Objetivos
Material requerido.
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Un ratito tranquilo |
Conectando sensores a Arduino
Nuestros venerables Arduinos son algo, a lo que habría que hacerle un monumento por la cantidad de gente que han introducido a la programación, la electrónica y los proyectos Makers. Mucha gente que pensaba que todo eso era solo para ingenieros frikis, se ha ido dado cuenta de que cualquiera, ellos incluidos, podían hacer proyectos de un modo sorprendentemente fácil
Con unos pocos sensores, de bajo coste en muchas ocasiones, puedes montar con facilidad pequeñas maquetas, que van desde encender la calefacción de tu segunda casa remotamente, a estaciones meteorológicas y hasta pequeños robots autónomos que hacen las delicias de los más pequeños (Y de algunos no tan pequeños)
Pero mientras que la parte del prototipo es rápido y hasta sencillo… el lio de cables que se suele alcanzar es una invitación al desastre, porque en cuanto empiezas a usar protoboards y electrónica discreta como leds y resistencias o pequeños chips integrados, si intentas mover la placa para llevarla a otro sitio, la cosa suele acabar con algo suelto y el proyectito se va al guano directamente.
Las protoboards y los cables DuPont han sido magníficos para que todos empezáramos… hace unos años. Pero seamos sinceros, cuando montas proyectos en un centro educativo, por ejemplo, el profesor dedica mucho más tiempo a ver qué pasa con los circuitos de los alumnos, y cuando acaba la ronda tiene que volver a empezar porque alguno ha arrancado algún cable al jugar con el compa de al lado.
Al final el montaje físico ocupa mucho mi tiempo de la clase de lo previsto y hace que la parte realmente educativa vea su tiempo seriamente limitado. Por eso, cantidad de gente inteligente que hay por el mundo, se han devanado los sesos buscando alguna solución y hoy vamos a traeros una de las estandarizaciones más interesantes, (Que probablemente ya conozcas) llamada Grove conector propuesta por Seed y que, aunque ya lleva bastante tiempo en el mercado, actualmente está cogiendo mucho impulso por razones que en seguida iremos viendo.
Por eso empezaremos hablando de que es el Estándar Grove y que problemas nos resuelve.
Conectores Grove
¿Veamos, que problemas tienen la electrónica y los sensores que compramos para Arduino? Buenos pues principalmente, que cada elemento es de su padre y de su madre. Cada uno emplea los conectores que se le ocurren (O ninguno, y nos da cables sueltos) lo que los suele hacer incompatibles y en algunos casos, aun usando el mismo conector de múltiples hilos el orden es distinto según el fabricante.
¿Qué necesitaríamos para que conectar sensores y actuadores a nuestros Arduino fuese más sencillo? Pues básicamente:
Como suele ocurrir cuando hay líos de este estilo, en un mercado lo suficiente amplio, alguien se pone a ello y tras varios intentos, la empresa China Seed Studio, que es una de las más activas en el mundo Arduino y hace ya tiempo diseño el conector Grove para todo lo que comentamos arriba y ahora mismo está cogiendo el suficiente impulso para que me permita recomendároslo.
Para empezar los módulos Grove usan un conector estándar de 4 pines del tipo JST, que permite conectar las cosas con facilidad y que requiere un poco más esfuerzo para soltarlo, de forma que las cosas no se suelten tontamente si hacerlo voluntariamente.
