Interfaces Físicas
Introducción a la electrónica
Definiciones Eléctricas.
Electricidad.
La electricidad es el movimiento de los electrones a través de un material conductor.
Corriente.
Es una medida de la magnitud de los electrones que circulan por un circuito y se mide en amperios.
Voltaje.
Es la medida del potencial eléctrico de un circuito y se mide en voltios.
Resistencia.
Es una medida de la capacidad que tiene un material de oponerse al flujo de corriente eléctrica.
Circuito eléctrico.
Un circuito eléctrico es un sistema cerrado, donde se contiene al menos una fuente de energía (voltaje) y una carga (resistencia), la carga debe consumir toda la energía y transformar esta energía en otro tipo de energía (Ley de la conservación de la energía).
Un circuito cerrado donde no hay CARGA es UN CORTO CIRCUITO esto lo debemos evitar.
Diagramas esquemáticos.
El diagrama esquemático es una representación gráfica de los circuitos electrónicos, están construidos por líneas y símbolos que representan las conexiones y los componentes reales que se encontrarán en el circuito. A continuación haremos un descripción de los componentes más utilizados y el símbolo que lo representa gráficamente (como los encontraremos en un diagrama esquemático), identificando los símbolos de los componentes ya podremos seguir el diagrama esquemático y construir nuestro circuito (real).Conexiones.
Cables conectados.
Cables sin conectar.
Componentes.
Componentes electrónicos (Fuente Wikipedia)
Componentes electrónicos (Fuente Wikipedia)
El tipo y la variedad de componentes electrónicos que existen es inmenso, así sea a nivel amateur.
Por suerte en nuestros proyectos utilizaremos solo un pequeño porcentaje de la variedad de componentes que se encuentran en el mercado, esto nos facilitará enormemente el trabajo ya que aprendiendo el funcionamiento de los circuitos de entrada y salida (analógica y digital) ya podremos hacer una cantidad de conversiones del mundo físico al virtual.
En un principio ya que esta NO es una clase de electrónica, no tenemos que entender exactamente cómo funciona el circuito sino que es lo que hace, lo mayoría de las veces lo que nos interesara es convertir la energía y las características de la señal eléctrica en formato digital y después ya procesar y manipular esta información mediante el software.
Interruptores y Pulsadores.
Símbolo gráfico:
Interruptor de una posición.
Permiten que la corriente fluya o no fluya, por un punto dado del circuito. Dependiendo del tipo de interruptor pueden traer dos, tres o másconexiones. Se suele decir que cierran o abren un circuito.
Resistencias.Símbolo gráfico:
América (Fuente Wikipedia)
Europa (Fuente Wikipedia)
Es uno de los componentes electrónicos más comunes, y en la mayoría de los casos representa la mitad o más de los componentes utilizados en cualquier proyecto. Hay una gran variedad de resistencias pero nuestros proyectos utilizarán por lo general, las más comunes y baratas, de carbón a 1/4 de vatio.
Las resistencias se oponen o se "resisten" al flujo de la corriente, de esta forma controlan la corriente que pasa por un punto dado. Si no hubiera resistencia, la corriente pasaría a tierra haciendo un CORTO CIRCUITO QUE ES ALGO QUE NUNCA QUEREMOS QUE PASE por lo que siempre en cualquier circuito tenemos que tener algún tipo de resistencia. Las resistencias por lo general tienen dos terminales que no tienen polaridad por esta razón no importa en qué sentido se conecten en el circuito.
Las resistencias también se clasifican por potencia que se mide en vatios; para nuestros circuitos incluso las más pequeñas de 1/4 de watt serán más que suficientes, si se pone una resistencia de un vataje mayor no pasará nada. Si trabajamos con circuitos que manejen cantidades más altas de corriente, hemos que tener cuidado al seleccionar el vataje de las resistencias que pondremos en el circuito.
Para identificar el valor de las resistencias podemos utilizar el código de colores o medirla con un multímetro. El valor de las resistencias se miden con la unidad "ohms" y usualmente se acompañan del prefijo "k" o "M", "k" es el prefijo estándar para kilo que significa mil y "M" para mega que significa un millón.
3k equivalen a 3000 ohmnios.
3.5k son 3500 ohmnios.
4M son 4 millones de ohmnios.
Este es el código de colores para identificar el valor en Ohms de las resistencias, (recordar que el tercer color corresponde al número de 'ceros' que se ha de agregar a las cifras anteriores).
Negro 0En este enlace podemos consultar una calculadora de resistencias on-line para averiguar rápidamente el valor de las resistencias:
Marrón 1
Rojo 2
Naranja 3
Amarillo 4
Verde 5
Azul 6
Violeta 7
Gris 8
Blanco 9
http://www.dannyg.com/examples/res2/resistor.htm
http://www.adafruit.com/products/855Resistencias variables.
Símbolo gráfico:
Potenciómetros (Fuente http://www.mikroe.com/old/books/keu/01.htm)
Construcción del potenciómetro.
