CURSO COMPLETO Otros Avanzado Industrial

Curso Completo: Sistemas IoT Industriales con Arduino y Raspberry Pi (Avanzado)

Firmware Determinista No Bloqueante, Buses RS-485/Modbus RTU, MQTT con TLS, Docker, InfluxDB, Grafana, PID/Edge AI y Ciberseguridad

El curso más avanzado de la plataforma. Abarca desde el diseño eléctrico de interfaz 5 V vs 3.3 V y firmware determinista en C++ sin bloqueos hasta la administración de Raspberry Pi como servidor Edge Linux con systemd, buses diferenciales RS-485 bajo protocolo Modbus RTU, broker MQTT con cifrado TLS/PKI, contenedores Docker (Node-RED, InfluxDB y Grafana), control PID distribuido con inferencia Edge AI y pruebas de inyección de fallas.

Bloques del Programa Curricular

Módulos 01 a 03: Arquitectura Híbrida 5V/3.3V, Firmware Determinista en Arduino y Servidor Edge Linux en Raspberry Pi
Módulos 04 a 06: Buses UART/I2C/SPI/RS-485 Modbus RTU, Broker MQTT Mosquitto y Nodos Inalámbricos Wi-Fi/BLE/LoRa DeepSleep
Módulos 07 a 09: Contenedores Docker (Node-RED, InfluxDB, Grafana), Control PID/RPC + Edge AI y Ciberseguridad TLS/PKI/UFW
Módulos 10 y 11: Proyecto Integrador Capstone de Grado Industrial y Banco de Inyección de Fallas + Simulación Wokwi

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CLASE EN VIDEO RESUMEN EJECUTIVO

Introducción al Curso: Sistemas IoT Industriales con Arduino y Raspberry Pi

Archivo de Video Local:

Video_00_Introduccion_al_Curso_IoT_Arduino_y_Raspberry_Pi_1080p.mp4

Ubicación en disco: Videos_Curso_IoT/Video_00_Introduccion_al_Curso_IoT_Arduino_y_Raspberry_Pi

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TEMARIO Y RECURSOS CLASE POR CLASE

Lista de Reproducción Completa

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CLASE EN VIDEO Presentación del Curso (<= 60 s)

Introducción al Curso: Sistemas IoT Industriales con Arduino y Raspberry Pi

Presentación de la arquitectura maestra de 4 capas: Arduino como controlador determinista en tiempo real y Raspberry Pi como pasarela Edge Linux con Docker, MQTT, InfluxDB y Grafana.

Apuntes Clave de la Clase:

Partición de responsabilidades: determinismo en microcontrolador (Arduino) + potencia Edge (Raspberry Pi).
Recorrido por los 11 módulos técnicos desde interfaz física 5V/3.3V hasta ciberseguridad TLS.
Protocolos industriales reales: RS-485 diferencial, Modbus RTU con CRC-16 y MQTT v5 con QoS y LWT.
Proyecto integrador Capstone y validación mediante banco de inyección física de fallas.

Archivos en el .ZIP: Guia_Introduccion_IoT_Industrial.pdfarquitectura_4_capas_iot_industrial.png00_diagnostico_nodo_campo.ino

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CLASE EN VIDEO Módulo 01 · Arquitectura y Diseño Eléctrico

Módulo 01: De Sistemas Embebidos a IoT — Arquitectura y Niveles Lógicos 5V vs 3.3V

Analiza el determinismo temporal frente a la latencia de red, dimensiona divisores resistivos y conversores bidireccionales BSS138 entre 5 V y 3.3 V y calcula presupuestos de energía.

Apuntes Clave de la Clase:

Por qué nunca conectar un pin de 5 V de Arduino directo al GPIO de 3.3 V de la Raspberry Pi.
Cálculo de divisor resistivo (1.8 kOhm / 3.3 kOhm) y desplazador de nivel con MOSFET BSS138 para I2C.
Etapa de potencia inductiva con MOSFET IRLZ44N y diodo de rueda libre (Flyback) contra picos dI/dt.
Análisis de consumo energético y autonomía en baterías con perfiles de modo activo y sueño profundo.

