INTERFASES FISICAS- T BASE

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 simbolo que lo representa  gráficamente (como los encontraremos en un diagrama esquemático), identificando los simbolos 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)

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.

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 mas conexiones. Se suele decir que cierran o abren un circuito.

Resistencias. 

  

Símbolo gráfico:  
 América (Fuente Wikipedia)

 Europa (Fuente Wikipedia)

Resistencias de diferentes potencia (www.electronics-lab.com/blog/?p=1006)

Es uno de los componentes electrónicos más comunes, y en la mayoría de los casos representa la mitad omás 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 que sentido se conecten en el circuito.
Para identificar el valor de las resistencias podemos utilizar el código de colores o medirla con un multímetro.  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.

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          0
Marrón        1
Rojo             2
Naranja       3
Amarillo      4
Verde          5
Azul             6
Violeta        7
Gris             8
Blanco        9

En este enlace podemos consultar una calculadora de resistencias on-line para averiguar rápidamente  el valor de las resistencias:

http://www.dannyg.com/examples/res2/resistor.htm

Resistencias variables.

  

Potenciometros (Fuente http://www.mikroe.com/old/books/keu/01.htm)

Símbolo gráfico:

  

 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. Loscapacitores 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) mas 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).

Transistores.

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.

Es un tablero lleno de agujeros en el cual podemos construir circuitos fácilmente. En el 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 baterias 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.

 RECORDEMOS_

Elementos de los circuitos eléctricos

En cualquier circuito eléctrico sencillo podemos distinguir diferentes tipos de elementos que cumplen una función determinada y que estudiamos a continuación:

• Generadores:

Son los elementos encargados de suministrar la energía al circuito, creando una diferencia de potencial entre sus terminales que permite que circule la corriente eléctrica.

Los elementos que se encargan de esta función son: las pilas, baterías, dinamos y alternadores.

• Conductores

Son materiales que permiten el paso de la corriente eléctrica, por lo que se utilizan como unión entre los distintos elementos del circuito.

Generalmente son cables formados por hilos de cobre trenzado y recubiertos por un aislante plástico.

• Receptores

Son los componentes que reciben la energía eléctrica y la transforman en otras formas más útiles para nosotros como: movimiento, luz, sonido o calor.

Algunos receptores muy comunes son: las lámparas, motores, estufas, altavoces, electrodomésticos, máquinas, etc.

• Elementos de control

Estos elementos nos permiten maniobrar con el circuito conectando y desconectando sus diferentes elementos según nuestra voluntad.

Los elementos de control más empleados son los interruptores, pulsadores y conmutadores.

:

• Elementos de protección

Estos elementos tienen la misión de proteger a la instalación y sus usuarios de cualquier avería que los pueda poner en peligro.

Los más empleados son los fusibles y los interruptores de protección.

SIMBOLOGÍA


* Estos apuntes pretenden ser una rápida referencia requerida en clase.