Science and Engineering Projects Using the Arduino and Raspberry Pi
David Bradt, Paul Bradt
- Editorial
- Apress
- Año
- 2020
- Páginas
- ~260
- Nivel
- Intermedio
De qué trata
Manual pedagógico orientado a experimentar con conceptos de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM) mediante la combinación práctica de placas Arduino y microcomputadoras Raspberry Pi. Publicado en 2020, el texto busca superar los tutoriales comunes de electrónica de consumo para vincular la toma de datos de sensores con modelos matemáticos y principios físicos rigurosos. Está dirigido a estudiantes, profesores, ingenieros y creadores aficionados de nivel intermedio con conocimientos iniciales de electrónica y fundamentos de programación tanto en C/C++ (para Arduino) como en Python (para Raspberry Pi).
La obra enseña a construir sistemas de registro y adquisición de datos (data logging) conectando sensores físicos (de temperatura, presión, fuerza y aceleración) y comunicando Arduino con Raspberry Pi a través del puerto serie. Se analizan conceptos matemáticos y computacionales como el cálculo de derivadas e integrales aplicadas, álgebra lineal, curvas de calibración y análisis estadístico de ruido en las mediciones, procesando los registros en archivos CSV y visualizándolos con librerías en Python como Matplotlib. Asimismo, aborda ramas como la termodinámica (conducción y radiación de calor), mecánica clásica (flotabilidad atmosférica, inercia y momento) y óptica instrumental.
El aprendizaje se articula en torno a experimentos de laboratorio construidos por el lector: un sistema para calcular la flotabilidad del aire y la presión atmosférica, un banco de pruebas para medir la transferencia de calor por conducción en barras metálicas y un sistema óptico automatizado acoplado a un telescopio para fotografiar cuerpos celestes. Su gran mérito radica en exigir rigor analítico en la calibración y tratamiento de datos experimentales, evitando el enfoque simplista de «conectar y listo». No cubre almacenamiento en la nube ni protocolos de red avanzados de IoT, pues su objetivo deliberado es el experimento científico local y el modelado físico.
- Arduino
- Raspberry Pi
- Python
- Adquisición de datos
- Sensores
- Física aplicada
- STEM
- Transferencia de calor
- Astrofotografía
- Data Logging
¿Cómo enseña?
Con proyectos
- ✗ Sin ejercicios
- ✓ Incluye proyectos
Proyectos
Estación de medición de flotabilidad y presión barométrica
Dispositivo experimental con Arduino y sensores de presión que registra variaciones de presión atmosférica y calcula la flotabilidad del aire mediante transmisión serie.
Banco de análisis de transferencia de calor por conducción
Sistema de registro temporal con termistores calibrados a lo largo de una barra de aluminio, capturando y modelando curvas de disipación térmica en Python con Raspberry Pi.
Sistema automatizado de captura fotográfica para telescopio
Plataforma óptica que utiliza el módulo de cámara de Raspberry Pi acoplado a un telescopio para registrar y procesar imágenes astronómicas de la Luna y planetas.