Archivos en el .ZIP: 01_arquitectura_interfaz_5v_3v3.ino02_calculo_presupuesto_enlace_y_bateria.pycircuit_divider_5v_3v3.pngcircuit_bss138_i2c.pngcircuit_mosfet_flyback.png

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CLASE EN VIDEO Módulo 02 · Ingeniería de Firmware C++

Módulo 02: Firmware No Bloqueante, Filtrado Digital EMA y Watchdog en Arduino

Diseña firmware embebido determinista reemplazando delay() por planificadores basados en millis(), máquinas de estados finitos, filtros exponenciales EMA, CRC y Watchdog Timer.

Apuntes Clave de la Clase:

Planificador cooperativo multitarea con millis() inmune al desbordamiento de 49.7 días.
Acondicionamiento de termistor NTC (ecuación de Steinhart-Hart) y filtrado digital EMA en C++.
Empaquetado de tramas de telemetría con suma de verificación cíclica CRC-8 / CRC-16.
Habilitación del Watchdog Timer por hardware (wdt_enable) para recuperación automática ante bloqueos.

Archivos en el .ZIP: 01_firmware_no_bloqueante_ema_wdt.ino02_validador_tramas_crc.pywave_ema_filter.pngcomp_arduino_uno.png

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CLASE EN VIDEO Módulo 03 · Infraestructura Edge Linux

Módulo 03: Preparación y Administración de Raspberry Pi como Servidor Edge Linux

Administra una Raspberry Pi headless con autenticación SSH por clave pública Ed25519, reglas deterministas udev para puertos USB, demonios systemd en Python y reducción de desgaste en microSD.

Apuntes Clave de la Clase:

Endurecimiento SSH con llaves criptográficas Ed25519 y desactivación de acceso root por contraseña.
Reglas udev (/etc/udev/rules.d/) para asignar nombres fijos (/dev/arduino_nodo01) por número de serie.
Creación de demonios resilientes en systemd con políticas Restart=always y WatchdogSec.
Mitigación de corrupción de tarjeta microSD mediante montaje en RAM (tmpfs / log2ram).

Archivos en el .ZIP: edge_serial_daemon.pyiot-edge-daemon.service99-iot-serial.rules01_Diagrama_Flujo_Provisionamiento_Headless.png02_Diagrama_Ciclo_Vida_Systemd.png

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CLASE EN VIDEO Módulo 04 · Buses de Campo e Interfaz Física

Módulo 04: Comunicación Directa UART, I2C, SPI y Bus Industrial RS-485 / Modbus RTU

Compara los buses de placa (UART, I2C, SPI) con el bus diferencial industrial RS-485 utilizando transceptores MAX485 e implementa un maestro/esclavo Modbus RTU con validación CRC-16.

Apuntes Clave de la Clase:

Comparativa de velocidad, distancia y topología entre UART, I2C (pull-ups), SPI y RS-485 diferencial.
Interfaz RS-485 con MAX485: par trenzado A/B, resistencias terminadoras de 120 Ohm y control DE/RE.
Estructura de trama Modbus RTU: ID de esclavo, código de función (0x03 / 0x06), registros y CRC-16.
Implementación completa de esclavo Modbus RTU en Arduino y maestro minimalmodbus en Raspberry Pi.

Archivos en el .ZIP: arduino_modbus_rtu_slave.inorpi_modbus_rtu_master.pycrc16_modbus_validator.py01_Topologia_Bus_RS485_Modbus.png02_Trama_Modbus_RTU_CRC16.png

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CLASE EN VIDEO Módulo 05 · Telemetría y Mensajería Industrial

Módulo 05: Arquitectura MQTT con Mosquitto, QoS, LWT y Puente Serie/Modbus a MQTT

Diseña jerarquías de tópicos MQTT empresariales, selecciona niveles de Calidad de Servicio (QoS 0, 1, 2), configura el testamento (LWT) y programa el servicio puente Modbus-a-MQTT con buffer local.

Apuntes Clave de la Clase:

Niveles de Calidad de Servicio (QoS 0, QoS 1 y QoS 2), mensajes retenidos (Retained) y Keep-Alive.
Detección instantánea de caída de nodos mediante Last Will and Testament (LWT).
Servicio puente en Python que interroga esclavos Modbus RTU y publica en tópicos MQTT.
Buffer local SQLite (Store & Forward) para cero pérdida de muestras ante desconexiones.

