llibre tecnologia 4t eso
Post on 25-Jun-2015
4.616 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Tecnologia 4t ESO
Títol original: Tecnología
Direcció i coordinació general: Instituto General de Tecnologías Educativas y de formación del profesorado del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte.
Disseny i coordinació:
María José García Cebrián
Antonio Vázquez Pérez
Autors:
Angélica Carbonell González
Celso Fernández Lorenzo
José Antonio López Álvarez
María Loureiro González
Antonio Poyatos Dorado
Luis Ramírez Vicente
Iván Sáez Chicharro
Antonio Vázquez Pérez
Traduït per:
Josep V. Pérez
Aquesta obra està subjecta a una llicència de Reconeixement-NoComercial-CompartirIgual 3.0 Espanya de Creative Commons, 2012
Enllaç a la versió original del llibre, en castellà.
http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esotecnologia/index.htm
Tecnologia 4t ESO
1
Índex
Tema 1. Història de la tecnologia
1. Introducció ......................................................................... 4
2. El desenvolupament tecnològic al llarg de la història ......... 4
3. El segle XXI ...................................................................... 15
Tema 7. Instal·lacions elèctriques en els habitatges
1. Introducció ........................................................................ 72
2. Instal·lació dins de l’edifici ............................................... 72
3. Cablejat de la instal·lació .................................................. 73
4. Disseny de la instal·lació .................................................. 73
5. Esquema unifilar d’enllumenat ......................................... 74
6. Plànol de la instal·lació elèctrica ....................................... 75
7. Consum i factura de llum .................................................. 76
Tema 2. Els objectes tècnics i la societat
1. Introducció ......................................................................... 18
2. Desenvolupament sostenible .............................................. 19
3. L’evolució dels objectes ..................................................... 21
4. Normalització ..................................................................... 22
Tema 8. Altres instal·lacions en els habitatges
1. Instal·lació de llanterneria ................................................. 80
2. Instal·lació amb aigua calenta centralitzada ...................... 85
3. El consum i la factura de l’aigua ....................................... 87
4. Instal·lació de gas ............................................................. 88
5. Calefacció i aire condicionat ............................................. 89
6. Domòtica ........................................................................... 90
Tema 3. Tecnologies de la comunicació
1. Introducció ......................................................................... 28
2. Mitjans de transmissió ....................................................... 30
3. Sistemes de comunicacions ................................................ 31
4. Control i protecció de la informació ................................... 36
Tema 9. Pneumàtica i hidràulica (I)
1. Principis físics de la pneumàtica ....................................... 92
2. Components del circuits .................................................... 96
Tema 4. Electrònica analògica
1. Introducció ......................................................................... 37
2. Resistències electròniques .................................................. 38
3. Condensadors ..................................................................... 43
4. Díodes ................................................................................ 44
5. Transistors .......................................................................... 45
6. Miniaturització de circuits .................................................. 47
7. Instruments de mesura ....................................................... 49
Tema 10. Pneumàtica i hidràulica (II)
1. Comandament directe d’un cilindre .................................. 104
2. Comandament indirecte d’un cilindre ............................... 105
3. Comandament semiautomàtic d’un cilindre ...................... 107
4. Comandament automàtic d’un cilindre .............................. 107
5. Comandament d’un cilindre des de diversos punts (vàl. OR) 108
6. Comandament simultani d’un cilindre des de diversos punts 108
7. Regulació de velocitat ....................................................... 111
8. Comandament de més d’un cilindre .................................. 112
9. Nomenclatura .................................................................... 113
Tema 5. Lògica binària
1. Introducció ......................................................................... 54
2. Codi binari, decimal i hexadecimal .................................... 55
3. Taula de la veritat ............................................................... 56
4. Funcions lògiques .............................................................. 57
Tema 11. Robòtica
1. Introducció ........................................................................ 114
2. Sistemes de control ........................................................... 117
3. Sensors .............................................................................. 119
4. Components i usos d’un robot ........................................... 123
Tema 6. Portes lògiques
1. Portes lògiques bàsiques .................................................... 64
2. Implementació d’una funció lògica amb portes bàsiques ... 66
3. Obtenció de la taula de la veritat d’un circuit ja dissenyat . 67
4. Anàlisi d’un sistema electrònic mitjançant blocs ............... 68
Tema 12. Control per ordinador
1. Comunicació amb l’ordinador ........................................... 126
2. Primitives de programació ................................................ 127
3. Variables de programació ................................................. 135
4. Control del programa ........................................................ 139
Tecnologia 4t ESO 1 - Història de la tecnologia
3
Tema 1. Història de la tecnologia
Objectius
En aquest tema aprendràs sobre:
Descobrir i comprendre la relació existent entre l’evolució històrica de la tecnologia i el
desenvolupament de la història de la humanitat.
Conèixer les fites fonamentals en la història de la tecnologia.
Saber quines van ser les tecnologies que van donar lloc a canvis en els models socials.
Caracteritzar els models de societat des de la Prehistòria fins als nostres dies en les
seues facetes social, energètica, econòmica, laboral i tecnològica.
Índex
1. Introducció .......................................................................................................................... 2
1.1. Què és la tecnologia? ................................................................................................... 2
2. El desenvolupament tecnològic al llarg de la història ........................................................ 2
2.1. La prehistòria ............................................................................................................... 2
2.1.1. Introducció .......................................................................................................... 2
2.1.2. El Paleolític (abans del 10 000 a.C.) ................................................................... 2
2.1.3. El Neolític (10 000 a.C. – 4 000 a.C.) ................................................................. 3
2.2. L’edat antiga (3 000 a.C. – segle V d.C.) .................................................................... 5
2.3. L’edat mitjana (segle V d.C. – 1492) .......................................................................... 7
2.4. L’edat moderna (1492 – 1789) .................................................................................... 8
2.5. La primera revolució industrial (1760 – 1840) ............................................................ 9
2.6. La segona revolució industrial (1840 – 1945) ............................................................. 10
2.7. El segle XX .................................................................................................................. 11
3. El segle XXI ....................................................................................................................... 13
Tecnologia 4t ESO 1 - Història de la tecnologia
4
1. Introducció
1.1. Què és la tecnologia?
Sovint quan els mitjans de comunicació parlen de la
influència de la tecnologia en les nostres vides es refereixen a
les noves tecnologies o l’alta tecnologia; nosaltres mateixos en
escoltar la paraula tecnologia tendim a pensar en ordinadors
d’última generació, en naus espacials, satèl·lits artificials, xarxes
d’alta tensió, centrals elèctriques, grans màquines...
No obstant això els objectes més domèstics i quotidians
també són productes tecnològics: els llibres, la roba que vestim
o els bolígrafs no han estat sempre ací, van sorgir arran d’un descobriment o d’una invenció en
un moment determinat de la història; també van ser, en el seu dia, tecnologia punta.
2. El desenvolupament tecnològic al llarg de la història
2.1. La prehistòria
2.1.1. Introducció
És el període de temps transcorregut des de l’aparició
del primer ser humà fins a la invenció de l’escriptura, fa més
de 5.000 anys (aproximadament l’any 3000 a.C.).
Els primers hòmens prehistòrics eren nòmades
dedicant-se a la caça i a la recol·lecció de fruits, els seus
avanços tecnològics estaven orientats a la seua
supervivència.
La prehistòria es divideix en tres etapes; Paleolític,
Mesolític i Neolític. Dolmen d’Axeitos, a Galícia, Espanya
La primera revolució tecnològica es va produir fa uns 10.000 anys, en el Neolític, quan els
essers humans van passar de ser nòmades a sedentaris, desenvolupant les primeres tècniques
agrícoles.
2.1.2. El Paleolític (abans del 10 000 a.C.)
L’època
Fa uns sis milions d’anys, sorgeix l’espècie humana per evolució a partir dels pròcers.
Els simis més avançats, com els ximpanzés i els goril·les, són capaços d’emprar
ferramentes rudimentàries a partir de pedres i pals, així que aquesta seria també la primera
activitat tecnològica de l’esser humà: esmolar pedres colpejant-les unes contra d’altres per a caçar
Se sol associar tecnologia amb modernitat, però realment l’activitat
tecnològica, la curiositat per modificar el nostre entorn per a millorar les
nostres condicions de vida, és quelcom tan vell com la humanitat.
Anomenem prehistòria al període transcorregut des de l’aparició dels primers
homínids fins a l’aparició dels primers documents escrits.
Tecnologia 4t ESO 1 - Història de la tecnologia
5
o per a tallar els aliments; convertir les branques dels arbres en bastons per a
anar anant, per a colpejar els animals que caçaven, etc. Les primeres tribus o
comunitats humanes eren nòmades, vivien de la caça d’animals salvatges i de
la recollida de fruits i plantes que creixien espontàniament, no conreaven la
terra ni tenien animals domèstics.
No posseïen vivendes sinó que s’arreceraven
a coves o dormien a l’intempèrie; quan en el lloc en
què vivien ja no quedaven recursos per a subsistir
(s’havia acabat la temporada de la caça o de la
recollida de fruita), es desplaçaven cap a un altre lloc a peu.
Aquests grups eren igualitaris, no tenien líders, i tots els seus
membres realitzaven de forma conjunta totes les tasques, no existia el treball especialitzat. Els
intercanvis de queviures amb altres grups nòmades es produïen de forma aïllada, sense arribar a
formar un comerç organitzat.
L’activitat tecnològica
La forma de vida nòmada implica la necessitat de reduir les
possessions i els objectes tècnics a un mínim, ja que els grups o tribus de
l’època havien de portar-los amb ells quan es desplaçaven d’un lloc a un
altre, desplaçaments que tenien lloc a peu i sense ajuda d’animals de
càrrega.
Açò limita el desenvolupament tecnològic a les ferramentes de caça i pesca a partir de
materials naturals (pedra, fusta, ossos) i l’elaboració de vestits per a protegir-se del fred a partir
de pells d’animals.
La invenció més destacada d’aquesta època va ser el
descobriment del foc, que va permetre una gran millora de les
condicions de vida en permetre tenir llum durant la nit, escalfar-se,
cuinar els aliments i espantar als animals salvatges.
Impacte Ambiental
Aquesta activitat tenia un impacte sobre el medi ambient molt baix, ja que
no es caçaven ni pescaven més animals, ni es menjaven més fruites ni vegetals
dels necessaris per al dia; l’home convivia en equilibri amb la natura i amb els
altres grups humans.
Resumen de l’època
Objectes i eines ............. Instruments de caça i pesca: destrals, arcs, fletxes, arpons,
canyes
Materials emprats .......... Pedra, fusta, ossos, pells
Noves tecnologies ......... Foc
Fonts d’energia .............. Foc
Mitjans de transport ....... Pràcticament inexistents
Tecnologia 4t ESO 1 - Història de la tecnologia
6
Mitjans de comunicació Inexistents
Impacte ambiental ......... Pràcticament inexistents
2.1.3. El Neolític (10 000 – 4 000 a.C.)
L’època
La vida humana experimenta una revolució. Tal vegada siga la major transformació que
s’haja donat mai, quan algunes comunitats abandonen la seua vida nòmada i s’estableixen en un
lloc construint vivendes que s’agrupen en poblacions habitades per comunitats jerarquitzades.
Els grups humans es tornen més nombrosos. Mentres entre els nòmades del paleolític tots
els membres del grup es reparteixen totes les activitats, al neolític sorgeix el treball especialitzat;
cada un es va a dedicar només a l’activitat en què més destaque, o la que li encomanen els seus
líders o dirigents, ja que els grups deixen de ser igualitaris. Sorgeixen per tant els oficis.
D’altra banda, la residència en un lloc fix implica la necessitat de construir vivendes. I
també, d’acumular, dins d’elles, queviures per a èpoques en què els recursos siguen escassos.
Activitat tecnològica i relació amb el forma de vida
Les innovacions tecnològiques que donen origen a tota la revolució neolítica són el conreu
de la terra, l’agricultura, la domesticació d’animals i la ramaderia. Una altra invenció, la roda,
permet millorar el transport amb la creació de carros i desenvolupar la terrisseria, la tecnologia
del fang cuit, mitjançant els torns.
La nova forma de vida sedentària suposa la necessitat d’un gran nombre d’objectes
tecnològics que ja no cal transportar, ja que es poden acumular en les vivendes. Entre ells tenim
instruments de cuina o conreu, a més d’armes de caça i pesca més sofisticades, ja que ara seran
elaborades per artesans experts que es dediquen exclusivament a això. Aquests estris s’elaboren,
Tecnologia 4t ESO 1 - Història de la tecnologia
7
L’aparició de l’escriptura desenvolupa l’organització social, dels
codis legislatius i de recopilació de sabers cientificotecnològics.
a més de amb fusta i pedra, amb els primers materials modificats artificialment per l’home
mitjançant la terrisseria.
Els animals domèstics, per la seua banda, suposen no sols aliment, sinó també una forma
d’energia, ja que poden realitzar treballs pesats de conreu i també es poden emprar com a
transport.
Impacte ambiental
La vida sedentària i la necessitat d’acumular queviures porta a l’explotació i de vegades
sobreexplotació dels recursos al voltant dels grups de població: la terra de conreu s’empobreix i
les espècies de caça comencen a escassejar.
Resumen de l’època
Nous objectes ................... Recipients, coberts, atuells, aladres, arnesos.
Armes i ferramentes de caça i pesca més sofisticades.
Nous materials .................. Ceràmica
Noves tecnologies ............ Agricultura, ramaderia
Noves fonts d’energia ...... Foc, treball animal
Nous mitjans de transport Carros, embarcacions primitives
Mitjans de comunicació ... Inexistents
Impacte ambiental ............ Sobreexplotació i escassetat de recursos
2.2. L’edat antiga (3 000 a.C. - segle V d.C.)
Introducció
A Mesopotàmia, els sumeris van inventar l’escriptura
cuneïforme (aproximadament l’any 3000 a.C.) i a Egipte, Imhotep
introdueix la pedra natural en les construccions.
En aquesta època apareixen les ciutats-estat a Grècia i els
imperis territorials (Roma).
Les aportacions gregues van ser més científiques i
filosòfiques, mentres que els romans es van dedicar més a
l’enginyeria tant civil com militar.
Al final d’aquest període, el desenvolupament tecnològic
decau, els historiadors ho atribueixen a l’esclavisme. Els esclaus
són mà d’obra barata pel que no cal produir innovacions que
faciliten les tasques manuals i repetitives.
Pedra de Rosetta, objecte descobert el 1799 i l’estudi del qual va permetre el començament del desxiframent dels jeroglífics egipcis.
Tecnologia 4t ESO 1 - Història de la tecnologia
8
L’època
Els poblats neolítics creixen i es converteixen en les primeres ciutats, sorgides al voltant
d’Orient Mitjà i del Mediterrani. L’estructura social es torna més complexa i més jeràrquica,
formant-se els primers estats i imperis (Babilònia, Egipte, Grècia, Roma).
El creixement de la ciutat comporta una gran necessitat d’intercanvi de productes, ja que la
caça, la pesca i el conreu als seus voltants es van fent progressivament més difícils en disminuir
els recursos. Es desenvolupa el comerç, i amb ell s’impulsa enormement el transport, tant per
terra com per mar. L’expansió dels imperis i dels intercanvis comercials va crear la necessitat de
la comunicació a distància, per la qual cosa apareix el correu.
Activitat tecnològica i relació amb el forma de vida
L’alfabet és la gran innovació tecnològica de l’època, marcant la
barrera entre la prehistòria i la història i propiciant, en deixar registre de
les activitats, la transmissió del saber i la formació de millors treballadors
especialitzats; a més dóna la possibilitat de comunicar-se a llarga
distància, quelcom vital per a l’expansió d’un imperi. La recerca de bons
suports per a la informació escrita va portar a l’aparició de nous materials
com el paper, el papir o el pergamí.
Aquest creixement de les ciutats i dels estats tampoc hauria
sigut possible sense les millores en les comunicacions, que van
consistir en la construcció de millors vaixells i de vies de comunicació
terrestre com ara les calçades romanes. Un altre factor de gran
importància és la fabricació de ferramentes més fiables i eficaços per
a la vida urbana i també per a l’expansió militar gràcies al
descobriment dels metalls (ferro, coure i bronze, principalment).
Restes d’una calçada romana en Sogo, Pereruela de Sayago, Zamora. Fotògraf Fernando Cristóbal Pintat. Banc Imatges ITE
D’altra banda, la construcció dels grans edificis públics que necessita la ciutat i la necessitat
de mitjans de transport de persones i mercaderies impulsen la creació de les primeres màquines
simples: la palanca, la corriola o el pla inclinat. Aquestes permeten desenvolupar grans obres
d’arquitectura i d’enginyeria civil, com ara temples, ponts, aqüeductes, calçades, etc.
Impacte ambiental
El creixement de la ciutat agreuja la sobreexplotació dels recursos de les regions pròximes
als grans nuclis de població, comportant la desforestació i l’extinció d’espècies animals i
vegetals.
Resumen de l’època
Nous objectes .......................... Ferramentes i estris de metall
Nous materials ......................... Ferro, coure, bronze i paper
Noves tecnologies ................... Alfabet, metal·lúrgia i màquines simples
Noves fonts d’energia ............. Les ja existents: foc, treball animal
Tecnologia 4t ESO 1 - Història de la tecnologia
9
Nous mitjans de transport ....... Vehicles de tracció animal, vaixells
Nous mitjans de comunicació . Correu
Impacte ambiental ................... Desforestació, extinció d’espècies
2.3. L’edat mitjana (segle V d.C. - 1492)
Introducció
L’Imperi Romà d’Occident cau definitivament en el segle
V a causa de les invasions bàrbares. Es perd així gran part del
llegat intel·lectual de l’antiguitat.
En orient, els àrabs són els hereus de la cultura clàssica,
que s’encarregaren de reintroduir-la a Europa. Paral·lelament,
des del 2000 a.C., fins al segle XV els xinesos van construir una
societat florent que va produir una infinitat d’èxits tecnològics.
D’aquesta època destaquen els alquimistes Sant Albert
Magne, Ramon Llul, Roger Bacon i Yabir ibn Hayyan (Geber),
els metges Avicenna i Averrois, i el matemàtic Al-Karayi.
A Europa a partir del segle XI, es produeix un
ressorgiment intel·lectual en crear-se les universitats i les
escoles catedralícies.
En aquesta època apareixen molts invents. Tres
innovacions tecnològiques destaquen sobre les altres: el paper,
la impremta i la pólvora.
Astrolabi planisfèric andalusí, fabricat a Toledo (Espanya) per Ibrahim ibn Said al-Sahli l’any 1067 d.C. Fotografia de Luis García, Zaqarbal, 3/12/2008. Font Wikipedia.
Un laboratori alquímic, de la història de l’alquímia i els començaments de la química.
L’època
Amb la caiguda de l’imperi romà la vida urbana desapareix
en gran mesura i les ciutats no creixeran, de forma significativa,
durant molts segles. Europa es torna rural i dominada pel
pensament religiós. Més tard, en els darrers segles de l’edat
mitjana, les ciutats i el comerç tornaran a començar una certa
expansió.
Activitat tecnològica i influència sobre el forma de vida
En una societat teocràtica i preocupada per la salvació de les ànimes i no per assumptes
mundans. La innovació tecnològica es torna mínima.
No hi ha una gran necessitat de desenvolupar el transport ni les
comunicacions, ja que a penes hi ha estats en expansió ni grans rutes de comerç, i
l’esforç tècnic es dedica a la construcció de grans catedrals i monestirs.
En disminuir l’activitat tecnològica, disminueix també l’impacte ambiental
de la mateixa.
L’invent més important dels primers segles de l’edat mitjana és el molí, tant
d’hidràulic com de vent, que facilita enormement el treball de moldre el gra. Més
Tecnologia 4t ESO 1 - Història de la tecnologia
10
tard, amb el renàixer de les ciutats en els últims segles de l’època medieval, sorgeixen altres
invencions importants, com ara la brúixola, la filosa per a filar, el rellotge (fins llavors només
existien els rellotges de sol) i la pólvora.
Resumen de l’època
Nous objectes .......................... Molí, brúixola, filosa, rellotge i pólvora
Nous materials ......................... –
Noves tecnologies ................... –
Noves fonts d’energia ............. Eòlica i hidràulica
Nous mitjans de transport ....... –
Nous mitjans de comunicació . –
Impacte ambiental ................... Reduït
2.4. L’edat moderna (1492-1789)
Introducció
Període comprés entre el descobriment d’Amèrica i la
Revolució Francesa. En aquest període destaquen els grans
descobriments geogràfics com ara el descobriment d’Amèrica, el
Renaixement, la Reforma Protestant i la Contrareforma.
Amb el creixement de les ciutats es va produir un canvi en
el sistema econòmic: l’economia feudal va donar pas als primers
indicis del sistema capitalista. Tota aquesta activitat va conduir a
la necessitat de buscar noves terres on aconseguir les matèries
primeres, necessàries per a fabricar els productes. A més, va
significar l’obertura de nous mercats on vendre’ls.
Reconstrucció del telescopi reflector que Isaac Newton va construir en 1672. (Autor Andrew Dunn, 5 /11/ 2004).
En aquesta època apareixen molts invents. Tres innovacions tecnològiques destaquen sobre
les altres: la brúixola, la cartografia i les armes de foc.
L’època
Després del parèntesi medieval, arriba una nova etapa de creixement de les ciutats i dels
estats en expansió que formen imperis. Creixen la vida cultural, el comerç i l’activitat econòmica,
configurant-se el que s’anomena en l’actualitat la societat capitalista.
La riquesa es basa més en el comerç que en la possessió de terres, a diferència de l’època
medieval; l’expansió dels territoris dominats pels estats europeus és possible pels avanços en el
transport i les comunicacions que permeten el “descobriment” i la conquista de terres
desconegudes per a d’ells.
Activitat tecnològica i influència sobre el forma de vida
La invenció de la impremta (el dibuix de l’esquerra representa una impremta
primitiva) possibilita la major revolució en les comunicacions des de l’aparició de
l’escriptura. Els llibres, que abans calia copiar a mà, poden fabricar-se en grans
quantitats, divulgant el saber per totes les parts del món.
Tecnologia 4t ESO 1 - Història de la tecnologia
11
La invenció de la brúixola, en l’edat mitjana, va assentar la base per a
la navegació a gran distància, però aquesta necessitava també de grans
vaixells. Seran els galions i les caravel·les els que permeten als europeus
conquistar Amèrica i més tard Oceania.
La societat capitalista que es comença a desenvolupar a les ciutats
exigeix que els aparells i màquines es facen més precisos i rendibles, la qual
cosa s’aconsegueix mitjançant invencions com el microscopi, el telescopi i
els primers artefactes mecànics, com ara els telers mecànics o els torns per a
roscar.
Galió Espanyol. Museu Naval de Venècia, Autor fotografia Thyes. Font Wikipedia
Resumen de l’època
Nous objectes .......................... Impremta, microscopi, telescopi
Nous materials ......................... –
Noves tecnologies ................... Aparells mecànics
Noves fonts d’energia ............. –
Nous mitjans de transport ....... Grans vaixells
Nous mitjans de comunicació . Llibres
Impacte ambiental ................... Creixent
2.5. La Primera Revolució Industrial (1760-1840)
Introducció
La primera revolució industrial naix a Anglaterra a finals del segle XVIII, amb l’invent de
la màquina de vapor. Per primera vegada, la Humanitat podia realitzar tasques agrícoles o
industrials prescindint de l’esforç de les persones o animals.
Aquest invent va propiciar l’agricultura a gran escala i el
desenvolupament de les indústries. En millorar els mitjans de
producció es va produir una migració massiva del camp a les
ciutats, on estaven les fàbriques, canviant la societat perquè
apareix la classe obrera. Els primers treballadors estaven
obligats a complir llargues jornades de treball amb a penes
descansos i vacances. Açò dóna lloc a l’aparició dels
moviments obrers que comencen a lluitar pels drets dels
treballadors.
Automòbil fabricat per Daimler en 1886 (Klaus Enslin from Stuttgart/Germany)
En aquesta època apareixen molts invents i innovacions tecnològiques com ara el telèfon, la
pereta, la siderúrgia, el parallamps, el telègraf, la màquina de cosir i els vehicles de motor.
L’època
La societat experimenta una gran transformació. Tal vegada la més important des de la
revolució neolítica, quan en els països d’Europa Occidental comença
una gran producció d’articles que ja no es fabriquen a mà sinó en grans
fàbriques mecanitzades.
Els llauradors abandonen en massa el cultiu de la terra i es
traslladen del camp a les ciutats per a treballar en les fàbriques; les
zones rurals comencen a despoblar-se i les ciutats creixen de manera
Tecnologia 4t ESO 1 - Història de la tecnologia
12
espectacular, passant d’un món rural a una societat urbana.
La necessitat de vendre les grans quantitats de productes elaborats en les fàbriques provoca
la competència entre empreses i el naixement de l’actual societat de consum.
Activitat tecnològica i influència sobre el forma de vida
L’aparició dels motors de combustió (màquina de vapor) subministra l’energia necessària
per a alimentar màquines grans i potents. Aquestes són capaços de fabricar en poc de temps grans
quantitats d’objectes iguals, a baix cost, durs i resistents, gràcies al descobriment de l’acer (un
aliatge de ferro i carboni).
La comercialització de productes necessita un transport ràpid i eficaç. Aquesta, basada
també en la màquina de vapor, es fa mitjançant els moderns vaixells de vapor i el ferrocarril, els
quals permeten viatjar a unes velocitats desconegudes fins llavors. També augmenta la necessitat
de comunicar-se de forma immediata a llarga distància, la qual cosa s’aconsegueix al final
d’aquesta època mitjançant el telègraf, la primera aplicació de l’electricitat a les comunicacions.
No obstant això, el desenvolupament de l’electricitat i la revolució de les comunicacions no
arribaran a la seua plenitud fins a l’etapa següent.
Impacte ambiental
Les noves fàbriques i els mitjans de transport funcionen amb carbó, la qual cosa suposa el
començament dels problemes d’explotació de recursos naturals, de la contaminació i de la
producció de grans quantitats de fem i de residus en les ciutats, que duren fins a l’actualitat.
Resumen de l’època
Nous objectes .......................... Màquina de vapor, pila, premsa hidràulica, parallamps,
termòmetre
Nous materials ......................... Acer
Noves tecnologies ................... Grans màquines, començaments de l’electricitat
Noves fonts d’energia ............. Carbó
Nous mitjans de transport ....... Ferrocarril, vaixells de vapor
Nous mitjans de comunicació . Telègraf, periòdics, revistes
Impacte ambiental ................... Contaminació, explotació de recursos
2.6. La Segona Revolució Industrial (1840-1945)
L’època
La societat sorgida de la revolució industrial es fa cada vegada
més urbana i més consumista, ajudada pels avanços en els transports
i les comunicacions. Açò últim propicia també un accés, cada vegada
major, al saber. L’escolarització dels més jóvens es converteix en
obligatòria en els països desenvolupats.
La major complexitat de les empreses provoca la necessitat d’un nombre més gran de
buròcrates, administratius i obrers especialitzats amb una major formació que no en el passat.
