Graficar entrada analogica (potenciometro) usando Arduino y C#

Bien, el pequeño proyecto que les traigo el día de hoy es de graficar la entrada analógica de nuestro Arduino, es decir, el Convertidor Analógico Digital.

Este proyecto lo presenté hace varios meses como una práctica de laboratorio en mi querídisima (ROFL)  facultad de mi Universidad, FIME UANL.

Vamos a graficarlo en la PC usando una aplicación creada por mi mismo en C#.

Bien, puedo resumir todo esto en unas cuantas etapas:

1. Armamos un circuito sencillo donde tengamos conectad a forma de divisor de voltaje nuestro potenciómetro, tu sabes man, una terminal de un extremo a voltaje, la otra a tierra y la terminal de enmedio a una de las entradas analogicas del Arduino.
1. Esto sencillamente para al momento de variar la resistencia en el potenciometro, en la terminal de en medio varía el voltaje.
2. NOTA: si tenemos un potenciometro logaritmico (los "normales jaja", los mas baratos) nuestra salida sera una función logaritmica (aah en serio!!) de la variación  de la resistencia, si requieres un poco de más "precisión" usa uno lineal.
2. Nuestro Arduino estará conectado a la PC por el USB
3. Por medio de comunicación Serial mandaremos el resultado de la conversión Analógica - Digital cada vez que se requiera refrescar la gráfica
4. La aplicación en la PC hecha en C# recibe los datos por Serial y refresca la gráfica.

Circuito

Esquematico del circuito (NOTA: La terminal superior del potenciometro tambien esta conectada a 5V así como a AREF)

Imágenes del Circuito

Usando un Arduino Mega

1.- Usando un Arduino UNO

2.- Usando un Arduino UNO

Sketch de Arduino:

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  analogReference(EXTERNAL);

  Inicializa();
}

void loop()
{
  Get_Instruccion();
}



int Get_Instruccion()
{
  if(Serial.available())
  {
      switch(Serial.read())
      {
         case 'r'://Leer entrada analogica y mandar dato
           Analog_Read();
         break; 
         
         case 's': //En espera a nueva inicializacion
           Salir();
         break;
      }
  }
}

void Salir()
{
  Inicializa(); //Loop en inicializa esperando nueva inicializacion
}

void Analog_Read()
{
    int resultado = 0;
    resultado = analogRead(0); //Leemos el pin analogico 0 en 10bits
    Serial.write(resultado / 4); //Mandamos el resultado en 8bits por Serial
}



//Inicializamos la comunicacion serial
//Debe mandar una secuencia de caracteres tal que cumplan con el criterio "square"
void Inicializa()
{
  int caracter[6];
  int i = 0;
  caracter[0] = 's';
  caracter[1] = 'q';
  caracter[2] = 'u';
  caracter[3] = 'a';
  caracter[4] = 'r';
  caracter[5] = 'e';
  
  while(1)
  {//Mientras no se inicialize no sale del ciclo
     if(Serial.available())
    {
        if(Serial.read() == caracter[i])
        {
          if(i == 5)
          {//Si es la ultima iteracion
            Serial.write('a');//escribimos caracter de confirmacion
            break; //Salimos del while
          }
          i++;
        }
      } 
  }
  //Termina While
}

Explicaré un poco el código para el Arduino:

Al inicio se encuentra la función Inicializa(), esta se encarga de inicializar al Arduino, por así decirlo, lo que hace es esperar a recibir cierta cadena de caracteres por Serial, si esa cadena de caracteres es la correcta entonces se pondrá en marcha el programa principal confirmando esto por mandando un carácter de confirmación por Serial

La función principal Get_Instruccion() ejecuta cierta operación de acuerdo a lo recibido por Serial, si recibe "r" quiere decir que nuestra aplicación en C# esta requiriendo una lectura delo convertidor analógico digital, si recibe "s" es que se debe salir al al bucle de Inicialización.

