Vídeo 26: Tiempo, tics y temporizadores - Obijuan/digital-electronics-with-open-FPGAs-tutorial GitHub Wiki

Vídeo

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Descripción

En los circuitos se tiene noción del tiempo gracias al reloj del sistema. Mediante los temporizadores podemos medir el tiempo, realizar acciones y propagar eventos. Veremos como combinar estos elementos para realizar pequeños automatismos. Empezamos a vislumbrar la potencia de los circuitos secuenciales

Colección

Academia-Jedi-HW-26.zip: Colección para este tutorial. Descargar e instalar

Contenido

Reloj del sistema
- Evento: Flanco de subida del sistema
Pulsos
- Pulsos periódicos
Tics
- Generadores de tics
Temporizadores
Conclusiones
Ejercicios propuestos (25 Bitpoints)
Ejercicios entregados
Autor
Licencia
Enlaces
Preguntas frecuentes

Reloj del sistema

Los circuitos digitales funcionan a ritmo de un reloj, conocido como reloj del sistema. Es el que define la velocidad máxima a la que ocurren las cosas dentro del circuito. También nos permite medir el tiempo.

En la Icezum Alhambra el reloj del sistema es de 12Mhz. Se encuentra situado fuera de la FPGA y la señal de reloj se introduce en ella por uno de sus pines, denominado CLK, al que tenemos acceso desde Icestudio

En icestudio, todos los componentes que tienen una entrada de reloj, se conectan automáticamente a este reloj del sistema. Esto se indica mediante un cuadrado amarillo conectado a su entrada de reloj

Pero el reloj del sistema es un pin más de entrada de nuestra FPGA, y lo podemos usar como cualquier otro. También lo podemos conectar manualmente a las entradas de reloj de los componentes. Estos dos circuitos, que hacen parpadear un LED a 1Hz, son equivalentes

Esta es la manera de hacer la conexión manual. Se coloca una entrada genérica, se conecta al pin de reloj, y se selecciona la etiqueta CLK

El reloj del sistema para nosotros es como un corazón, que bombea bits muy rápidamente. Saca unos y ceros alternativamente, a una frecuencia de 12Mhz. O lo que es lo mismo, el tiempo entre dos unos consecutivos es de 83.3ns

¡Esto es muy rápido! Cada segundo, este super corazón... ¡bombea 12 millones de 1s!. Si hacemos un circuito capaz de realizar una operación cada vez que llega un 1 del sistema, en un segundo realizaría 12 millones de estas operaciones. Y si colocamos dos de estos circuitos en paralelo, haríamos 24 millones de operaciones por segundo

Si cada vez que llega un 1, pintásemos una marca en una carreta y avanzásemos 1 milímetro, ¡¡en un segundo habríamos pintado más de 12 Kilómetros de carretera!!

Evento: flanco de subida del sistema

La señal de reloj del sistema, o en general cualquier otra señal de reloj, la representamos mediante señales cuadradas. Las líneas inferiores representan los ceros y las superiores los unos. El tiempo se incrementa hacia la derecha. En este ejemplo lo primero que aparece es un 1, luego un 0, luego 1, etc... (de izquierda a derecha)

El cambio de 0 a 1 es un evento, conocido con el nombre de flanco de subida. Es el evento que usaremos como referencia (también podríamos usar el flanco de bajada). Se representa colocando una flecha en la línea de transición entre el 0 y el 1, que apunta hacia arriba

Esto nos permite definir mejor los tiempos. Así, el periodo del reloj del sistema será el tiempo que transcurre entre dos flancos de subida consecutivos. Utilizaremos una flecha hacia arriba, con patas, para representar estos eventos. Se llama Flanky 😃

El reloj del sistema lo podemos ver, por tanto, como un corazón que produce eventos de flanco de subida de forma periódica, con periodo T de 83.3ns. Vamos, que bombea Flankys 😃

Para medir tiempo basta con contar estos eventos. Cada vez que llega uno, sabemos que ha transcurrido un tiempo igual a 83.3ns. El funcionamiento es similar al segundero de un reloj analógico, que avanza un ángulo cada segundo, pero con unidades de tiempo más pequeñas