També l’expansió del coneixement cientificotecnològic, que viu un enorme desenvolupament en
aquesta època, serveix en no poques ocasions per a millorar o innovar en els productes de
consum.
Tecnologia 4t ESO 1 - Història de la tecnologia
13
Activitat tecnològica i influència sobre el forma de vida
Les aplicacions de l’electricitat i el magnetisme, que venien sent estudiats des del segle
XVIII, canvien profundament la societat. Per un costat la pereta elèctrica aconseguirà il·luminar i
mantenir l’activitat en les ciutats per la nit d’una manera eficient, neta i
segura, i l’ascensor canvia radicalment l’aspecte de les ciutats en
permetre’ls la possibilitat de créixer en altura i no sols en horitzontal.
Per l’altra banda, l’aplicació de l’electricitat i de la incipient electrònica
a les comunicacions produeix una autèntica revolució, que comença pel
telèfon i prossegueix amb la ràdio.
El carbó es va veient reemplaçat, com a primera font d’energia, pels productes derivats del
petroli: la invenció de l’automòbil canviarà de manera irreversible la vida en la ciutat i les dues
tecnologies estrela de l’època, petroli i electricitat, suposaran dues alternatives per a l’evolució de
mitjans de transport com ara el ferrocarril, els vaixells, els tramvies, el metro o l’avió.
Impacte ambiental
La proliferació dels automòbils i mitjans de transport augmenta els problemes de
contaminació, explotació de recursos i generació de residus.
Resumen de l’època
Nous objectes .......................... Pereta elèctrica, màquina fotogràfica, bicicleta, submarí
Nous materials ......................... –
Noves tecnologies ................... Elèctrica, començaments de l’electrònica
Noves fonts d’energia ............. Petroli, electricitat
Nous mitjans de transport ....... Automòbil, avió, metro, tramvia
Nous mitjans de comunicació . Telèfon, ràdio, fotografia, cine
Impacte ambiental ................... Contaminació, explotació de recursos
2.7. El segle XX
Introducció
Al segle XX es produeix un desenvolupament tecnològic extraordinari. Apareixen els
primers avions, l’electricitat arriba a les ciutats i a les fàbriques, naix l’electrònica que propicia el
naixement dels primers ordinadors personals cap al 1980, naix i es desenvolupa la tecnologia
nuclear, la medicina experimenta grans avanços que prolonguen la qualitat de vida i l’edat de
l’esser humà, naix i es desenvolupa la tecnologia espacial que col·loca satèl·lits artificials en
òrbita (1957), l’home arriba a la Lluna (1969) i es llancen sondes interplanetàries, es
Tecnologia 4t ESO 1 - Història de la tecnologia
14
desenvolupen les grans xarxes de comunicació telefòniques fixes i mòbils, apareix Internet
(1967) i el correu electrònic (1971) i les www.
En aquesta època apareixen molts invents i innovacions
tecnològiques com ara, la ràdio, la televisió, el telèfon mòbil, les
centrals nuclears, els robots, els CDs i els DVDs, el cine, els
microprocessadors, els ordinadors personals, els electrodomèstics...
L’època
La creixent complexitat de les màquines requereix d’un nombre cada vegada major de
tècnics especialitzats i menor de mà d’obra no qualificada. L’activitat en les ciutats deixa d’estar
basada en el sector secundari (indústries i fàbriques) i passa a centrar-se en el terciari (informació
i serveis). La major part de la població dels països més desenvolupats treballa en oficines i no en
fàbriques, disposant d’una quantitat d’informació cada vegada major, de la possibilitat de viatjar
pràcticament per tot el món gràcies a l’avanç de l’aviació civil, i de múltiples opcions d’oci.
Activitat tecnològica i influència sobre el forma de vida
Si en la segona revolució industrial les màquines elèctriques van
reemplaçar als mecanismes impulsats per la força del vapor, en la tercera
l’electrònica passa a ser la tecnologia dominant. Les plaques plenes de xips
de silici capaços, fins a cert punt, de prendre decisions de forma autònoma i
amb una necessitat de supervisió per part del tècnic cada vegada menor,
dominen tant les grans màquines de fabricació com els aparells domèstics.
Les llars s’omplin de màquines electròniques que es poden manipular
amb escassos coneixements tècnics. Algunes milloren la nostra qualitat de vida, alleujant les
tasques domèstiques (rentadora, nevera, microones, aspiradora), i d’altres creant noves
alternatives d’oci i d’informació (televisió, equips de vídeo i àudio, telèfon mòbil, Internet).
Els materials que aconsegueixen aquesta nova expansió de la societat de consum són els
semiconductors, que són la base de l’electrònica, i els plàstics, materials artificials de molt baix
cost que es poden obtenir en un laboratori triant les seues propietats quasi a la carta.
Impacte ambiental
Aquesta etapa es caracteritza perquè l’impacte ambiental comença a percebre’s com un
problema al qual la societat ha de buscar solucions. S’investiguen les conseqüències de la
desforestació, de l’emissió de gasos i de residus, i comença a parlar-se de l’escalfament global i
de què el planeta podria trobar-se en perill. Aquesta tendència ecològica ve provocada, o almenys
recolzada, per les tensions sociopolítiques derivades de la dependència econòmica respecte als
països productors de petroli.
La recerca d’energies més netes comença amb la substitució gradual del carbó i del petroli
pel gas natural, menys contaminant, i amb l’aparició de les centrals nuclears, que es converteixen
quasi des del principi en polèmiques a causa de la perillositat dels seus residus, i continua en els
Tecnologia 4t ESO 1 - Història de la tecnologia
15
darrers anys amb el desenvolupament de les energies alternatives i renovables (solar, eòlica,
biomassa, etc.).
Resumen de l’època
Nous objectes .......................... Electrodomèstics, ordinadors
Nous materials ......................... Plàstics, semiconductors
Noves tecnologies ................... Electrònica
Noves fonts d’energia ............. Gas natural, nuclear, alternatives
Nous mitjans de transport ....... Desenvolupament de l’aviació, tren d’alta velocitat
Nous mitjans de comunicació . Internet, satèl·lits de comunicacions, telèfon mòbil
Impacte ambiental ................... Contaminació, producció de fem i residus nuclears,
consciència ecològica
3. El segle XXI
Introducció
Les distintes innovacions tecnològiques que s’han succeït
al llarg de la història han anat modificant la vida de l’home.
La tecnologia ens ha permés tenir un lloc de residència fix
en compte de portar un estil de vida nòmada, que en el passat
ens obligava a desplaçar-nos.
Els transports i les comunicacions han desenvolupat el
comerç i ens han permés gaudir de materials, menjar, objectes,
etc. que no estan disponibles ni són propis de la regió on
habitem.
A més l’escriptura, la impremta o Internet ens han possibilitat adquirir cada vegada majors
coneixements, major informació sobre el món en què vivim, moure’ns cada vegada més ràpid per
tot el planeta i comunicar-nos amb persones que estan lluny de nosaltres.
Si la tecnologia ens ha fet independents dels canvis en el medi natural (llevat de casos
extrems) hui en dia podem continuar fent la nostra vida amb fred, calor, pluja o neu. No obstant
això, ens ha fet dependents de màquines cada vegada més complexes i d’alt consum energètic.
L’activitat tecnològica té una repercussió al nostre entorn molt difícil de preveure i en pot
tenir conseqüències negatives per a d’ell.
Tecnologia 4t ESO 1 - Història de la tecnologia
16
El desenvolupament sostenible pretén fer compatible la qualitat de vida que ens
proporcionen els avanços tecnològics amb el respecte al medi ambient, tot buscant maneres de
minimitzar l’impacte ambiental de la tecnologia.
Les claus per a aconseguir el desenvolupament sostenible són: l’eficiència energètica, és a
dir, l’estalvi d’energia, que impedisca el balafiament dels recursos naturals; el reciclatge dels
residus i investigar i potenciar les energies renovables.
Tecnologia 4t ESO 2 - Els objectes tècnics i la societat
17
Tema 2. Els objectes tècnics i la societat
Objectius
En aquest tema aprendràs sobre:
Valorar la influència de la tecnologia en la vida de les persones i el seu impacte
mediambiental.
Analitzar les propietats d’un objecte tècnic i la seua evolució, comprenent les raons
d’aquesta última.
Conèixer i valorar la importància de la normalització en els objectes.
Índex
1. Introducció .......................................................................................................................... 18
1.1. Tecnologia i condicions de vida .................................................................................. 18
1.2. Els objectes tècnics ...................................................................................................... 18
2. Desenvolupament sostenible .............................................................................................. 19
2.1. Les amenaces mediambientals ..................................................................................... 19
2.2. Concepte de desenvolupament sostenible ................................................................... 19
2.3. Mitjans per a aconseguir-ho ......................................................................................... 20
3. L’evolució dels objectes ..................................................................................................... 21
3.1. Objectes d’ahir i de hui ................................................................................................ 21
4. Normalització ..................................................................................................................... 22
4.1. Avantatges de la normalització .................................................................................... 22
4.2. Límits de la normalització ........................................................................................... 23
4.3. Tipus de normes ........................................................................................................... 24
4.4. Processos de normalització .......................................................................................... 24
4.5. Certificació i normalització ......................................................................................... 25
Tecnologia 4t ESO 2 - Els objectes tècnics i la societat
18
1. Introducció
1.1. Tecnologia i condicions de vida
Al tema anterior hem estudiat les distintes innovacions
tecnològiques que s’han succeït al llarg de la història i hem vist, en molts
casos, com la tecnologia ha anat modificant la vida de l’home.
Tota l’activitat tecnològica en el seu conjunt té unes conseqüències.
Per tant a l’hora de fabricar un nou objecte tècnic, o de modificar un
objecte ja existent, és important plantejar-se la seua contribució a la
societat.
En aquest tema veurem les conseqüències, tant positives com
negatives, que l’evolució tecnològica ha tingut i té en la nostra vida.
1.2. Els objectes tècnics
La tecnologia ens ha permés tenir un lloc de residència fix en lloc de
portar un estil de vida nòmada que, en el passat, ens obligava a desplaçar-
nos quan les variacions en l’entorn ens deixaven sense aliment, o ens
dificultaven la supervivència.
Els transports i les comunicacions han desenvolupat el comerç i ens han
permés gaudir de materials, de menjar, d’objectes, etc. que no estan
disponibles ni són propis de la regió on habitem.
A més l’escriptura, la impremta o Internet ens han possibilitat adquirir cada vegada majors
coneixements, major informació sobre el món en què vivim, moure’ns cada vegada més ràpid per
tot el planeta i comunicar-nos amb persones que estan lluny de nosaltres.
Aquest últim punt fa que siguem cada vegada més conscients de les desigualtats que
produeix el diferent grau de desenvolupament tecnològic en distints punts del planeta.
Yakarta, ric
Yakarta, pobre
La integració entre el món postindustrial, en què habiten uns, i les condicions pròximes al
paleolític o neolític, en què continuen vivint altres, és una enorme font de conflictes.
La tecnologia ens ha fet independents dels canvis en el medi
natural. Llevat de casos extrems, podem continuar fent la nostra vida amb
fred, calor, pluja o neu.
No obstant això, ens ha fet també dependents de màquines que cada
vegada comprenem menys. De senzills mecanismes de palanques i
corrioles es va passar a màquines de moltes peces, després a aparells elèctrics plens de cables de
recorregut cada vegada més difícil de seguir, fins a arribar als moderns equips electrònics formats
per targetes de circuits impresos el funcionament del qual només comprén el seu fabricant.
Qualsevol objecte o avanç tecnològic tindrà conseqüències tant positives com
negatives sobre la vida de les persones; és important saber valorar-les i sospesar-les.
Tecnologia 4t ESO 2 - Els objectes tècnics i la societat
19
L’activitat tecnològica té una repercussió en el nostre entorn molt difícil de preveure:
l’inventor de l’automòbil difícilment va poder imaginar els embossos en les ciutats ni els
accidents de tràfic, o quan es van començar a emprar els combustibles fòssils (petroli i carbó)
ningú no podia suposar que això anara a provocar un efecte hivernacle, les conseqüències exactes
del qual encara hui es desconeixen i es discuteixen.
No hi ha manera de saber si els aparells que emprem actualment
resultaran beneficiosos o perjudicials en el futur.
Mentres la tecnologia ha augmentat espectacularment l’esperança de
vida, pel major confort que proporciona i pel desenvolupament de la medicina, també provoca
nous perills per a la vida i la salut: accidents de tràfic, accidents de treball, malalties degudes a la
contaminació, etc.
2. Desenvolupament sostenible
2.1. Les amenaces mediambientals
El desenvolupament tecnològic pot tindre conseqüències negatives per al nostre entorn:
Fum procedent d’una fàbrica sucrera cobrint el cel, Peñafiel, Valladolid
Explota recursos naturals i riqueses de la Terra que no són
renovables (carbó, petroli, boscos) i provoca canvis en els ecosistemes
arribant fins a l’extinció d’espècies animals i vegetals.
Produeix una gran quantitat de fems i residus de qualsevol tipus.
Provoca també l’emissió de substàncies tòxiques per a l’aire i l’aigua
(contaminació). D’altres substàncies, concretament alguns gasos com
ara el CO2, no són tòxiques però sí danyoses en impedir que la calor
que entra en la Terra puga eixir, elevant així la temperatura del planeta.
Existeixen a més altres tipus de contaminació, com ara l’acústica i la
lumínica.
2.2. Concepte de desenvolupament sostenible
Hi ha múltiples punts de vista a l’hora d’abordar el problema de la difícil convivència entre
el respecte al medi natural i el desenvolupament tecnològic.
Per a uns el deteriorament del medi ambient ha anat ja massa lluny i el planeta només
aconseguirà sobreviure frenant o anant cap arrere en el desenvolupament tecnològic i industrial,
rebaixant la nostra qualitat de vida.
Per a d’altres, al contrari, neguen o minimitzen el canvi climàtic i l’impacte de l’activitat
tecnològica. Consideren que el planeta no corre cap perill, que el problema mediambiental és un
invent d’alguns científics i proclamen que la llibertat en l’activitat dels empresaris ha de ser el
Tecnologia 4t ESO 2 - Els objectes tècnics i la societat
20
principi fonamental en què es base la societat, per damunt de qualsevol altra qüestió, incloent
l’ecologia.
El desenvolupament sostenible intenta no caure en cap d’aquestes dues postures i tracta de
fer compatible la qualitat de vida que ens proporcionen els avanços tecnològics amb el respecte al
medi ambient, cercant maneres de minimitzar l’impacte ambiental de la tecnologia.
Un desenvolupament es considera sostenible quan és capaç de satisfer les necessitats
actuals sense comprometre els recursos de les generacions futures. Hui en dia moltes de les
activitats humanes no són sostenibles a mitjà i llarg termini, tal com estan plantejades ara.
Les característiques que ha de tenir un desenvolupament per a considerar-lo sostenible són:
Cercar la millor manera perquè l’activitat econòmica mantinga o millore el sistema
ambiental.
Assegurar que l’activitat econòmica millora la qualitat de vida de totes les persones i no
sols d’uns pocs.
Usar els recursos de manera eficient.
Promoure el reciclatge i la reutilització.
Implantar i desenvolupar tecnologies netes.
Restaurar els ecosistemes danyats.
Promoure l’autosuficiència regional.
Reconèixer la importància de la natura per al benestar humà.
2.3. Mitjans per a aconseguir-ho
Les claus per a aconseguir un desenvolupament sostenible són:
L’eficiència energètica, és a dir, l’estalvi d’energia, que impedisca el balafiament dels
recursos naturals.
El reciclatge dels residus.
Investigar i potenciar les energies renovables.
La conscienciació de la població.
L’adopció de mesures per part de l’Administració i els poders públics.
Talar arbres assegurant la repoblació és una activitat sostenible. Per contra, consumir
petroli no és sostenible ja que hui en dia no es coneix cap sistema per a crear petroli.
Tecnologia 4t ESO 2 - Els objectes tècnics i la societat
21
Aquestes mesures poden ser de premi a les conductes i actituds que afavorisquen el medi
ambient, de sanció a les empreses o particulars que provoquen un dany mediambiental, o es
poden compaginar ambdós tipus.
En una economia globalitzada, el desenvolupament sostenible ha de ser també un objectiu
global. Els esforços d’un sol estat o grup d’estats aconseguiran uns resultats limitats si en altres
llocs es continua fent cas omís de la qüestió mediambiental.
I per a aconseguir-ho hem de:
Reciclar el fem tot separant els metalls, els plàstics i el vidre
dels residus orgànics.
Comprar electrodomèstics de baix consum o d’alta eficiència
energètica.
Utilitzar el transport públic en lloc del cotxe privat.
No tenir aixetes obertes ni llums enceses que no les estem
utilitzant.
No adquirir productes que no necessitem i que acabaran
convertint-se en fem. Sobretot productes amb grans envasos.
Vestir de forma adequada a l’estació de l’any i no abusar de la calefacció ni de l’aire
condicionat.
3. L’evolució dels objectes
3.1. Objectes d’ahir i de hui
L’evolució tecnològica no sols consisteix en la invenció de nous objectes, sinó que també
els objectes ja inventats van evolucionant.
Els automòbils actuals són diferents dels primers vehicles de motor de fa més de cent anys;
els telèfons mòbils han reduït molt la seua grandària, ampliat la seua pantalla, incorporat la
possibilitat d’obtenir imatges i vídeos, etc.
En el cas dels automòbils, moltes innovacions han buscat la major eficàcia (motors més
potents o de menys consum), major comoditat (millors amortidors, aire condicionat), major
seguretat (el cinturó de seguretat, el coixí de seguretat) o el menor impacte mediambiental (la
gasolina sense plom, els cotxes elèctrics). Per a això s’han afegit nous elements, s’ha modificat el
disseny i s’han buscat nous materials i noves fonts d’energia.
Per exemple, l’evolució de l’ordinador de sobretaula al portàtil respon a una recerca de
menys pes i de més comoditat.
En línies generals, l’evolució dels objectes es guia per algun o per diversos dels principis
següents:
Cercar el menor cost
Tecnologia 4t ESO 2 - Els objectes tècnics i la societat
22
Cercar la major eficàcia
Cercar la major comoditat en el seu ús
Cercar la major seguretat possible
Cercar el menor impacte mediambiental
Aquests objectius es poden aconseguir de distintes maneres:
A. Canviant el disseny, és a dir, la forma de l’objecte. Ara està cada vegada més en auge
l’ergonomia, és a dir, que els aparells estiguen adaptats a la forma del cos humà.
Teclat normal
Teclat ergonòmic
B. Incorporant nous elements en l’objecte que el fan més segur, més còmode o més
funcional (els exemples que hem vist del coixí de seguretat o de la càmera dels telèfons mòbils).
Volant sense coixí de seguretat
Volant amb coixí de seguretat
C. Emprant noves fonts d’energia. Cada vegada es tendeix més a substituir aparells que
funcionen amb combustibles per altres elèctrics.
Planxa no elèctrica
Planxa elèctrica
En aquesta època apareixen molts invents. Tres innovacions tecnològiques destaquen sobre
les altres: el paper, la impremta i la pólvora.
4. Normalització
4.1. Avantatges de la normalització
Una forma d’aconseguir que els aparells siguen més barats, eficaços, còmodes i segurs és la
Normalització.
Les normes són especificacions tècniques aprovades per una institució l’autoritat de la qual
és àmpliament reconeguda i que estableixen que els objectes tinguen unes determinades
dimensions o característiques. És a dir, crear estàndards.
Segons la ISO (International Organization for Standarization) la Normalització és l’activitat
que té com a objecte establir, davant de problemes reals o potencials, disposicions destinades
a usos comuns i repetits, a fi d’obtenir un nivell d’ordenament òptim en un context donat,
que pot ser tecnològic, polític o econòmic.
Tecnologia 4t ESO 2 - Els objectes tècnics i la societat
23
Altres organismes mundials de Normalització són: IEC (International Electrotechnical
Commission) o IATA (International Air Transport Association).
La normalització repercuteix de forma positiva en molts aspectes, tant per al client com per
al fabricant de productes.
Per al client l’ús de productes normalitzats presenta els avantatges següents:
Ajustar-se a la norma prova que un producte és eficaç i segur.
Les normes fan que els distints productes siguen compatibles entre si, estalviant
problemes al consumidor en canviar de marca, de país, etc.
Les reparacions o canvis són més senzills i ràpids.
El fabricant, per la seua banda, també es beneficia de la normalització:
Els productes que s’ajusten a la norma són més fàcils d’emmagatzemar o d’apilar, un
gran avantatge per a fabricants i distribuïdors.
Fabricar molts productes iguals o semblants baixa els costos
de producció.
Un exemple d’objecte normalitzat són els famosos fulls DIN A4.
En posar-nos tots d’acord en la grandària dels fulls, és fàcil apilar-los,
arxivar-los en fitxers, utilitzar impressores, etc. Si no existira una norma, necessitaríem distints
tipus d’impressores, una per a cada grandària de full.
Hi ha objectes que no estan normalitzats: si en la teua habitació hi ha una prestatgeria amb
llibres, veuràs que cadascun és d’una altura diferent.
I segur que tens l’experiència de provar-te dos pantalons en una
botiga que en teoria són de la mateixa talla, i un et queda estret i l’altre no.
Els ports USB dels ordinadors, que pretenen substituir a la gran
varietat de ports sèrie i paral·lel que existien anteriorment, són un clar
exemple dels avantatges de la normalització.
4.2. Límits de la normalització
En parlar de productes normalitzats o no normalitzats cal tenir en compte que es tracta
sempre d’una qüestió relativa. Hi ha diferents nivells de normalització i el mateix producte pot
tenir alguns components normalitzats i d’altres no normalitzats.
Per exemple, el teclat del teu ordinador té les tecles situades en una determinada posició
que està normalitzada, qualsevol altre teclat d’un ordinador del teu país té la mateixa
configuració.
Tecnologia 4t ESO 2 - Els objectes tècnics i la societat
24
No obstant això, en canviar de país la posició d’algunes tecles és diferent.
Teclat amb caràcters àrabs
Teclat amb caràcters “ñ”
Altres aspectes d’aqueix mateix teclat, com ara el material de les tecles, no estan
normalitzats, existint teclats de tecles més dures, més blanes, més sorolloses, més silencioses, etc.
4.3. Tipus de normes
Les normes poden ser nacionals. A Espanya hi ha les normes UNE
(Una Norma Espanyola); a Alemanya, les DIN. Poden ser europees,
normes EN, o mundials, normes ISO.
A Espanya, les normes UNE són elaborades per AENOR. Aquest
organisme a més d’elaborar normes tècniques espanyoles (UNE), amb la
participació oberta a totes les parts interessades, i de representar a
Espanya en els distints organismes de normalització regionals i
internacionals, també certifica productes, serveis i empreses.
Una altra divisió important és entre normes d’obligat compliment i
recomanacions.
L’Administració i els poders públics són els responsables de decidir quines normes són
d’obligat compliment i quines es queden en la categoria de recomanacions tècniques. En aquest
darrer cas, seran els tècnics (enginyers, arquitectes, electricistes, mecànics, etc.) els encarregats
de demanar i recolzar el seu ús en els projectes.
4.4. Processos de normalització
Perquè una norma tinga èxit i es complisca, no sols perquè un comité o una autoritat
administrativa obligue a això, sinó perquè suposa un avantatge per a fabricants i compradors, ha
de complir una sèrie de característiques:
1. La norma ha de ser clara i estar ben definida.
2. A ser possible ha de satisfer a tots els implicats en ella, tant als fabricants, com als
compradors, com a l’Administració.
3. Ha de donar-se a conèixer, tant la norma en si com els avantatges que comporta.
4. Si és d’obligat compliment, ha de verificar-se que realment es compleix.
5. Ha de revisar-se per a comprovar que continua sent útil i no s’ha quedat obsoleta. En
cas contrari, es modificarà o es derogarà.
Tecnologia 4t ESO 2 - Els objectes tècnics i la societat
25
4.5. Certificació i normalització
La NORMALITZACIÓ és el conjunt de normes que adopten els països del món per a
facilitar la producció i comercialització dels seus productes.
Amb la normalització s’aconsegueixen:
1. Productes de major qualitat amb menors costos de producció.
2. Facilita la difusió i l’intercanvi.
3. Garanteix la qualitat dels materials emprats en l’elaboració del producte.
Les normes són dictades per organismes mundials com ara ISO (Organització Internacional
de Normalització).
La CERTIFICACIÓ és l’acció duta a terme per una entitat, independent de l’empresa
auditada, mitjançant la qual es manifesta que una organització, producte, procés o servei,
compleix els requisits definits en unes normes o especificacions tècniques.
A Espanya, una entitat certificadora per a productes i serveis és AENOR.
Les Entitats de Certificació són avaluades per Entitats Nacionals d’Acreditació.
Cada país té el seu propi ens Acreditador (ENAC, a Espanya).
Tecnologia 4t ESO 3 - Tecnologies de la comunicació
27
Tema 3. Tecnologies de la comunicació
Objectius
En aquest tema aprendràs sobre:
Conceptes i magnituds relacionats amb la transmissió d’informació a través d’ones o de
corrent elèctric.
Descriure els sistemes de comunicació amb fils i sense fils i els seus principis tècnics,
per a transmetre so, imatge i dades.
Comprendre el funcionament dels sistemes de comunicació d’ús quotidià: ràdio,
televisió i telèfon.
Índex
1. Introducció .......................................................................................................................... 28
1.1. Conceptes bàsics .......................................................................................................... 28
1.2. Evolució de les telecomunicacions .............................................................................. 28
1.3. Classificació segons el canal ....................................................................................... 30
1.4. Paràmetres del canal .................................................................................................... 30
2. Mitjans de transmissió ........................................................................................................ 30
2.1. Tipus de mitjans de transmissió amb fils ..................................................................... 30
2.2. Tipus d’ones ................................................................................................................. 31
3. Sistemes de comunicacions ................................................................................................ 31
3.1. La ràdio ........................................................................................................................ 31
3.2. El telèfon fix ................................................................................................................ 33
3.3. El telèfon mòbil ........................................................................................................... 34
3.4. La televisió ................................................................................................................... 34
4. Control i protecció de la informació ................................................................................... 36
4.1. Importància .................................................................................................................. 36
Tecnologia 4t ESO 3 - Tecnologies de la comunicació
28
Si l’emissor i el receptor estan lluny un de l’altre, es parla de comunicació a distància o
telecomunicació.
1. Introducció
1.1. Conceptes bàsics
La comunicació consisteix en la transmissió d’una informació d’un emissor cap a un
receptor.
En tot procés de comunicació hi ha els elements següents:
Emissor: Persona que transmet quelcom als altres.
Missatge: Informació que l’emissor envia al receptor.
Canal: Element físic que estableix la connexió entre l’emissor i el receptor.
Receptor: Persona que rep el missatge a través del canal i l’interpreta.
Codi: És un conjunt de signes sistematitzat junt amb unes regles que permeten utilitzar-
los. El codi permet a l’emissor elaborar el missatge i al receptor interpretar-lo. L’emissor
i el receptor han d’utilitzar el mateix codi. La llengua és un dels codis més utilitzats per a
establir la comunicació entre els essers humans.