Archivos en el .ZIP: modbus_to_mqtt_bridge.py01_Arquitectura_Puente_Modbus_MQTT.png02_Diagrama_Secuencia_QoS_y_LWT.png

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CLASE EN VIDEO Módulo 06 · Redes Inalámbricas de Campo

Módulo 06: Nodos Inalámbricos Wi-Fi, BLE, Radio LoRa Sub-GHz y Ultra Bajo Consumo DeepSleep

Despliega nodos inalámbricos sobre ESP32 / Arduino R4 WiFi, balizas Bluetooth Low Energy (BLE) y enlaces de largo alcance LoRa (SX1278) optimizando el consumo en microamperios con Deep-Sleep.

Apuntes Clave de la Clase:

Cálculo de presupuesto de enlace radioeléctrico (Link Budget), RSSI, SNR y zona de Fresnel.
Nodos Wi-Fi con publicación MQTT directa y aprovisionamiento sin credenciales fijas en código.
Enlaces LoRa Sub-GHz (433/868/915 MHz): factor de dispersión (SF7..SF12), ancho de banda y alcance de km.
Ciclo de sueño profundo (Deep-Sleep) despertando por temporizador RTC o interrupción externa (µA).

Archivos en el .ZIP: esp32_mqtt_deepsleep_node.inolora_sender_field_node.inorpi_lora_to_mqtt_gateway.pyble_environmental_scanner.py01_Comparativa_WiFi_BLE_LoRa.png

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CLASE EN VIDEO Módulo 07 · Stack TIG y Contenedores en el Borde

Módulo 07: Persistencia en Series Temporales y Visualización con Docker, Node-RED, InfluxDB y Grafana

Orquesta mediante Docker Compose el stack industrial completo en la Raspberry Pi: Mosquitto, Node-RED, base de datos de series temporales InfluxDB (con políticas de retención) y paneles en Grafana.

Apuntes Clave de la Clase:

Despliegue reproducible con docker-compose.yml, volúmenes persistentes y red interna aislada.
Modelado de esquemas en InfluxDB: Measurements, Tags indexados, Fields numéricos y Timestamps.
Políticas de retención y Downsampling automático para conservar años de histórico sin llenar el disco.
Construcción de paneles operativos en Grafana con umbrales dinámicos y alertas multicanal.

Archivos en el .ZIP: docker-compose.ymlmqtt_to_influxdb_ingestor.py01_Arquitectura_Docker_Stack_TIG.png02_Flujo_Datos_MQTT_InfluxDB_Grafana.png

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CLASE EN VIDEO Módulo 08 · Control Automático e Inteligencia en el Borde

Módulo 08: Control en Lazo Cerrado (PID con Anti-Windup), Comandos RPC y Edge AI

Implementa un controlador PID discreto en Arduino con derivada sobre la medición y Anti-Windup, llamadas a procedimiento remoto (RPC) sobre MQTT y detección de anomalías por Edge AI en Raspberry Pi.

Apuntes Clave de la Clase:

Por qué el lazo PID crítico SIEMPRE reside en el microcontrolador local y nunca depende de la red.
Algoritmo PID discreto en C++ con filtro derivativo, límite de saturación (Clamping) y modo Fail-Safe.
Patrón de comando bidireccional RPC sobre MQTT con identificador de correlación, ACK y Timeout.
Detección temprana de anomalías mecánicas/térmicas en el borde mediante Z-Score e Isolation Forest.

Archivos en el .ZIP: arduino_pid_antiwindup_fail_safe.inoedge_ai_anomaly_detector.pymqtt_rpc_command_dispatcher.pypid_step_response_simulator.py01_Diagrama_Bloques_PID_AntiWindup.png

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CLASE EN VIDEO Módulo 09 · Ciberseguridad e Infraestructura Crítica

Módulo 09: Ciberseguridad IoT — Cifrado TLS/PKI, Listas ACL, Cortafuegos UFW y Alta Disponibilidad

Asegura tu despliegue IoT contra accesos no autorizados e interceptación de tráfico implementando infraestructura de clave pública (PKI), MQTT sobre TLS en puerto 8883, listas ACL y cortafuegos UFW.