Pulsos

Cuando una señal está en reposo (a cero), se activa durante un tiempo (W) y vuelve al reposo, decimos que se ha producido un pulso. Al tiempo que permanece a activo (a 1) lo denominamos anchura del pulso, y solemos usar la letra W para denominarlo

Esta propiedad de partir del estado inicial, y volver a él, es muy importante. Por ello, la mayoría de las veces usaremos pulsos para comunicar los eventos que ocurren en nuestro circuito

El pulso también lo podemos ver como la llegada de un flanco de subida, y al cabo de un tiempo W, un flanco de bajada

Pulsos periódicos

Los pulsos los denominamos periódicos cuando aparecen de forma repetitiva, con el mismo periodo T, aunque la anchura de cada pulso sea diferente. En esta gráfica se muestra un pulso de periodo T, en el que las anchuras de los pulsos son W1, W2 y W3:

Dibujando los pulsos en vertical, uno de bajo de otro, se puede apreciar mejor que tienen el mismo periodo, y que sólo se diferencian en sus anchuras. Tenemos dos parámetros: El periodo (T), que es el mismo para todos y la anchura del pulso (W) que puede variar según el pulso

Estos pulsos periódicos reciben el nombre de señales PWM (Pulse-width modulation. Modulación por anchura de pulso). Aunque las veremos un poco más adelante, os adelanto que son muy importantes, ya que nos permiten definir la cantidad de energía que queremos transmitir (Anchura del pulso), y el canal físico por el que hacerlo (Frecuencia), según la aplicación

Tics

El reloj del sistema produce pulsos con un periodo T. Este periodo nos determina el tiempo mínimo. Es nuestra resolución. No podemos medir ni trabajar con tiempos menores a T. Imagina que tienes un cronónometro que cuente segundos. Podrás medir minutos y horas, pero nada inferior a 1 segundo. Eso miso pasa con nuestro reloj del sistema

Definimos un Tic como el pulso mínimo que podemos producir en nuestro circuito. Es decir, será un pulso que tenga una anchura de T. En el caso de la Icezum Alhambra, los tics son de 83.3ns

Los Tics son muy importantes. Son nuestras unidades de medida. Todo lo mediremos en Tics. Así, por ejemplo, el siguiente pulso tiene una anchura de 3 tics

Para pasarlo a unidaes conocidas, sólo hay que multiplicarlo por el periodo del reloj del sistema (T) (o el inverso de la frecuencia). Así, tendríamos que una anchura de 3 tics equivale a 250ns

La palabra tic la usaremos para dos cosas. 1) para referirnos a las unidades de tiempo: Ej. "Pulso de anchura 3 tics. 2) Para referirnos a un pulso de anchura 1: Ej. "Emitir un tic"

El tic es tan importante, y lo usaremos tanto, que lo representaremos mediante su propio icono: Ticky. En este ejemplo vemos dos tics emitidos, separados una distancia de 5 tics. Y debajo la misma representación, pero usando a Ticky :-)

Los tics los usaremos para comunicar nuestros componentes permitiendo realizar temporizaciones y sincronizaciones entre ellos. Por eso, lo primero que necesitamos son componentes que generen tics: Los generadores de tics

Generadores de tics

Los tics tienen, por definición, una anchura de 1. Son nuestras unidades. Por eso para transmitir eventos los usaremos: nos indican cuándo ha sucedido algo, consumiento el tiempo mínimo. Veremos tres tipos de generadores de tics: el pulsador de tics, que genera un tic cada vez que se aprieta el pulsador, el IR de tics que lo produce cuando se detecta un objeto y el corazón de tics, que bombea tics periodicamente.