Context: Relació que s’estableix entre les paraules d’un missatge i que ens aclareixen i
faciliten la comprensió del que es vol expressar.
Un cos que té energia pot provocar canvis, però el canvi pot produir-se o no. En aquest
aspecte l’energia podria comparar-se amb els diners. (Una persona que té diners pot provocar
canvis, però la persona pot gastar els diners o no).
1.2. Evolució de les telecomunicacions
En l’antiguitat la comunicació a distància es limitava al correu postal.
A partir del segle XIX comença el desenvolupament accelerat de les telecomunicacions
quan els missatges es comencen a transmetre a través del corrent elèctric, mitjançant el telègraf,
primer i el telèfon, després.
Més avant es va desenvolupar la comunicació a través d’ones electromagnètiques. Aquestes
viatgen a major velocitat que el corrent elèctric, no necessiten cables per a la seua transmissió i es
poden transmetre en l’espai exterior.
Veurem amb més detall com van evolucionar les telecomunicacions centrant-nos en els
sistemes següents:
Correu postal.
Telègraf.
Telèfon.
Ràdio.
Televisió.
Satèl·lit.
Tecnologia 4t ESO 3 - Tecnologies de la comunicació
29
El servici postal és un sistema dedicat a transportar documents escrits i d’altres paquets de
grandària xicoteta arreu del món. Qualsevol paquet lliurat mitjançant el sistema
postal s’anomena correu o correspondència.
L’Imperi Romà ja tenia un sistema postal prou desenvolupat. El correu
postal està sent desplaçat per mitjans més efectius com ara el telèfon i el correu
electrònic, convertint-se en un mitjà per a transportar documents formals o
comercials.
El telègraf és un dispositiu destinat a la transmissió de senyals a
distància que apareix cap al 1832. Al principi no existia cap codi per a
comunicar-se, fins que Morse va crear un alfabet basat en l’amplària de
les senyals: senyal curta és un punt ( . ), senyal llarga és una ratlla ( - ).
El 1851 es va instal·lar el primer cable submarí entre Anglaterra i el
continent. El 1866 es crea una comunicació permanent entre Amèrica i
Europa.
El telèfon és un dispositiu de telecomunicació dissenyat per a
transmetre, a distància, senyals acústiques mitjançant senyals elèctriques.
Alexander Graham Bell va ser el primer en patentar-lo.
Hui en dia, la telefonia consta de dos sistemes: el tradicional (amb
cable, un parell de coure), i el mòbil que és un dispositiu d’emissió-recepció
de ràdio cap a una antena receptora-emissora. Ambdós sistemes compten amb unes centrals de
commutació que són les encarregades de connectar a l’emissor i al receptor.
La ràdio és una tecnologia que possibilita la transmissió de senyals mitjançant la conversió
de la veu en ones electromagnètiques. Aquestes ones no requereixen d’un mitjà físic de transport,
per la qual cosa poden propagar-se tant a través de l’aire com del buit.
En un estudi de ràdio es converteix el so de la veu a senyal elèctric
amb un micròfon. Aquest senyal es converteix en ones electromagnètiques i
s’emet a través d’una antena. Les ones viatgen fins arribar a l’antena del
receptor, on té lloc el procés invers.
La televisió és un sistema per a la transmissió i la recepció
d’imatges en moviment i so a distància.
Aquesta transmissió pot ser efectuada mitjançant ones
electromagnètiques o per xarxes especialitzades de televisió per cable. El
receptor de les senyals és el televisor.
Els satèl·lits artificials estan situats en òrbita al voltant de la Terra. Un satèl·lit actua com
un repetidor situat a l’espai: rep els senyals enviats des de l’estació terrestre i les emet de tornada
als receptors terrestres.
Les antenes utilitzades preferentment en les comunicacions via satèl·lit són les antenes
parabòliques. La forma de paràbola fa que es concentre el senyal de les ones provinents del
satèl·lit en un element receptor.
Tecnologia 4t ESO 3 - Tecnologies de la comunicació
30
1.3. Classificació segons el canal
Segons la natura del canal pel qual es transmeten l’electricitat o les ones, les comunicacions
poden ser:
amb fils si la informació, que viatja en forma de corrent elèctric o d’ones, es transmet a
través d’un cable,
sense fils si la informació es transmet a través de l’aire o del buit. Açò només és possible
si la informació viatja en forma d’ones, ja que el corrent elèctric només es pot conduir
mitjançant un cable.
1.4. Paràmetres del canal
Els paràmetres més importants relatius al canal de transmissió de la informació són:
La seua capacitat màxima o ample de banda, és a dir, la quantitat de dades que es poden
transmetre per aqueix canal per unitat de temps; si estem parlant d’un sistema digital,
l’ample de banda es mesura en bytes/segon.
Les distorsions o interferències amb altres senyals.
L’atenuació que pateix el senyal en el seu recorregut pel canal o medi. El senyal tendeix
a tornar-se més dèbil amb la distància.
2. Mitjans de transmissió
2.1. Tipus de mitjans de transmissió amb fils
Hem vist que, quan el senyal es transmet de forma elèctrica, ha de fer-ho a través d’un
cable. També hi ha cables (de fibra òptica) que permeten la transmissió de llum o d’ones
electromagnètiques.
Hi ha diferents tipus de cable; l’elecció d’un o d’altre depén del que tenim que transmetre
(corrent elèctric o llum) i del risc d’atenuació o d’interferències en el senyal.
Els principals tipus són:
a) Cable de parell trenat. És el cable més senzill. Està format per fils
enrotllats de dos en dos. S’empra quan no existeix massa risc d’interferències o
d’atenuació i no cal un ample de banda elevat, com ara en les xarxes de
telefonia o d’ordinadors.
b) Cable coaxial. Consisteix en un únic cable rodejat d’una capa
aïllant i aquesta, a la vegada, d’una malla metàl·lica. L’atenuació i les
interferències són menors que en el cable de parell trenat, mentres que
l’ample de banda és superior, per la qual cosa s’empra en xarxes
d’ordinadors, televisió per cable i telefonia de mitjana i llarga distància.
c) Cable de fibra òptica. Consta d’una o diverses fibres de vidre envoltades en una coberta
de plàstic. El cable de fibra òptica permet que viatge la llum pel seu
interior, a més de reduir al mínim les atenuacions i les interferències, i
permetre un gran ample de banda. S’empra en xarxes de comunicació
(telefònica o d’ordinadors) de llarga o molt llarga distància.
Tecnologia 4t ESO 3 - Tecnologies de la comunicació
31
2.2. Tipus d’ones
Podem distingir dos tipus d’ones en les telecomunicacions:
Ones sonores que es propaguen a través de l’aire (o en alguns casos, de l’aigua), com ara
la veu humana.
Ones electromagnètiques que es propaguen en el buit i que es transmeten a la velocitat de
la llum, a 300.000 quilòmetres per segon.
Aquestes últimes, les ones electromagnètiques, són les que més interés tenen per a les
telecomunicacions.
Hi ha diferents tipus d’ones electromagnètiques, que es distingeixen per la seua freqüència.
El conjunt de totes elles és l’espectre electromagnètic. A la imatge següent es pot apreciar que les
ones de ràdio són les de menor freqüència de tot l’espectre. Els rajos X i gamma són les ones de
major freqüència i, per tant, les més energètiques. En mig tenim la llum visible que els nostres
ulls i el nostre cervell són capaços de percebre i transformar en imatges. Dins de la llum visible, a
cada color li correspon una freqüència.
Normalment en les comunicacions es treballa en la part de l’espectre electromagnètic de
freqüències més baixes. És el que s’anomena espectre radioelèctric.
3. Sistemes de comunicacions
3.1. La ràdio
La ràdio és un mitjà de comunicació que es basa en l’enviament de senyals d’àudio a través
d’ones de ràdio.
És difícil atribuir la invenció de la ràdio a una única persona. En diferents països es
reconeix la paternitat en clau local: Aleksandr Stepánovich Popov va fer les seues primeres
demostracions en Sant Petersburg, Rússia; Nikola Tesla en Sant Lluís (Missouri), Estats Units i
Guillermo Marconi al Regne Unit.
El 1895, a Itàlia, un jove de a penes 20 anys, Guglielmo Marconi, rebia a través del diari la
notícia dels efectes de les ones electromagnètiques engendrades per un oscil·lador elèctric
inventat per Hertz.
El 1896, Marconi va obtenir la primera patent del món sobre la ràdio, la patent britànica
12039.
Tecnologia 4t ESO 3 - Tecnologies de la comunicació
32
La primera transmissió radiofònica del món es va realitzar en la Nit de Nadal del 1906,
però no va ser fins al 1920 quan comencen les primeres transmissions radiofòniques per a
entreteniment amb una programació regular, ja que fins llavors havien sigut experimentals o
sense la continuïtat requerida.
De so a ona electromagnètica
En un estudi de ràdio, un locutor parla davant d’un micròfon.
La funció del micròfon és transformar la veu humana en un senyal
elèctric.
A l’estudi, aquest senyal elèctric serà barrejat amb d’altres
senyals provinents de música gravada, el senyal d’altres micròfons o
el d’una telefonada.
El tècnic de so és l’encarregat de controlar el volum i de
barrejar aquestes fonts de so.
A aquest senyal que arreplega les oscil·lacions del so a emetre se l’anomena senyal
modulador. Es tracta d’una ona com la primera de la imatge.
Molts sons tenen una freqüència de l’ordre dels 100 Hz o
menors. Si volguérem transmetre i rebre aquest senyal
directament necessitaríem antenes de diversos quilòmetres de
llargària.
Per tal d’evitar açò, es converteix el senyal original en un
altre amb molta major freqüència. El receptor eliminarà aquesta
transformació quedant l’ona electromagnètica original.
A l’emissora de ràdio es genera un senyal portador, és a dir, una ona electromagnètica de
freqüència més alta. Aquest senyal es genera mitjançant uns circuits formats per bobines i
condensadors, anomenats oscil·ladors.
Les dues ones, la portadora i la moduladora, es modulen, és a dir, es barregen en
l’emissora. Existeixen dues formes de dur a terme aquesta barreja o modulació:
Modulació en amplària o Amplària modulada (AM). L’ona portadora es fa més forta
o més feble en funció de l’ona moduladora, és a dir, la seua amplària varia encara que la
seua freqüència roman constant.
Modulació en freqüència o Freqüència modulada (FM). L’ona portadora oscil·la amb
major o menor velocitat, és a dir, es repeteix més o menys vegades per segon en funció
de l’ona moduladora.
A la imatge anterior veiem dalt l’ona moduladora original;
en el mig, aquesta ona modulada en amplària (l’amplària varia i la
freqüència és constant); i baix, l’ona modulada en freqüència
(l’amplària és constant i la freqüència varia).
D’ona electromagnètica a so
L’ona modulada es transmet a través de l’aire (es podria
transmetre també en el buit) des de l’antena de l’emissora.
Dels dos tipus de modulació, la freqüència modulada genera
menys interferències.
Tecnologia 4t ESO 3 - Tecnologies de la comunicació
33
Finalment l’ona es rebuda per l’antena dels aparells de ràdio dels oients.
L’aparell receptor de ràdio es capaç de desmodular l’ona, és a dir,
tornar a recuperar el senyal elèctric produït originalment a l’estudi, i
també de tornar-ho a convertir en so mitjançant els altaveus.
El dispositiu consta també d’un comandament que li permet de
sintonitzar les ones, és a dir, seleccionar les d’una determinada
freqüència.
3.2. El telèfon fix
El telèfon és un dispositiu de telecomunicació dissenyat per a transmetre senyals acústics
per mitjà de senyals elèctrics a distància.
Durant molt de temps Alexander Graham Bell va ser considerat l’inventor del telèfon, junt
amb Elisha Gray.
No obstant això, Bell no va ser l’inventor d’aquest aparell, sinó només el primer a patentar-
lo. Açò va ocórrer el 1876.
L’11 de juny del 2002 el Congrés dels Estats Units va aprovar la resolució 269, per la qual
es reconeixia que l’inventor del telèfon havia sigut Antonio Meucci, que el va anomenar
teletròfon, i no Alexander Graham Bell.
El 1871 Meucci només va poder, per dificultats econòmiques, presentar una breu descripció
del seu invent, però no formalitzar la patent davant de l’Oficina de Patents dels Estats Units.
Quan es requereix fer una telefonada hi ha que marcar al teclat el
número de telèfon amb el qual es desitja parlar. Aquesta informació es
transmet per tons a través de la línia telefònica.
Els cables de les línies de tots els usuaris de telefonia fixa d’una
població o sector acaben físicament en les anomenades centrals
telefòniques.
Una central telefònica és el lloc (pot ser un edifici, un local, una caseta o un contenidor),
utilitzat per una empresa operadora de telefonia, on s’alberguen l’equip
de commutació i els demés equips necessaris per a l’operació de les
telefonades.
És a dir, una central telefònica és el lloc on s’estableixen
connexions entre les línies de cada client (anomenat llaços dels abonats).
Les centrals telefòniques es connecten entre si mitjançant enllaços de comunicacions per
ones de ràdio, fibra òptica o via satèl·lit. També es connecten amb centrals d’altres països o
d’altres operadors, tant fixos com de mòbils.
Hui en dia les centrals funcionen de manera automàtica, encara que antigament la connexió
física de les línies es feia de forma manual per les operadores.
Una vegada s’ha establert la connexió entre el telèfon que fa la telefonada i el que la rep, el
timbre del segon telèfon sona fins que es despenja l’auricular o s’accepta la telefonada; en eixe
moment ja es pot transmetre la veu entre un telèfon i l’altre.
L’aparell telefònic té un micròfon i un auricular. El micròfon converteix el so en un senyal
elèctric mentres que l’auricular funciona com un altaveu, converteix un senyal elèctric en so.
Tecnologia 4t ESO 3 - Tecnologies de la comunicació
34
El telèfon fix de l’emissor o del receptor pot tenir un terminal sense fil. En eixe cas, el
senyal elèctric no arriba fins al propi terminal sinó fins la seua base, que disposa d’una antena des
de la qual emet ones de ràdio que són rebudes pel terminal.
3.3. El telèfon mòbil
El terminal de telefonia mòbil funciona bàsicament com un aparell emissor i receptor de
ràdio que treballa amb dues freqüències distintes, una per a emetre i una altra per a rebre
informació.
L’esmentada informació no és només la veu humana, sinó també
missatges de text o qualsevol tipus de comunicació que es puga
transformar en una ona electromagnètica. Una xarxa d’estacions d’ones
de ràdio arreplega o reexpedeix la informació dins d’una determinada
àrea, és a dir, li proporciona cobertura.
En àrees contigües, funcionen altres estacions que treballen amb
distintes freqüències. A la vegada, aquestes estacions reben o envien
informació a una central.
Les estacions i les centrals poden ser terrestres o estar situades en
satèl·lits artificials, en funció de tot això parlarem de telefonia mòbil
terrestre o telefonia mòbil per satèl·lit.
3.4. La televisió
La televisió és un sistema per a la transmissió i recepció d’imatges en moviment i so a
distància.
Hi ha diferents sistemes segons siga la seua transmissió:
Televisió per ones
És el model tradicional.
S’empren ones de ràdio d’una freqüència més alta que les utilitzades
per a transmetre el so.
Aquestes ones s’emeten des de les emissores de televisió fins a
distints repetidors que les transmeten a les antenes receptores dels edificis.
En funció de la freqüència del senyal, es parla de VHF (very high
frequency, freqüència molt alta) o UHF (ultra high frequency, freqüència
ultra alta).
Encara que hui en dia la majoria de les emissions són digitals (TDT).
Televisió per cable
El senyal de televisió no arriba a través de l’aire o de l’espai, sinó d’un cable
coaxial o de fibra òptica que s’enganxa al receptor.
Aquest cable permet també rebre dades, és a dir, enviar correus electrònics,
connectar-se a Internet, etc.
Tecnologia 4t ESO 3 - Tecnologies de la comunicació
35
Televisió per satèl·lit
Les ones que arriben a l’aparell receptor no venen de
repetidors terrestres, sinó de satèl·lits artificials.
Per a rebre-les s’empren antenes parabòliques. Autoria de la imatge: Mª Luisa Bello.
Llicència CC
Televisió per Internet
La televisió es rep a través de la connexió
a Internet, siga aquesta amb fils o sense fils.
A més, quelcom important que cal
considerar és el tipus de receptor de televisió.
Les primeres transmissions regulars de televisió
es van efectuar cap al 1937. Des de llavors fins
ara la tecnologia emprada en els receptors ha
canviat substancialment.
Podem distingir tres grans grups de tecnologia diferents:
1. Televisors de tub de rajos catòdics.
2. Televisors TFT o LCD.
3. Televisors de plasma.
1. Televisió de tub de rajos catòdics
Aquesta tecnologia ha sigut l’única fins fa pocs anys. Consta de tres
tubs o canons des dels quals es llancen electrons capa a la pantalla.
La pantalla consta de fosforescència roja, verda i blava, i cadascuna
d’aquestes tres s’activa amb un dels tres tubs. El color de la imatge es forma
per la combinació d’aquests tres colors bàsics (sistema RGB: red, green and
blue; roig, verd i blau).
Els electrons llançats pels tubs van recorrent o escombrant cadascuna de les línies que
formen la pantalla, tornant a compondre la imatge a la pantalla. Naturalment tot açò passa a gran
velocitat.
La llargària dels tubs és el que provocava la gran fondària dels televisors tradicionals,
davant les pantalles planes que predominen actualment.
2. Televisió de TFT-LCD
Està format per molècules de cristall líquid, d’ací el seu nom, pantalla LCD
(liquid cristal display). Aquestes molècules actuen com a interruptors que
connecten i desconnecten cadascun dels molts punt o píxels de la pantalla.
Aquesta engegada es regula mitjançant transistors TFT, d’ací l’altre nom que
reben aquestes pantalles.
Cadascun dels píxels està dividit en tres parts corresponents als tres colors
bàsics: roig, verd i blau. En funció de la intensitat que els transistors TFT donen
a cadascun dels píxels, es forma el color en la pantalla.
Tecnologia 4t ESO 3 - Tecnologies de la comunicació
36
3. Televisió de plasma
Al igual que els televisors tradicionals de tub, la pantalla dels
televisors de plasma està recoberta de fosforescències dels tres colors
bàsics: roig, verd i blau.
Però, com en la tecnologia TFT, la pantalla dels televisors de
plasma està dividida en molts píxels que són connectats i desconnectats
mitjançant xicotetes descàrregues elèctriques produïdes per un gas (el
plasma).
4. Control i protecció de la informació
4.1. Importància
Ja que la tecnologia que permet les comunicacions públiques (ràdio, televisió) són ones
electromagnètiques, molt semblants a les emprades en la comunicació privada (telèfon), les
conversacions dutes a terme per un telèfon mòbil es poden rebre amb un dispositiu no molt més
sofisticat que un aparell convencional de ràdio.
Les conversacions telefòniques estan protegides pel dret a la intimitat, que només pot
vulnerar-se mitjançant una orde judicial en el cas que el fet d’escoltar-ho afavorisca la
investigació de la policia o de les forces de seguretat de l’estat. De no donar-se aqueix cas,
escoltar i encara més difondre conversacions privades va contra la llei, igual que manipular o
tafanejar el telèfon mòbil d’una altra persona sense el seu permís.
Tecnologia 4t ESO 4 - Electrònica analògica
37
Tema 4. Electrònica analògica
Objectius
En aquest tema aprendràs sobre:
Dissenyar circuits electrònics analògics senzills amb la simbologia adequada.
Descriure el funcionament i l’aplicació d’un circuit electrònic i els seus components
elementals.
Fer amb un simulador el muntatge de circuits electrònics prèviament dissenyats amb
una finalitat, tot utilitzant la simbologia adequada.
Fer mesuraments de magnituds elèctriques en circuits electrònics.
Identificar els diferents components electrònics elementals.
Índex
1. Introducció ....................................................................................................................................................... 37
1.1. Diferència entre electricitat i electrònica ................................................................................................. 37
1.2. Components electrònics ........................................................................................................................... 37
2. Resistències electròniques ............................................................................................................................... 38
2.1. Resistències fixes ..................................................................................................................................... 38
2.1.1. Tipus de resistors fixos (l’interior de les resistències) .................................................................... 38
2.1.2. Funció de les resistències en un circuit electrònic .......................................................................... 38
2.1.3. Codi de colors de les resistències ................................................................................................... 39
2.1.4. Potenciòmetres ............................................................................................................................... 41
2.1.5. Resistències dependents ................................................................................................................. 41
2.1.6. Fotoresistències o LDR .................................................................................................................. 42
2.1.7. Termistors ...................................................................................................................................... 42
3. Condensadors .................................................................................................................................................. 43
3.1. Definició. Capacitat. Tipus ...................................................................................................................... 43
4. Díodes .............................................................................................................................................................. 44
4.1. Simbologia i polarització ......................................................................................................................... 44
4.2. LED .......................................................................................................................................................... 44
5. Transistors ....................................................................................................................................................... 45
5.1. Transistors bipolars. PNP i NPN .............................................................................................................. 45
5.2. Transistors en tall o en saturació .............................................................................................................. 46
5.2.1. Transistors en tall ........................................................................................................................... 46
5.2.2. Transistors en saturació .................................................................................................................. 47
5.2.3. Transistors com amplificador ......................................................................................................... 47
6. Miniaturització de circuits ............................................................................................................................... 47
6.1. Circuit integrat ......................................................................................................................................... 47
6.2. Circuit imprés .......................................................................................................................................... 48
7. Instruments de mesura ..................................................................................................................................... 49
7.1. Mesura de tensió ...................................................................................................................................... 49
7.2. Mesura d’intensitat ................................................................................................................................... 50
7.3. Mesura de resistència i de potència .......................................................................................................... 51
Tecnologia 4t ESO 4 - Electrònica analògica
38
1. Introducció
1.1. Diferència entre electricitat i electrònica.
L’electricitat treballa amb conductors i l’electrònica amb semiconductors. Els
semiconductors tenen unes propietats diferents.
L’electrònica ha permés la miniaturització dels aparells, la possibilitat d’automatització, la
programació de processos i un gran desenvolupament de les tecnologies de la informació i la
comunicació.
En les següents il·lustracions es mostren exemples d’aparells elèctrics i electrònics.
1.2. Components electrònics
Tot circuit electrònic està format per uns components bàsics:
Resistències.
Potenciòmetres.
LDR.
Termistors.
Díodes i díodes LED.
Condensadors.
Transistors.
Circuits impresos i integrats.
Tots aquests components es troben, quan s’obri qualsevol aparell electrònic (com ara un
ordinador, un DVD o un reproductor de MP3), integrats en un circuit imprés o placa base.
Per a fer els exercicis d’aquest tema serà útil el programa Crocclip que es pot descarregar
des del tema de la versió original del llibre. A més, visualitza el vídeo que apareix en els
continguts per a aprendre amb el
simulador crocclip.
Et recomanem que analitzes
l’animació que apareix a la pàgina de
continguts que explica com va ser la
història de l’electrònica.
La RAE (Reial Acadèmia Espanyola) defineix l’Electrònica com el “Estudi i aplicació del
comportament dels electrons en diversos mitjans, com ara el buit, els gasos i els
semiconductors, sotmesos a l’acció de camps elèctrics i magnètics”.
Tecnologia 4t ESO 4 - Electrònica analògica
39
2. Resistències electròniques
2.1. Resistències fixes
En electricitat, l’oposició al pas del corrent fa que les resistències produïsquen calor
(exemple: una cuina elèctrica, un forn, un radiador elèctric, una torradora de pa, un eixugacabells,
etc.).
En electrònica es treballa amb resistències molt més xicotetes que, en oposar-se al pas del
corrent, limiten el valor de la intensitat que passa pel circuit.
Les resistències (o resistors per influència de l’anglés), tant en electricitat com en
electrònica, es poden representar de dues formes, ambdós igualment vàlides:
El programa de simulació crocclip utilitza el segon símbol. El valor de la resistència es
mesura en ohms (Ω).
Quants més ohms, més s’oposa la resistència al pas del corrent i més baixa és aquesta
última. Com en electrònica es treballa a vegades amb resistències molt altes, poden emprar-se
múltiples kΩ, que equival a 1.000 Ω (ohms).
2.1.1. Tipus de resistors fixos (L’interior de les resistències)
Segons el material i el procediment de fabricació els resistors poden ser:
Resistències de pel·lícula de carbó. Són les
resistències més utilitzades en l’actualitat degut a la
seua gran estabilitat tèrmica.
Resistències bobinades. Són resistències que
dissipen grans potències.
Resistències de pel·lícula metàl·lica. Són
resistències molt estables i fiables.
2.1.2. Funció de les resistències en un circuit electrònic
En els circuits electrònics utilitzem resistències fixes per a:
Limitar o regular la intensitat de corrent que circula per un determinat circuit. Per
exemple: ací veiem dos circuits formats per una pila, una pereta i una resistència en sèrie
(se suposa que ja coneixes la simbologia). Què hi podeu observar?
Tecnologia 4t ESO 4 - Electrònica analògica
40
En el primer circuit la resistència és de 10 kΩ i en el segon de només 10 Ω. Pots veure que
amb la resistència de menor valor la pereta fa llum, però la resistència de major valor limita el pas
del corrent per la qual cosa no passa la suficient intensitat perquè aquesta puga fer llum.
Protegir alguns components pels que no ha de circular una intensitat de corrent elevada.
La resistència actua com a divisor de tensió. Per exemple:
En el primer la pereta s’ha fos perquè hem connectat una pereta de 9 V a una pila de 12 V.
En posar una resistència en sèrie de 100 Ω, dividim la tensió, hem provocat una determinada
caiguda de tensió entre els seus extrems, i a la pereta li arriba el voltatge necessari per a fer llum.
Repeteix aquests circuits utilitzant el programa crocclip.
Et recomanem que visualitzes l’animació sobre associació de resistències en sèrie i en
paral·lel que apareix en la pàgina de continguts de la versió original del llibre.
2.1.3. Codi de colors de les resistències
Els quatre anells de color que pots veure en una resistència tenen la
funció d’indicar-nos el seu valor, és a dir, de quants ohms són.
Encara que no sempre, en quasi totes les resistències l’últim color sol ser daurat o argentat,
per la qual cosa per a saber si estem llegint els colors bé o mal hem de col·locar la resistència
amb el daurat o l’argentat a la dreta, com en la imatge.
Et recomanem que visualitzes el vídeo sobre el codi de colors de les resistències fixes que
apareix en la pàgina de continguts de la versió original del llibre. Practica i comprova com serien
Per a identificar el valor, en ohms, d’una resistència emprem un codi de quatre franges.
Les tres primeres indiquen el valor nominal i la quarta el valor de la tolerància en tant
per cent. Després llegirem el seu valor en una taula.
Tecnologia 4t ESO 4 - Electrònica analògica
41
els anells de color en les resistències segons la taula del codi de colors que apareix en l’enllaç
corresponent de la pàgina.