Capacitores o Condensadores.
Símbolo gráfico:
Capacitores o condensadores, variables, polarizados, etc (http://www.tp01.com/etutorials/)
Es otro de los componentes que encontraremos en grandes cantidades en los circuitos electrónicos. Los capacitores o condensadores por lo general se utilizan almacenar energía eléctrica.
Encontraremos principalmente dos tipos de condensadores, polarizados y no polarizados. Si el condensador es polarizado tendrá un signo de + o - impreso sobre el capacitor, si es así la parte + deberá ir a la parte "+" positiva del circuito y la - a la "-" negativa. Si el condensador no tiene ningún signo impreso no importará en que sentido se conecten los terminales.
Los valores de los condensadores se miden en Faradios, pero un faradio es una cantidad muy grande, por lo que generalmente en los diagramas esquemáticos y en las tiendas de electrónica los encontraremos en microfaradios, nanofaradios o picofaradios.
Equivalencias:
1 Microfaradio 1X10-6= 0.000001
1 Nanofaradio 1X10-9= 0.000000001
1 Picofaradio 1X10-12=0.000000000001
En los capacitores de cerámica encontraremos tres dígitos impresos sobre el condensador.
Para saber su valor podremos aplicar la siguiente regla:
Los dos primeros números son los dos primeros valores del condensador y el tercero es el número de ceros que toca agregar al número anterior PERO EN picofaradios.
Ejemplo:
Si el condensador está etiquetado con un 104:
10 (primeros números en picofaradios 10 picofaradios) más 4 ceros 100000 picofaradios = 100 nanofaradios = 0.1 microfaradios.
Algunos de los valores más utilizados son:
102 0.001 microfaradios o 1 nanofaradio.
103 0.01 microfaradios .
104 0.1 microfaradios.
105 1 microfaradio.
En los capacitores electrolíticos (polarizados) encontraremos el valor en microfaradios, no será necesario hacer ninguna transformación de unidades.
Calculadora de condensadores http://www.electronics2000.co.uk/calc/capacitor-code-calculator.php
Diodos.
Símbolo gráfico:
Los diodos son sólo un tipo de los muchos semiconductores que podemos encontrar, es el semiconductor más simple. La función de los diodos es dejar pasar la corriente en un solo sentido.LED's
Símbolo gráfico del LED:
Los LEDS (Light emiting diode) son diodos que al pasar la corriente emiten luz, se utilizan mucho de forma decorativa y como indicadores de procesos, suelen consumir poca energía eléctrica.
Tienen dos terminales, el ánodo (+) y el cátodo (-) por lo general en los LEDS el terminal más largo es el lado positivo (ánodo) y el lado plano es el terminal negativo (cátodo).
Símbolo gráfico:
Diferentes tipos de transistores (Fuente Wikipedia )
Son dispositivos con tres terminales se llaman el emisor, la base y el colector se suelen abreviar en los diagramas esquemáticos como e,b,c.Aunque tienen múltiples usos, nosotros los utilizaremos la mayoría de las veces como interruptores electrónicos, (no mecánicos) la acción de cerrar y abrir el interruptor lo hace la corriente y no nuestros dedos.
Protoboard.
Protoboard con elementos y conexiones
Protoboard con elementos y conexiones
Es un tablero lleno de agujeros en el cual podemos construir circuitos fácilmente. En él se pueden hacer todas las conexiones necesarias sin necesidad de soldar cables a los componentes.
Por lo general hay dos filas que lo atraviesan por arriba y por abajo, cada una de estas líneas es como si fuera un mismo cable o lo que llamamos "el mismo punto", generalmente conectaremos tierra (-) a una de las líneas y +5v a la otra. En las otras líneas conectaremos todos los elementos del circuito.
http://www.nastypixel.com/prototype/instantsoup/files/images/recipes/etchasketch/bb_guide.swf
El multímetro.
El multímetro es la herramienta que nos ayudará a detectar problemas en el montaje del circuito.
Es buena práctica revisar por separado cada bloque que constituye el circuito general, revisar que lo que tiene que estar conectado lo esté y lo que tiene que tener un voltaje realmente lo tenga y sobre todo verificar que NO HAY CORTO CIRCUITO nunca querremos corto circuito en nuestros proyectos. Para verificar esta condición mediremos "continuidad" o 0 Ohms de resistencia, para esto pondremos el multímetro en la escala de resistencia (Ohmnios) o en el indicador de sonido, si oimos un beep hay continuidad. Para medir voltajes lo pondremos en la escala de voltaje DC nos serviría para verificar un correcto o incorrecto voltaje en las baterías y que el circuito está alimentado con el voltaje correcto.
Ley de Ohm.
La ley de ohm establece la siguiente relación matemática.
- V=I*R Voltaje es igual a la corriente por la resistencia.
- W=V*I La potencia en Watts es igual a el voltaje por la corriente.
Circuito en serie.
Circuito en paralelo.
* Estos apuntes pretenden ser una rápida referencia a los temas desarrollados durante la clase.