Pulsador de tics

El pulsador de tics es un componente que recibe por su entrada la seña directactamente de un pulsador exterior a la FPGA y produce como salida un tic. Internamente sincroniza la señal, elimina los rebotes y genera un tic limpio

El cómo hace esto internamente lo veremos en el futuro. Ahora de momento nos basta con saber cómo funciona: Cada vez que lo apretamos aparece un tic. Al soltarlo no hace nada. En esta animación se muestra su funcionamiento

Este componente se encuentra en la colección Academia-Jedi-HW-26.zip, de este tutorial, en el menú Varios/Pulsadores/Pulsador-tic

Ejemplo 1: Detección de un tic proveniente del pulsador

Para verificar que el componente pulsador-tic funciona bien, tenemos que detectar el tic que emite al apretarse el botón. Una posibilidad sería conectarlo directamente a un LED, como en este circuito:

Pero, aunque el LED sí que se enciende y se apaga con el pulso, lo hace tan rápidamente que nuestro ojo NO lo aprecia. Por tanto, necesitamos otro modo de cazar el tic

Probemos ahora con este otro circuito, al que le añadimos un biestable para capturar el tic y que nos lo notifique en un LED. Ahora sí, cada vez que apretemos el pulsador, el LED se enciende para notificarnos que se ha recibido el tic. Borramos la notificación con otro pulsador

Lo cargamos y lo probamos. La prueba es muy tonta, pero con ella hemos comprobado que los biestables pueden cazar los tics, a pesar de que los tics son muy estrechos :-). ¡Ya no hay tic que se nos escape!

Ejemplo 2: Encender un LED al apretar el botón dos veces (doble-click)

Vamos a diseñar un circuito que nos encienda un LED de notificación cuando apretamos dos veces un pulsador. La notificación la borramos con otro pulsador. ¿Cómo sería el circuito?

Utilizaremos dos biestables, uno para detectar la primera pulsación, y otro para la segunda. La segunda se detecta con la condición de que haya habido una pulsación en el pasado y una en el presente. El circuito es:

Lo cargamos y lo probamos. Da igual lo rápido o lento que hagamos la pulsación, el LED siempre nos notificará cuando se ha apretado el botón dos veces

IR de tics

El IR de tics recibe por su entrada la seña directactamente de un sensor de infrarrojos digital (IR) exterior a la FPGA y produce como salida un tic. Internamente sincroniza la señal y genera un tic limpio

La naturaleza de la señal digital de entrada, entre un pulsador y un IR es diferente, por lo que hay que usar componentes distintos. Los pulsadores tienen rebotes, mientras que los IR no

En esta animación se muestra su funcionamiento. Cuando aparece un objeto se emite un tic, y permanece en reposo en caso contrario

Este componente se encuentra en la colección Academia-Jedi-HW-26.zip, de este tutorial, en el menú Varios/IR/IR-tic

Ejemplo 3: Detección del paso de un objeto

Para comprobar que el componente IR-tic funciona, conectaremos un biestable a su salida para que nos notifique en un LED si ha pasado un objeto por delante del sensor

Lo cargamos y lo probamos. No es un ejemplo muy espectacular, pero siempre hay que probar los circuitos y comprobar que funcionan, para ir construyendo otros más complejos a partir de ellos. En este vídeo de Youtube vemos su funcionamiento

Ejemplo 4: Detección del paso de 3 objetos

Vamos a hacer un circuito que nos notifique cuando el sensor ha detectado 3 objetos. Es decir, un circuito que detecte que han llegado 3 tics del controlador IR-tic, y que nos lo notifique encendiendo un LED cuando esto ocurra. Con un pulsador borramos la notificación, para volver a comenzar. ¿Cómo lo hacemos?

En realidad es prácticamente igual que el ejemplo 2, donde detectábamos 2 tics (provenientes de un pulsador). Ahora detectamos 3 tícs del IR, pero el funcionamiento es el mismo. Utilizaremos 3 biestables y usaremos puertas AND para implementar las condiciones de cambio. Si han llegado X tics, y llega un tic nuevo (presente), entonces es que han llegado X+1 tics (y activamos el biestable). La salida del último biestable es la notificación que estamos buscando. El circuito es:

Además usamos 3 LEDs intermedios para mostrar los tics que van llegando, y ver lo que está pasando internamente en el circuito, para entenderlo bien al probarlo