Color de la banda
Valor de la 1a xifra
significativa
Valor de la 2a xifra
significativa Multiplicador Tolerància
Negre - 0 1 -
Marró 1 1 10 ± 1%
Roig 2 2 100 ± 2%
Taronja 3 3 1 000 -
Groc 4 4 10 000 ± 4%
Verd 5 5 100 000 ± 0’5%
Blau 6 6 1 000 000 ± 0’25%
Morat 7 7 - ± 0’1%
Gris 8 8 - -
Blanc 9 9 - -
Daurat - - 0,1 ± 5%
Argentat - - 0,01 ± 10%
Cap - - - ± 20%
Aquesta taula ens servirà per a explicar el codi de colors de les resistències fixes. A la
pàgina anterior tens una il·lustració simplificada per a practicar els exercicis proposats.
Veurem un parell d’exemples:
a) Suposem una resistència amb els colors groc, blau, roig i daurat. Primer prenem els
valors corresponents als dos primers colors, groc i blau. El groc és 4 i el blau 6; tenim per tant
46 Ω, de moment.
Tot seguit ens fixem en el tercer color, el roig. El tercer color és el nombre de zeros que
hem d’afegir; caldrà afegir dos zeros, és a dir, multiplicar per 100.
46 x 100 = 4.600 Ω = 4,6 kΩ.
Quan el valor supera els 1000 Ω, és més correcte parlar de kΩ.
Finalment, el quart color ens indica la tolerància. El fabricant de la resistència no ens pot
garantir que el valor exacte siga 4,6 kΩ, hi ha un marge d’error. Si l’últim color és daurat, vol dir
que aqueixa tolerància o marge d’error és del 5%. La resistència pot tindre un valor un 5% major
o menor de 4,6 kΩ.
Per tant, el valor és 4,6 kΩ ± 5%.
b) Suposem ara una resistència amb els colors negre, taronja, daurat i argentat. Comencem
pels dos primers colors. El negre és 0 i el taronja 3, per tant partim d’un valor de 3 Ω. El tercer
color és daurat; quan el tercer color és daurat o argentat, en compte de multiplicar cal dividir el
valor de la resistència, en aquest cas entre 10.
3 : 10 = 0,3 Ω.
Finalment, afegim la tolerància. Com el quart color és argentat, serà d’un 10%.
Per tant, el valor és 0,3 Ω ± 10%.
En electrònica podem treballar amb resistències molt grans o molt xicotetes.
Tecnologia 4t ESO 4 - Electrònica analògica
42
2.1.4. Potenciòmetres
Els potenciòmetres o reòstats són resistències de valor variable; alguns potenciòmetres
tenen una palanca perquè puguem modificar el seu valor girant-la. En altres el seu valor es
modifica fent girar la peça de dins amb un tornavís.
Ací tens un potenciòmetre amb palanca i un altre sense palanca. Sempre tenen tres
terminals.
El símbol del potenciòmetre és el de la resistència, però afegint una fletxa que indica que el
seu valor és variable:
INTERIOR D’UN POTENCIÒMETRE
Es fabriquen bobinats o de grafit. Poden ser giratoris o lliscants.
Té 3 terminals: 1, 2 i c.
La resistència entre 1 i 2 és fixa.
En girar la barra, variem la resistència entre 1 i c, i la resistència entre 2 i c.
A l’esquema elèctric es connecten els terminals 1 i c del potenciòmetre
lliscant. La pereta s’engega quan baixa el valor de la resistència.
Com es tracta d’una resistència, el seu valor es mesurarà en Ω o en kΩ.
Et recomanem que visualitzes el vídeo sobre el funcionament del potenciòmetre amb el
programa crocclip que apareix en la pàgina de continguts de la versió original del llibre.
2.1.5. Resistències dependents
Les resistències dependents són resistències el valor òhmic de les quals varia en funció
de diferents característiques, com ara la llum ambiental, la temperatura i la tensió.
Tecnologia 4t ESO 4 - Electrònica analògica
43
Distingirem dos tipus de resistències dependents:
Fotoresistències
Termistors
Et recomanem que analitzes les animacions que apareixen en les pàgines de continguts, de
la versió original del llibre, que mostren aplicacions de les fotoresistències i dels termistors.
2.1.6. Fotoresistències o LDR
LDR són les sigles en anglés de Light Dependant Resistor (resistència que varia amb la
llum). En valencià el nom més correcte d’aquests components és fotoresistències o fotoresistors,
però el nom més comú és LDR. Són resistències variables com els potenciòmetres, però tenen la
propietat que el seu valor varia en funció de la llum que reben. Quan no reben llum, tenen una
gran resistència; en canvi si reben molta llum la seua resistència baixa i deixen passar el corrent.
El seu símbol és el de la resistència, però amb unes fletxes que representen la llum que
incideix sobre elles. El seu valor es mesurarà igualment en Ω o kΩ, com qualsevol resistència.
Et recomanem que veges l’explicació del funcionament de la LDR amb el simulador
crocclip que apareix en la pàgina de continguts de la versió original del llibre.
2.1.7. Termistors
Els Termistors són resistències de valor variable. En aquesta ocasió, varien amb la
temperatura. Hi ha dos tipus:
Els NTC (Negative Temperature Coefficient), la
resistència dels quals disminueix quan la temperatura
augmenta.
Els PTC (Positive Temperature Coefficient), la
resistència dels quals augmenta amb la temperatura.
En la foto el regle mostra com són de xicotets. A simple vista no es poden distingir els NTC
dels PTC. Aquests són els símbols dels termistors.
De vegades s’escriu en ells +tº o –tº. +tº voldria dir que es tracta d’un PTC i –tº que es
tracta d’un NTC. Naturalment, el seu valor es mesura en Ω o kΩ.
Et recomanem que analitzes el funcionament del termistor amb el simulador crocclip que
apareix en la pàgina de continguts de la versió original del llibre.
Tecnologia 4t ESO 4 - Electrònica analògica
44
3. Condensadors
3.1. Definició. Capacitat. Tipus
Es tracta de components capaços d’acumular càrrega elèctrica que després poden alliberar
quan ens interessa; és a dir, poden funcionar com a piles durant un temps limitat.
Hi ha dos tipus de condensadors:
Ceràmics
Electrolític
Els electrolítics són més grans i presenten polaritat; és a dir, tenen un pol positiu i un de
negatiu i cal parar atenció de connectar-los en polarització directa.
Es representen d’aquesta manera:
El primer símbol representa un condensador ceràmic, sense polaritat. El símbol de la dreta
és el condensador electrolític en el programa crocclip.
Et recomanem que analitzes l’animació que apareix en la pàgina de continguts, de la versió
original del llibre, que explica les característiques i funcionament dels condensadors, així com
la seua capacitat i tensió de càrrega i descàrrega.
Funcionament del condensador
En primer lloc, tanquem l’interruptor de l’esquerra. En
fer-ho, passarà corrent pel condensador i el condensador es
carrega.
Una vegada carregat, podem desconnectar l’interruptor
de l’esquerra i connectar el de la dreta. En fer-ho, el
condensador farà de pila subministrant corrent a la pereta
durant un temps, fins que es descarrega. En funció de la
capacitat del condensador, la pereta romandrà més o menys
temps fent llum.
La capacitat del condensador ens indica la quantitat de càrrega que aquest pot acumular.
Es mesura en farads (F) o, si és xicoteta, en mil·lifarads (mF).
Tecnologia 4t ESO 4 - Electrònica analògica
45
Passat un temps, que depén com hem dit de la capacitat
del condensador, es descarregarà i la pereta deixarà de fer
llum.
Repeteix aquests circuits amb el programa crocclip.
4. Díodes
4.1. Simbologia i polarització
Els díodes són components semiconductors que deixen passar el corrent en un sentit i el
bloquegen en l’altre sentit.
En la següent imatge veiem dos díodes:
I es representen mitjançant aquest símbol:
La fletxa és el pol positiu del díode i la barra el pol negatiu.
Polarització de DÍODES
A la imatge de l’esquerra el díode està connectat en polarització directa, és a dir, el pol
positiu del díode va unit al positiu de la pila (i el negatiu al negatiu). En aqueix cas el díode
condueix i la pereta s’engega. En canvi a la imatge de la dreta el díode està en polarització
inversa, és a dir, el pol positiu del díode va unit al negatiu de la pila (i per tant el negatiu va al
positiu). En aqueix cas el díode talla el corrent i la pereta roman apagada.
4.2. LED
Els díodes que estem més acostumats a veure són els LED (Light
emitter diode).
Els LED emeten llum quan es troben en polarització directa; una de
les seues funcions més típiques és avisar que un aparell electrònic està
encés: les llumenetes de colors dels televisors, ordinadors, DVDs, etc., són
díodes LED.
La pota llarga dels LED és el pol positiu.
El seu símbol és igual al del díode, però se li afigen les fletxes que representen la llum que
emeten:
Tecnologia 4t ESO 4 - Electrònica analògica
46
Al circuit de l’esquerra el LED està en polarització directa, passa corrent pel circuit, el LED
fa llum i el motor gira (ho notes per la fletxa que indica moviment). Al circuit de la dreta el LED
està en polarització inversa: no passa corrent pel circuit, el LED no fa llum i el motor no gira.
Et recomanem que veges el vídeo de protecció del díode emissor de
llum explicat amb el simulador crocclip que apareix en la pàgina de
continguts.
5. Transistors
5.1. Transistors bipolars. PNP i NPN
Els transistors són semiconductors que consten de 3 terminals: emissor, col·lector i base.
Ací tens imatges de transistors.
En una d’elles, pots veure a quina patilla correspon cada terminal.
Hi ha diferents tipus de transistors, però en aquest curs només estudiarem els bipolars. Dins
d’ells, segons com siga la connexió dels seus components, hi ha dos tipus, els NPN i els PNP. Se
simbolitzen de la manera següent:
El de l’esquerra és un transistor NPN i el de la dreta un transistor PNP. En el NPN la fletxa
que indica el sentit del corrent ix cap a fora (el corrent anirà de col·lector a emissor) mentres que
en el PNP la fletxa entra (el corrent anirà d’emissor a col·lector).
El transistor és un component
una miqueta més complex que els que
hem estudiat fins ara. Pot funcionar de
tres formes diferents que veurem tot
seguit.
Tecnologia 4t ESO 4 - Electrònica analògica
47
5.2. Transistor en tall o en saturació
Quan no passa corrent per la base, no pot passar tampoc pels seus altres terminals; es diu
llavors que el transistor està en tall, és com si es tractara d’un interruptor obert.
El transistor està en saturació quan el corrent en la base és molt alta; en aqueix cas es
permet la circulació de corrent entre el col·lector i l’emissor i el transistor es comporta com si
fóra un interruptor tancat.
Vegem un exemple en l’animació, el ventilador (representat per una M) només funcionarà
quan la temperatura siga alta. L’avantatge d’utilitzar el transistor i no un interruptor convencional
és que el transistor talla o reprén el corrent de forma molt més ràpida.
5.2.1. Transistor en tall
Heus ací dos exemples de circuits amb transistors en tall. En ambdós casos, la resistència
de la part inferior és molt xicoteta; en el circuit de l’esquerra perquè incideix llum sobre la LDR i
per tant la resistència és baixa, i en el circuit de la dreta perquè la palanca del potenciòmetre està
en posició de mínima resistència.
Com la resistència en la zona inferior és
xicoteta, el corrent prefereix anar-se’n per ací
i no per la base. Podríem pensar que el circuit
pot tancar-se pel col·lector i l’emissor i
encendre la pereta, però no és així. En no
haver-hi corrent a la base no hi ha corrent en
cap terminal. La pereta està apagada.
El funcionament del transistor depén de la
quantitat de corrent que passe per la seua base.
El transistor treballa en commutació quan pot passar de tall a saturació segons la
quantitat de corrent que reba per la seua base.
Tecnologia 4t ESO 4 - Electrònica analògica
48
5.2.2. Transistor en saturació
Veiem els mateixos circuits que
abans però amb transistors en saturació;
ara és de nit i la LDR no rep llum per
tant la seua resistència és alta. Al circuit
de la dreta, la palanca del potenciòmetre
està en posició de màxima resistència.
Com la resistència en la part inferior és molt alta, el corrent preferirà anar-se’n per la base
del transistor. Com hi ha corrent a la base, es permet també que hi haja corrent pels altres
terminals; la pereta fa llum.
5.2.3. Transistor com amplificador
Un cas intermedi entre tall i saturació es produeix quan el corrent en la base no és tan
xicoteta com per a tallar el corrent en els altres terminals, però tampoc tan gran com per a
permetre-la passar completament.
En aqueix cas el transistor funciona com un amplificador que ens proporciona entre el
col·lector i l’emissor un múltiple del corrent que passa per la base.
En aquestes imatges es veu com en regular amb el potenciòmetre el corrent que passa per la
base, la pereta fa més o menys llum.
6. Miniaturització de circuits
6.1. Circuit integrat
Els circuits integrats o xips són dispositius que contenen una gran quantitat de components
electrònics (díodes, transistors, resistències, etc.) de molt xicoteta grandària i connectats entre si.
D’aquesta manera s’estalvia espai i es redueix la
possibilitat d’error en les connexions.
Quan el transistor es comporta com un amplificador i condueix parcialment diem que
treballa en la zona activa.
Tecnologia 4t ESO 4 - Electrònica analògica
49
Els circuits integrats més populars, a banda dels microprocessadors dels ordinadors, són els
anomenats 555, que s’usen com a temporitzadors per a regular llums intermitents, etc.
Cada circuit integrat té la seua simbologia.
Generalment es representen mitjançant una simple
caixa amb el nombre de terminals que tinguen;
dins de la caixa s’escriu alguna indicació sobre el
tipus de circuit de què es tracta.
Et recomanem que visualitzes el vídeo del funcionament del circuit integrat 555 com a
temporitzador que apareix en la pàgina de continguts.
6.2. Circuit imprés
Tots els components electrònics (díodes, condensadors, resistències, transistors, circuits
integrats, etc.) anteriorment vistos se solden sobre una placa de material conductor, configurant
així el que es coneix per circuit imprés.
Si s’obri qualsevol aparell electrònic (un ordinador, un DVD, etc.)
el que es veurà serà un muntó de circuits impresos, de plaques amb
components electrònics.
Elaboració d’un circuit imprés
Un circuit imprés és una placa o suport de material aïllant (baquelita, fibra de vidre...) que
inicialment té una de les seues cares coberta de coure. Després d’un procés, s’elimina part del
coure, quedant la resta en forma de pistes conductores que uneixen components electrònics,
seguint un esquema elèctric.
La placa de circuit imprés (PCI) tindrà, en acabar el procés, per un costat els components
electrònics i per l’altre costat les pistes amb les soldadures.
Procés d’elaboració de PCI:
1. Dissenyar un esbós del circuit electrònic a escala real (només pistes i punts de
connexió) en paper “pulgometrado” (o mil·limetrat). Cal tenir en compte la grandària
dels components i la distància entre puntes de contacte (1/10 de polzada, 2,54 mm) sobre
tot en alguns elements com ara potenciòmetres, transistors, circuits integrats.
2. Calcar el disseny anterior sobre paper vegetal. Aquest disseny del circuit imprés es
pot realitzar també per mitjans informàtics, utilitzant-hi ferramentes (programari)
desenvolupades per a això.
3. Preparar la placa verge. Tallar la placa de baquelita i de coure de la grandària del
circuit dissenyat. Netejar la cara coberta per una fina capa de coure. Es realitza un
escatat superficial, evitar tocar amb els dits. Realitzar la impressió de les pistes i punts
de connexió en la cara amb coure. Es poden emprar diversos mètodes:
Utilitzar retoladors especials. Es posa el paper vegetal sobre la placa (costat de la
tinta amb el costat del coure). Mitjançant un contrapunxó, es marquen lleument els
punts on aniran col·locats els terminals dels components. Després es lleva el paper
vegetal i amb un retolador permanent es dibuixen les pistes i els punts de connexió.
Tecnologia 4t ESO 4 - Electrònica analògica
50
Utilitzar tires adhesives. Es marquen els punts de connexió igual que en el cas
anterior, però en compte d’utilitzar retoladors s’enganxen tires adhesives i les
volanderes de connexió.
Utilitzar mètode fotogravat. Es posa el paper vegetal sobre la placa verge una
vegada fotosensibilitzada, després s’introdueix en una insoladora. Aquest aparell
emet llum ultraviolada que altera el vernís fotosensible que recobreix la placa. En
submergir la placa en un bany de líquid revelador, el vernís endurit per la llum
realitza la mateixa funció que el retolador o les tires adhesives.
4. Gravat (atacat) de la placa. Eliminar el coure no necessari de la placa, és a dir, el que
no ha sigut cobert amb el retolador. Es pot fer en un recipient o safata de plàstic on es
posarà el líquid atacador, que pot ser un d’aquests dos:
Una part d’àcid clorhídric, dos d’aigua oxigenada i tres d’aigua de l’aixeta.
Utilitzar clorur fèrric dissolt en aigua.
Una vegada que la placa s’ha introduït en la dissolució, al cap d’uns pocs minuts el
coure formarà part de la dissolució com a clorur de coure. S’ha de parar especial atenció
en la manipulació d’aquests compostos químics, perquè poden ocasionar cremades greus
en la pell.
5. Neteja i trepatge de la placa. Es netejarà la placa amb aigua, s’eliminarà amb alcohol
el traç del retolador que encara queda sobre les pistes i punts de connexió (si foren tires
adhesives es poden escatar suaument) i s’assecarà. Tot seguit es procedirà a trepar, amb
una broca del diàmetre adequat (1 o 2 mm), en els punts de connexió, on hagen d’anar
inserits els components.
6. Inserir els components i soldar. Una vegada fets els forats, es passa a inserir els
components i pastilles de connexió en els llocs adequats per a posteriorment soldar-los a
la placa. Per a això s’utilitza, com a ajuda, el dibuix de la vista de components realitzada
prèviament.
7. Connectar la placa i comprovar el seu funcionament.
En la imatge de l’esquerra es mostra un exemple de circuit
imprés; Es veuen prou ben alguns díodes i condensadors ceràmics,
moltes resistències amb el seu codi de colors, sòcols per als circuits
integrats (són les capsetes negres amb potes metàl·liques dalt i
baix) i condensadors electrolítics de distinta grandària (són els
cilindres blancs de vora fosca).
La imatge de la dreta representa les pistes i els punts de
connexió d’una placa de circuit imprés.
7. Instruments de mesura
7.1. Mesura de tensió
La tensió en un circuit elèctric o electrònic es mesura amb un aparell anomenat voltímetre.
El voltímetre és l’aparell específic per a mesurar tensió, però moltes vegades s’empra el
polímetre, que, com el seu nom indica, és un aparell polivalent que pot mesurar distintes
magnituds.
Tecnologia 4t ESO 4 - Electrònica analògica
51
Ací veiem, a la dreta aparells de mesura
analògics i una imatge d’un polímetre digital.
El voltímetre (o el polímetre quan s’utilitza per a mesurar tensió) es representa mitjançant
la lletra V dins d’un cercle. El pol positiu s’indica amb un punt.
Mesurarà la diferència de potencial entre els dos punts a què es connecten els terminals roig
i negre.
El voltímetre pot donar un valor negatiu (imatge de la dreta) si és connecta “del revés”, és a
dir, amb el terminal positiu (de color
roig) en el punt de menor voltatge i el
terminal negatiu (de color negre) en el
punt de major voltatge.
Et recomanem que analitzes el vídeo que apareix en la pàgina de continguts que explica
com funciona un polímetre.
7.2. Mesura d’intensitat
L’aparell específic per a mesurar la intensitat del corrent elèctric és l’amperímetre. El
polímetre es pot emprar també per a mesurar la intensitat. L’amperímetre (o el polímetre emprat
per a mesurar la intensitat) es representa mitjançant la lletra A dins d’un cercle.
En aquest cas la A s’ha substituït per mA perquè el corrent és molt més menut que un
ampere, i per tant es mesura en mil·liamperes (90 mA = 0,09 A). El punt indica, com en el cas del
voltímetre, el pol positiu.
Pot mesurar un valor negatiu si el corrent va en el sentit contrari del que se suposa.
Et recomanem que veges el vídeo que apareix en la pàgina de continguts que explica com
mesurar amb el polímetre el corrent elèctric.
Per a mesurar la tensió el voltímetre (o el polímetre) s’ha de connectar en paral·lel amb
el circuit.
Per a mesurar la intensitat l’amperímetre (o el polímetre) s’ha de connectar en sèrie amb
la branca del circuit en què es vol mesurar el corrent.
Tecnologia 4t ESO 4 - Electrònica analògica
52
7.3. Mesura de resistència i de potència
La resistència es mesura amb un òhmetre (ohmímetre) o amb un polímetre. Es representa
mitjançant la lletra Ω dins d’un cercle.
L’aparell que s’empra per a mesurar la potència és el vatímetre. En aquest cas no hi ha
alternativa, ja que generalment els polímetres no mesuren la potència. El vatímetre es representa
mitjançant la lletra W dins d’un cercle.
La seua connexió és més complexa que la de la resta d’aparells de mesura i no és objecte
d’estudi en aquest tema.
Et recomanem que veges el segon vídeo sobre el mesurament de corrent elèctric que
apareix en la pàgina de continguts.
Per a dur a terme el mesurament de la resistència és necessari aïllar l’element de la resta
del circuit.
Tecnologia 4t ESO 5 - Lògica binària
53
Tema 5. Lògica binària
Objectius
En aquest tema aprendràs sobre:
Distingir entre un senyal analògic i un digital.
Realitzar conversions entre el sistema binari i el decimal.
Obtenir la taula de la veritat d’un sistema electrònic a partir de la seua descripció o de la
seua funció lògica.
Obtenir la funció lògica d’un sistema a partir de la taula de la veritat i simplificar-la.
Comprendre i obtenir el circuit elèctric equivalent a una funció lògica.
Índex
1. Introducció .......................................................................................................................... 54
1.1. Senyals analògiques i digitals ...................................................................................... 54
2. Codi binari, decimal i hexadecimal .................................................................................... 55
2.1. Introducció ................................................................................................................... 55
2.2. De binari a decimal ...................................................................................................... 55
2.3. De decimal a binari ...................................................................................................... 56
2.4. Sistema hexadecimal ................................................................................................... 56
3. Taula de la veritat ............................................................................................................... 56
3.1. La taula de la veritat .................................................................................................... 56
4. Funcions lògiques ............................................................................................................... 57
4.1. Introducció ................................................................................................................... 57
4.2. Funció lògica a partir de la taula de la veritat .............................................................. 58
4.3. Taula de la veritat a partir de la funció lògica ............................................................. 59
4.4. Àlgebra de Boole ......................................................................................................... 60
Tecnologia 4t ESO 5 - Lògica binària
54
1. Introducció
1.1. Senyals analògics i digitals
Quan un equip electrònic ens mostra una informació, pot fer-ho de forma analògica o de
forma digital.
Analògica vol dir que la informació, el senyal, per a anar d’un valor a un altre passa per tots
els valors intermedis, és contínua.
El senyal digital, en canvi, va “a bots”, passa d’un valor al següent sense poder prendre
valors intermedis.
Exemples:
Senyal analògic:
Senyal digital:
Termòmetre:
En el termòmetre de mercuri si la nostra vista fóra prou precisa podríem percebre la
diferència entre una centèsima o mil·lèsima i una altra i mesurar temperatures com 37,214 ºC.
El termòmetre digital, en canvi, no pot detectar cap valor intermedi entre una centèsima i la
següent.
Un senyal analògic es continu i pot prendre infinits valors.
Un senyal digital és discontinu i només pot prendre dos valors o estats: 0 i 1, que poden ser
impulsos elèctrics de baixa i d’alta tensió, interruptors oberts o tancats, etc.
Tecnologia 4t ESO 5 - Lògica binària
55
Rellotges:
Les agulles poden estar en infinites posicions, mentres que el rellotge digital no pot prendre
valors intermedis.
2. Codi binari, decimal i hexadecimal
2.1. Introducció
Un sistema electrònic maneja informació en codi binari, és a dir
zeros i uns: el zero vol dir que no passa corrent i l’u que sí que en passa.
Habitualment treballem amb el sistema decimal que consisteix en el
fet que els nombres enters menors que deu tenen una xifra assignada: 0, 1,
2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
Per al deu ja no hi ha una xifra, sinó que el que fem és tornar al 0 i
posar davant un 1.
En el sistema binari, només el zero i l’u tenen assignada una xifra: 0,
1. Per al dos ja no hi ha xifra, per la qual cosa hem de tornar al 0 i posar un
1 davant.
És a dir, dos circuits en què hi ha corrent. Per al quatre se’ns han
acabat les combinacions amb dues xifres, cal afegir una tercera (100) i així
successivament.
2.2. De binari a decimal
Decimal Binari
0 0000
1 0001
2 0010
3 0011
4 0100
5 0101
6 0110
7 0111
8 1000
9 1001
10 1010
11 1011
12 1100
13 1101
14 1110
15 1111
En el sistema decimal, les xifres que componen un número són les quantitats que estan
multiplicant a les distintes potències de deu (10, 100, 1.000, 10.000, etc.).
Per exemple, 745 = 7 · 100 + 4 · 10 + 5 · 1
O el que és el mateix, 745 = 7 · 102 + 4 · 10
1 + 5 · 10
0
En el sistema binari, les xifres que componen el número
multipliquen a les potències de dos (1, 2, 4, 8, 16...).
20 = 1, 2
1 = 2, 2
2 = 4, 2
3 = 8, 2
4 = 16, 2
5 = 32, 2
6 = 64...
Per exemple, per a passar a decimal un número binari, comencem per l’esquerra i anem
multiplicant cada xifra per les successives potències de 2, avançant cap a la dreta:
101102) = 0·20 + 1·2
1 + 1·2
2 + 0·2
3 + 1·2
4 = 0·1 + 1·2 + 1·4 + 0·8 + 1·16 = 2 + 4 + 16 = 2210)
1102) = 0·20 + 1·2
1 + 1·2
2 = 0·1 + 1·2 + 1·4 = 2 + 4 = 610)
Tecnologia 4t ESO 5 - Lògica binària
56
2.3. De decimal a binari
Per a passar de número enter en base decimal a base binaria es divideix el número decimal
entre 2, el quocient es torna a dividir entre 2, i així successivament; els residus obtinguts formen
el número en sistema binari (la llista de 0 i 1, llegits de baix a dalt és el resultat).
Procediment:
Dividiu entre 2 successivament.
Apunteu el quocient i el residu de cada divisió.
Apunteu la llista de 0 i 1 de baix cap a dalt.
Exemple: passar a binari 7910)
79 : 2, residu = 1, quocient = 39, el dividim entre 2
39 : 2, residu = 1, quocient = 19, el dividim entre 2
19 : 2, residu = 1, quocient = 9, el dividim entre 2
9 : 2, residu = 1, quocient = 4, el dividim entre 2
4 : 2, residu = 0, quocient = 2, el dividim entre 2
2 : 2, residu = 0, quocient = 1
Per tant, 7910) = 10011112)
2.4. Sistema hexadecimal
Un altre codi que s’usa amb certa freqüència és l’hexadecimal, és a
dir, en base setze.
Consisteix a utilitzar les lletres A, B, C, D, E i F per a representar els
números del 10 al 15, mentres que per al 16 emprarem l’1 i el 0.
