usa el sensor y que conocerán de otros aparatos de control de PH se puede conseguir barata también por Ebay.

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    Esta por ejemplo viene con dos botes de tapo de PH 4 y PH 7 para poder ajustarla

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    Los dos botes de tapón son importantes, pues lo necesitamos para ajustar la sonda, un tapón de PH es un líquido que tiene un PH fijo el cual nos sirve para ajustar el sensor.
    Este sensor es muy simple el ajuste, basta con meter la sonda en el bote de PH 4 y mandarle una orden atraves del Arduino, para que el Sensor se ajuste él solo, lo mismo con el PH7.

    Con este sensor podemos desde el Arduino controlar y mostrar el PH y actuar en consecuencias, por ejemplo abrir o cerrar la electro válvula del CO2.

    Seguiremos
     
  17. frasopl1 BETTA

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    Bravo,

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    Esprando con ansia el proximo capitulo, esto es mas interesante que cualquier serie de intriga.
    Con que nos vas a sorprender el próximo día, pantalla LCD, salidas a los reles, lectura de la temperatura, algo de programación.
    Ademas este año quiero para Papa Noel un Arduino y para Reyes, a Melchor la sonda de PH, a Gaspar los sensores de temperatura y las boyas y a Baltasar la pantalla LCD y los reles.

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  18. toni1809

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    es una pasada.. estoy pensando en hacerme uno jejeje , cual es el coste total mas o menos ?
     
  19. Mitch GOLDFISH

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    tomo nota de todo.Gracias!!!!

    Mi karma de hoy para ti otra vez!!!
     
  20. Dukatus

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    Gracias a todos por los comentarios.

    El coste del montaje depende de lo que montéis, en la mayoría de los artículos e puesto un enlace a este en Ebay en el cual podéis ver el precio, pero hay que tener en cuenta que todo depende de el tipo de controlador que queramos montar.

    Los relés
    Los relés es una parte importante de nuestro sistema ya que son los encargados de encender y apagar los aparatos de nuestro acuario, para poder controlar desde el Arduino un relé es necesario un circuito amplificador que consta de una resistencia y un transistor, además de un diodo de protección.

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    Pero actualmente es poco rentable montarnos una placa de relés ya que solo un relé nos puede costar 3€ o 4€, en cambio en Ebay tenemos placas ya montadas de por ejemplo 4 relés a 5€ con gastos de envió y todo.

    Podemos encontrar placas de relés de 4, 8 y 16 relés, yo me decidí para mi montaje por una de 8 relés.

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    La placa la conecte de la siguiente forma.

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    Tenéis que tener en cuenta que yo estoy describiendo el controlador que yo he creado y con los periféricos que yo he decidido, vosotros tenéis que decidir que deseáis controlar y que accesorios usar, con lo cual puede ser más pequeño o más grande.


    Teclado
    El teclado es una parte importante del controlador ya que es con lo que nos comunicamos con el Arduino, de la misma forma que nos comunicamos con los PC, por ejemplo para configurar a que temperatura queremos el acuario o a qué hora se inicia el encendido de las luces.

    E visto montajes del Arduino con tan solo 2 pulsadores como teclado y otros con un teclado de 16 teclas, todo depende de lo que queramos hacer, hay que tener en cuenta que si ponemos menos pulsadores que movimientos, tendremos que programar mas.

    Para accionar un pulsador o tecla con el Arduino, es igual que la conexión de la bolla, la bolla lo que hace es cerrar un contacto al accionarse, lo mismo que nosotros al pulsar un pulsador.

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    De esta forma podemos decidir cuantos pulsadores o teclas queremos en nuestro montaje, en mi caso me decidí por 6 pulsadores, uno para el OK, otro para salir, 2 para el más y menos, para aumentar o disminuir los valores y 2 para derecha e izquierda que me servía para moverme por la pantalla.

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    También podéis decidiros por un teclado de los muchos que hay, de 6 a16 teclas, suelen ser más fácil de programar.

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    Seguiremos
     
    Última modificación por un moderador: 12 de Diciembre de 2017
  21. shark69 ALEVIN

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    Tengo una duda... Por que un Arduino Mega en lugar de un Uno?? Con el Uno no seria suficiente o se necesitan mas salidas o mas memoria??.

    Gracias

    Y de nuevo BRAVO!!

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  22. Dukatus

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    Elegí el Arduino Mega en vez del UNO simplemente por tener mas salidas, que me eran necesarias para el tipo de controlador que e montado.



    Saludos.
     
  23. Armandozzz

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    Buenass.. muy bueno tu brico.. yo estoy intentado solucionar el tema de la temperatura.
    Podrias poner el codigo que usas?
    gracias!!!
     
  24. reyvaj BETTA

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    Gran brico, estaré pendiente de los avances ....
     