El montaje es el mismo que hemos usado para el ejemplo 3. Tiene un sensor de IR, el LED de notificación y el pulsador para borrar la notificación

Lo cargamos y lo probamos. En este vídeo estoy usando el mismo objeto, que pasa 3 veces, para comprobar el funcionamiento:

Corazón de tics

El corazón de tics es un componente igual al corazón que ya conocemos, pero en vez de bombear bits, usa tics. El tiempo que transcurre entre cada tic es el periodo T

En esta animación se muestra un corazón de tics, de 1Hz, en acción. El tamaño del tic NO está a escala. Su anchura real es muchísimo menor

Están disponibles en el menú Varios/Bombeo/Tics. Se han definido 4 corazones de tic paramétricos, cuyas unidades están en Hz, segundos, mili-segundos y micro-segundos

Ejemplo 5: Cazando tics periódicos

Para comprobar el funcionamiento de estos generadores de tics periódicos, NO podemos conectarlos directamente a un LED, como hacíamos con los corazones normales. La anchura de los tics es tan pequeña, que no se aprecia en los LEDs. Utilizaremos un biestable para cazarlos, con un LED de notificación, y borraremos manualmente esta notificación, mediante un pulsador conectado a la entada de reset

Este circuito, además de usarlo para comprobar que el corazón de tics funciona, es muy divertido porque nos trolea. Con el pulsador puedes intentar apagar el LED, pero se volverá a encender con el siguiente tic que llegue :-) El escenario es este:

Lo cargamos y lo probamos. Efectivamente, el LED nos trolea :-)

Temporizadores

Los temporizadores (timers en inglés) son unos circuitos que nos informan cuándo ha transcurrido un intervalo de tiempo. Los que nosotros usaremos, tienen 2 salidas, una por donde saca un pulso de anchura igual al intervalo de tiempo especificado y otra que emite un tic para notificarnos que el tiempo ha expirado

Tiene una entrada start para ponerlo en marcha al enviarle un tic por ella. El intervalo de tiempo se especifica como parámetro (W). Según el temporizador, las unidades usadas son segundos (sec), milisegundos (msec) o microsegundos (usec). Por la salida p se obtiene un pulso de anchura W, mientras que por la salida tic se emite un tic cuando ha expirado el tiempo W. Usaremos una u otra salida, o ambas, según la aplicación

En esta animación se muestra el funcionamiento

Para representar el comportamiento en el tiempo de los circuitos secuenciales se usa un tipo de diagrama cronocido como cronograma. En él se representa la evolución de las señales en el tiempo. El tiempo fluje de izquierda a derecha

En este cronograma se representa el funcionamiento de un temporizador de intervalo de tiempo W, que se le pasa como parámetro. Produce un pulso de anchura W, y un tic transcurridas W unidades de tiempo desde que se recibe el tic de start

Los temporizadores tienen muchas aplicaciones. Vamos a ver ejemplos de algunas de ellas

Generando un Pulso de anchura W

El uso típico es para encender o apagar un dispositivo transcurrido un tiempo W. Se usa la salida p para habilitar/deshabilitar el dispositivo

Ejemplo 6: Encender un LED durante 3 segundos

Haremos un circuito que encienda un LED al apretar un pulsador, y que se mantenga encendido durante 3 segundos, transcurridos los cuales el LED se apaga

Lo cargamos y lo probamos. ¡Ya tenemos nuestro primer temporizador funcionando!

Ejemplo 7: Pitidos de duración constante

En este ejemplo emitimos un pitido durante 20ms cada vez que se aprieta el pulsador o el sensor de infrarrojo detecta un objeto. Utilizamos la salida de pulso del temporizador para activar la señal de 400Hz a través de una puerta AND que llega al zumbador. En cuanto el pulso termina, la salida de la AND es 0, y se deja de escuchar

El pulso se envía a un LED, para visualizarlo. Además, se ha colocado un spiner para activar el sensor de IR y escuchar los pitidos al moverlo. El montaje es el siguiente:

