Tema 3 – Conceptos básicos de microcontroladores y electrónica (4)

Conceptos básicos de electrónica. Descripción del Kit.

Veamos una serie de dispositivos incluidos en el Arduino Starter Kit. Dentro del enlace están las características técnicas de cada elemento.

La corriente continua (CC en español, en inglés DC, de Direct Current) se refiere al flujo continuo de carga eléctrica a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial, que no cambia de sentido con el tiempo. A diferencia de la corriente alterna (CA en español, AC en inglés, de Alternating Current), en la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección. Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con una corriente constante, es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad, así disminuya su intensidad conforme se va consumiendo la carga (por ejemplo cuando se descarga una batería eléctrica).

También se dice corriente continua cuando los electrones se mueven siempre en el mismo sentido, el flujo se denomina corriente continua y va (por convenio) del polo positivo al negativo.

La ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una ley de la electricidad. Establece que la intensidad de la corriente I que circula por un conductor es proporcional a la diferencia de potencial V que aparece entre los extremos del citado conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia eléctrica  R; esta es el coeficiente de proporcionalidad que aparece en la relación entre I y V.

Resistencia

Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones al desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega, en honor al físico alemán Georg Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre.

En este enlace se puede ver la asociación de las resistencias en serie, en paralelo y mixta, así como la potencia disipada por una resistencia: http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctrica

Calculadora de resistencia: http://www.digikey.com/es/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-resistor-color-code-5-band

Un condensador eléctrico es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.

En este enlace se puede ver la asociación de los condensadores en serie y en paralelo: http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctrico

Un condensador electrolítico es un tipo de condensador que usa un líquido iónico conductor como una de sus placas, que tiene polaridad y sólo son válidos para corriente continua. Típicamente con más capacidad por unidad de volumen que otros tipos de condensadores, son valiosos en circuitos eléctricos con relativa alta corriente y baja frecuencia. Este es especialmente el caso en los filtros de alimentadores de corriente, donde se usan para almacenar la carga, y moderar el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada. También son muy usados en los circuitos que deben conducir corriente continua pero no corriente alterna.

Atención: Al manipular un condensador es conveniente tomar una serie de precauciones por seguridad. Cuando se desconecta un condensador de la tensión, el condensador continua cargado con la tensión de alimentación, por lo que si se cortocircuitan las placas al tocarlo puede provocar un accidente peligroso al descargarse el condensador violentamente. También hay que asegurarse de los condensadores con polaridad se pone correctamente antes de alimentarlos.

Un led (del acrónimo inglés LED, light-emitting diode: ‘diodo emisor de luz) es un componente optoelectrónico pasivo y, más concretamente, un diodo que emite luz.

Los leds se usan como indicadores en muchos dispositivos y en iluminación. Los primeros ledes emitían luz roja de baja intensidad, pero los dispositivos actuales emiten luz de alto brillo en el espectro infrarrojo, visible y ultravioleta.

Debido a su capacidad de operación a altas frecuencias, son también útiles en tecnologías avanzadas de comunicaciones y control. Los ledes infrarrojos también se usan en unidades de control remoto de muchos productos comerciales incluyendo equipos de audio y video.

RECORDAR, primero montar todos los elementos sin alimentación, revisar su instalación y finalmente alimentar. Nunca manipular ni modificar con alimentación, desconectar, modificar y volver a alimentar.

Un fotorresistor o LDR (por sus siglas en inglés “light-dependent resistor”) es un componente electrónico cuya resistencia varía en función de la luz.

El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (puede descender hasta 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (varios megaohmios).

Un potenciómetro es una resistencia cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie.

Normalmente, los potenciómetros se utilizan en circuitos de poca corriente. Para circuitos de corrientes mayores, se utilizan los reostatos, que pueden disipar más potencia.

El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término «transistor» es la contracción en inglés de transfer resistor («resistencia de transferencia»). Actualmente se encuentran prácticamente en todos los aparatos electrónicos de uso diario: radios, televisores, reproductores de audio y video, relojes de cuarzo, computadoras, lámparas fluorescentes, tomógrafos, teléfonos celulares, entre otros.