1016) = 1 · 161 + 0 · 16
0 = 1610)
1B16) = 1 · 161 + 11 · 16
0 = 2710)
3E16) = 3 · 161 + 14 · 16
0 = 6210)
La raó per a l’ús del sistema hexadecimal és que la seua conversió a
binari o la conversió de binari a hexadecimal és molt simple, ja que, en ser
setze igual a dos elevat a quatre, quatre números binaris componen un
número hexadecimal.
No obstant això, en aquest tema no treballarem les conversions entre
l’hexadecimal i altres sistemes.
3. Taula de la veritat
Dec Hex Binari
0 0 0000
1 1 0001
2 2 0010
3 3 0011
4 4 0100
5 5 0101
6 6 0110
7 7 0111
8 8 1000
9 9 1001
10 A 1010
11 B 1011
12 C 1100
13 D 1101
14 E 1110
15 F 1111
3.1. La taula de la veritat
L’objectiu d’un sistema electrònic és produir un cert resultat, al qual anomenem eixida, si
es compleixen unes condicions que anomenem entrades.
Per exemple, a una màquina que funciona amb un motor que pot ser perillós, a més de
l’interruptor d’engegada (A) li afegirem un altre interruptor de seguretat (B).
Tecnologia 4t ESO 5 - Lògica binària
57
El motor només ha d’arrancar quan l’interruptor està tancat i, a més, quan l’interruptor de
seguretat també ho està. Aquest seria l’esquema elèctric de funcionament de la nostra màquina.
Observa la taula:
Si un dels interruptors està tancat
(A = 1) i l’altre també ho està (B = 1), llavors
el motor es posarà en marxa (S = 1).
En el cas que A o B estiguen oberts
(valen 0), el motor romandrà quiet (S = 0).
A aquesta taula, que mostra la relació
entre l’estat de les eixides i de les entrades
d’un sistema, se l’anomena taula de la veritat.
4. Funcions lògiques
4.1. Introducció
És necessari que el nostre sistema electrònic es comporte segons el que estableix la taula de
la veritat.
Per a aconseguir-ho, es redueix la taula de la veritat a una sola expressió que s’anomena
funció lògica.
Les funcions lògiques poden ser molt complexes, però sempre seran una combinació de les
tres operacions lògiques bàsiques.
Suma: interruptors en paral·lel. S = A + B + C
Producte: interruptors en sèrie. S = A · B · C
Negació: polsador normalment tancat. S = A’
A aquestes operacions lògiques bàsiques i a les que deriven d’elles se les anomena, de
forma genèrica, àlgebra de Boole.
Suma lògica
L’eixida s’activa (és un 1) quan una qualsevol de les condicions d’entrada s’activa. Només
no s’activa l’eixida quan totes les entrades són 0.
Tecnologia 4t ESO 5 - Lògica binària
58
Producte lògic
L’eixida s’activa només quan totes les entrades estan actives.
Exemple: En aquest circuit la pereta (S) només s’encén en polsar
els tres interruptors. S = A · B · C
Negació o inversió lògica
En actuar sobre l’entrada (A = 1) l’eixida es deté
(S = 0) i a l’inrevés.
Exemple: En aquest circuit, quan accionem el
polsador A, que està normalment tancat, la pereta
s’apagarà, i si no l’accionem romandrà engegada. S = A’.
La inversió se sol representar mitjançant una barra damunt de la funció ( A=S ) o
mitjançant un apòstrof (S = A’).
4.2. Funció lògica a partir de la taula de la veritat
Es parteix d’un sistema electrònic del que només es coneix la taula de la veritat. Per a
obtenir la funció lògica se segueixen els passos següents:
Localitzar els valors 1 de l’eixida.
Llegir els valors de les variables d’entrada per a cada cas en què l’eixida és 1.
Assignar, per exemple per a la variable A, A quan val 1 i A’ quan val 0.
Multiplicar els valors obtinguts per a cada fila.
Sumar tots els resultats.
Exemple 1
En l’exemple de l’apartat 3 (pàg. 56), en el que un motor es posa en marxa amb dos
interruptors (marxa i seguretat) accionats. La taula de la veritat és:
A B S
Interruptor marxa
Interruptor seguretat
Eixida motor
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1 A · B
Per a obtenir la funció lògica, ens fixem en les files en què S = 1. En aquest cas, només hi
ha una, quan A i B valen 1. Es tracta d’un producte lògic.
S = A · B
Tecnologia 4t ESO 5 - Lògica binària
59
Exemple 2
Suposem ara la següent taula de la veritat:
S val 1 quan A i B valen 0. Això es pot considerar com el
producte lògic de A invertit i B invertit, A’ · B’.
Però S també val 1 quan A val 1 i B val 0. Aquest cas serà el
producte lògic de A i B invertit, A · B’.
A B S
0 0 1 A’ · B’
0 1 0
1 0 1 A · B’
1 1 0
En qualsevol d’aquests dos casos S val 1, per tant serà la suma lògica dels dos.
S = A’ · B’ + A · B’
Exemple 3
Suposem ara un cas amb tres variables: A, B i C:
Veiem on es fa 1 la funció d’eixida:
Quan A i B valen 0 i C val 1, és a dir, A’ · B’ · C
Quan A i C valen 0 i B val 1, és a dir, A’ · B · C’
Quan A i C valen 1 i B val 0, és a dir, A · B’ · C
Atés que S val 1 en qualsevol d’aqueixos tres casos, fem
la suma lògica d’ells:
S = A’ · B’ · C + A’ ·B · C’ + A · B’ · C
A B C S
0 0 0 0
0 0 1 1 A’ · B’ · C
0 1 0 1 A’ · B · C’
0 1 1 0
1 0 0 0
1 0 1 1 A · B’ · C
1 1 0 0
1 1 1 0
4.3. Taula de la veritat a partir de la funció lògica
En aquest cas només es coneix la funció lògica d’un sistema i ens interessa omplir la seua
taula de la veritat.
Procediment:
Construir una taula amb el nombre de variables que té la funció i l’eixida.
Introduir els valors de les entrades segons l’orde lògic.
Interpretar en cada sumand quins són els casos en què la funció val 1.
Completar amb zeros, 0.
Exemple
Donada la funció lògica: S = A’ + B · C + A · B’ · C
En primer lloc escrivim la taula posant les files en l’orde lògic
correcte i deixant buida la columna de l’eixida:
A B C S
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
Tecnologia 4t ESO 5 - Lògica binària
60
Després haurem de posar 1 en els casos següents:
S = A’ + B · C + A · B’ · C
A’: tots aquells en què A valga 0 (000, 001, 010, 011).
B · C: aquells en què B i C valguen 1, siga quin siga el valor
de A (011, 111). Un d’aquests casos, el 011, tenia ja un 1
perquè complia la condició anterior, A’ = 1.
A · B’ · C: quan A val 1, B val 0 i C val 1, (101).
A B C S
0 0 0 1
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 1 1
En la resta dels casos la funció valdrà 0; omplirem amb 0 els buits que ens hagen quedat.
4.4. Àlgebra de Boole
La funció lògica pot ser prou llarga i complexa, per la qual cosa interessa simplificar-la el
més possible.
La simplificació es pot obtenir a partir de certes regles bàsiques o propietats de l’àlgebra de
Boole, que pots veure tot seguit.
Propietat commutativa
a + b = b + a
a · b = b · a
Propietats de la inversió
a + a’ = 1
a · a’ = 0
Propietat associativa
a + (b + c) = (a + b) + c = a + b + c
a · (b · c) = (a · b) · c = a · b · c
Idempotència
a + a = a
a · a = a
Propietat distributiva
a (b + c) = ab + ac
a + bc = (a + b) (a + c)
Llei d’absorció
a + a·b = a
a (a + b) = a
Altres propietats
a + 1 = 1; a + 0 = a
a · 0 = 0; a · 1 = a
(a’)’ = a
Lleis de Morgan
(a + b)’ = a’ · b’
(a · b)’ = a’ + b’
Les propietats associativa, distributiva i commutativa són prou intuïtives, ja que existeixen
igualment en la suma de números naturals als quals estem acostumats; el mateix ocorre amb la
propietat a · 0 = 0.
4.5. Simplificació de funcions lògiques
Procediment:
Buscar factors comuns.
Aplicar la propietat distributiva.
Eliminar termes aplicant a + a’ = 1 · a + 1 = 1.
Tecnologia 4t ESO 5 - Lògica binària
61
Exemple 1: s = abc + b + ab’c + a’bc’
Busquem factors comuns: veiem que en els dos primers termes es repeteix ac i en els dos
últims b.
s = abc + ab’c + b + a’bc’
Apliquem la propietat distributiva:
s = ac (b + b’) + b (1 + c’)
Segons les propietats que hem vist, b + b’ = 1 i 1 + c’ = 1
s = ac · 1 + b · 1
Solució: s = ac + ba
Exemple 2: s = abc’d + a’bc’d + ab’c’d’ + ab’
Busquem factors comuns: veiem que en els dos primers termes es repeteix bc’d i en els dos
últims b.
s = abc’d + a’bc’d + ab’c’d’ + ab’
Apliquem la propietat distributiva:
s = bc’d (a + a’) + ab’ (d’ + 1)
Segons les propietats que hem vist, a + a’ = 1 i d’ +1 = 1
s = bc’d · 1 + ab’ · 1
Solució: s = bc’d + ab’a
Tecnologia 4t ESO 6 - Portes lògiques
63
Tema 6. Portes lògiques
Objectius
En aquest tema aprendràs sobre:
Implementar funcions mitjançant portes lògiques.
Conèixer i manejar la simbologia de les portes lògiques.
Construir circuits lògics en el programa simulador informàtic.
A partir del funcionament d’un sistema, obtenir la seua taula de la veritat i la seua
funció lògica, i implementar aquesta última mitjançant portes lògiques.
Índex
1. Portes lògiques bàsiques ..................................................................................................... 64
1.1. Introducció ................................................................................................................... 64
1.2. Porta AND ................................................................................................................... 64
1.3. Porta OR ...................................................................................................................... 65
1.4. Porta NOT .................................................................................................................... 65
1.5. Porta NAND ................................................................................................................ 65
1.6. Porta NOR ................................................................................................................... 66
2. Implementació d’una funció lògica amb portes bàsiques ................................................... 66
2.1. Obtenció del circuit ...................................................................................................... 66
3. Obtenció de la taula de la veritat d’un circuit ja dissenyat ................................................. 67
3.1. Obtenció de la taula de la veritat ................................................................................. 67
4. Anàlisi d’un sistema electrònic mitjançant blocs ............................................................... 68
4.1. Entrada, procés i eixida ................................................................................................ 68
Tecnologia 4t ESO 6 - Portes lògiques
64
1. Portes lògiques bàsiques
1.1. Introducció
Les portes lògiques són circuits electrònics capaços de realitzar operacions lògiques
bàsiques. Per exemple, per a realitzar l’operació producte utilitzem un circuit integrat a partir del
qual s’obté el resultat S = A · B.
Circuit sèrie
Taula de la veritat
Porta lògica AND
En aparença, les portes lògiques no es distingeixen d’un altre circuit
integrat qualsevol. Només els codis que porten escrits permeten distingir
les distintes portes lògiques entre si o diferenciar-les d’un altre tipus
d’integrats.
La imatge de la dreta representa un circuit integrat que conté 4
portes lògiques NAND.
1.2. Porta AND
El senyal d’eixida s’activa només quan s’activen tots els senyals d’entrada.
Equival al producte lògic S = A · B. Es correspon amb la següent
taula de la veritat (per a tres entrades) i al següent circuit elèctric.
L’eixida s’activa només quan totes les entrades estan activades.
Hi ha dos símbols per a representar la porta AND. El normalitzat és el
de l’esquerra, encara que el de la dreta el podeu trobar també en llibres i
webs.
Tecnologia 4t ESO 6 - Portes lògiques
65
1.3. Porta OR
El senyal d’eixida s’activa si s’activa qualsevol dels senyals d’entrada.
Equival a la suma lògica S = A + B. Es correspon amb la següent
taula de la veritat (per a tres entrades) i al següent circuit elèctric:
L’eixida s’activa quan qualsevol de les entrades està activada.
La porta OR es representa mitjançant aquests dos símbols (el de
l’esquerra és el normalitzat):
1.4. Porta NOT
El senyal d’eixida s’activa l’entrada està
desactivada. És la inversa.
Equival a la negació o inversió S = A’. Es
correspon amb la següent taula de la veritat (per a una
entrada) i al següent circuit elèctric:
L’eixida és la inversa de l’entrada.
La porta NOT se representa mitjançant aquests dos símbols (el de l’esquerra és el
normalitzat).
Recorda que A’ es pot representar també mitjançant una barra damunt de la A ( A ).
1.5. Porta NAND
El senyal d’eixida s’activa sempre que
no s’activen tots els d’entrada. És igual a
combinar una porta AND i una NOT.
Equival a l’invers del producte lògic
S = (A·B)’. Es correspon amb la següent
taula de la veritat i al següent circuit elèctric:
Tecnologia 4t ESO 6 - Portes lògiques
66
La porta NAND es representa mitjançant aquests dos símbols (el de l’esquerra és el
normalitzat). És una de les portes més fàcils de trobar i d’ús més comú:
1.6. Porta NOR
El senyal d’eixida s’activa quan tots els senyals d’entrada estan inactives. És igual a
combinar una porta OR i una NOT.
Equival a l’invers de la suma lògica S = (A+B)’.
Es correspon amb la següent taula de la veritat i al
següent circuit elèctric:
La porta NOR es representa mitjançant aquests
dos símbols (el de l’esquerra és el normalitzat). És una
de les portes més fàcils de trobar i d’ús més comú:
2. Implementació d’una funció lògica amb portes bàsiques
2.1. Obtenció del circuit
Una vegada obtinguda i simplificada la funció que relaciona l’eixida amb les entrades en un
sistema electrònic, l’esmentada funció pot implementar-se, és a dir, portar-se a la pràctica,
mitjançant un circuit de portes lògiques bàsiques.
La simplificació de la funció és important perquè ens estalvia l’ús de portes lògiques.
Procediment:
1. Dibuixa les entrades i afig portes NOT per tal de negar les variables necessàries.
2. Realitza les multiplicacions mitjançant portes AND.
3. Realitza les sumes mitjançant portes OR.
Exemple: Obtenció del circuit de la funció S = A’ · B’ · C + A · B’ · C’
Comencem per dibuixar les tres entrades, A, B i C, i situar al costat d’elles tres portes NOT
que ens permeten obtenir les funcions negades A’, B’, C’ (figura 1). Per a obtenir A’ · B’ · C
multipliquem les variables mitjançant portes AND (figura 2).
Figura 1
Figura 2
Tecnologia 4t ESO 6 - Portes lògiques
67
Fem el mateix per a obtenir el producte A · B’ · C’ mitjançant portes AND (figura 3).
Finalment, mitjançant una porta OR sumem A’ · B’ · C i A · B’ · C’, obtenint la funció S (figura 4).
Figura 3
Figura 4
3. Obtenció de la taula de la veritat d’un circuit ja dissenyat
3.1. Obtenció de la taula de la veritat
La taula de la veritat, com hem vist, serveix per a obtenir la funció lògica i amb ella poder
dissenyar el circuit electrònic. Però és freqüent el contrari, que ens donen el circuit electrònic ja
dissenyat i que necessitem obtenir la seua taula de la veritat per a comprendre el seu
funcionament.
Suposem que ens demanen la taula de la veritat en el següent circuit amb dues entrades A i
B:
Primer mètode
Hem d’anar seguint el recorregut del circuit i obtenint la funció en cada cable fins a arribar
a l’eixida S. Sabent ja la funció d’eixida, podem obtenir la taula de la veritat, tal com vam
estudiar al tema anterior (4.3.).
Segon mètode:
Podem obtenir la taula de veritat a partir de l’observació del comportament del circuit.
Necessitem construir el circuit en un simulador. Després anem accionant els interruptors
buscant totes les combinacions de la taula de veritat, tot anotant el senyal d’eixida en cada cas.
(Sense polsar = 0, polsat = 1).
Tecnologia 4t ESO 6 - Portes lògiques
68
A B S
0 0 1
0 1 0
1 0 1
1 1 1
4. Anàlisi d’un sistema electrònic mitjançant blocs
4.1. Entrada, procés i eixida
Tot el que hem aprés ens serveix per a poder dissenyar, amb facilitat, qualsevol sistema
electrònic; per molt complex que aquest siga, sempre ho anem a poder reduir a tres blocs:
Primer bloc d’entrada, format per les variables que posen en marxa o paren el sistema.
Segon bloc de procés, en el qual el sistema genera una resposta a partir de les dades de
les variables d’entrada.
Tercer bloc d’eixida, mitjançant el qual el sistema actua i realitza la funció que haja de
fer.
El bloc de procés estarà format per les portes lògiques que relacionen les entrades amb les
eixides, és a dir, que permeten que es complisca la taula de la veritat.
La forma de dissenyar el sistema electrònic és tenir clars quants i quins són els senyals
d’entrada del sistema i quin és el senyal d’eixida. Tot seguit, per mitjà de la taula de la veritat,
obtenir la funció lògica que ens permet dissenyar el bloc de procés, el qual constarà de les portes
lògiques que permeten implementar aqueixa funció.
Exemple de disseny
Suposem la següent situació que desitgem resoldre. Hem d’identificar les entrades i les
eixides del sistema per tal de poder obtenir un circuit lògic que s’ajuste a les especificacions
marcades.
Un sistema d’aire condicionat es pot posar en marxa mitjançant un interruptor (A)
manual.
S’engegarà de forma automàtica, encara que l’interruptor estiga obert, quan un termòstat
(B) detecta que la temperatura exterior passa de 30 ºC.
Existeix també un detector (C) que desconnecta el sistema, fins i tot estant l’interruptor
tancat, quan la finestra estiga oberta.
Dissenya el sistema electrònic que permet el control de l’aire condicionat.
Solució
En primer lloc necessitem determinar els blocs d’entrada i d’eixida
Entrades:
A: Interruptor manual. 0 = obert, 1 = tancat
B: Termòstat. 0 si T < 30 ºC, 1 si T > 30 ºC
C: Detector. 0 = finestres tancades, 1 = finestres obertes
Entrada Procés Eixida
Tecnologia 4t ESO 6 - Portes lògiques
69
Eixida: S serà la posada en marxa o la parada del sistema d’aire condicionat
Una vegada determinades les entrades i les eixides, hem
d’obtenir la taula de la veritat que ens explique el procés del sistema.
El sistema no funcionarà (S = 0) quan hi haja finestres tancades
(C = 1) o quan l’interruptor estiga obert i tampoc no n’hi haja
temperatura alta a l’exterior (A i B = 0). La resta dels casos l’eixida
serà 1.
Prenent els 1 de la taula de la veritat, obtenim la funció lògica
del sistema, que hem de simplificar.
A B C S
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 0 1
0 1 1 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 0 1
1 1 1 0
S = A’ · B · C’ + A · B’ · C’ + A · B · C’
Podem trobar dues maneres diferents de simplificar, ambdues correctes:
S = A’ · B · C’ + A · B’ · C’ + A · B · C’ = A’ · B · C’ + A · C’ · (B’ + B) = A’ · B · C’ + A · C’
S = A’ · B · C’ + A · B’ · C’ + A · B · C’ = B · C’ · (A’ + A) + A · B’ · C’ = B · C’ + A · B’ · C’
Optem per la primera expressió S = A’ · B · C’ + A · C’ i la implementem mitjançant portes
lògiques. Hem de comprovar amb un simulador que el resultat és correcte.
Procediment
1. Identificar les entrades i eixides.
2. Assignar 0 i 1 a cada estat de les entrades.
3. Obtenir la taula de la veritat.
4. Obtenir la funció d’eixida a partir de la taula de la veritat.
5. Simplificar la funció.
6. Construir el circuit amb portes lògiques.
Tecnologia 4t ESO 7 - Instal·lacions elèctriques en els habitatges
71
Tema 7. Instal·lacions elèctriques en els habitatges
Objectius
En aquest tema aprendràs sobre:
Reconèixer els components propis d’instal·lacions elèctriques: disseny, normes i
utilització d’aquestes.
Identificar els elements de maniobra i seguretat del circuit en una instal·lació.
Generar plànols elèctrics emprant l’esquema unifilar.
Familiaritzar-se amb el model de factura elèctrica i el càlcul de la mateixa.
Desenvolupar estratègies de consum responsable d’energia.
Índex
1. Introducció .......................................................................................................................... 72
1.1. Transport de l’energia elèctrica ................................................................................... 72
2. Instal·lació dins de l’edifici ................................................................................................ 72
2.1. Instal·lació d’enllaç ..................................................................................................... 72
3. Cablejat de la instal·lació ................................................................................................... 73
4. Disseny de la instal·lació .................................................................................................... 73
5. Esquema unifilar d’enllumenat ........................................................................................... 74
5.1. Tipus de circuit d’enllumenat ...................................................................................... 74
6. Plànol de la instal·lació elèctrica ........................................................................................ 75
6.1. Plànol de força ............................................................................................................. 75
6.2. Plànol d’enllumenat ..................................................................................................... 76
7. Consum i factura de llum ................................................................................................... 76
7.1. Consum i factura de llum ............................................................................................. 76
7.2. Càlcul de la factura de la llum ..................................................................................... 77
Tecnologia 4t ESO 7 - Instal·lacions elèctriques en els habitatges
72
En línies d’alta tensió el voltatge és de 40.000 a 150.000 volts i en les de baixa tensió és
de 230 volts.
1. Introducció
1.1. Transport de l’energia elèctrica
L’energia elèctrica es produeix en centrals de diversos tipus (tèrmica, nuclear, hidràulica,
d’energies alternatives, etc.).
L’electricitat es transporta a través de línies d’alta tensió des d’aquestes centrals, que es
troben lluny dels nuclis de població, fins a les nostres cases.
De la gran instal·lació transformadora l’electricitat es trasllada a través de les línies de mitja
tensió a xicotetes subestacions transformadores que hi ha a cada barri.
En aquestes subestacions el corrent es transforma novament i passa a ser corrent de baixa
tensió, que és el que tenim a casa.
2. Instal·lació dins de l’edifici
2.1. Instal·lació d’enllaç
L’electricitat ha d’arribar de la línia de baixa tensió a
l’interior de la vivenda, per a això es configura la
instal·lació d’enllaç.
L’esmentada instal·lació consta de la connexió, que és
el punt en què es connecta la xarxa de distribució pública
amb l’edifici i està aïllada per la caixa general de protecció.
És la línia general d’alimentació la que connecta amb
l’edifici i passa pels comptadors que mesuren el consum
d’energia elèctrica.
Finalment, l’electricitat arriba a la vivenda a través del
cable de la derivació individual.
En una vivenda unifamiliar, no hi ha línia
general d’alimentació ni derivació individual.
Tecnologia 4t ESO 7 - Instal·lacions elèctriques en els habitatges
73
2.2. Quadre elèctric
És el quadre de comandament i protecció, a partir d’ací es distribueixen els cables que van
als punts de llum i a les preses de corrent (endolls) de la casa. Consta dels elements següents:
El limitador de potència: controla el consum i
bota quan consumim més potència de la contractada.
L’interruptor general automàtic: desconnecta tot
el sistema elèctric de la vivenda. Bota quan hi ha un
curtcircuit.
L’interruptor diferencial: ens protegeix quan
detecta que el corrent que ix del quadre no és el mateix
que torna (fuites de corrent). Açò ocorre si hi ha cap
cable que fa contacte i provoca una derivació de
corrent.
Els xicotets interruptors automàtics (PIA, inicials en castellà) tallen o permeten el pas del
corrent pels diferents circuits que formen la instal·lació.
3. Cablejat de la instal·lació
Els cables que existeixen en una instal·lació elèctrica són tres:
La fase: pot ser de color negre, marró o gris. Porta el corrent des
del quadre als distints punts de llum i preses de corrent de la
instal·lació.
El neutre: de color blau. Porta el corrent de tornada des dels
punts de llum i preses de corrent fins al quadre.
La presa de terra: és de color verd i groc. Només passa corrent a
través d’aquest en cas de fuites o derivacions de corrent, conduint
l’electricitat cap al quadre elèctric i després fins als elèctrodes de terra.
Ací veiem el contacte de presa de terra d’una base d’endolls.
La presa de terra són els borns metàl·lics, mentres que els forats són
per a la fase i el neutre.
4. Disseny de la instal·lació
El Reglament de Baixa Tensió ens indica el nombre mínim de punts de llum i de preses de
corrent que ha d’haver-hi en cada habitació per a una vivenda d’electrificació mitjana.
Així en un saló de 21 m2 situarem quatre preses de corrent i tres punts de llum. En un
corredor de 7 m de llarg, dos punts de llum i dues preses de corrent.
En una cuina instal·larem sis preses de corrent, dos es connecten al circuit general de força,
una altra al circuit especial per a la cuina elèctrica i les altres tres per al circuit de rentadora i
rentaplats (dos per a rentadora i rentaplats i una altra per a un possible termo elèctric).
En el bany, la presa de corrent no va al circuit general de força sinó a un circuit a banda.
Tecnologia 4t ESO 7 - Instal·lacions elèctriques en els habitatges
74
5. Esquema unifilar d’enllumenat
5.1. Tipus de circuit d’enllumenat
Generalment els plànols es dibuixen en forma d’esquema unifilar, és a dir, dels tres cables
dibuixem un només, el de fase.
Per a representar l’esquema unifilar, es dibuixa l’interruptor automàtic de la fase (és a dir,
el PIA) i d’ell es “pengen” les branques corresponents a les distintes habitacions.
Segons les necessitats i ús de l’habitació hi ha diferents esquemes o circuits que integren
diversos punts de llum, distints interruptors, usos de commutadors, etc. Açò permet que
l’enllumenat siga més eficaç i accessible, en adaptar-lo a les característiques de cada espai.
Hi ha cinc modalitats:
Punt de llum senzill.
Punt de llum commutat.
Punt de llum d’encreuament.
Dos punts de llum simultanis.
Dos punts de llum independents.
Punt de llum senzill
En el corredor de la vivenda de l’exemple tenim el circuit més senzill:
Un punt de llum que s’encén només des d’un lloc amb un interruptor normal.
Tecnologia 4t ESO 7 - Instal·lacions elèctriques en els habitatges
75
Punt de llum commutat
És el punt de llum que es pot engegar des de dos llocs
al mateix temps, com ara el del saló de la imatge.
S’instal·la amb dos commutadors.
Punt de llum d’encreuament
Consta dels dos commutadors que acabem de veure i
d’un tercer (la clau d’encreuament) que, en pitjar-lo, creua
els cables fent que el corrent es moga en sentit contrari.
L’esquema de funcionament que pots veure en la
imatge de la pàgina anterior és prou complex, la clau
d’encreuament es representa amb una aspa (X).
A aquesta cuina el llum es pot engegar des de tres
llocs diferents.
Dos punts de llum simultanis
En el bany de la casa de l’exemple tenim dos punts de
llum que s’engeguen al mateix temps. Els punts de llum es
connecten normalment en paral·lel perquè els llums brillen
més, però posant l’interruptor d’aquesta manera, un únic
interruptor connecta i desconnecta les dues llums.