Lo cargamos y lo probamos. En este vídeo lo vemos en funcionamiento

Encadenamiento de temporizadores

La salida tic del los temporizadores se puede usar para activar otro temporizador, de forma que los podemos ir encadenando. Cuando termina el primer temporizador, activa el segundo, este al tercero, y así sucesivamente. Esto nos permite activar componentes secuencialmente: uno sólo se activa cuando el anterior ha terminado

Veremos dos ejemplos de encadenamiento. Uno con LEDs, en los que la luz se va propagando de un LED al siguiente. Y otro en el que se activan diferentes circuitos secuencialmente, cada uno con una duración

Ejemplo 8: LEDs encadenados

Haremos un circuito que encienda 3 LEDs consecutivamente, primero uno, cuando se apague, el segundo, y cuando este se apague, se enciende el tercero. El efecto es una luz que se propaga de un LED al siguiente. Cada LED estará encendido 400ms

Partimos de un circuito que ya sabemos hacer: encender un LED durante 400ms al apretar un pulsador. Sería este:

Cuando han transcurrido los 400ms, además de apagarse el LED, el timer 1 emite un tic por su salida tic, para indicar que ha terminado. Esta salida la conectamos a la entrada start del siguiente temporizador, que está conectado a otro LED:

Y por último encadenamos el tercer temporiador de la misma forma. Usamos las salidas de pulso para encender los LEDs y las salidas tic para propagar la activación al siguiente temporizador

Aunque hemos usado el mismo tiempo en todos los timers, cada uno podría tener uno diferente. Reordenamos un poco el circuito, y usamos un único parámetro de tiempo para todos los temporizadores. El circuito final es este:

El funcionamiento del circuito, de forma aproximada, se muestra en esta animación:

En el montaje colocamos los tres LEDs y el pulsador

Lo cargamos y lo probamos. Se ve claramente el efecto de propagación

Este es un ejemplo muy bueno del pensamiento espacial en el hardware. Al apretar el botón aparece un tic que físicamente se va desplazando de un temporizador a otro. En cuanto alcanza un temporizador, se enciende el LED. Y como además el hardware funciona en paralelo, puede haber varios tics viajando simultáneamente. Esto es lo que vemos en el vídeo anterior: No es necesario a que termine de propagarse un tic para que se pueda enviar otro, sino que se pueden enviar varios

Encadenamiento en anillo

¿Y qué ocurre si al encadenar temporizadores, el último lo conectamos de vuelta con el primero? Nuestro tic empezaría a recorrer el anillo de temporizadores, y nunca terminaría hasta que apagásemos el circuito. Es una forma de hacer un bucle infinito en hardware :-)

Si inicialmente todos los temporizadores están desactivados, no tenemos ningún tic circulando. Para introducir tics desde fuera y que queden atrapados en el bucle infinito, usamos una puerta OR en la entrada del temporizador 1. Recibirá tics de una fuente externa o del último temporizador

Me encanta esta trampa de tics. Si un tic incauto se le ocurre entrar en el anillo... quedará atrapado por toda la eternidad muajajajajajaja.

Con los timers encadenados haremosr nuestros primeros automatismos, que activan secuencialmente una serie de circuitos. Y esto lo repiten una y otra vez.

Ejemplo 9: Mi primer automatismo

Vamos a crear un circuito que realice tres tareas muy sencillas, una detrás de otra, y que se repitan al terminar la última. Cada tarea tiene una duración diferente:

Tarea	Duración (seg)	Descripción	Dispositivo
1	3	Parpadeo a 2 Hz	LED
2	2	Hacer sonar una sirena	Zumbador
3	4	Apertura de barrera	Servo

Nuestro automatismo estará en reposo hasta que se apriete el pulsador. En se momento se empieza con la tarea 1 y se continúa con las siguientes. Cuando llega a la última, empieza otra vez desde el principio

Su funcionamiento se muestra en esta animación:

Primero hacemos los 3 circuitos que realizan cada tarea. Son independientes, con una entrada de habilitación, que hace que funcionen al activarla, y se desactiven en caso contrario. Estos circuitos ya los conocemos de otros ejercicios