Apuntes Clave de la Clase:

Generación de Autoridad de Confianza (CA) propia y llaves TLS para el broker y los nodos con OpenSSL.
Configuración de Mosquitto en puerto 8883 (TLS 1.3), desactivación de anónimos y control por ACL.
Segmentación de red, cortafuegos UFW en Linux y acceso remoto seguro mediante túnel VPN WireGuard.
Watchdog de hardware/sistema en Raspberry Pi y copias de respaldo automatizadas de configuraciones.

Archivos en el .ZIP: generate_iot_pki_tls.shmosquitto_tls_acl.confufw_hardening_iot.sh01_Cadena_Confianza_PKI_TLS_8883.png02_Defensa_en_Profundidad_UFW_VPN.png

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CLASE EN VIDEO Módulo 10 · Proyecto Integrador Capstone

Módulo 10: Proyecto Integrador Final (Capstone) — Estación Inteligente de Monitoreo y Control

Integra todos los módulos del curso en una estación industrial completa con nodo de campo Arduino (sensores, PID, OLED, alarma y RS-485) conectado a la pasarela Raspberry Pi con stack Docker seguro.

Apuntes Clave de la Clase:

Diseño eléctrico e integración física en placa portadora con borneras industriales y fusibles.
Firmware maestro de campo con máquina de estados, lazo PID local, pantalla OLED y esclavo Modbus.
Pasarela Edge en Raspberry Pi con ingesta resiliente, almacenamiento en InfluxDB y mando en Grafana.
Despliegue automatizado mediante scripts de aprovisionamiento y verificación de extremo a extremo.

Archivos en el .ZIP: capstone_field_controller.inocapstone_edge_orchestrator.pycapstone_docker_stack.ymldeploy_capstone_station.sh01_Esquematico_General_Capstone.png

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CLASE EN VIDEO Módulo 11 · Validación, Simulación y Puesta en Marcha

Módulo 11: Pruebas de Inyección de Fallas, Simulación Virtual en Wokwi y Puesta en Marcha (SAT)

Ejecuta el protocolo de pruebas de aceptación en sitio (SAT) inyectando fallas reales (corte de sensor, caída de red, saturación de bus y bloqueo de CPU) y simula el sistema completo en Wokwi.

Apuntes Clave de la Clase:

Protocolo de inyección de 4 fallas críticas: sensor desconectado, corte de bus RS-485, caída de broker y hang de CPU.
Verificación de tiempos de reacción del modo Fail-Safe, el buffer Store & Forward y el Watchdog Timer.
Entorno completo de simulación virtual en Wokwi + puente serie virtual socat para prácticas sin hardware.
Lista de chequeo de puesta en marcha industrial (Commissioning / SAT) para operación continua.

Archivos en el .ZIP: fault_injection_test_suite.pywokwi_virtual_bridge.pywokwi_project_config.json01_Banco_Inyeccion_Fallas_SAT.png02_Arquitectura_Simulacion_Wokwi.png

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CLASE EN VIDEO Síntesis y Cierre del Curso (<= 60 s)

Resumen y Cierre del Curso: Sistemas IoT Industriales con Arduino y Raspberry Pi

Síntesis final de la arquitectura de 4 capas desplegada a lo largo de los 11 módulos y repaso de las buenas prácticas de ingeniería para sistemas embebidos e IoT industrial.

Apuntes Clave de la Clase:

Arquitectura híbrida validada: determinismo eléctrico y temporal en Arduino + analítica Edge en Raspberry Pi.
Comunicaciones robustas con RS-485/Modbus RTU, CRC-16, MQTT sobre TLS 8883 y resiliencia Store & Forward.
Control en lazo cerrado PID autónomo en campo respaldado por contenedores Docker, InfluxDB y Grafana.
Ecosistema completo de cursos y clases disponible para consulta y descarga directa.

Archivos en el .ZIP: Guia_Resumen_Cierre_IoT_Industrial.pdfarquitectura_maestra_resumen_iot.png12_auditoria_final_estacion.py

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