Conexión del interruptor magnético al Arduino

Conexión del interruptor magnético al Arduino

Este artículo mostrará cómo conectar un interruptor magnético a Arduino. Los interruptores magnéticos benefician a las aplicaciones de seguridad, detección de ventanas abiertas, y muchas más. 

Un interruptor magnético se abre o se cierra en función de si la pieza del interruptor de láminas se encuentra en la proximidad de un imán. 

Tener un Arduino en estas aplicaciones permite añadir inteligencia. Por ejemplo, puede desactivar automáticamente la alarma de seguridad a una hora determinada del día. 

También puede utilizar interruptores magnéticos para detectar la ventana abierta. Esto le permite dar la alarma o tomar medidas para evitar la pérdida de energía.  

Este artículo le mostrará el principio de funcionamiento de los interruptores magnéticos y varias aplicaciones con Arduino.

Te daré los diagramas de los circuitos, una guía de conexión paso a paso y el código Arduino necesario para completar el proyecto. 

¡Comencemos!

Componentes necesarios para construir el proyecto Arduino y el interruptor magnético

Componentes de hardware 

Software

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Fundamentos de un interruptor magnético de láminas

El interruptor de láminas también se conoce como interruptor magnético. El interruptor de láminas es un interruptor electromecánico. Para cerrar el interruptor de láminas, se utiliza un imán. 

El interruptor se cerrará al acercar el imán. La siguiente imagen presenta el funcionamiento del interruptor de láminas de forma más sencilla.

La imagen superior muestra un interruptor de láminas con dos láminas dentro de la carcasa. Los contactos están formados por materiales ferromagnéticos. Habrá un pequeño espacio (normalmente en micrómetros) entre los contactos. 

Al acercar un imán a las clavijas, los contactos entran en contacto entre sí, cerrando el circuito y permitiendo el paso de la corriente. 

La imagen siguiente muestra el estado del interruptor de láminas cuando el imán está cerca y lejos del interruptor de láminas.

La siguiente animación le permite hacerse una idea más clara.

la animación le da una mejor idea

¿Sabía que los interruptores de láminas también se utilizan en los ordenadores portátiles? Detectan si la tapa del portátil está abierta o cerrada.

Al cerrar la tapa, el imán enciende el interruptor de láminas, indicando que la tapa está cerrada al procesador. El portátil pasa entonces al modo de reposo.

También puedes encontrarte con los interruptores de láminas con tres terminales en lugar de dos. Voy a resumir los tipos de interruptores de láminas que se encuentran habitualmente. 

  • Interruptor de láminas normalmente cerrado - En este tipo de interruptor, la conexión se cerrará cuando el imán esté cerca. La corriente fluirá a través del interruptor. Cuando se retira el imán, el interruptor se abrirá, cortando el flujo de corriente.
  • Interruptor de láminas normalmente abierto: el interruptor estará abierto cuando se acerque el imán al interruptor de láminas. La corriente no fluye. El interruptor de láminas se cierra en cuanto se retira el imán.
  • Interruptor de láminas de tres terminales - Ambas opciones estarán disponibles para usted. Puede seleccionar los dos pines que desea utilizar. Uno de los terminales será común.
Clavijas NC y NO

En la imagen de arriba, puedes notar que hay tres pines. Un extremo del interruptor tiene una patilla, y el otro tiene dos patillas. El único pin se llama pin común. Los dos pines del otro extremo son los pines NC y NO. 

A continuación se muestra una representación sencilla

SPDT

Repasemos la ficha técnica de un interruptor de láminas y veamos los parámetros críticos en los que debemos fijarnos antes de elegir uno para su aplicación. 

  • Las dimensiones físicas incluyen la altura, la anchura, la huella de soldadura y la longitud. Se trata de características no funcionales, pero aún así es importante tenerlas en cuenta.
  • Tensión nominal - El interruptor debe funcionar continuamente por debajo de esta tensión. Cualquier tensión cercana o superior a los valores nominales hará que el interruptor falle. Existe la posibilidad de que se genere un arco eléctrico. 
  • Clasificación actual
    • Capacidad de corriente de conmutación: la capacidad de corriente del interruptor cuando la corriente se conecta y desconecta con frecuencia. 
    • Capacidad de corriente de transporte - La capacidad de corriente continua sin conmutación. La capacidad de corriente de transporte será mayor que la capacidad de corriente de conmutación. 
  • Potencia de contacto - La potencia nominal es un parámetro importante. Puede alcanzar la tensión máxima o la corriente máxima. No se puede hacer funcionar el interruptor al mismo tiempo con la máxima tensión y la máxima corriente posibles. Por lo tanto, un proveedor siempre especificará una potencia nominal en vatios. Esto debe respetarse al elegir las condiciones de funcionamiento. 
  • Resistencia
    • Resistencia de contacto - La resistencia entre los terminales cuando el interruptor está cerrado. Suele ser inferior a un ohmio.
    • Resistencia de aislamiento - La resistencia entre los terminales cuando el interruptor está abierto. Suele ser superior a 1 Mega Ohmio. 
  • Temperatura de funcionamiento - El rango de temperatura seguro (incluido el autocalentamiento) en el que puede funcionar el interruptor