Luego hacemos el anillo de temporizadores. Cada uno está configurado con su propia duración, en segundos. Sus salidas p se conectan a las entradas de enable de los circuitos anteriores. Cada timer con su circuito correspondiente. La salida tic se conectan con la entradas del siguiente timer

El temporizador 1 tiene dos entradas de tics, una del pulsador de arranque y otra del temporizador 3, a través de la puerta OR

Este es el circuito completo, con todos sus partes conectadas

Y este es el montaje para probar el circuito, con los 3 LEDs, uno de cada tarea, el zumbador para la sirena y el servo para la barrera

Lo cargamos y lo probamos. En este vídeo lo vemos en acción:

Generando pulsos periódicos

Los temporizadores nos permiten generar pulsos periódicos muy fácilmente. Para ello sólo hay que conectar a la entrada del temporizador una fuente periódica de tics: un corazón de tics

El corazón de tics es el componente que determina el periodo (T) y el temporizador la anchura (W). La señal producida tiene una pinta como la siguiente. La anchura de todos los periodos es la misma

Ejemplo 10: LED pulsante con sonido

Este circuito genera un sonido pulsante como los que se escuchan en los aparámetos médicos de los hospitales que monitorizan el corazón. El pulso periódico también se muestra en un LED externo. Usamos un periodo de 1400ms y una anchura de 50ms

El montaje es muy básico: Sólo necesitamos un LED y un zumbador

Lo cargamos y lo probamos. ¡Nuestra placa vive!

Ejemplo 11: LED con dos intensidades de brillo

Si sacamos por un LED una señal de 60Hz o mayor frecuencia, no notaremos que parpadea. Nuestros cerebro se queda sólo con su valor medio y lo veremos encendido (cuando en realidad no lo está, se está enciendo y apagando muy rápidamente)

Vamos a fijar la frecuencia de parpadeo a 1Khz. Si ahora variamos la anchura del pulso (W), modificamos la potencia transferida al LED. Cuanto mayor sea la anchura del pulso, más brillará el LED

La señal superior tiene un pulso de anchura de 900 us, mientras que la inferior de 100 us. La primera transmite más potencia, haciendo que el LED brille más. Este circuito genera esas dos señales, y mediante un multiplexor seleccionamos cuál es la que se saca por el LED

Cuando el pulsador no está apretado, al LED le llega la señal de bajo brillo y al apretarlo, la de alto brillo. Lo cargamos y lo probamos:

Inicialmente el LED está totalmente apagado. Al encender la alimentación empieza a iluminarse con brillo bajo. Al apretar el pulsador lo hace con brillo alto

Ejemplo 12: Servo a dos posiciones

El mismo esquema que hemos aplicado en el ejemplo 11, lo podemos usar para generar las señales PWM de control de un Servo Futaba 3003 o compatible. El fabricante especifica que el periodo es de 20ms. Las anchuras de los pulsos son de 2250us para ir a un extremo y 550us para el otro

Este circuito manda el servo a dos posiciones, según el estado de un botón. El servo apunta hacia la derecha y al pulsar se mueve a la izquierda. Esto ya lo sabíamos hacer con el componente ServoBit, pero ahora vemos un poco qué hay dentro de ese componente: un corazón de tics, temporizadores y un multiplexor

Lo cargamos y lo probamos

Con esto podemos diseñar un controlabor básico de dos posiciones para cualquier servo: Sólo necesitamos conocer la frecuencia de la señal y los valores de las anchuras de los pulsos

Conclusiones

La comunicación de eventos entre componentes la hacemos mediantes tics, que son los pulsos con la anchura más pequeña que podemos generar dentro de nuestro sistema. Hemos visto tres componentes generadores de tics: el pulsador, el sensor de infrarrojos y el corazón. Los temporizadores son unos elementos esenciales, que nos permiten medir el tiempo y emitir un tic cuando ha transcurrido cierto tiempo. Con ellos hemos hecho nuestros primeros automatismos secuenciales, además de generar señales PWM para controlar servos y modular el brillo de los LEDs