Tecnología de montaje superficial:

SMT  – Tecnología de montaje superficial

SMC – Surface Mount Component

SMD – Dispositivo de montaje superficial

Electronica – componentes electronicos: En este enlace tenéis un buen tutorial de electrónica analógica. https://tecnosan4.wikispaces.com/file/view/Tema2.COMPONENTESELECTR%25C3%2593NICOS%2528ALUMNOS%2529.pdf

La simbología de los elementos electrónicos básicos está en el libro de prácticas, así como una explicación de cada componente.

Simbología Electrónica: http://www.electronicaestudio.com/simbologia.htm

Planificación y diseño de un proyecto con Arduino

Cuando nos planteamos un nuevo proyecto con Arduino, es aconsejable seguir una serie de pasos para conseguir el éxito. Además de los pasos que habría que seguir en cualquier proyecto, es muy importante hacer una buena planificación antes de empezar a comprar los elementos y ponernos a programar.

  • Analizar los requisitos de nuestro proyecto, obtenido el número de de entradas y salidas digitales y analógicas que vamos a necesitar, los tipos de comunicación que vamos a utilizar y los shields que vamos a usar. Con todo ello debemos elegir la placa más adecuada para nuestro proyecto.
  • Hacer la elección de los sensores, actuadores, periféricos. Para ello debemos buscar qué dispositivos se adaptan a nuestras necesidades y posteriormente asegurarse para cada dispositivo como va a interactuar con Arduino y si vamos a necesitar drivers para los actuadores/periféricos. Comprobaremos que las librerías que acompañan a cada dispositivo tiene las funcionalidades que hay en los requisitos del proyecto.
  • En la parte de hardware es importante hacer el esquema eléctrico y obtener las partes o piezas que vamos a usar, para ello nos podemos ayudar de fritzing como hemos visto anteriormente.
  • El siguiente paso es planificar la programación, buscar las librerías que vamos a necesitar y asegurarse de tener todas la librerías importadas y en el caso que trabajemos varias personas en proyecto, que usemos todos las mismas librerías con las mismas versiones.

Imaginemos que el departamento de Prevención que nos han pedido hacer un proyecto de un medidor de confort para oficinas. Habrá que medir temperatura, humedad, calidad del aire en 2 ubicaciones concretas, además se instalará una bombilla de alarma que se encenderá cuando se sobrepasen algunos de los parámetros de confort y un botón para resetear esa alarma. Por último mandará un correo electrónico diario a los responsables del departamento con los valores medios medidos.

Práctica: Hacer el análisis de este proyecto.

Elementos necesarios:

Ejemplo: Ejemplo de las zapatillas de John Luck:

El arduino que va montado y se ve en la foto, que vale 9.95$: https://www.sparkfun.com/products/11113

El modulo bluetooth, que vale 34.95$: https://www.sparkfun.com/products/12580

El sensor: https://www.sparkfun.com/products/10293, que vale 1.5$, posiblemente no sea este puesto que sería necesario un sensor con mucha más sensibilidad.

El resto  de elementos posiblemente sean para adaptar la señal del sensor piezo eléctrico y cargador de batería

Práctica: Ejercicio14-Knock. http://arduino.cc/en/Tutorial/Knock

Soluciónhttps://github.com/jecrespo

Práctica Avanzada:  Ejercicio15-Temperatura. Ejercicio 3 del libro. Leer sonda de temperatura y en función de unas condiciones encender luces o atacar a otro actuador. Que muestre por pantalla la temperatura leida por el puerto serie en Celsius si lee una C por el puerto serie o en Farenheit si les una F, en cualquier otro caso que muestre: “En que formato quieres que muestre la temperatura?”

Soluciónhttps://github.com/jecrespo

Práctica: Ejercicio 16-TiltSensor.  Conectar un sensor de inclinación y un piezo. Hacer que al inclinar suene el piezo y al equilibrarlo deje de sonar.

Solución: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/blob/master/Ejercicio16-TiltSensor/Ejercicio16-TiltSensor.ino