Tiempo de funcionamiento - Suele ser inferior a 1 ms. Es el tiempo que tarda el interruptor en cerrarse o abrirse completamente.

-> Lea nuestra guía sobre lo que puede construir con Adruino.

¿Cómo conectar el interruptor magnético al Arduino Uno?

En esta sección, conectaremos el Arduino al interruptor magnético. Las conexiones son simples y fáciles de entender.

Paso 1: Comencemos con la conexión a tierra

Empecemos por la conexión con el suelo

Es una excelente práctica comenzar las conexiones con la conexión GND primero. Puedes elegir cualquiera de los pines GND disponibles en la placa Arduino.

Tenga en cuenta que el interruptor magnético que estoy utilizando sólo tiene dos terminales. No te preocupes por la polaridad de los dos pines del interruptor.

Cuando se conecta una resistencia, se ignora qué lado de la resistencia va donde. Del mismo modo, puedes ignorar la polaridad del interruptor de láminas.

Si utiliza un interruptor magnético de tres terminales, debe planificar si utiliza pines N.C. (normalmente abiertos) o N.O. (normalmente cerrados).

Consulte la sección anterior, en la que los he tratado con detalle.

Paso 2: Conectar la clavija de señal

Conecte la clavija de señal

Conecta el pin 5 del Arduino UNO al segundo pin del interruptor magnético. Esto completa la conexión esencial para detectar el estado del interruptor magnético. 

Vamos a añadir un LED para que podamos manejar el LED para indicar el estado del interruptor. También puedes añadir un zumbador si quieres. 

Paso 3: Conectar el LED a Arduino

Conecta el LED a Arduino

Conecta el pin 12 del Arduino a una resistencia de 220 ohmios. Conecta el otro extremo de la resistencia al ánodo del LED. Conecta el cátodo del LED a uno de los pines GND del Arduino. 

Cuando quieras encender el LED, debes poner el Pin12 en alto. No te pierdas la resistencia. C

a conexión de la resistencia limitadora de corriente protege tanto al LED como al pin del Arduino Uno de posibles daños. 

¡Enhorabuena! Has completado la conexión necesaria para interconectar el interruptor magnético y un LED de indicación con el Arduino.

-> Lee nuestro artículo sobre ¿Es fácil aprender Arduino?

Ejemplo de código Arduino para el proyecto del interruptor de láminas

En esta sección, te llevaré a través de un sencillo programa de Arduino que enciende un LED cada vez que se acerca un imán al interruptor de láminas. 

También estoy habilitando el pullup interno para no tener que conectar un pullup externo al pin GPIO del Arduino donde has conectado el interruptor de láminas. 

El código completo de Arduino

Abre el IDE de Arduino y haz clic en la opción "Archivo". Bajo las opciones de archivo, selecciona "Nuevo".

//Choose the Pin to which you have connected the LED
int LED = 12;
 
//Choose the Pin to which you have connected the Reed switch
int reed_switch = 5;
 
//Variable to store the reed switch status
int reed_status;
 
 
void setup()
 
{
  pinMode(LED, OUTPUT);
 
  //Enable internal pullup
  pinMode(reed_switch, INPUT_PULLUP);
}
 
void loop()
 
{
  reed_status = digitalRead(reed_switch);
 
//check if the magnet is not present
  if (reed_status == 1) {
    digitalWrite(LED, LOW);
  }
 
//check if the magnet is present
  else
  {
    digitalWrite(LED, HIGH);
  }
  delay(1000);
}

Preguntas frecuentes sobre el interruptor magnético y los proyectos Arduino

He planteado varias preguntas frecuentes sobre el interruptor magnético y sus aplicaciones en los proyectos de Arduino. En esta sección, encontrarás todas las preguntas frecuentes respondidas.