Todavía no sabemos cómo mover un servo a más de dos posiciones, o conseguir más de dos intensidades de brillo. Tampoco sabemos cómo hacer un temporizador. Necesitamos conocer algunos componentes más para lograrlo. Pero poco a poco, vamos comprendiendo los funcionamientos de los circuitos, de manera práctica

Ejercicios propuestos (25 BitPoints)

Ver los detalles de los ejercicios y las entregas en el menú Archivos/Ejemplos/2-Ejercicios de la colección de este tutorial

Resumen:

Ejercicio 26.1 (Total 5 Bitpoints): Barrera temporizada

Cuando un sensor IR detecte la presencia de un vehículo/persona, se abrirá automáticamente la barrera, empezará a sonar una sirena de dos tonos y se activará una baliza luminosa de dos LEDs que parpadean alternativamente. Transcurridos 3 segundos desde que se activó, la barrerá bajará automáticamente y tanto la baliza como la sirena se pararán

El este Vídeo de Youtube se muestra el funcionamiento pedido

Ejercicio 26.2 (Total 5 Bitpoints): Disparo de arcade en LEDs

Al apretar un pulsador externo, se generará en los 8 LEDs una secuencia de avance de una bala. Empieza en el LED0 y se propaga hasta el LED7. Cada LED estará encendido durante 50ms. Además, cada vez que se apriete el pulsador, se escuchará un tono de 200 Hz y 20ms de duración en un zumbador

Puede haber más de un disparo a la vez

Pista: Utilizar temporizadores encadenados

El este Vídeo de Youtube se muestra el funcionamiento pedido

Ejercicio 26.3 (Total 10 Bitpoints): Franky automatizado

Diseñar un circuito controlador de Franky, para que realice la siguiente secuencia automatizada, que arranca al apretar un pulsador externo:

Inicialmente Franky está mirando hacia la izquierda
Etapa 1: Primero emite una ráfaga en los ojos de Franky durante 2 segundos. La frecuencia de la ráfaga es de 4Hz y el tiempo de encendido de los LEDs de 50ms
Etapa 2: Gira la cabeza hacia la derecha. Se queda esperando durante 2 segundos, sin hacer nada más
Etapa 3: Emite la misma ráfaga de la Etapa 1, junto a una ráfaga sonora, enviando un tono de 800Hz modulado a 10Hz. Esta etapa dura 3 segundos
Al terminar la Etapa 3 vuelve al estado original de reposo

El este Vídeo de Youtube se muestra el funcionamiento pedido

Ejercicio 26.4 (5 Bitpoints). Ejercicio Libre. Premiar la creatividad. Entregar por redes sociales o github: Pantallazos, enlaces, vídeos, etc...

Ejercicios entregados

Federico Coca (@fgcoca)

Ejercicio 26.1

Vídeo en Youtube:

Ejercicio 26.2

Vídeo en Youtube:

Ejercicio 26.3

Vídeo en Youtube:

Viriato (@SrViriato)

Josep Montoliu (Klarojms)

Ejercicio 26.1

Vídeo en Youtube:

Ejercicio 26.2

Vídeo en Youtube:

Ejercicio 26.3

Vídeo en Youtube:

Ejercicio 26.4

Vídeo en Youtube:

Autor

Juan González-Gómez (Obijuan)

Licencia

Créditos y agradecimientos

Icono de la casa. By Timothy Miller - https://www.iconfinder.com/iconsets/pictype-free-vector-icons, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=34829035

Enlaces

Repositorio con las colecciones de la Academia Jedi de Hardware
BricoGeek. Tienda Friki donde comprar componentes electrónicos
Repositorio de la Icezum Alhambra
Documentación de la Icezum Alhambra: (PNG)(SVG)(PDF)
Icestudio
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Qué es PWM y para qué sirve. Entrada en el bloq de Rincón Ingenieril
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Fijador de esquinas
Fijador de cables
Fijador de placas
Octopus passive buzzer, de Elecfreak
Kit de sensores para Arduino. BricoGeek. Dentro del kit con 37 módulos, hay uno con zumbador
Repositorio de iconos SVG para Icestudio

Preguntas frecuentes

¿Dónde puedo conseguir la placa Icezum Alhambra?

