Lectura de sensores analógicos en Raspberry Pi Pico con Velxio

Introducción

¡Bienvenido a otro tutorial práctico en el blog de Velxio! Hoy nos adentramos en el ADC (Convertidor Analógico-Digital) de la Raspberry Pi Pico. La Pico es una placa pequeña pero potente, y una de sus características más interesantes es la capacidad de leer voltajes analógicos, perfecta para sensores, potenciómetros y más. En este ejemplo, leeremos tres señales analógicas externas de potenciómetros y también obtendremos el valor del sensor de temperatura interno. Todo esto se ejecuta directamente en tu navegador con la simulación de precisión SPICE de Velxio.

Diagrama del circuito de pico-adc-read en el lienzo del simulador de Velxio

Explicación del circuito

Veamos el circuito. Tenemos una Raspberry Pi Pico (la variante Nano RP2040 en Velxio) conectada a dos potenciómetros y un LED.

Componentes

Raspberry Pi Pico (Nano RP2040): El cerebro de la operación.
Potenciómetro A0 (pot-a0): Conectado a GPIO26 (A0). Su terminal central (SIG) va a A0, VCC a 3.3V y GND a tierra.
Potenciómetro A1 (pot-a1): Conectado a GPIO27 (A1). Mismo cableado: SIG a A1, VCC a 3.3V, GND a tierra.
LED rojo (led-temp): Conectado a GPIO2 (D2) a través de una resistencia limitadora de corriente (interna al componente LED). El ánodo (A) va a D2, el cátodo (C) a tierra.

Detalles del cableado

A0 (GP26) está conectado al pin SIG de pot-a0 mediante un cable azul (#4488ff).
A1 (GP27) está conectado al pin SIG de pot-a1 mediante un cable verde (#44cc44).
D2 (GP2) está conectado al ánodo del LED rojo mediante un cable rojo (#ff4444).
Ambos potenciómetros comparten la línea de 3.3V (cables rojos) y tierra (cables negros) de la Pico.
El cátodo del LED está conectado a tierra.

Nota: Los pines ADC de la Pico toleran 3.3V, por lo que usamos la fuente de 3.3V. Los potenciómetros actúan como divisores de tensión, proporcionando un voltaje variable de 0 a 3.3V en su terminal central.

Explicación del código

Ahora examinemos el código. Está escrito en C++ estilo Arduino para la Raspberry Pi Pico.

// Raspberry Pi Pico — Prueba de lectura ADC
// Lee valores analógicos de A0-A2 (GPIO26-28) y del sensor de temperatura interno

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(500);
  Serial.println("=== Lectura ADC Pico ===");
  Serial.println("A0=GP26  A1=GP27  A2=GP28  Temp=interno");
  Serial.println("Resolución de 12 bits (0-4095), ref. 3.3V");
  Serial.println();

  analogReadResolution(12);
}

void loop() {
  int a0 = analogRead(A0);
  int a1 = analogRead(A1);
  int a2 = analogRead(A2);

  // Sensor de temperatura interno en el canal 4
  // T = 27 - (V - 0.706) / 0.001721
  int tempRaw = analogRead(A3); // Canal 4 mapeado a A3 por el núcleo de la Pico
  float voltage = tempRaw * 3.3f / 4095.0f;
  float tempC = 27.0f - (voltage - 0.706f) / 0.001721f;

  Serial.print("A0: "); Serial.print(a0);
  Serial.print("  A1: "); Serial.print(a1);
  Serial.print("  A2: "); Serial.print(a2);
  Serial.print("  Temp: "); Serial.print(tempC, 1); Serial.println(" C");

  delay(1000);
}

Puntos clave

analogReadResolution(12): Establece la resolución del ADC a 12 bits (0-4095). El ADC de la Pico es de 12 bits por defecto, pero es una buena práctica establecerlo explícitamente.
analogRead(A0): Lee el voltaje en GPIO26 (A0). El núcleo de la Pico mapea A0 a GPIO26, A1 a GPIO27, A2 a GPIO28 y A3 al sensor de temperatura interno (canal 4).
Cálculo de temperatura: El sensor interno genera un voltaje que varía con la temperatura. La fórmula T = 27 - (V - 0.706) / 0.001721 convierte el voltaje a grados Celsius. La constante 0.706V es el voltaje a 27°C y 0.001721 V/°C es la pendiente.
Salida serie: Los resultados se imprimen cada segundo.

Conceptos clave

Resolución del ADC: El ADC de la Pico es de 12 bits, lo que significa que puede representar 4096 niveles de voltaje discretos (de 0 a 4095). El voltaje de referencia es de 3.3V, por lo que cada paso es de aproximadamente 0.8 mV.
Analógico vs Digital: Los potenciómetros proporcionan un voltaje continuo; el ADC lo convierte en un número digital.
Sensor de temperatura interno: Una función útil para monitorizar la temperatura del chip sin componentes externos.
Divisor de tensión: El potenciómetro actúa como un divisor de tensión, dando una fracción del voltaje de alimentación.

Errores comunes y consejos de depuración

Mapeo de pines incorrecto: Recuerda que A0 es GPIO26, A1 es GPIO27, A2 es GPIO28 y el sensor de temperatura interno se accede a través de A3 (canal 4).
Pines flotantes: Si el terminal central de un potenciómetro está desconectado, la lectura del ADC puede ser aleatoria. Asegúrate siempre de una conexión sólida.
Monitor serie: Asegúrate de que la velocidad en baudios coincida (115200). En Velxio, abre el Monitor Serie desde la barra de herramientas del editor.
LED no parpadea: El LED en este ejemplo no está controlado por código; solo está cableado. Para que parpadee, tendrías que añadir digitalWrite(D2, HIGH) y llamadas a delay().

Extensiones sugeridas

Añadir un tercer potenciómetro: Conecta un tercer potenciómetro a GPIO28 (A2) y léelo en el código.
Controlar el LED: Usa la lectura de temperatura para encender el LED cuando supere un umbral.
Graficar datos: Usa el Graficador Serie en Velxio para visualizar las lecturas analógicas a lo largo del tiempo.
Usar sensores externos: Reemplaza los potenciómetros con una fotorresistencia (LDR) o un sensor de temperatura como el LM35.

¡Pruébalo tú mismo!

¿Listo para experimentar? Abre el ejemplo en vivo en Velxio y empieza a modificar el circuito o el código. Haz clic en el enlace de abajo para lanzar la simulación directamente en tu navegador.

Lanzar el ejemplo de lectura ADC de la Pico en Velxio

¡Feliz experimentación!