Dos punts de llum independents
En les vivendes hi ha habitacions amb punts de llum
independents.
El circuit, que es connecta també en paral·lel, té dos
interruptors, un per a cada punt de llum.
Podem engegar un, l’altre, les dues o cap.
6. Plànol de la instal·lació elèctrica
6.1. Plànol de força
Les preses de corrent són la primera cosa que es
dibuixa en el plànol. Les preses de corrent es dibuixen
perpendiculars a la paret i han de distribuir-se amb el
suficient espai entre unes i d’altres. Una vegada posades
les preses, es connecten amb el quadre elèctric dibuixant
el cable de fase.
En el plànol s’han de destacar les preses
específiques:
La presa del bany és un circuit a banda, el cable del
qual s’ha pintat de groc per a major claredat.
Tecnologia 4t ESO 7 - Instal·lacions elèctriques en els habitatges
76
En el bany és important no col·locar la presa de corrent damunt de la dutxa o la banyera.
És convenient posar els interruptors i
commutadors en llocs accessibles i
pràctics.
Al voltant del 30% del consum energètic en les llars és una despesa innecessària.
L’estalvi d’electricitat ens afavoreix econòmicament i beneficia el medi ambient.
La presa de la cuina elèctrica ha d’anar també en un circuit a banda, per la qual cosa el
cable apareix en blau. En la cuina hi ha altres tres preses, unides per un cable verd, que també
constitueixen un circuit a banda.
6.2. Plànol d’enllumenat
Es dibuixa un nou plànol per a l’enllumenat. Es
distribueixen els punts de llum en relació als metres
quadrats, repartint-los de forma equilibrada i centrada.
Tot seguit caldrà saber la modalitat de punts de
llum: punts senzill, d’encreuament, independents, etc.,
per a representar-los inicialment en un esquema unifilar
del circuit d’enllumenat i traslladar-los posteriorment al
plànol (situant-los en l’habitació corresponent).
7. Consum i factura de llum
7.1. Consum i factura de llum
L’electricitat que consumim a casa s’estima tot
posant en relació la potència (quilovats) dels aparells amb
el temps (hores) d’ús. S’estableix, per tant, un càlcul en
kilovats·hora (kWh).
A major potència major consum. Per ordre de
despesa energètica ens trobem: els aparells de major
potència, que són els que posseeixen resistències
elèctriques (cuines, radiadors, la planxa...); els segueixen
els que tenen motors (rentadora, frigorífic, rentaplats...); i
finalment els electrònics (televisor, ordinador, vídeo), que
són els de menor potència.
Tecnologia 4t ESO 7 - Instal·lacions elèctriques en els habitatges
77
El nostre usuari de l’exemple pagarà:
5,41 + 9,24 + 0,73 + 0,57 + 3,35 = 19,30 €.
7.2. Càlcul de la factura de la llum
El rebut de l’electricitat a Espanya en l’actualitat es paga mensualment i consta dels
següents components:
a) Potència contractada.
És el màxim de potència que podem consumir sense que bote el limitador; normalment són
3,3 o 5,5 kW. Per cada quilovat contractat es paga una quantitat fixada per llei, que és d’1,64 € al
mes.
Suposem un usuari que té 3,3 kW contractats. Pagarà 3,3 · 1,64 = 5,41 €.
b) Consum.
Es paga una quantitat per cada kilovat·hora consumit durant l’últim mes, també fixada per
llei, de 0,149823 €/kW·h.
Suposem que l’usuari anterior ha consumit 84 kW·h. Pagarà 0,11 · 84 = 9,24 €.
c) Impost especial sobre l’electricitat.
A causa de l’efecte mediambiental de les centrals elèctriques, es recapta aquest impost per a
finançar la investigació en energies alternatives. Encara que el càlcul és més complex, ho
arredonirem a un 5 %. Caldrà multiplicar per 0,05 la suma d’allò que s’ha pagat per potència
contractada i consum.
En l’exemple anterior, l’usuari haurà de pagar per aquest impost (5,41 + 9,24) · 0,05 =
14,65 · 0,05 = 0,73 €.
d) Lloguer del comptador.
El comptador és propietat de la companyia i cal pagar una quantitat pel seu lloguer.
Actualment s’estan cobrant 0,57 € al mes.
e) IVA.
Cal sumar l’IVA, que serà el 21 % de la suma de tot l’anterior.
En el nostre exemple, l’IVA serà 0,21 · (5,41 + 9,24 + 0,73 + 0,57) = 0,21 · 15,95 = 3,35 €
f) Suma total.
Ja només queda sumar els cinc elements (potència, consum, impost sobre l’electricitat,
lloguer del comptador i IVA) per tal d’obtenir el total.
Tecnologia 4t ESO 8 - Altres instal·lacions en els habitatges
79
Tema 8. Altres instal·lacions en els habitatges
Objectius
En aquest tema aprendràs sobre:
Interpretar i dibuixar amb la simbologia adequada plànols de llanterneria i sanejament.
Comprendre i calcular factures d’aigua i de gas.
Conèixer i comprendre el funcionament d’una instal·lació de gas, climatització o
domòtica, així com els seus components i la funció de cadascun d’ells.
Conèixer i aplicar pautes d’estalvi energètic i d’aigua en els habitatges.
Índex
1. Instal·lació de llanterneria ............................................................................................................................... 80
1.1. Components ............................................................................................................................................. 80
1.2. Aparells .................................................................................................................................................... 80
1.3. Simbologia ............................................................................................................................................... 81
1.4. Representació sobre el plànol .................................................................................................................. 81
1.5. Presa d’aigua dels aparells ....................................................................................................................... 81
1.6. Escalfador, comptador i clau de pas ......................................................................................................... 82
1.7. Branques cap als distints quartos humits ................................................................................................. 82
1.8. Connectar les derivacions amb les preses ................................................................................................ 83
1.9. Instal·lació d’aigua calenta ...................................................................................................................... 84
1.10. Instal·lació amb aigua calenta centralitzada ............................................................................................. 84
2. Instal·lació de sanejament ............................................................................................................................... 85
2.1. Components i símbols .............................................................................................................................. 85
2.2. Representació sobre el plànol .................................................................................................................. 85
2.3. Instal·lació en un pis alt ........................................................................................................................... 85
2.4. Instal·lació en una planta baixa ................................................................................................................ 86
3. El consum i la factura de l’aigua ..................................................................................................................... 87
3.1. Importància de l’estalvi ............................................................................................................................ 87
3.2. La factura de l’aigua ................................................................................................................................ 87
4. Instal·lació de gas ............................................................................................................................................ 88
4.1. Components ............................................................................................................................................. 88
4.2. Representació sobre el plànol .................................................................................................................. 88
4.3. Factura del gas ......................................................................................................................................... 88
5. Calefacció i aire condicionat ........................................................................................................................... 89
5.1. Calefacció ................................................................................................................................................ 89
5.2. Aire condicionat ....................................................................................................................................... 89
5.3. Estalvi energètic ....................................................................................................................................... 90
6. Domòtica ......................................................................................................................................................... 90
Tecnologia 4t ESO 8 - Altres instal·lacions en els habitatges
80
1. Instal·lació de llanterneria
1.1. Components
Connexió: És el punt on la instal·lació de la
vivenda s’uneix amb la xarxa pública.
Comptador: Mesura el consum d’aigua. Es posa al
costat de la connexió.
Clau general de pas: Permet o impedeix el pas de
l’aigua. Es col·loca al costat del comptador.
Bomba o grup de pressió (només en edificis de
diverses plantes): Dóna força a l’aigua perquè puga
pujar fins al pis de dalt.
Muntants: Canonades verticals que pugen l’aigua
als pisos. Exemple de comptador
Derivacions: Canonades horitzontals que distribueixen l’aigua pels quartos humits (cuina i
banys). També on s’uneixen canonades que vagen baix terra.
Escalfador: Element que puja la temperatura de l’aigua freda, per tal d’obtenir aigua
calenta. L’escalfador ha de portar la seua pròpia clau de pas.
Claus de pas: En vivendes antigues només hi ha la clau de pas general, però en els pisos
nous es posa una clau de pas en cada quarto humit (cuina i banys).
Preses d’aigua: Connecten els aparells amb la instal·lació de llanterneria; porten sempre
una clau de pas. Poden tindre aixeta o no.
1.2. Aparells
Aparell sanitari Quarto Tipus de presa Nombre de preses
Pica Cuina Amb aixeta Dues: aigua freda i calenta
Rentadora Cuina Sense aixeta Una: aigua freda
Safareig Cuina Amb aixeta Una: aigua freda
Rentaplats Cuina Sense aixeta Una: aigua freda
Lavabo Bany Amb aixeta Dues: aigua freda i calenta
Banyera / Dutxa Bany Amb aixeta Dues: aigua freda i calenta
Bidet Bany Amb aixeta Dues: aigua freda i calenta
Inodor Bany Sense aixeta Una: aigua freda
Tecnologia 4t ESO 8 - Altres instal·lacions en els habitatges
81
En la cuina no hi ha llavaplats però hem de deixar la
presa en previsió per si algun dia el volen instal·lar.
1.3. Simbologia
Aparell Símbol Aparell Símbol
Comptador (control
del consum d’un habitatge) Bomba
Clau de pas (tant
general com de quarto) Escalfador
Canonada d’aigua
freda (muntant i
derivació)
Canonada d’aigua
calenta (muntant i
derivació)
Presa d’aigua Aixeta
1.4. Representació sobre el plànol
Dibuixarem la instal·lació de llanterneria sobre el plànol d’un habitatge, en aquest cas d’un
pis.
Sol dibuixar-se sobre un plànol de planta (vista superior) com el mostrat a la imatge.
1.5. Presa d’aigua dels aparells
L’objectiu de la instal·lació és que l’aigua arribe als distints aparells.
Dibuixem per tant les seues preses d’aigua, tenint en compte quines tenen dues preses
(calenta i freda) i quines només aigua freda.
Tecnologia 4t ESO 8 - Altres instal·lacions en els habitatges
82
Si l’edifici disposara d’aigua calenta central, no existiria
l’escalfador.
1.6. Escalfador, comptador i clau de pas
L’aigua entra en el pis per una muntant que puja des del quarto de comptadors de l’edifici.
Com que ens resulta còmode per al dibuix, suposarem que entra per on està la porta
principal. Allí situarem, per tant, el comptador i la clau de pas general, parant atenció en
dibuixar-les pròximes a una paret, ja que si no estaríem posant el comptador i la clau en mig del
sostre.
1.7. Branques cap als distints quartos humits
La canonada principal haurà de dividir-se en dues derivacions, una per a la cuina i una altra
per al bany, cadascuna de les quals tindrà la seua pròpia clau de pas. D’aquesta manera, podem
tallar l’aigua en la cuina mantenint-la en el bany o a l’inrevés.
Les claus de pas, que han d’estar sempre prop de la paret, no podem dibuixar-les al mig del
sostre d’una habitació.
Tecnologia 4t ESO 8 - Altres instal·lacions en els habitatges
83
L’escalfador ha de tenir la seua pròpia clau de pas, encara que estiga a la
cuina. No rep l’aigua com un aparell més de la cuina, sinó que va a banda.
1.8. Connectar les derivacions amb les preses
Per a acabar la instal·lació d’aigua freda, només manca connectar la derivació amb les
preses dels aparells de cada quarto humit.
Tecnologia 4t ESO 8 - Altres instal·lacions en els habitatges
84
1.9. Instal·lació d’aigua calenta
La instal·lació d’aigua calenta comença a l’escalfador i després es divideix en dues
branques, la de la cuina i la del bany. Hi haurà una clau de pas a l’escalfador i una altra en cada
quarto humit.
Les canonades d’aigua calenta poden dibuixar-se en línia discontínua o en color roig per a
distingir-les de les d’aigua freda. S’ha optat pel roig per a major claredat.
1.10. Instal·lació amb aigua calenta centralitzada
Quan l’aigua calenta està centralitzada, no hi ha escalfador.
En compte d’una, entraran dues muntants d’aigua a l’edifici, una de freda i una altra de
calenta, per la qual cosa hi haurà dos comptadors i dues claus generals de pas. D’altra banda el
disseny es fa igual.
Tecnologia 4t ESO 8 - Altres instal·lacions en els habitatges
85
2. Instal·lació de sanejament
2.1. Components i símbols
El sanejament consisteix en la recollida de les
aigües residuals dels desguassos dels habitatges.
Tota instal·lació de sanejament consta d’uns
components que es representen mitjançant símbols.
Fossa sèptica prefabricada
2.2. Representació sobre el plànol
És diferent la instal·lació quan es tracta d’una planta baixa, en la que les canonades han
d’anar soterrades, que quan es tracta d’un primer pis o superior, on les canonades van pel fals
sostre del pis de baix.
Per als exemples de la instal·lació de sanejament utilitzarem el mateix plànol que en la
instal·lació de llanterneria.
2.3. Instal·lació en un pis alt
Primer que res cal situar les baixants de pluvials i fecals. Si no ens donen instruccions
respecte d’això posarem:
Dos baixants d’aigües pluvials pel costat de fora de l’edifici i en costats oposats del
mateix (els canalons no es dibuixen), parant atenció de no posar-les davant de les
finestres.
Una baixant d’aigües residuals en la cuina. Es tracta d’una canonada vertical, per tant no
podem situar-la en mig de la cuina ni davant d’una finestra, sinó en un cantó o junt a la
paret.
Tecnologia 4t ESO 8 - Altres instal·lacions en els habitatges
86
Atenció: el plànol de sanejament suposa que el vàter és l’aparell situat a la
dreta i el bidet el de l’esquerra en el bany. En el plànol de llanterneria, en
canvi, el vàter era el de l’esquerra. Si els dos plànols es referiren a la
mateixa vivenda, açò seria una contradicció que s’ha d’evitar.
Una baixant d’aigües fecals en el bany. Hem de situar-la al costat de l’inodor. De nou no
pot estar davant d’una finestra ni en mig del quarto, sinó junt a la paret.
2.4. Instal·lació en una planta baixa
La diferència en la planta baixa és que hem de substituir les baixants per arquetes. Les
arquetes de pluvials les situarem fora de l’edifici i les de fecals dins; en aquest cas ja no importa
si la seua situació és pròxima o no a la paret, ja que van soterrades.
Tot seguit:
Es porten les canonades de desguàs a l’arqueta de la cuina.
En el bany es porten a la caixa sifònica i aquest es porta a l’arqueta, llevat de l’inodor.
L’inodor es connecta directament a l’arqueta a través d’una canonada.
Ara falta unir entre si les arquetes de fecals i traure
l’aigua a una altra arqueta fora de l’edifici; en aquest cas,
com l’arqueta de la cuina està ja a la façana, n’hi ha prou
amb portar l’arqueta del bany a la de la cuina. Les arquetes
de pluvials també cal unir-les entre si, assegurant-nos que
els col·lectors van rectes i a ser possible sempre fora de
l’edifici (la terrassa es considera fora). No hem d’unir
arquetes de pluvials amb arquetes de fecals, ja que han de
ser dues xarxes separades.
Tecnologia 4t ESO 8 - Altres instal·lacions en els habitatges
87
3. El consum i la factura de l’aigua
3.1. Importància de l’estalvi
Estalviar aigua és important, i no sols per reduir el cost de la factura. Encara que podem
pagar un consum alt d’aigua, és important desenvolupar un consum responsable, és a dir, pensant
no sols en la nostra economia sinó també en el medi
ambient, especialment a Espanya i d’altres països on
algunes àrees pateixen importants problemes de
sequera.
Aquestes són algunes mesures que permeten
estalviar en el consum d’aigua sense reduir la nostra
qualitat de vida:
Dutxar-se en compte de banyar-se.
No mantenir les aixetes obertes més temps del
necessari. Per exemple mentres ens raspallem
les dents o mentres ens ensabonem a la dutxa.
Arreglar les aixetes o la cisterna de l’inodor
quan gotegen.
3.2. La factura de l’aigua
Els ajuntaments són els encarregats de cobrar l’aigua als usuaris.
Quasi sempre es distingeix entre aigua per a ús domèstic (rentar-se, cuinar, etc.) i aigua per
a ús industrial (empreses que utilitzen l’aigua en el seu procés productiu). Les empreses paguen
tarifes més cares perquè no usen l’aigua només per a cobrir les seues necessitats sinó també com
a matèria primera que els serveix per a obtenir beneficis.
Generalment, al rebut hi ha els següents
components:
Un component fix, que generalment es
divideix: una quota pel manteniment de les
instal·lacions de llanterneria i una altra per
les de sanejament de l’edifici.
Un component variable en funció del
consum. Aquesta part variable solia ser molt
xicoteta, però en els últims temps està
augmentant per a penalitzar el consum alt.
L’IVA del 8% que s’afig a la suma de tot
l’anterior. En funció de l’ajuntament, poden
sumar-se o no altres impostos.
Tecnologia 4t ESO 8 - Altres instal·lacions en els habitatges
88
4. Instal·lació de gas
4.1. Components
La instal·lació de cada usuari comença en una clau general de pas que permet tallar el gas
en tot el pis. Al costat de la clau de pas s’ha de situar el comptador que ens indica el consum en
metres cúbics de gas que estem realitzant.
Del comptador ixen les derivacions, canonades amb un traçat principalment horitzontal,
encara que tindran també trams de pujada i de baixada, que transporten el gas als punts de
consum.
Eixos punts de consum solen ser generalment dos:
la caldera o escalfador i la cuina. Cadascun ha de tenir la
seua pròpia clau de pas, a més de la clau general.
La cuina de la casa i el quarto que acull a la caldera
han d’estar degudament ventilats per tal d’evitar el risc
d’acumulació de gas en un lloc tancat (no hi ha prou amb
que disposen d’una finestra).
Tant la caldera com la cuina tindran els seus
corresponents tubs extractors de gasos que eixiran a
l’exterior mitjançant una reixeta.
Clau de pas de gas natural a una cuina de Santiago de Xile
This illustration was made by Elemaki. Please credit this: José Porras
4.2. Representació sobre el plànol
És pràcticament idèntica a la d’una instal·lació de llanterneria d’aigua freda, amb la
diferència que els punts de consum són només dos i cada un té la seua clau de pas.
4.3. Factura del gas
El pagament a la companyia de gas natural és més senzill que en el cas de l’electricitat. Es
paga una quantitat per cada kWh d’energia consumida, igual que en l’electricitat. Els metres
cúbics de gas es tradueixen a quilovats per hora tenint en compte el poder calorífic del
combustible, per la qual cosa també cal conèixer la densitat, la relació entre els metres cúbics i els
quilograms. A aquests dos termes cal sumar-los l’IVA, que és del 21%.
Tecnologia 4t ESO 8 - Altres instal·lacions en els habitatges
89
Vegem-ho amb l’exemple de la imatge: un
usuari ha tingut en dos mesos un consum de 130
kWh i ha de pagar una quota fixa de 3,90 € al
mes. El cost del kWh de gas és aproximadament
de 0,04 €.
Calculem el terme de consum:
130 · 0,04 = 5,20 €
Calculem el terme fix: 3,90 · 2 = 7,80 €
Sumem ambdós termes per a calcular la
base imposable: 5,20 + 7,80 = 13 €
Calculem l’IVA: 13 · 21 / 100 = 2,73 €
Sumem la base imposable més l’IVA,
obtenint el total: 13 + 2,73 = 15,73 €
5. Calefacció i aire condicionat
5.1. Calefacció
El sistema de calefacció més tradicional consta dels
elements següents:
Una caldera que calfa l’aigua d’uns tubs que passen pel seu
interior. Pot ser elèctrica o funcionar amb algun combustible
fòssil. A més pot ser individual i estar situada a la vivenda de
cada usuari, o col·lectiva.
Canonades de distribució que porten l’aigua calenta de la
caldera als punts de consum, que seran els radiadors. Aquestes
canonades hauran d’anar recobertes amb un material aïllant
perquè no es produïsca una gran pèrdua de calor durant el seu
recorregut, sobretot en instal·lacions col·lectives.
Font Wikipedia. Autor ChNPP
Radiadors que reben l’aigua calenta i la fan recórrer una gran superfície de tubs perquè
cedisca una gran quantitat de calor a l’aire de l’habitació. El nombre d’aletes del radiador, i per
tant la seu grandària, és proporcional a la grandària i a les necessitats de calor de cada quarto (per
exemple, una habitació exterior necessita un radiador més gran que una interior). Els radiadors
disposen d’una clau de pas per a regular la quantitat d’aigua calenta que reben.
Canonades de retorn que porten l’aigua freda que ix dels radiadors de tornada a la caldera,
perquè es torne a repetir el procés. L’aigua de la calefacció, per tant, no es renova sinó que fa
sempre un circuit tancat, passant de la caldera als radiadors i tornant una vegada i una altra.
5.2. Aire condicionat
El principi físic en què es basa la refrigeració és molt paregut al del funcionament d’un
frigorífic i és una miqueta més complex que el de la calefacció; consisteix en un fluid capaç
d’evaporar-se a temperatura ambient absorbint calor del local en què està situat; tot seguit es
comprimeix mitjançant l’acció d’un compressor (que és el que produeix el soroll característic de
Tecnologia 4t ESO 8 - Altres instal·lacions en els habitatges
90
Tant l’aire condicionat com la calefacció són sistemes de climatització que
permeten tenir, en cada moment, la temperatura adequada a la nostra vivenda.
les neveres), es torna a convertir en líquid i s’expandeix per a repetir el procés. És a dir, es tracta
d’un circuit tancat.
En el sistema d’aire condicionat més habitual a les vivendes, el compressor, que és
alimentat per un motor elèctric i que per tant consumeix electricitat, se situa a l’exterior perquè
no moleste el soroll, mentres que a l’interior se situen els evaporadors que prenen aire del local,
el refreden i el tornen gelat a l’interior del local.
5.3. Estalvi energètic
Es pot estalviar una part considerable de l’energia gastada en climatització domèstica
seguint unes pautes prou senzilles:
Tant la calefacció com l’aire condicionat solen ser regulables; és convenient programar
unes temperatures lògiques.
No obrir les finestres més del temps just per a ventilar l’habitació. La tendència a
sobreescalfar o a sobrerefredar el local i obrir la finestra, per a corregir aquests excessos, és
nefasta des d’un punt de vista energètic.
Deixar entrar la llum del sol tot el possible a l’hivern i tancar les persianes o cortines a
l’estiu.
6. Domòtica
La domòtica consisteix en la presència d’automatismes en les instal·lacions dels edificis.
Minimitza el consum d’energia desconnectant aparells que no són necessaris, programant-
los de manera que no treballen al mateix temps sobrepassant un cert consum, pujant o baixant
persianes i cortines de forma automàtica, etc.
Incrementa la seguretat detectant fum, gas, humitat,
persones desconegudes que entren, etc.
Aquest tipus de sensors i alarmes són més freqüents
en els edificis públics, però comencen a introduir-se ja en les
vivendes.
Possibilita el control remot de les instal·lacions des de
fora de la vivenda.
Un automatisme consta de: Un sensor que mesura
alguna variable del valor de la qual depén que el sistema es pose o no en marxa (la temperatura).
Un actuador que pretén modificar el valor d’aqueixa variable; exemple el radiador o l’aparell
d’aire condicionat. Un controlador que és el cervell que exerceix la tasca que tradicionalment feia
l’usuari.
Tecnologia 4t ESO 9 - Pneumàtica i hidràulica (I)
91
Tema 9. Pneumàtica i hidràulica (I)
Objectius
En aquest tema aprendràs sobre:
Conèixer les magnituds físiques més importants que intervenen en els circuits
pneumàtics i hidràulics.
Conèixer les distintes relacions existents entre aquestes magnituds i les lleis físiques que
les regeixen.
Saber distingir els distints elements que componen un circuit pneumàtic/hidràulic i la
seua funció dins del mateix.
Conèixer el funcionament i les principals característiques de cadascun d’aquests
elements.
Adquirir els coneixements necessaris que faciliten l’estudi dels principals circuits
pneumàtics i hidràulics.
Índex
1. Principis físics de la pneumàtica ........................................................................................ 92
1.1. Introducció ................................................................................................................... 92
1.2. Pressió .......................................................................................................................... 92
1.3. Pressió hidrostàtica I .................................................................................................... 93
1.4. Pressió hidrostàtica II .................................................................................................. 93
1.5. Principi de Pascal ......................................................................................................... 93
1.6. Volum .......................................................................................................................... 94
1.7. Velocitat ....................................................................................................................... 94
1.8. Energia ......................................................................................................................... 95
2. Components del circuit ....................................................................................................... 96
2.1. Introducció ................................................................................................................... 96
2.2. Generadors ................................................................................................................... 96
2.3. Conductors ................................................................................................................... 97
2.4. Dispositius de control: vàlvules ................................................................................... 98
2.5. Dispositius receptors: cilindres .................................................................................... 99
2.6. Dispositius de mesura: manòmetres ............................................................................ 101
2.7. Dispositius auxiliars ..................................................................................................... 101
Tecnologia 4t ESO 9 - Pneumàtica i hidràulica (I)
92
Un gas no té ni forma ni volum propi.
1. Principis físics de la pneumàtica
1.1. Introducció
Una instal·lació pneumàtica és la que utilitza aire comprimit per a produir treball.
Una magnitud és qualsevol propietat dels cossos capaç de ser mesurada. Són magnituds:
l’espai, la massa, el temps, la velocitat, la temperatura, etc.
1.2. Pressió
Els sòlids tenen forma pròpia i ocupen un volum definit, ja que les molècules estan
fortament unides entre si. Els gasos, no tenen ni forma ni volum propi, sinó que prenen la forma i
el volum del recipient on estan continguts, pel fet que les seues molècules estan molt separades i
en continu moviment.
La pressió es deu als xocs de les molècules contra la paret del recipient. Encara que la força
exercida per una molècula és xicoteta, el nombre de xocs en una determinada àrea és gran. A
més, les molècules es mouen en totes les direccions, exercint la mateixa pressió en totes les parts
del recipient.
Qualsevol gas sotmés a una pressió fa una força sobre les parets del recipient que el conté.
S’anomena pressió a la força produïda per unitat de superfície.
S
Fp
en la que p és la pressió i ve expressada en Pascals (Pa); F és la força, en Newtons (N); i S és la
superfície, en metres quadrats (m2). Unitats en el S.I.
Encara que la unitat de pressió en el S.I. és el Pascal, no és d’ús habitual. Altres unitats que
s’usen habitualment són:
Atmosfera: 1 atm = 101.300 Pa
Bar: 1 bar = 100.000 Pa
Kilogram força per cm2: 1 kgf/cm
2 = 98.000 Pa
Lliura per polzada quadrada: 1 psi = 6.894,76 Pa (sistema anglès)
Una altra característica important dels gasos és la seua
compressibilitat, que permet la reducció del seu volum. Quan es redueix
el volum augmenten els xocs i, per tant, la pressió sobre les parets del
recipient.
L’aire comprimit, té un comportament elàstic (acumula energia).
En quant cessa l’acció que provoca la compressió, aquest intenta
recuperar el seu volum inicial (expandir-se).