Si tiene alguna otra pregunta, por favor, hágala en la sección de comentarios. 

1) ¿Cómo puedo utilizar un interruptor de láminas con Arduino?

Los interruptores de láminas son interruptores electromecánicos. Puede utilizar un interruptor de láminas como cualquier otro interruptor estándar de dos polos.

Cuando el interruptor de láminas está abierto, la resistencia entre los pines será muy alta (>10 Mega Ohms). Cuando el interruptor de láminas está cerrado, la resistencia será muy baja (menos de 10 ohmios). 

Puedes utilizar un interruptor de láminas para construir el circuito para detectar un nivel lógico alto o bajo.

Pin de entrada del Arduino a GND

En la imagen anterior, el interruptor de láminas se utiliza para tirar del pin de entrada de Arduino a GND cuando un imán está cerca del interruptor de láminas.

Cuando el imán se aleja, el interruptor de láminas estará abierto. Por lo tanto, la línea se pondrá en alto a través de la resistencia R1. El Arduino leerá la entrada como lógica alta. 

Si tienes que invertir la lógica, sigue la siguiente conexión.

Pin de entrada de Arduino

Cuando el interruptor de láminas está en ON, el pin de entrada de Arduino está conectado directamente a la alimentación de 5 V. Por lo tanto, Arduino lo leerá como un 1 lógico.

Cuando el interruptor de láminas está en OFF, el pin de entrada del Arduino se pondrá a nivel bajo por la resistencia R1. 

2) ¿Cómo se activa un interruptor de láminas?

Un interruptor de láminas puede activarse acercando el interruptor de láminas a un campo magnético. En el caso de los interruptores magnéticos de puerta, habrá un imán permanente en la puerta. El interruptor de láminas estará inmóvil.

Cuando la posición de la puerta cambia, el campo magnético aplicado al interruptor de láminas cambia. Esto apaga el interruptor o lo enciende según el tipo. 

3) ¿Cómo se conecta un interruptor de láminas a un Arduino?

El interruptor de láminas es un interruptor de dos terminales. Puedes conectar un extremo del interruptor de láminas directamente al Arduino. Necesitarás un circuito externo, un pullup interno o una lógica de pulldown para utilizar un interruptor de láminas de forma útil. 

En la sección anterior de este artículo, puedes encontrar varios diagramas de conexión donde se conecta un interruptor de láminas a un Arduino.

4) ¿Falla el interruptor magnético?

Como cualquier otra pieza mecánica, los interruptores de láminas también fallan. Hay múltiples formas en las que un interruptor magnético puede fallar. 

  • No se cierra la conexión - En este caso, incluso en presencia de un campo magnético, el interruptor no se cierra. Esto también se conoce como "falta".
  • Fallo en la apertura de la conexión - En este caso, el interruptor permanece siempre en la condición de cerrado independientemente de que haya un imán cerca de él o no. Esto también se llama "atasco". 
  • Falta de resistencia mínima - En este caso, el interruptor se abre y se cierra. Pero la resistencia en estado ON será mayor cuando el interruptor esté en estado cerrado. Esto conduce a voltajes inapropiados a través de los circuitos o pines de Arduino, lo que lleva a lecturas erróneas.

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Conclusión

Espero que haya disfrutado del artículo sobre los interruptores magnéticos. Aunque parezca sencillo, tuve que aprender mucho cuando empecé a utilizar los interruptores de láminas en las aplicaciones.

Espero que ahora te sientas confiado para construir algunos proyectos de Arduino utilizando interruptores de láminas.

He utilizado interruptores de láminas en un proyecto clásico de detección de ventanas abiertas. Si la ventana no se cierra en un minuto, el Arduino UNO acciona un zumbador.

Este proyecto garantizó que nadie dejara la puerta abierta durante más tiempo del necesario. 

Estoy seguro de que el artículo ha sido fácil de seguir. Si tienes alguna duda o pregunta, publícala en la sección de comentarios.

Además, no dudes en compartir tus proyectos en los comentarios de abajo.

Estaré encantado de conocer los proyectos que se te ocurran para resolver problemas con los interruptores magnéticos.

¿Qué tema le gustaría leer a continuación? ¿Tiene alguna sugerencia para mejorar la calidad del artículo de modo que sea más fácil de usar y valioso?

Por favor, hágamelo saber en la sección de comentarios. 

Por último, no olvides compartir el artículo con tus amigos y compañeros entusiastas de Arduino.