Pueden conseguir una desde Alhambrabits

¿Dónde puedo comprar material electrónico?. Hay muchos sitios. Uno muy bueno es Bricogeek
¿Cómo aprendo a manejar github?

Hay mucha información en internet. En su momento hice este Tutorial: Github y FreeCAD para enseñar a manejarlo. Los ejemplos están hechos con ficheros de FreeCAD, sin embargo, lo que se enseña es genérico. También vale para las entregas de los ejercicios del tutorial de Electrónica digital para makers

Los pulsadores de la Icezum Alhambra no me funcionan

Eso es debido a que se han metido restos de flux y no hacen buen contacto. En el apartado ¡No me funcionan los pulsadores! del Tutorial 9 se indica cómo solucionarlo fácilmente

¿Dónde puedo encontrar más información sobre las señales PWM?

Echa un vistazo a este post de Rincón Ingenieril sobre el tema

He conectado un pulsador externo pero no me funciona. He hecho un circuito para conectar el botón con un led, y al apretar se enciende el LED, pero luego no se apaga. NO funciona bien

Los pulsadores externos que se conecten a los pines de 5v de la Alhambra (D0 - D13) tiene que llevar una resistencia de pull-up o pull-down con valores entre 460 ohm y 2K. Típicamente usamos 1K. Esto hace que los conversores de nivel se configuren como entradas y que el pulsador funcione correctamente. Puedes encontrar más información En este enlace

¿Donde puedo conseguir el switch que habéis usado en la PCBprint Alhambra switch? Es el mismo switch que se ha usado en la propio Icezum Alhambra (aunque la versión sin acodar). Los fabricantes los puedes encontrar en la lista de componentes de la propia icezum Alhambra. La referencia del componente en concreto es esta: Slide Switch, SPDT, On-On, Through Hole, WS-SLTV Series, 500 mA. Yo te recomiendo que uses la PCBprint de Diego Lale, que usa interruptores que puedes conseguir en Bricogeek: Mini-interruptor de 3 pines
¿Dónde puedo conseguir el servo de rotación continua SM-4303R?

Es un servo muy usado y muy estándar. Si buscar por internet encontrarás muchos sitios donde los vendes, a diferentes precios. Aquí en España se puede conseguir muy fácilmente a través de BricoGeek: Servo SM-4303R Bricogeek y también en Iberobotics: Servo SM-4303R Iberobotics

Parece ser que los servos Futaba 3003 se pueden trucar para convertirlos en rotación continua. ¿Conoces algún tutorial sobre como hacerlo?

El Futaba 3003 es uno de los servos que típicamente se han trucado para construir robots móviles con ellos. Robots como Tritt, El Skybot o el Miniskybot los utilizan. Existen muchísimos tutoriales para hacerlo. En esta página puedes encontrar todas las formas de trucarlos. El que recomendamos es el caso 2

Ya tengo varios PCBprints impresos (de los LEDs y los pulsadores. ¿Dónde podría conseguir los cables que usas para conectarlos directamente a la Icezum Alhambra?

Son cables hembra-hembra de tres hilos. Como son los mismos que se usan para la conexión de servos, los puedes encontrar en tiendas donde vendan cualquier tipo de servo. Por ejemplo:
- En Pololu: https://www.pololu.com/product/779
- En hobby king: https://hobbyking.com/en_us/10cm-female-to-female-servo-lead-jr-26awg-10pcs-set.html?___store=en_us
También se pueden usar cables hembra-hembra aislados. A partir de ellos es muy fácil trenzarlos y hacerte tu propio cable de 3 pines:
- Adafruit: https://www.adafruit.com/product/266
- En Bricogeek: http://tienda.bricogeek.com/cables/585-set-de-cables-h-h-10-unid.html
- En Iberobotics: Aquí también tienen los hembra-hembra: https://www.iberobotics.com/comprar/electronica-componentes/cables-y-conectores/ Es otra tienda española que está en Santander