¿Cómo probar tu programa de Arduino sin subirlo a la tarjeta?

Arduino
Arduino - Harrison Broadbent - Unsplash
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Día con día la tecnología avanza cada vez más rápido y con ella, las herramientas de aprendizaje y desarrollo tecnológico.

No hace más de 20 años, el desarrollo de proyectos y prototipos automatizados estaba sólo en manos de la comunidad industrial e ingenieros preparados en el tema. Ver un robot real y dispositivos controlados por internet era cosa de la NASA, de grandes industrias o centros de investigación que sólo podías ver por televisión.

Pero actualmente, la robótica y el desarrollo de prototipos está al alcance de todos, así como el desarrollo de nuevas tecnologías más baratas y potentes. El internet catapultó el acceso a la información permitiéndonos que cualquier persona pueda desarrollarse en estos temas, sin necesidad de ser un ingeniero.

Estamos en la era de la Industria 4.0, donde la mayor parte de ésta se basa en la implementación de sistemas embebidos conocidos como microcontroladores; que no son otra cosa que minicomputadoras con una función específica. Si no te suena el concepto, tal vez te suene más familiar la palabra Arduino.

¿Qué es Arduino?

Arduino

Es una plataforma de código abierto que nos permite programar microcontroladores de una forma sencilla, utilizando lenguaje C++ en un formato simplificado. Así es, Arduino simplifica gran parte de las configuraciones que se requieren para programar un microcontrolador y lo deja a un nivel funcional más digerible.

Por otro lado, implementar su electrónica también es más sencilla mediante hardware abierto; no es necesario armar todo el circuito para que funcione el microcontrolador. Las placas de Arduino ya vienen con todos los elementos y protecciones electrónicas necesarias para funcionar.

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Aun así, se requiere de conocimientos básicos de electrónica para poder conectar nuestra placa sin quemarla.

En general todos los microcontroladores son elementos delicados; son componentes diseñados para controlar la lógica con señales de baja potencia y no para soportar altas corrientes. Por lo tanto, si conectamos sin cuidado nuestros circuitos, o si no llevamos un proceso de diseño, existe la probabilidad de echar a perder nuestra placa, y nadie quiere eso.

¿Cómo podemos aprender y experimentar con Arduino sin quemar nuestra placa o proyecto?

Bueno, en la práctica siempre va a existir un porcentaje de error, incluso es parte del aprendizaje quemar de vez en cuando algún componente; podemos disminuir estas situaciones implementando tres sencillos pasos de desarrollo:

Diseño

Una buena práctica de desarrollo implica diseñar nuestro proyecto, por supuesto que esto significa tener conocimientos básicos de electrónica y programación. Comienza tu diseño con lápiz y papel, no es necesario nada complejo, no se necesitó más para llegar a la luna.

Evalúa lo que quieres lograr con tu prototipo. Puedes realizar un diagrama a bloques de las partes y funciones del sistema, es una forma de organizar las ideas del proceso; después resuelve la electrónica que se requiere en cada bloque de acuerdo con su función. Relaciona las funciones de los bloques con las señales a obtener del Arduino y establece el flujo del programa paso a paso.

Simulación

Una vez que tenemos una buena idea del flujo de nuestro proceso, tanto en la parte electrónica como en la lógica de programación, implementa simulaciones de tu diseño. Para ello, puedes ayudarte de software.

Una simulación nos permite evaluar nuestro diseño y comprobar su funcionamiento sin la necesidad de arriesgar nuestros componentes o nuestra placa deArduino, ya que, al ser virtual, no importa si conectamos incorrectamente algo o si provocamos algún corto circuito, casi todos estos softwares ya tienen herramientas para advertirte de sobrecargas, cortos circuitos, entre otros parámetros de cuidado. Además, nos permite visualizar errores y corregir nuestro diseño antes de probarlo físicamente.

Una plataforma muy didáctica y fácil de usar para este fin es Circuits de Tinkercad®, donde podrás encontrar desde componentes básicos de electrónica hasta una placa Arduino UNO. La mejor parte de esta plataforma es que no sólo te permite conectar circuitos, también programar el Arduino y simular el programa junto con toda su electrónica.

Dicha plataforma es excelente para makers principiantes y para los niños y niñas, ya que tienes la opción de programar en lenguaje C++ y en bloques de Scratch, lo que la hace ideal para enseñar electrónica y programación a niños(as). La verdad es que, si no buscas algo muy sofisticado, este simulador es ideal para aprender a programar Arduino, además, otras de sus ventajas es que es gratuito, intuitivo, no utiliza diagramas para las conexiones y tiene todo lo básico para empezar.  

Si lo que buscas es algo más profesional y potente, uno de los softwares más populares es ISIS Proteus®, un paquete de software que tiene herramientas de simulación y diseño de circuitos impresos. Es popular porque puede simular una gran variedad de microcontroladores, incluyendo las placas de Arduino.

Al ser de un uso más profesional, encontrarás que tiene una gran variedad de componentes electrónicos e instrumentos de medición, las desventajas son que es de paga y que las conexiones se realizan con diagramas, pero si piensas dedicarte a esto de la electrónica y los microcontroladores, vale la pena la inversión.

Pruebas

Una vez superadas las simulaciones y, si ya no encontramos nada raro, entonces podemos conectar en este punto. Realiza un proceso de redundancia, es decir, verifica dos veces que tus conexiones en el circuito sean correctas; así lograrás probar el circuito con mayor seguridad de que va a funcionar como lo planeamos. Igual podemos encontrar diferencias en el comportamiento de la simulación y la realidad, en este punto la clave es realizar mejoras e iteraciones de diseño.   

Si tú eres de los que tiene tiempo pensando en aprender a programar y utilizar un Arduino pero no lo habías hecho por miedo a echarlo a perder, no tienes más pretextos; comienza utilizando simuladores sin correr ningún riesgo de quemar nada.

Aprende a conectar y programar utilizando estos simuladores, aunque, por supuesto, la mejor parte es cuando vez tu proyecto funcionando en la realidad. Pero…¡no te desesperes!, las grandes cosas toman tiempo y dedicación.

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Técnico en electrónica, Ingeniero en mecatrónica, maestría en ciencias, profesor de matemáticas y robótica, director de minilabs robotics. Apasionado por la ciencia y tecnología.