Además, estandariza el nombre de esos pines y su uso dependiente de sus características:
| Pin | Color | Función |
|---|---|---|
| Pin 1 | Amarillo | En I2C SCL on I2C Grove Connectors |
| Pin 2 | Blanco | En I2C SDA on I2C Grove Connectors |
| Pin 3 | Rojo | VCC on all Grove Connectors |
| Pin 4 | Negro | GND on all Grove Connectors |
No todos los módulos Grove tienen que ser I2C, en realidad, aunque es el mismo conector puede haber 4 tipos distintos de módulos o units:
Grove digital: Lleva los pines de alimentación y dos pines de entrada/salidas digitales
| pin1 | Dn | Primary Digital Input/Output |
| pin2 | Dn+1 | Secondary Digital Input/Output |
| pin3 | VCC | Power for Grove Module, 5V/3.3V |
| pin4 | GND | Ground |
Grove Analog: Lleva los pines de alimentación y dos pines de entrada/salidas digitales
| pin1 | An | Primary Analog Input |
| pin2 | An+1 | Secondary Analog Input |
| pin3 | VCC | Power for Grove Module, 5V/3.3V |
| pin4 | GND | Ground |
Grove UART: Para usar con puertas de comunicaciones serie
| pin1 | RX | Serial Receive |
| pin2 | TX | Serial Transmit |
| pin3 | VCC | Power for Grove Module, 5V/3.3V |
| pin4 | GND | Ground |
Grove I2C: Para unidades que utilicen I2C (Esta vez sí)
| pin1 | SCL | I2C Clock |
| pin2 | SDA | I2C Data |
| pin3 | VCC | Power for Grove Module, 5V/3.3V |
| pin4 | GND | Ground |
Es decir que los conectores Grove permiten 4 funciones distintas: Entrada / Salida digital, Entradas analógicas, UART e I2C para poderse adecuar al mundo que conocemos. Pero esto lleva aparejado que no todas las puertas Grove serán iguales, ya que algunas serán, precisamente, de uno u otro tipo. Por eso las expansiones para Arduino y demás con varios conectores deben especificar con rótulos las funciones asignadas a cada una (Es mucho más fácil de lo que parece)
Por ejemplo, existe un Arduino Grove base Shield (Entre otros):
El Grove base shield for Arduino incluye un buen número de conectores Grove para que puedas usar los módulos Grove con tu micro favorito, y si te fijas veras con claridad los rótulos que indican la función de cada uno.
No es que no puedas usar un módulo Grove digital en un conector I2C. Podrás, pero lo usaras simplemente como I/O estándar, pero si conectas un módulo Grove I2C a un conector I/O te vas a llevar un chasco, porque tu Arduino UNO solo dispone de un puerto I2C y los puertos Grove digital se conectan a pines digitales que no permiten usarlos para I2C. Al final todo es una cuestión de a que pines Arduino están ligados los conectores Grove ¿Vale?
Vale pues, ya tenemos conector estándar ¿y qué cosa puedo conectar?
Módulos o unidades Grove
Una vez definido el conector estándar, varios fabricantes empiezan a montar sensores y actuadores con el conector Grove y a día de hoy podemos encontrar un buen puñado de ellos proporcionados por múltiples fabricantes
Por ejemplo, Seed Studio ofrece una muy amplia variedad de sensores aquí:
Pinchad en la imagen si queréis surfear los mas de 150 ítems que lista. Prácticamente hay de cualquier sensor que se os ocurra de los habituales que manejamos con Arduino y muchos otros menos comunes. Esta organizado por categorías:
Pero, naturalmente Seed no es el único que vende módulos Grove. Personalmente me gustan mucho los módulos de M5stack que llevamos en la tienda Prometec, (También Grove por supuesto), porque están encapsulados magníficamente y de los que podéis conseguir un listado completo en la tienda de M5stack
Pero además de la amplia variedad de oferta disponible hay otra ventaja importante de los módulos Grove, y es que son compatibles no solo con Arduino, sino también con
Un conjunto particularmente interesante si queréis iniciaros en Arduino con Grove es el Grove Beginner Kit para Arduino de Seed, que incluye un Arduino uno en la placa central con los conectores Grove (A diferencia del Arduino Grove sensor kit, que incluye los mismos sensores, pero no el Arduino UNO) además de varios sensores y un display y los cables necesarios para empezar con su curso de iniciación:
Aquí os dejo un video mostrando algunas placas y sensores Grove: