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Nuestro primer circuito

Aprendiendo un poco de electrónica

Objetivos

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    • Fijar algunas ideas básicas sobre electrónica.
    • Montar un circuito con LED y Resistencia.
    • Aprender el manejo de la Protoboard.
    • Instalar del blinking LED en la Protoboard.

 

 

Material requerido.

ArduinoUNO

Arduino Uno o compatible y con el firmware para S4A cargado.

Un PC con el entorno S4A correctamente instalado y configurado.

 

Img_3_4

 Una Protoboard.

componente

Un diodo LED

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Una resistencia de 330 Ohmios.

Img_3_6

Algunos cables de Protoboard.

 

ALGUNAS IDEAS BÁSICAS SOBRE ELECTRÓNICA

 

Cuando dejamos fluir agua de un sitio alto a otro más bajo, el agua corre libremente mientras no se lo impidamos, y siempre de arriba abajo.

Decimos que las diferentes alturas suponen una diferencia de potencial entre ambos puntos que puede ser transformada en trabajo útil.

Cuando existe una diferencia de tensión eléctrica (O diferencia de potencial) entre dos puntos con conexión, la electricidad fluye del positivo (O de más carga) hacia el negativo o menos, y también podemos obtener trabajo útil de este principio.

Aunque la física detrás de estos dos ejemplos es diferente, el concepto es bastante parecido y por ello hablamos de:

 
  • Corriente de agua / Corriente eléctrica.
  • Caudal de agua /  Intensidad de corriente.
  • Resistencia al flujo / Resistencia eléctrica. 

La idea es que la corriente eléctrica fluye del positivo al negativo porque hay una diferencia de tensión (Que medimos en Voltios de símbolo V) pero esto no es una medida absoluta sino la diferencia que hay entre los puntos en que lo medimos.

De la misma manera, la diferencia de altura entre dos puntos solo representa eso, una diferencia y no indica a qué altura se encuentran con respecto a una referencia más o menos arbitraria.

Hay componentes que se oponen a la libre circulación de la corriente. Los llamamos resistencias, su valor se mide en Ohmios y su símbolo es Ω. La ley de Ohm, liga todos estos valores de una forma precisa:

V = I x R

Donde V es la tensión en voltios, R la resistencia e I la intensidad eléctrica que fluye.

En el mundo de Arduino la tensión es casi siempre 5V, que es la tensión a que funciona y la que es capaz de poner en sus salidas digitales. Otra manera de escribir esta ley de Ohm es

I = V / R

Lo que implica que si la resistencia del circuito es nula (O casi, como en el caso de un cable de cobre) la intensidad de la corriente se dispara y puede llegar a fundir el cable o componente que encuentre.

Esto se conoce como Cortocircuito o Corto simplemente y debe ser evitado decididamente ya que suele acabar con olor a quemado y algún susto, en el mejor caso.

 

NUESTRO PRIMER CIRCUITO ELECTRÓNICO

 

En la sesión anterior programamos el LED conectado al pin 13 de nuestro Arduino. Ahora vamos a duplicar este circuito en el exterior. Su esquema eléctrico sería así:

Img_3_1

Vemos a la izquierda el símbolo del diodo LED que es emisor de luz y por eso tiene esas flechitas salientes para indicarlo (LED viene del inglés Light Emitting Diode, o diodo emisor de luz).

La resistencia se representa por ese segundo símbolo indicando un nombre R1 y su valor 330Ω.

A su vez vemos a la izquierda las letras GND para indicar que es el negativo. Tiene muchos nombres: Masa, El símbolo –, Tierra (Aunque no es lo mismo), Ground, Negativo, cátodo.

Por último a la derecha el símbolo de +5V indica el extremo de tensión positiva o positivo y a veces se representa como Vcc. Las líneas rectas y negras indican conexión eléctrica mediante cables conductores.

 componente

 

 
  • Un diodo, es un componente electrónico que solo permite pasar la corriente en una dirección. En la dirección del positivo al negativo (la parte ancha del triángulo) al negativo, la punta del triángulo (que indica la dirección).
  • Para indicar cuál de las patas de un diodo LED es el positivo, éste suele ser de mayor longitud.
  • Si se conecta a la inversa, cortará el flujo de corriente muy eficazmente y no se iluminará en absoluto.
  • Las resistencias en cambio no diferencian un extremos del otro, y por eso decimos que no tienen polaridad. 

Es importante entender los esquemas electrónicos porque permiten comprender con rapidez cualquier circuito. Vale la pena dedicarle un poco de esfuerzo porque son el lenguaje de la electrónica.

Una vez comprendido el esquema eléctrico del circuito, veamos la conexión en la protoboard:

Circuito LED mas resistencia

Este esquema sigue una pauta de marcar los cables que van a positivo en rojo y los que van a GND en negro. Os recomendamos encarecidamente que sigaís esta norma en la práctica porque ayuda a identificar posibles problemas y evita errores.

 
  • La protoboard une los puntos horizontales de la línea azul entre si y los horizontales de encima de la línea roja entre sí, (se les llama raíles), pero no conecta el raíl rojo positivo con el raíl negro negativo.
  • En algunas protoboards estos raíles llegan sólo hasta la mitad de ella. La otra mitad es otro raíl diferente. En ese caso las líneas roja y azul están divididas en dos en la mitad de la línea.
  • A su vez existen dos zonas de líneas verticales en la protoboard. Estas líneas verticales están unidas entre sí internamente, para facilitar la conexión de los componentes, pero no se unen las líneas paralelas, ni tampoco a la otra mitad separada por el canal central.  
Uniones de la protoboard

En la imagen las diferentes líneas de colores representan algunos ejemplos de cómo están unidos internamente los puntos de conexión. Todos los puntos debajo de una línea de un mismo color son un único punto en cuanto a conexión eléctrica.

Las claves para montar el circuito con éxito, son:

 
  • Conectamos el pin 13 de Arduino a la línea roja de la protoboard.
  • Conectamos el GND de Arduino a la línea azul de la protoboard.
  • Usamos el raíl positivo (los pines de la línea roja) para conectar a la resistencia.
  • El otro extremo de la resistencia se conecta al positivo del LED porque están en la misma vertical de la protoboard (y esta los conecta eléctricamente).
  • El positivo del LED está claramente marcado como de mayor longitud mediante un pequeño ángulo cerca de la base.
  • Un diodo LED casi no presenta resistencia propia, por lo que siempre debe usarse una resistencia adicional que limite el paso de corriente, y evite que se queme. (Una resistencia entre 220 y 3300 Ω suele ser adecuada).
  • El circuito se cierra con un cable desde el negativo del LED al raíl de GND.
  • Cuando nuestro programa ponga un valor de HIGH (5V) en el pin 13, permitirá el flujo de corriente por el circuito iluminando el LED. Con LOW sencillamente el circuito estará apagado, sin tensión. 

Podemos ahora ejecutar el programa que hicimos en la sesión 2, siguiendo el procedimiento que definimos allí, y veremos cómo esta vez, además del LED propio de Arduino, nuestro LED exterior parpadea siguiendo el mismo ciclo de encendido y apagado.

 

Resumen de la sesión

 

 

En esta sesión hemos aprendido varias cosas importantes:

  • Hemos visto algunos conceptos básicos de electrónica: la ley de Ohm, que relaciona la tensión la resistencia.
  • Hemos identificado dos componentes básicos en electrónica, resistencias y los diodos.
  • Aprendimos a descifrar los primeros esquemas electrónicos.
  • Hemos montado nuestro primer circuito con estos componentes.

 

 
 
 

 

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