  25. Dukatus

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    Hola:

    Estoy intentando llevar un orden de explicación para que todos puedan comprender el montaje del controlador, y si empiezo a meterme ya con la programación la voy a liar.

    Dime que sensor utilizas y que pega tienes para poder decirte algo especifico.


    Saludos.
     
  26. Dukatus

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    La pantalla
    La pantalla es la parte del montaje en la que veremos el estado e información del controlador, además de servirnos para ver las operaciones que queramos hacer con el controlador, por ejemplo la configuración de los parámetros de funcionamiento como a que temperatura queremos el acuario o a que hora se enciende y apagan las luces.

    Lo normal es que la pantalla sea una LCD de cristal liquido, las mas comunes son de caracteres y se definen por cuantos caracteres caben en cada línea y cuantas líneas tiene.

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    También las hay graficas las cuales se definen por puntos (pixeles) de resolución de la pantalla, como por ejemplo la que yo utilizo en mi montaje, una de 128x64 puntos, teniendo en cuenta que cada carácter ocupa 8x6 puntos esto nos da unos 19 caracteres por línea y 8 líneas, y también tiene la posibilidad de pintar líneas, circulo, rectángulos y figuras.

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    También hay otro tipos de pantallas mas complejas como las graficas a todo color y las táctiles, pero estas son mas caras y mas complejas, de echo la gente usa hasta las pantallas de los móviles, pero esto nos hace falta tener bastante mas experiencia para usar esta opciones.

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    Las pantallas son el elemento que más conexiones utilizan ya que para mandar la información a una de esta pantalla suele rondar por 8 conexiones más la alimentación.

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    Hay otro sistema de conexión que se utiliza, aunque también relentiza un poco el pintado de la pantalla, y es un modulo que tiene algunas pantallas de comunicación serie, estos módulos nos permite manejar la pantalla con tan solo una conexión o dos, mas la alimentación, encargándose el modulo de convertir las ordenes del serie a ordenes de 8 hilos.
    Estas pantallas las veremos que en la definición de su nombre le incluyen la denominación de “serie”.

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    Lectora de tarjeta de memoria SD
    Entre las miles de cosas que podemos conectar a un Arduino, está la lectora de memoria SD, este componente nos permite ler y escribir en una tarjeta SD la información que queramos.


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    Este componente es raro que os haga falta ya que es muy especifico y yo lo utilizo aprovechando mis conocimientos de programación para que el Arduino baya escribiendo en unos archivos de texto todo los eventos y errores que ocurran dúrate todo el funcionamiento del Arduino, para luego pasarlos al ordenador a través de un programa echo por mi el cual me saca estadísticas del funcionamiento del acuario, de esta forma puedo saber por ejemplo en que momentos del día se activan mas los calentadores que tiempo total al día están funcionando y algunas cosas mas.

    El reloj de tiempo real.
    Y por ultimo veremos el modulo de reloj, este modulo es en si un reloj el cual lleva una pequeña pila de forma que una vez puesto en hora aunque le cortemos la fuente de alimentación el mantendrá siempre la hora actual, este modulo una vez puesto en hora solo nos servirá para preguntarle en cualquier momento que fecha es o que hora es, algo esencial para nuestro controlador, por ejemplo para saber a que hora encender las luces o apagarlas.

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    Seguiremos.

    El modulo de reloj se comunica con el Arduino por dos conexiones a través del protocolo I2C,
    un sistema de comunicación soportado por algunas de las conexiones del Arduino.
     
    Última modificación por un moderador: 12 de Diciembre de 2017
  27. Mitch GOLDFISH

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  28. soliasun

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    Hola Dukatus he seguido alguna informacion tuya en otro foro sobre los tip141 para el dimeo de leds.
    Me he dado cuenta que la pantalla lcd grafica que tu ha utilizado es la misma que a mi me trae loco.
    Podrias hecharme una mano con la pantalla?
    Me harias un gran favor.
    Un saludo.
     
  29. Dukatus

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    Dime en que te esta dando problema?, yo para la mía me e escrito una librería, por que no me gustaban las que avía.

    Si te espera un poco lo veras, ya que mañana o pasado empezare a explicar la programación y pondré en este hilo todo el código que e realizado y las librerías.

    También me gustaría que los foreros me dieran en lo posible su opinión del hilo, no valla a ser que la pecha de trabajar que me estoy dando sea algo que apenas interese.


    Saludos.
     
  30. galan

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    compañero es de lo mas interesante que he visto lo leo todos los dias aunque la verdad con mis conocimientos en el tema de la electronica pues que quieres que te diga aparte de la envidia sana que me da ver los conocimientos en el tema que tienes i yo lo cortito que soy para ese tema un saludo i sige con tan magnifico post
     
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