Tecnologia 4t ESO 9 - Pneumàtica i hidràulica (I)
93
La pressió hidrostàtica en un punt de l’interior d’un líquid és
directament proporcional a la densitat del fluid d, a la profunditat h i a la
gravetat del lloc g.
El treball, W = F·d, s’ha de mantenir constant per tant d2 < d1.
1.3. Pressió hidrostàtica I
Els líquids no tenen forma però sí volum propi.
Estudiarem el cas en què no hi ha cap sol·licitació (força) externa sobre el fluid. Es pot
comprovar que la pressió en un punt qualsevol del fluid depén de tres factors:
1. De l’acceleració de la gravetat (g), es mesura en m/s2.
2. De la densitat del fluid (d), es mesura en kg/m3.
3. De l’altura (h), es mesura en m.
p = d·g·h → [Pa = N/m2]
Aquesta pressió és perpendicular a les parets del recipient, i igual en qualsevol punt a una
mateixa altura.
1.4. Pressió hidrostàtica II
Considerarem ara el cas d’un fluid sotmés a l’acció d’una
força externa (F). Suposem, com en la imatge de la dreta, que
tenim un depòsit cobert amb una tapadora de pes (P). La tapadora
té una secció S.
Es pot demostrar, que en aquesta situació la pressió en
qualsevol punt del fluid és la mateixa i de valor:
S
Fp → [Pa = N/m
2]
La pressió a l’interior del fluid és igual en tots els seus punts i depén de la pressió de
la tapadora, que es transmet al fluid en
totes les direccions.
Aquesta característica és la que aprofitem per a fer transmissions hidràuliques, com veurem
en el següent apartat.
1.5. Principi de Pascal
Com hem dit a l’apartat anterior: en un fluid sotmés a una força
externa, la pressió és igual en tots els seus punts. Suposem un fluid i
dos èmbols que es desplacen de forma lineal, com es pot veure en la
figura de la dreta.
Suposem que exercim una força F1, sobre l’èmbol de menor
secció (S1). La pressió exercida pel fluid serà: p = F1 /S1.
Com aquesta pressió és constant en tot el fluid, la força exercida
sobre l’èmbol més gran valdrà: F2 = p·S2.
Com són iguals, substituint: F2 = F1 ·S2 /S1 i com sabem que S2 >> S1, llavors F1 < F2. És a
dir, la força exercida en l’èmbol, és inversament proporcional a la relació de seccions.
Tecnologia 4t ESO 9 - Pneumàtica i hidràulica (I)
94
El producte de la pressió pel volum s’ha de mantenir constant:
P1 ·V1 = P2 ·V2 = constant.
Aquest és el principi de la premsa i del fre hidràulic, que es mostra en les següents imatges:
Fre hidràulic
1.6. Volum
El volum és l’espai que ocupa un cos. La unitat de volum en el sistema internacional és el
metre cúbic (m3). Una altra unitat d’ús comú és el litre (l), l’equivalència de les quals és:
1 1 = 1 dm3
Com recordareu, els líquids són incompressibles (no es pot variar el seu volum), però els
gasos no. I, com es relacionen pressió i volum? La resposta la tenim en la llei de Boyle i
Mariotte:
De l’anterior es dedueix, que la pressió i el volum són inversament proporcionals: si
augmenta la pressió, disminueix el volum i a l’inrevés.
En les següents imatges es mostra un cilindre en què movent l’èmbol del pistó es comprova
com varia la pressió i el volum en cada una de les cambres del mateix:
1.7. Velocitat
La velocitat és l’espai que recorre el fluid per unitat de temps. Es representa per una v i es
mesura en metres per segon (m/s).
Tecnologia 4t ESO 9 - Pneumàtica i hidràulica (I)
95
La llei de la continuitat ens diu que un fluid que circula per totes
les seccions d’una canonada manté constant el seu cabal.
En els fluids, molt unit a la velocitat hi ha una altra magnitud anomenada cabal, que és la
quantitat de fluid que es desplaça per unitat de temps. El cabal es representa amb la lletra Q i es
mesura en metres cúbics per segon (m3/s).
Cabal i velocitat es relacionen per l’equació: Q = v ·S, sent S la secció en m2.
Suposem la canonada de la figura.
Com els cabals s’han de mantenir constants (Q1 = Q2),
llavors: v1 ·S1 = v2 ·S2 → v2 = v1 ·S1/ S2
Com S2>> S1, llavors v1>> v2.
Açò indica que a major secció, menor velocitat, i a l’inrevés.
1.8. Energia
L’energia és la capacitat d’un sistema per a fer un treball. La seua unitat en el sistema
internacional és el joule (J), encara que també és d’ús comú la caloria (cal) o el quilovat per
hora (kWh). L’energia que posseeix un fluid és la suma de tres factors:
1. Energia potencial. Deguda a l’altura a què es troba el fluid. El seu valor Ep = m·g·h.
2. Energia cinètica. Deguda a la velocitat a la qual es desplaça el fluid. El seu valor
Ec = 0,5·m· v2.
3. Energia hidrostàtica. Deguda a la pressió a la qual es troba el fluid. El seu valor
Eh = p·V.
L’energia total del fluid és la suma de les tres. El físic suís Bernoulli va demostrar que en
un fluid:
Ep + Ec + Eh = constant
En la imatge de la figura, en el tub hi ha tres punts distints:
Es pot demostrar que EA + EB + EC = constant
Al punt A l’energia serà: EA = EpA + EcA + EhA = m·g·hA + 0,5·m· vA2 + pA ·V
En B hi ha un estretiment per la qual cosa hi ha un augment de la velocitat (llei de la
continuïtat) i, en no haver-hi una disminució de l’altura, ha d’haver-hi un descens de pressió.
Tecnologia 4t ESO 9 - Pneumàtica i hidràulica (I)
96
En B l’energia serà: EB = EpB + EcB + EhB = m·g·hB=A + 0,5 ·m·vB2 + pB ·V
En C hi ha una pèrdua d’altura. Com el tub té la mateixa secció que en B, per a compensar
el descens d’altura ha d’haver-hi un augment de la velocitat.
En C l’energia serà: EC = EpC + EcC + EhC = m·g·hC + 0,5·m· vC2 + pC=B ·V
Evidentment en la majoria de les vegades necessitarem una
bomba, com en la font de doll de la figura. En aquest cas l’energia de
l’aigua de l’estany en el punt A és 0.
La bomba aportarà l’energia suficient, en forma d’energia
cinètica, al punt B que posteriorment es transformarà en potencial al
punt C.
2. Components del circuit
2.1. Introducció
El fonament del circuit pneumàtic és que la recerca de la mínima energia provoca el
moviment de l’aire cap a un punt en què es puga expandir, o almenys tenir una pressió més baixa,
igual que els electrons es mouen a la recerca del pol oposat del generador en el circuit elèctric.
Aquesta pressió provocarà que els gasos puguen desplaçar un pistó o els elements mòbils
d’un motor. En els líquids, la força que s’efectua sobre ells pot produir també el desplaçament
d’un pistó o dels elements mòbils d’un motor, o que guanyen altura.
Hi ha una gran semblança entre els circuits elèctric i pneumàtic/hidràulic, trobant en els dos
els mateixos components: generadors, conductors, elements de control, receptors i instruments de
mesura.
Generador Mesura Conductor Control Actuador
Circuit elèctric Pila Amperímetre Cable Interruptor Làmpada
Circuit pneu./hidr. Compressor Manòmetre Canonada Vàlvula Cilindre
2.2. Generadors
Com en qualsevol altre tipus de circuit, necessitem un element que proporcione energia al
sistema. Els compressors i les bombes, són els elements anàlegs a la pila en els circuits elèctrics.
Tecnologia 4t ESO 9 - Pneumàtica i hidràulica (I)
97
Definim la pèrdua de càrrega com la pèrdua de pressió entre
l’eixida del generador i el punt d’utilització.
Els compressors (imatge de la dreta) són els elements encarregats de
comprimir l’aire (reducció de volum), transformant l’energia mecànica
en energia potencial. Hi ha dos tipus de compressors: dinàmics
(ventilador) i volumètrics (alternatius o rotatius), dels que estudiarem
només els segons, que es basen en la llei de Boyle Mariotte.
L’aire comprimit s’emmagatzema en un depòsit (de color blau a la
imatge) per al seu ús posterior.
Les bombes hidràuliques (imatge de l’esquerra) són els
elements encarregats d’impulsar l’oli o líquid hidràulic,
transformant l’energia mecànica rotatòria en energia
hidràulica.
Succionen el fluid en una de les cambres i l’impulsen en
l’altra. Quan el fluid troba resistència la bomba espenta
(augmenta la pressió) fins a véncer-la.
Són dues les característiques més importants que defineixen tant a la bomba com al
compressor:
• Pressió. Indica la pressió de treball nominal o màxima. Es mesura en bars.
• Cabal. Indica la quantitat de fluid que és capaç de subministrar. Es mesura
en l/s. Símbol
2.3. Conductors
Els conductors ens permeten connectar els distints dispositius del circuit pneumàtic i
hidràulic, a més de transportar el fluid (aire o oli), com ocorre amb el cable elèctric en els circuits
elèctrics.
Com sabràs, un cable elèctric presenta una certa resistència elèctrica (S
LR ) que fa que
la tensió entre els punts de connexió disminuïsca. Generalment considerem aquesta resistència
nul·la.
En els circuits pneumàtics i hidràulics ocorre quelcom semblant. En els conductors (tubs),
en transportar el fluid també hi ha una pèrdua de pressió (pèrdua de càrrega), que depén de:
1. Llargària del tub. A major llargària, major pèrdua de càrrega.
2. Diàmetre del tub. A major diàmetre, menor pèrdua de càrrega.
3. Elements intermedis, com ara colzes, tes (T), etc. Com més gran siga el nombre d’ells,
major pèrdua de càrrega.
4. Pressió. A menor pressió, major pèrdua de càrrega.
5. Cabal. A major cabal, major pèrdua de càrrega.
Tecnologia 4t ESO 9 - Pneumàtica i hidràulica (I)
98
En els nostres dissenys considerarem la pèrdua de
càrrega menyspreable. Per a representar un tub de treball
fem servir una línia contínua fina. Per a representar una línia
de pilotatge, una discontínua.
2.4. Dispositius de control: vàlvules
Les vàlvules en pneumàtica i hidràulica són els
elements que regulen, controlen o distribueixen el fluid,
tot determinant la seua marxa, aturada, velocitat, sentit
de circulació... (en analogia amb operadors elèctrics
com interruptors, commutadors, polsadors, relens, etc.),
sent per tant fonamentals.
Com qualsevol dispositiu físic quan el
representem en un circuit s’utilitzarà un símbol.
Vàlvula real
Símbol
Vies
S’anomena via a cadascun dels forats pels quals pot circular l’aire en el seu procés de
treball o d’evacuació.
El nombre de vies està determinat pel nombre
de forats de connexió destinats a presa de pressió
(entrada d’aire), eixides d’utilització i eixides
d’escapament. Com a mínim és de dos (entrada i
eixida d’aire).
El fluid sempre circula entre dues vies. Normalment al seu símbol es representa per
números (1, 2, 3...), o lletres (P, R, S...). Cada lletra o número té el seu significat. Per exemple,
amb P o 1, es representa la presa de pressió.
Posicions
El nombre de posicions de maniobra d’una vàlvula està determinada pel nombre de
possibilitats diferents de comunicar les vies entre sí. El menor nombre de posicions d’una vàlvula
és també de dos.
Aquest paràmetre es representa mitjançant quadrats (tants com posicions tinga la vàlvula).
La comunicació entre les diferents vies es fa amb línies i fletxes.
En una determinada posició les vies 2 i 3 estan comunicades, estant la via 1 bloquejada
(imatge de dalt).
El nombre de vies i de posicions d’una vàlvula es representa mitjançant una fracció en la
que el numerador es refereix a les vies, i el denominador a les posicions.
Una vàlvula 3/2 és una vàlvula de 3 vies i 2 posicions de maniobra.
Posició inicial
En les vàlvules es convenient saber quina és la posició inicial (quan la vàlvula està en
repòs), és a dir, com estan comunicades les vies. Açò és important, sobre tot en els inicis de
maniobra del circuit.
Tecnologia 4t ESO 9 - Pneumàtica i hidràulica (I)
99
En la representació simbòlica, la posició inicial és aquella en la qual estan els números de
les vies. Si aquests no estigueren, la posició inicial és la que té marcats uns traços prolongats fora
dels límits del quadrat. En les vàlvules de 3 posicions, la central sempre és la de repòs.
Accionament i retorn
Indica la manera de dur a terme el seu canvi de posició, és a dir,
el sistema d’accionament o el dispositiu de comandament. Aquest fa
les funcions d’accionador (pilotatge), tot desplaçant l’element mòbil
per a aconseguir les diferents posicions de la vàlvula.
Existeixen bàsicament dos tipus d’accionament: manual
(polsador, pedal, palanca...) i pilotat (pneumàticament, hidràulicament
o elèctricament).
Cada accionament té un símbol que es representa en un lateral de
cadascuna de les posicions. Si el símbol és un moll, indica que la
vàlvula és monoestable.
Exemples de símbols
Exemples de vàlvules
2.5. Dispositius receptors: cilindres
Com en qualsevol altre tipus de sistema/energia, la finalitat última, és la realització d’un
treball útil, normalment mitjançant la transformació d’energia.
Els cilindres o pistons són dispositius que transformen l’energia del fluid (aire o oli), en
energia cinètica (moviment rectilini). El fluid, en realitzar pressió sobre l’èmbol del cilindre,
força a aquest a desplaçar-se.
Com qualsevol dispositiu físic quan el representem en un
circuit s’utilitzarà un símbol.
Hi ha multitud de cilindres, tant en la seua forma, com en el
seu funcionament intern, dissenyats cadascun per a la seua funció. Nosaltres estudiarem els d’ús
més comú: cilindres (o pistons) de simple i de doble efecte.
Parts
1. La camisa. És un recipient format per un tub, normalment de forma cilíndrica, encara
que pot ser de forma ovalada o quadrada. Al seu interior hi ha l’èmbol.
Tecnologia 4t ESO 9 - Pneumàtica i hidràulica (I)
100
2. Les culates o tapadores. Són els elements de tancament de la camisa. Una d’elles té un
forat per on ix la tija (peça mòbil).
3. L’èmbol. És l’element que es desplaça per l’interior de la
camisa, separant les dues cambres. L’aire o l’oli
l’espenten, tot transmetent el moviment a la tija, a la qual
està unida.
4. La tija. És una barra d’acer cilíndrica que transmet cap a
l’exterior la força de l’èmbol.
5. Les vies. Són uns forats fets en les culates que permeten
el pas de l’aire comprimit, o l’oli a pressió, a les cambres.
6. El cap. Unit a la tija, canvia en funció de l’ús que li
volem donar al cilindre.
Paràmetres
Els principals paràmetres que defineixen un cilindre són:
1. Tipus. Simple i doble efecte, amb o sense amortiment.
2. Carrera (c). És el desplaçament màxim de la tija o llargària de treball.
3. Diàmetre de l’èmbol (d). Determina la superfície d’atac: S = π·d2/4.
4. Forma constructiva. Depén de l’ús que se li dóna al cilindre.
Funcionament del cilindre de doble efecte
La força que fa avançar el pistó és la pressió del fluid, de la cambra anterior del cilindre,
sobre l’èmbol. El seu valor és: FA = p ·Se, sent p: pressió, Se: superfície de l’èmbol.
La força que fa retrocedir el pistó és la pressió del fluid, de la cambra posterior del cilindre,
sobre l’èmbol tot restant la superfície de la tija. El seu valor és: FR = p · (Se - St), sent p: pressió,
Se: superfície de l’èmbol, St: superfície de la tija.
Si la pressió en les dues cambres del cilindre és la mateixa aquest es troba bloquejat,
romanent en la mateixa posició en la que es trobava.
Funcionament del cilindre de simple efecte
Igual que al cilindre de doble efecte, la força que fa avançar el pistó és la pressió del fluid,
de la cambra anterior del cilindre, sobre l’èmbol. El seu valor és: FA = p·Se, sent p: pressió, Se:
superfície de l’èmbol.
La força que fa retrocedir el pistó és la compressió del moll. El seu valor és: F = -k · x, sent
k: constant del moll, x: elongació.
El retrocés és automàtic en el moment en què deixa d’haver pressió a la cambra anterior.
Exemples de símbols Exemples de cilindres
Tecnologia 4t ESO 9 - Pneumàtica i hidràulica (I)
101
2.6. Dispositius de mesura: manòmetres
Com en qualsevol altre tipus de circuit, necessitem poder mesurar els paràmetres de
funcionament del mateix, per a comprovar que aquests estan dins del rang correcte, o per a
conèixer perquè el funcionament del circuit no és l’adequat.
La mesura bàsica tant en els circuits pneumàtics, com en els hidràulics, és la pressió.
L’aparell que mesura la pressió s’anomena manòmetre.
Manòmetre hidràulic
Manòmetre Pneumàtic
Símbol
Els manòmetres, són dispositius cilíndrics, amb una escala graduada (normalment en bars o
en psi), i una agulla que gira en funció de la diferència de pressió entre una estàndard i la del
circuit on volem mesurar.
Tant els manòmetres pneumàtics com els hidràulics mesuren pressió relativa, també
anomenada manomètrica.
2.7. Dispositius auxiliars
Bàsicament, un circuit pneumàtic o hidràulic consisteix en un compressor o una bomba que
dóna pressió a un fluid i el posa en moviment, uns conductes per on el fluid es mou, unes
vàlvules que el distribueixen d’un lloc a un altre, i un cilindre que es desplaça a causa de l’acció
d’aquest fluid. Però junt amb aquests constituents bàsics hi ha d’altres que també resulten
essencials per al bon funcionament del circuit.
Els elements auxiliars d’ús comú en els circuits pneumàtics són:
Silenciador. S’utilitza per a reduir el soroll que produeix l’aire
comprimit quan escapa a l’atmosfera.
Eixugador. Té per objectiu, reduir la quantitat de vapor d’aigua que
posseeix l’aire.
Filtre. Té com a objecte l’eliminació del nombre més gran possible
de partícules de pols o d’impureses que presenta l’aire. Durant el filtrat
també s’elimina humitat.
Tecnologia 4t ESO 9 - Pneumàtica i hidràulica (I)
102
Lubricant. Els receptors pneumàtics (cilindres i motors), són
elements mecànics sotmesos a fregament, per la qual cosa resulta
necessari la seua lubricació. Aquesta s’aconsegueix afegint oli a l’aire
comprimit.
Regulador de pressió. No tots els dispositius d’un mateix circuit han
de treballar a la mateixa pressió. És més, un circuit no té per què treballar
a la pressió que subministra el compressor. Un regulador ens permet triar
la pressió necessària (sempre menor que la del compressor).
Aquests tres darrers dispositius solen formar el que s’anomena unitat de manteniment.
En els circuits hidràulics el manteniment és més senzill, ja que els líquids són prou menys
problemàtics que l’aire comprimit, i l’únic element dels anteriors que és necessari, a banda del
manòmetre, és el filtre per tal d’eliminar partícules sòlides o en suspensió del fluid.
Tecnologia 4t ESO 10 - Pneumàtica i hidràulica ( I I )
103
Tema 10. Pneumàtica i hidràulica (II)
Objectius
En aquest tema aprendràs sobre:
Conèixer els circuits bàsics d’ús comú en pneumàtica i/o hidràulica.
Saber distingir els distints elements que componen un circuit pneumàtic/hidràulic i la
seua funció dins del mateix.
Saber interpretar un plànol pneumàtic i/o hidràulic, tot deduint el funcionament del
circuit i la funció que els distints elements exerceixen en el circuit.
Conèixer i saber usar la nomenclatura usada per a numerar els distints elements d’un
circuit pneumàtic/hidràulic.
Dissenyar un circuit pneumàtic/hidràulic a partir d’unes especificacions donades.
Índex
1. Comandament directe d’un cilindre ................................................................................... 104
1.1. Comandament d’un cilindre de simple efecte ............................................................. 104
1.2. Comandament d’un cilindre de doble efecte ............................................................... 104
2. Comandament indirecte d’un cilindre ................................................................................ 105
2.1. Comandament d’un cilindre de simple efecte ............................................................. 105
2.2. Comandament d’un cilindre de doble efecte ............................................................... 106
3. Comandament semiautomàtic d’un cilindre ....................................................................... 107
4. Comandament automàtic d’un cilindre .............................................................................. 107
5. Comandament d’un cilindre des de diversos punts (vàlvula OR) ...................................... 108
6. Comandament simultani d’un cilindre des de diversos punts ............................................ 108
6.1. Muntatge utilitzant la vàlvula de simultaneïtat o vàlvula AND .................................. 109
6.2. Muntatge sense utilitzar la vàlvula de simultaneïtat o vàlvula AND .......................... 110
7. Regulació de velocitat ........................................................................................................ 111
7.1. Regulació en un sentit .................................................................................................. 111
7.2. Regulació en dos sentits ............................................................................................... 112
8. Comandament de més d’un cilindre ................................................................................... 112
9. Nomenclatura ..................................................................................................................... 113
Tecnologia 4t ESO 10 - Pneumàtica i hidràulica ( I I )
104
1. Comandament directe d’un cilindre
1.1. Comandament d’un cilindre de simple efecte
Element Quantitat
Cilindre de simple efecte
Vàlvula accionament mecànic (polsador) 3/2 monoestable
Vàlvula distribuïdora amb enclavament mecànic 3/2 (opcional)
Unitat de manteniment
Unitat de pressió (compressor, depòsit i elements comandament)
Tub de connexió
1
1
1
1
1
El que calga
Aquest és el comandament més bàsic. El
seu funcionament és el següent:
Accionant la vàlvula de polsador (3/2),
aquesta canvia de posició (comunica les vies 1 i
2), introduint pressió en la cambra anterior del
cilindre, fent que aquest isca. El cilindre
romandrà en aquesta posició, mentres la vàlvula
estiga accionada.
Quan deixem d’accionar la vàlvula el moll
de la mateixa, fa que aquesta canvie de posició
(comunica les vies 2 i 3), la qual cosa provoca
que la cambra anterior es pose a escape, per la
qual cosa el cilindre retorna per l’acció del moll
interior.
La vàlvula distribuïdora (en tots els
muntatges) ens serveix per a posar en
funcionament el circuit (semblant a un
interruptor general en electricitat) fent que hi haja
pressió en el sistema.
1.2. Comandament d’un cilindre de doble efecte
Element Quantitat
Cilindre de doble efecte
Vàlvula accionament mecànic (polsador) 3/2 monoestable
Vàlvula distribuïdora amb enclavament mecànic 3/2 (opcional)
Unitat de manteniment
Unitat de pressió (compressor, depòsit i elements comandament)
Tub de connexió
1
2
1
1
1
El que calga
Tecnologia 4t ESO 10 - Pneumàtica i hidràulica ( I I )
105
El seu funcionament és el següent:
En accionar la vàlvula de polsador de l’esquerra, aquesta canvia de posició (comunica les
vies 1 i 2), introduint pressió en la cambra anterior del cilindre, fent que aquest isca. El cilindre
romandrà en aquesta posició encara que deixem d’accionar la vàlvula.
En accionar la vàlvula de polsador de la dreta, aquesta canvia de posició (comunica les vies
1 i 2), introduint pressió en la cambra posterior del cilindre, fent que aquest retorne. El cilindre
romandrà en aquesta posició encara que deixem d’accionar la vàlvula.
Si accionem les dues vàlvules al mateix temps el cilindre romandrà en la mateixa posició, ja
que hi ha pressió en les dues cambres (posició de bloqueig).
2. Comandament indirecte d’un cilindre
2.1. Comandament d’un cilindre de simple efecte
Element Quantitat
Cilindre de simple efecte
Vàlvula accionament mecànic (polsador) 3/2 monoestable
Vàlvula accionament pneumàtic 3/2 monoestable
Vàlvula distribuïdora amb enclavament mecànic 3/2 (opcional)
Unitat de manteniment
Unitat de pressió (compressor, depòsit i elements comandament)
Tub de connexió
1
1
1
1
1
1
El que calga
El seu funcionament és el següent:
En accionar la vàlvula de polsador (3/2), aquesta canvia de posició (comunica les vies 1 i
2), fent que la vàlvula pneumàtica també canvie de posició, introduint pressió en la cambra
Tecnologia 4t ESO 10 - Pneumàtica i hidràulica ( I I )
106
anterior del cilindre, fent que aquest isca. El cilindre
romandrà en aquesta posició mentres la vàlvula de polsador
estiga accionada.
Quan deixem d’accionar la vàlvula de polsador el moll
de la mateixa fa que la vàlvula canvie de posició (comunica
les vies 2 i 3), la qual cosa provoca que també canvie de
posició la vàlvula pneumàtica, que fa que la cambra anterior
del cilindre es pose a escape, per la qual cosa el cilindre
retorna per acció del moll interior.
2.2. Comandament d’un cilindre de doble efecte
Element Quantitat
Cilindre de doble efecte
Vàlvula accionament mecànic (polsador) 3/2 monoestable
Vàlvula accionament pneumàtic 4/2 (o 5/2) biestable
Vàlvula distribuïdora amb enclavament mecànic 3/2 (opcional)
Unitat de manteniment
Unitat de pressió (compressor, depòsit i elements comandament)
Tub de connexió
1
2
1
1
1
1
El que calga
El seu funcionament és el següent:
En accionar la vàlvula de polsador de
l’esquerra, aquesta canvia de posició
(comunica les vies 1 i 2), la qual cosa fa que
també canvie la vàlvula pneumàtica
(comunica vies 1 i 4, 2 i 3), introduint pressió
en la cambra anterior del cilindre i deixant la
cambra posterior a escape, fent que aquest
isca. El cilindre romandrà en aquesta posició
encara que deixem d’accionar la vàlvula.
En accionar la vàlvula de polsador de
la dreta, aquesta canvia de posició (comunica
les vies 1 i 2), la qual cosa fa que també
canvie la vàlvula pneumàtica (comunica vies
1 i 2, 3 i 4), introduint pressió en la cambra
posterior del cilindre i deixant la cambra
anterior a escape, fent que aquest retorne. El
cilindre romandrà en aquesta posició encara
Tecnologia 4t ESO 10 - Pneumàtica i hidràulica ( I I )
107
que deixem d’accionar la vàlvula.
Si accionem la dues vàlvules al mateix temps el cilindre romandrà en la mateixa posició, ja
que la vàlvula pneumàtica es bloqueja (hi ha pressió en les dues cambres).
3. Comandament semiautomàtic d’un cilindre
Element Quantitat
Cilindre de doble efecte
Vàlvula accionament mecànic (polsador) 3/2 monoestable
Vàlvula accionament mecànic (corró) 3/2 monoestable
Vàlvula accionament pneumàtic 4/2 (o 5/2) biestable
Vàlvula distribuïdora amb enclavament mecànic 3/2 (opcional)
Unitat de manteniment
Unitat de pressió (compressor, depòsit i elements comandament)
Tub de connexió
1
1
1
1
1
1
1
El que calga
El seu funcionament és el següent:
En accionar la vàlvula de polsador de
l’esquerra, aquesta canvia de posició (comunica les
vies 1 i 2), la qual cosa fa que també canvie la
vàlvula pneumàtica (comunica vies 1 i 4, 2 i 3),
introduint pressió en la cambra anterior del cilindre
i deixant la cambra posterior a escape, fent que
aquest isca.