Parte del Codigo para C#:

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.ComponentModel;

using System.Data;

using System.Drawing;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Windows.Forms;

using System.IO.Ports;

namespace Practica2_LabDSM

{

    public partial class Form_Main : Form

    {

        Arduino arduino = null;

        int[] muestreo;

        public Form_Main()

        {

            InitializeComponent();

            muestreo = new int[50];

        }

        private void groupBox_PuertoSerial_Enter(object sender, EventArgs e)

        {

        }

        private void Form_Main_Load(object sender, EventArgs e)

        {

            serial_combo(this.comboBox_Puertos);

            for (int i = 0; i < 50; i++)

            {

                //this.chart_Datos.Series[0].Points.AddY(i);

                muestreo[i] = 0;

            }

           

        }

        private void button_Iniciar_Click(object sender, EventArgs e)

        {

            if (this.comboBox_Puertos.Items.Count > 0)

            {

                if (this.comboBox_Puertos.SelectedIndex > -1)

                {//Si esta seleccionado algun puerto

                    arduino = new Arduino(this.comboBox_Puertos.Text, 115200);//Inicializamos arduino a 115200 bauds

                    arduino.Inicializa_Comunicacion();

                    this.button_Iniciar.Enabled = false;

                    this.button_Stop.Enabled = true;

                    timer.Enabled = true;

                    timer.Start();

                }

            }

        }

        //Metodo que primero limpia y despues llena la comboBox pasada como

        //parametro con los puertos serie disponibles

        private void serial_combo(ComboBox combo)

        {

            combo.Items.Clear();

            string[] ports = SerialPort.GetPortNames();

            foreach (string port in ports)

            {

                combo.Items.Add(port);

            }

        }

        private void Form_Main_FormClosed(object sender, FormClosedEventArgs e)

        {

            try

            {

                arduino.CierraPuerto();

            }

            catch

            {

                ;

            }

        }

        private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)

        {

            Get_Lectura();

        }

        private void button_Stop_Click(object sender, EventArgs e)

        {

            try

            {

                arduino.Stop();

                arduino.CierraPuerto();

                arduino = null;

                this.button_Stop.Enabled = false;

                this.button_Iniciar.Enabled = true;

                this.timer.Stop();

                this.timer.Enabled = false;

            }

            catch

            {

                arduino = null;

            }

        }

        private void Get_Lectura()

        {

            int punto = 0;

            if (arduino != null)

            {

                punto = arduino.GetLectura();

                this.textBox_caracter.Text = Convert.ToChar(punto).ToString();

                ActualizaGrafica(punto);

            }

        }

        private void ActualizaGrafica(int punto)

        {

            RecorreArray(punto);

            this.chart_Datos.Series[0].Points.Clear();

            for (int i = 0; i < 50; i++)

            {

                this.chart_Datos.Series[0].Points.AddY(muestreo[i]);

            }

        }

        private void RecorreArray(int punto)

        {

            int[] muestreoAux = new int[50];

            for (int i = 0; i < 49; i++)

            {

                muestreoAux[i + 1] = muestreo[i];

            }

            muestreoAux[0] = punto;

            muestreo = muestreoAux;

        }

        private void button_Refresh_Click(object sender, EventArgs e)

        {

            serial_combo(this.comboBox_Puertos);

        }

    }

}

Este código en sí no ayuda en mucho, sólo se ve bonito =). Es mejor si descargas la solución completa (Tip, está mas abajo)

Screenshot de la Interfaz en C# de la aplicación.

Básicamente lo que trata de hacer esta aplicación es por medio de un Timer, cada cierto tiempo una lectura analógica digital al arduino vía Serial, esta lectura la coloca en un array de hasta 50 muestras la cuál usa para construir la gráfica.

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DESCARGAS:

• Solución de C# para Visual Studio 2010 y Sketch Arduino: aqui (compresión RAR)
• Esquematico: pdf, png

Si cargas el sketch al Arduino y Corres la solución de VS2010 todo debe funcionar perfecto, pero te coloco unas instrucciones para que lo hagas bien y sin dudas:

1. Abre con Arduino el archivo prac2_2.ino
1. Carga el Sketch al Arduino
2. Abre la solcion de VS2010 (Practica2_LabDSM.sln)
3. Conecta el Arduino a la PC por USB
4. Corre la aplicación de C# (Run)
5. Una vez se esté ejecutando el programa selecciona el puerto serie que corresponde a tu arduino, si no aparece da click en Refrescar
6. Click en Iniciar

Esto mismo puede ser usado, para muchos propósitos, por ejemplo, si cambias el potenciómetro por un LM35 tendrás un graficador de Temperatura etc...

Usando un poco de imaginación y programación tendrás lo que necesitas!!

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