Quan el cilindre arriba a la posició on està
col·locada la vàlvula de corró, l’acciona, per la
qual cosa aquesta canvia de posició (comunica les
vies 1 i 2). Açò fa que també canvie la vàlvula
pneumàtica (comunica vies 1 i 2, 3 i 4), introduint
pressió en la cambra posterior del cilindre i deixant
la cambra anterior a escape, fent que aquest
retorne. El cilindre romandrà en aquesta posició
encara que el cilindre deixe d’accionar la vàlvula
de corró.
4. Comandament automàtic d’un cilindre
Element Quantitat
Cilindre de doble efecte
Vàlvula accionament mecànic (corró) 3/2 monoestable
Vàlvula accionament pneumàtic 4/2 (o 5/2) biestable
Vàlvula distribuïdora amb enclavament mecànic 3/2 (opcional)
Unitat de manteniment
Unitat de pressió (compressor, depòsit i elements comandament)
Tub de connexió
1
2
1
1
1
1
El que calga
Tecnologia 4t ESO 10 - Pneumàtica i hidràulica ( I I )
108
El seu funcionament és el següent:
Inicialment (en donar pressió) suposem que
la vàlvula de corró de l’esquerra (FC1) està
accionada pel cilindre (comunica les vies 1 i 2), la
qual cosa fa que també canvie la vàlvula
pneumàtica (comunica vies 1 i 4, 2 i 3), introduint
pressió en la cambra anterior del cilindre i deixant
la cambra posterior a escape, fent que aquest isca.
El cilindre romandrà en aquesta posició encara
que deixem d’accionar la vàlvula.
Quan el cilindre arriba a la posició on està
col·locada la vàlvula de corró de la dreta (FC2),
l’acciona, per la qual cosa aquesta canvia de
posició (comunica les vies 1 i 2), i fa que també
canvie la vàlvula pneumàtica (comunica vies 1 i 2,
3 i 4), introduint pressió en la cambra posterior del
cilindre i deixant la cambra anterior a escape, fent
que aquest retorne.
Quan el cilindre arriba de nou on està
col·locada la vàlvula de corró de l’esquerra, l’acciona, iniciant-se de nou el procés (moviment de
vaivé), fins que llevem pressió al sistema tot accionant la vàlvula amb enclavament.
5. Comandament d’un cilindre des de diversos punts (vàlvula OR)
Element Quantitat
Cilindre de simple efecte
Vàlvula accionament mecànic (polsador) 3/2 monoestable
Vàlvula selectora de circuit (vàlvula OR)
Vàlvula distribuïdora amb enclavament mecànic 3/2 (opcional)
Unitat de manteniment
Unitat de pressió (compressor, depòsit i elements comandament)
Tub de connexió
1
1
1
1
1
1
El que calga
La vàlvula OR, també anomenada vàlvula selectora de circuit, és una vàlvula que fa la
funció lògica O (OR en anglès). Aquesta vàlvula disposa de dues entrades i una única eixida. La
vàlvula deixarà passar el fluid quan arribe senyal per una de les dues entrades. És a dir, fa
l’operació suma lògica. El símbol amb el qual es representa i la taula de la veritat (0 = sense
pressió, 1 = amb pressió) són:
E1 E2 S
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Tecnologia 4t ESO 10 - Pneumàtica i hidràulica ( I I )
109
El seu funcionament és el següent:
En l’eixida de la vàlvula OR (2) hi ha pressió quan n’hi
ha en qualsevol de les dues entrades (1).
En accionar qualsevol de les dues vàlvules de polsador
(P1 o P2), canvia de posició (comunica les vies 1 i 2), per la
qual cosa tenim pressió en l’eixida de la vàlvula OR,
introduint pressió en la cambra anterior del cilindre i fent
que aquest isca. El cilindre romandrà en aquesta posició
mentres qualsevol de les vàlvules, o les dues, estiguen
accionades.
Quan no s’acciona cap de les dues vàlvules, en l’eixida
de la vàlvula OR no hi ha pressió, la qual cosa provoca que
la cambra anterior es pose a escape i el cilindre retorna per
l’acció del moll interior.
Aquesta vàlvula es necessària sempre que es vullga fer
una acció des de diversos punts.
6. Comandament simultani d’un cilindre des de diversos punts
6.1. Muntatge utilitzant la vàlvula de simultaneïtat o vàlvula AND
Element Quantitat
Cilindre de simple efecte
Vàlvula accionament mecànic (polsador) 3/2 monoestable
Vàlvula de simultaneïtat (vàlvula AND)
Vàlvula distribuïdora amb enclavament mecànic 3/2 (opcional)
Unitat de manteniment
Unitat de pressió (compressor, depòsit i elements comandament)
Tub de connexió
1
2
1
1
1
1
El que calga
La vàlvula AND, també anomenada vàlvula de simultaneïtat, és una vàlvula que fa la funció
lògica Y (AND en anglès). Aquesta vàlvula disposa de dues entrades i una única eixida. La
vàlvula deixarà passar el fluid quan les dues entrades estiguen activades. És a dir, fa l’operació
multiplicació lògica. El símbol amb el qual es representa i la taula de la veritat (0 = sense pressió,
1 = amb pressió) són:
E1 E2 S
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
El seu funcionament és el següent:
En accionar les dues vàlvules de polsador simultàniament (P1 i P2), fem que canvien de
posició, per la qual cosa tenim pressió en l’eixida de la vàlvula AND, introduint pressió en la
Tecnologia 4t ESO 10 - Pneumàtica i hidràulica ( I I )
110
cambra anterior del cilindre, fent que aquest isca. El cilindre
romandrà en aquesta posició mentres les dues vàlvules estiguen
accionades.
Quan el fluid arriba només des d’una vàlvula
distribuïdora, la vàlvula AND li tanca el pas i, per tant, no hi ha
pressió en la seua eixida. Açò provoca que la cambra anterior
es pose a escape i el cilindre retorna per l’acció del moll
interior.
Aquesta vàlvula s’utilitza quan una acció necessita que
estiguen presents dues senyals, bé siga per seguretat o bé per
control. (Per exemple, l’operació de tall d’una guillotina
d’accionament pneumàtic només s’ha de fer si s’accionen dos
polsadors; d’aquesta manera s’obliga a l’operari a tenir les dues
mans ocupades i es redueix el risc d’accident.)
6.2. Muntatge sense utilitzar la vàlvula de simultaneïtat o vàlvula AND
Element Quantitat
Cilindre de simple efecte
Vàlvula accionament mecànic (polsador) 3/2 monoestable
Vàlvula distribuïdora amb enclavament mecànic 3/2 (opcional)
Unitat de manteniment
Unitat de pressió (compressor, depòsit i elements comandament)
Tub de connexió
1
2
1
1
1
El que calga
El seu funcionament és el següent:
Les dues vàlvules de polsador estan posades en sèrie. Si
qualsevol de les dues vàlvules no està accionada no tenim
pressió, per tant el cilindre roman en la posició de repòs. En
accionar simultàniament les dues vàlvules distribuïdores, amb el
polsador corresponent (P1 i P2), introduïm pressió en la cambra
anterior del cilindre, fent que aquest isca. El cilindre romandrà en
aquesta posició mentres les dues vàlvules estiguen accionades.
Quan deixem d’accionar qualsevol de les dues vàlvules,
llevem la pressió del sistema, amb la qual cosa provoquem que la
cambra anterior es pose a escape, per tant el cilindre retorna per
acció del moll interior.
Tecnologia 4t ESO 10 - Pneumàtica i hidràulica ( I I )
111
7. Regulació de velocitat
7.1. Regulació en un sentit
Element Quantitat
Cilindre de doble efecte
Vàlvula accionament mecànic (polsador) 3/2 monoestable
Vàlvula reguladora de cabal unidireccional
Vàlvula distribuïdora amb enclavament mecànic 3/2 (opcional)
Unitat de manteniment
Unitat de pressió (compressor, depòsit i elements comandament)
Tub de connexió
1
2
1
1
1
1
El que calga
El funcionament del conjunt format per una vàlvula reguladora de cabal i una antiretorn
(vàlvula reguladora de cabal unidireccional) és el següent:
Figura 1. Quan l’aire entra en el sentit marcat per les fletxes, el dispositiu de bloqueig
(bola) es espentat i tapa l’orifici, obligant a l’aire a circular per l’estrangulació deixada pel
caragol de regulació, amb la consegüent disminució de cabal. La pressió de l’aire reforça l’efecte
de tancament. Per tant, podem regular el cabal d’aire que circula augmentant o disminuint
l’obertura de l’estrangulació amb el caragol d’ajust.
Figura 2. Quan l’aire entra ara en el sentit marcat per les fletxes, la pressió d’aquest venç la
força exercida pel moll, la qual cosa fa que la bola isca del seu seient i que l’aire puga fluir
lliurement per aquest orifici, sense passar per l’estrangulació del caragol de regulació (ja que és el
camí que li ofereix menys resistència).
Figura 1 Figura 2
El funcionament del circuit és igual que el de
comandament directe d’un cilindre de doble efecte, al qual se
li ha afegit una vàlvula reguladora de cabal unidireccional.
En el circuit de la figura, en accionar el polsador de
l’esquerra, l’aire ha de travessar obligatòriament la vàlvula
reguladora, per la qual cosa podem regular la velocitat
d’eixida del cilindre.
En accionar el polsador de la dreta, l’aire de la cambra
anterior escapa per la vàlvula antiretorn, per la qual cosa la
velocitat d’eixida no es pot regular.
Tecnologia 4t ESO 10 - Pneumàtica i hidràulica ( I I )
112
7.2. Regulació en dos sentits
Element Quantitat
Cilindre de doble efecte
Vàlvula accionament mecànic (polsador) 3/2 monoestable
Vàlvula reguladora de cabal unidireccional
Vàlvula distribuïdora amb enclavament mecànic 3/2 (opcional)
Unitat de manteniment
Unitat de pressió (compressor, depòsit i elements comandament)
Tub de connexió
1
2
2
1
1
1
El que calga
El funcionament del circuit és igual que
l’anterior, però en aquest hem afegit una altra vàlvula
reguladora de cabal unidireccional.
En el circuit de la figura, quan accionem el
polsador de l’esquerra, l’aire ha de travessar
obligatòriament la vàlvula reguladora de cabal
unidireccional d’aquesta branca, per la qual cosa
podem regular la velocitat d’eixida del cilindre.
L’aire de la cambra posterior del cilindre escapa per
la vàlvula antiretorn de la reguladora de cabal
unidireccional de la branca de la dreta.
Quan accionem el polsador de la dreta, l’aire ha
de travessar obligatòriament la vàlvula reguladora de
cabal unidireccional d’aquesta branca, per la qual
cosa podem regular també la velocitat d’entrada del
cilindre. L’aire de la cambra posterior del cilindre,
escapa per la vàlvula antiretorn de la reguladora de
cabal unidireccional de la branca de l’esquerra.
8. Comandament de més d’un cilindre
Element Quantitat
Cilindre de doble efecte
Vàlvula accionament mecànic (polsador) 3/2 monoestable
Vàlvula accionament mecànic (corró) 3/2 monoestable
Vàlvula accionament pneumàtic 4/2 biestable
Vàlvula distribuïdora amb enclavament mecànic 3/2 (opcional)
Unitat de manteniment
Unitat de pressió (compressor, depòsit i elements comandament)
Tub de connexió
2
1
2
2
1
1
1
El que calga
El que es pretén amb aquest circuit és mostrar com es pot comandar més d’un cilindre (en
aquest cas dos).
En accionar la vàlvula de polsador, fem que el primer cilindre isca. Quan el cilindre passa
per la vàlvula de corró (FC1), l’acciona, fent que isca el segon cilindre.
Tecnologia 4t ESO 10 - Pneumàtica i hidràulica ( I I )
113
Quan aquest passa per la segona vàlvula de corró (FC2), l’acciona, fent que els dos
cilindres retornen. En aquesta posició es mantenen fins que es torne a accionar la vàlvula de
polsador i es repetisca la seqüència.
9. Nomenclatura
Quan es representa un circuit pneumàtic, els components han d’ocupar una posició
prefixada. Cada component se situa en un nivell, o jerarquia, de tal forma que l’element jeràrquic
ocupa en vertical la part més alta, el segon davall de l’anterior i així successivament.
La distribució d’elements per nivell és com segueix (potser no existisquen tots els nivells, i
que una vàlvula puga pertànyer a més d’un nivell):
Nivell 1. Actuadors (pistons i motors)
Nivell 2: Vàlvules reguladores de cabal (estranguladora, antiretorn)
Nivell 3: Vàlvules lògiques (AND i OR)
Nivell 4: Vàlvules de potència (les que piloten directament els actuadors)
Nivell 5: Vàlvules de senyal (vàlvules de polsador, finals de carrera...)
Nivell 6: Elements de tractament del fluid (unitat de manteniment, compressor)
Servisca com a exemple el circuit següent:
Tecnologia 4t ESO 10 - Pneumàtica i hidràulica ( I I )
114
A més d’un lloc, a cada component hem d’assignar-li una identificació que ens proporcione
la màxima informació possible:
1) Els cilindres o elements de potència es numeren amb 1.0, 2.0, 3.0, etc.
2) Els elements de potència porten numeració: 1.1, 2.1, 3.1, 4.1... La primera xifra
identifica l’element de potència que controla i la segona (l’1) indica que es tracta d’un
element de potència.
3) Els captadors es numeren de la forma: 1.2, 1.4, 2.2, 2.4..., quan influeixen en l’eixida de
la tija del cilindre, i 1.3, 1.5, 2.3, 2.5..., quan influeixen en el retrocés de la tija. La
primera xifra sempre indica l’element de potència de què es tracte.
4) Els elements de regulació es numeren de la forma: 1.02, 1.03, 2.02, 2.03, etc., indicant el
primer dígit l’element de potència a què estan connectats.
5) Els elements d’energia porten la numeració: 0.1, 0.2, etc. Ho veiem al nostre voltant on
es produeixen canvis contínuament: moviments dels cossos, realització de forces, canvis
d’estat dels cossos, una substància que es crema, un aparell elèctric que comença a
funcionar, un aliment que es cuina, etc.
Servisca com a exemple el circuit següent:
Tecnologia 4t ESO 11 - Robòtica
115
Tema 11. Robòtica
Objectius
En aquest tema aprendràs sobre:
Analitzar sistemes automàtics, distingint entre màquines, automatismes i robots,
comprenent i descrivint la funció dels seus distints components.
Distingir sistemes de control en llaç obert i en llaç tancat.
Conèixer i identificar els distints sensors que transmeten informació a un sistema de
control.
Índex
1. Introducció .......................................................................................................................... 116
1.1. Automatització ............................................................................................................. 116
1.2. Robotització ................................................................................................................. 116
2. Sistemes de control ............................................................................................................. 117
2.1. Sistemes de llaç obert .................................................................................................. 118
2.2. Sistemes de llaç tancat ................................................................................................. 118
3. Sensors ................................................................................................................................ 119
3.1. Tipus de sensors ........................................................................................................... 119
3.2. Sensors de contacte ...................................................................................................... 119
3.3. Sensors òptics .............................................................................................................. 120
3.4. Sensors de temperatura ................................................................................................ 121
3.5. Sensors d’humitat ........................................................................................................ 121
3.6. Sensors magnètics ........................................................................................................ 122
3.7. Sensors infrarojos ........................................................................................................ 122
4. Components i usos d’un robot ............................................................................................ 123
4.1. Arquitectura d’un robot ............................................................................................... 123
4.2. Aplicacions .................................................................................................................. 124
Tecnologia 4t ESO 11 - Robòtica
116
1. Introducció
1.1. Automatització
La recerca d’una major comoditat per als usuaris i de l’eliminació de la possibilitat de
l’errada humana en l’activitat tecnològica i els processos industrials es pot dividir en tres fases:
1a fase - Mecanització. L’usuari passa de fer un treball a limitar-se a controlar o programar
una màquina que el fa. Les màquines no només redueixen el treball manual, sinó el nombre
d’usuaris ocupats en eixa tasca.
Per exemple, pujar una càrrega pesada per mitjà d’un ascensor suposa que una única
persona, l’ascensorista, pot fer el treball de molts i a més sense cansar-se. Passem de necessitar
diverses persones a només una per a alçar una càrrega, i a més eixa persona realitza un treball
més còmode que els antics portadors.
2a fase - Automatització. Quan la màquina puga
treballar sense necessitat d’un control permanent per part de
l’usuari una vegada que s’ha posat en marxa.
Per exemple, substituir l’ascensor anterior per una
escala mecànica; ja no necessitem a ningú que puge i baixe
amb l’escala, sinó només que la pose en marxa, l’apague i
l’arregle en cas d’avaria. Passem de necessitar múltiples
ascensoristes a només un tècnic que pot controlar totes les
escales de l’edifici.
1.2. Robotització
3a fase - Robotització. L’últim pas consisteix a substituir no només el treball manual de
l’home sinó també l’intel·lectual, per mitjà d’una màquina intel·ligent que no sols és capaç de fer
una tasca repetitiva sense necessitat de
supervisió externa, sinó que sap prendre
decisions.
Per exemple, substituïm el tècnic de les
escales mecàniques per un control per ordinador
capaç de posar en marxa l’escala, de bloquejar-la
en cas d’avaria i d’interrompre el seu
funcionament quan no hi ha ningú pujant, per a
estalviar energia. Un únic tècnic pot supervisar
uns quants ordinadors, i cadascun d’aquests,
totes les escales mecàniques de molts edificis.
Tecnologia 4t ESO 11 - Robòtica
117
Et recomanem que analitzes l’animació que apareix a la pàgina de continguts que explica
els avantatges i inconvenients de la progressiva automatització, així com les característiques
principals de les màquines, els autòmats i els robots.
Així, doncs, la màquina és capaç de realitzar un treball dirigit per un usuari, l’autòmat és
capaç de realitzar el treball senzill i repetitiu que li manen sense necessitat de supervisió i el robot
és capaç de decidir quin és el treball que ha de fer.
Màquina
Autòmat
Robot
Androide
Hi ha robots antropomorfs, és a dir, construïts amb una estructura semblant a la del cos
humà, que reben el nom d’androides. No obstant això, fora de les novel·les de ciència-ficció els
androides no són d’ús habitual en la indústria, sinó que la major part dels robots que podem veure
en les empreses són màquines electròniques que poden o no tenir algun braç articulat.
2. Sistemes de control
Recordem que els automatismes i els robots són capaços d’iniciar i de parar processos sense
la intervenció manual de l’usuari. Per a això necessitaran rebre informació de l’exterior,
processar-la i emetre una resposta. En un automatisme eixa resposta serà sempre la mateixa però,
Tecnologia 4t ESO 11 - Robòtica
118
en un robot, podem tenir diferents comportaments segons les circumstàncies. A açò se l’anomena
un sistema de control.
A la informació que rep el sistema de l’exterior se l’anomena, de forma genèrica, entrada o
input. A les condicions que existeixen en l’exterior després de l’actuació (o no actuació) del robot
se’ls anomena, de forma genèrica, eixida o output.
Hi ha dos tipus de sistemes de control d’un robot: sistemes de control de llaç obert i
sistemes de control de llaç tancat.
2.1. Sistemes de llaç obert
En els sistemes de llaç obert o sistemes sense realimentació, l’eixida no té efecte sobre el
sistema.
Aquest seria l’esquema que els defineix:
La major part de sistemes de llaç obert seran automatismes als quals no podrem anomenar,
en sentit estricte, robots. Açò és degut a què, al no tenir en compte l’eixida, la seua capacitat de
presa de decisions “intel·ligents” és molt limitada.
Per exemple, un sistema de reg en llaç obert té un temporitzador que el posa en marxa tots
els dies a una determinada hora; rega les plantes durant un cert temps passat el qual s’interromp,
amb independència que les plantes hagen rebut la quantitat d’aigua adequada, una quantitat
excessiva o una quantitat insuficient. Es tracta d’un automatisme, però no d’un autèntic robot.
Et recomanem que analitzes l’animació que apareix en la pàgina de continguts que mostra
el funcionament d’una torradora, com a sistema de control de llaç obert. Al no tenir termòstat,
la màquina deixa de funcionar sense saber si està torrada o no la llesca de pa.
2.1. Sistemes de llaç tancat
Sistemes de llaç tancat o sistemes amb realimentació o feedback. La presa de decisions del
sistema no depén només de l’entrada sinó també de l’eixida.
El sistema és més flexible i capaç de reaccionar si el resultat que està obtenint no és
l’esperat; els sistemes a què podem anomenar robots quasi sempre són de llaç tancat.
Senyal d’entrada (Input)
Elements de
control
Procés
Senyal d’eixida (Output)
Tecnologia 4t ESO 11 - Robòtica
119
Aquest seria l’esquema que els defineix:
Un sistema de reg en llaç tancat, no es pararà al cap d’un temps fix, sinó quan detecta que
s’està aconseguint l’objectiu buscat, és a dir, que la humitat de les plantes és l’adequada. I es
posarà en marxa, no a una hora determinada, sinó en qualsevol moment en què la humitat se situe
per davall d’un valor determinat.
Et recomanem que analitzes l’animació que apareix en la
pàgina de continguts que mostra el funcionament d’un forn, com
a sistema de control de llaç tancat. Al tenir termòstat, la màquina
deixa de funcionar quan aconsegueix la temperatura assenyalada, i
torna a elevar la temperatura si aquesta baixa.
3. Sensors
Les dades d’entrada i de realimentació dels sistemes de control s’introdueixen mitjançant
uns dispositius, normalment electrònics, que s’anomenen sensors.
El sensor tradueix la informació que li arriba de l’exterior mitjançant un impuls elèctric,
normalment digital (passa corrent o no en passa), que pot ser analitzada i processada per la unitat
de control del sistema.
3.1. Tipus de sensors
Hi ha diferents tipus de sensors, en funció del tipus de variable que hagen de mesurar o
detectar:
De contacte.
Òptic.
Tèrmics.
D’humitat.
Magnètics.
D’infrarojos.
3.2. Sensors de contacte
S’empren per a detectar el final del recorregut o la posició límit de components mecànics.
Per exemple: saber quan una porta o una finestra, que s’obrin automàticament, estan ja
completament obertes, i per tant el motor que les acciona s’ha de parar.
Senyal d’entrada (Input)
Elements de
control
Procés
Senyal d’eixida (Output)
Realimentació
Tecnologia 4t ESO 11 - Robòtica
120
Els principals són els anomenats final de carrera o final de recorregut. Es tracta d’un
interruptor que consta d’una xicoteta peça mòbil i d’una peça fixa que s’anomena NO
(normalment obert), o NT (normalment tancat).
La peça NO està separada de la mòbil. Només fa contacte quan el component mecànic
arriba al final del seu recorregut i acciona la peça mòbil, fent que passe el corrent pel circuit de
control.
La peça NT fa contacte amb la mòbil i només se separa quan el
component mecànic arriba al final del seu recorregut i acciona la peça
mòbil impedint el pas del corrent pel circuit de control. Segons el
tipus de fi de carrera, pot haver-hi una peça NO, una NT o ambdós.
Punxa en la imatge que apareix en la pàgina de continguts per a
veure el vídeo d’un robot amb sensors de proximitat en la seua part
superior, i amb sensors de contacte en el seu para-xocs inferior.
3.3. Sensors òptics
Detecten la presència d’una persona o d’un objecte que interrompen el feix de llum que li
arriba al sensor.
Els principals sensors òptics són les fotoresistències, les LDR.
Recordem que es tractava de resistències el valor de les quals disminuïa amb la llum, de
manera que quan reben un feix de llum permeten el pas del corrent elèctric pel circuit de control.
Quan una persona o un obstacle interromp el pas de la llum, la LDR augmenta la seua resistència
i interromp el pas de corrent pel circuit de control.
Circuit automàtic: detector d’obscuritat
Les LDR són molt útils en robòtica per a regular el moviment dels robots i parar-lo quan
van a entropessar amb un obstacle, o bé disparar alguna alarma. També serveixen per a regular la
il·luminació artificial en funció de la llum natural.
El circuit que apareix en la imatge superior ens permetria controlar la posada en marxa
d’una alarma en disminuir la intensitat lluminosa que incideix sobre una LDR.
Senyal d’entrada (Input) Ex. Llum
Elements de control
Procés
Senyal d’eixida (Output) Ex. So
Tecnologia 4t ESO 11 - Robòtica
121
3.4. Sensors de temperatura
Els termistors són els principals sensors de temperatura.
Es tracta de resistències el valor de les quals augmenta amb la temperatura (termistor PTC)
o bé disminueix amb la temperatura (termistor NTC).
Per tant, depén de la temperatura que el termistor permeta o no el pas del corrent pel circuit
de control del sistema.
El símbol i l’aparença d’un termistor és:
La principal aplicació dels sensors
tèrmics és, com és lògic, la regulació de
sistemes de calefacció i aire condicionat, a
més de les alarmes de protecció contra
incendis.
Punxa en la imatge que apareix en la
pàgina de continguts per a veure el vídeo
d’una curiosa aplicació dels sensors de
temperatura.
3.5. Sensors d’humitat
Es basen en què l’aigua no és un material aïllant, com ara l’aire, sinó que té una
conductivitat elèctrica; per eixa raó el Reglament Electrotècnic de Baixa Tensió prohibeix la
presència de preses de corrent pròximes a la banyera, com vam veure en el tema anterior.
Per tant un parell de cables elèctrics nus (sense cinta aïllant recobrint-los) conduiran una
xicoteta quantitat de corrent si l’ambient és humit; si posem un transistor en zona activa que
amplifique aquest corrent, tenim un detector d’humitat.
Sensor d’humitat
Símbol
Sensor d’humitat de fabricació casera
Els sensors d’humitat s’apliquen per a detectar el nivell de líquid en un depòsit, o en
sistemes de reg de jardins per a detectar quan les plantes necessiten ser regades i quan no.
Tecnologia 4t ESO 11 - Robòtica
122
L’esquema elèctric mostra una sonda que detectaria la humitat i gràcies als transistors
s’amplifica el senyal per a posar en marxa la bomba de reg.
3.6. Sensors magnètics
Detecta els camps magnètics que provoquen els imants o els corrents elèctrics. El principal
és l’anomenat interruptor Reed. Consisteix en un parell de làmines metàl·liques de materials
ferromagnètics ficades a l’interior d’una càpsula. Aquetes làmines metàl·liques s’atrauen en
presència d’un camp magnètic, tancant el circuit.
El seu símbol recorda vagament al de l’interruptor convencional:
L’interruptor Reed pot substituir als finals de carrera
per a detectar la posició d’un element mòbil, amb l’avantatge
que no necessita ser espentat físicament per l’esmentat
element sinó que pot detectar la proximitat sense contacte
directe. Açò és molt útil quan interessa evitar el contacte
físic, per exemple per a detectar el nivell d’aigua d’un depòsit
sense risc de curtcircuits.
Punxa en la imatge que apareix en la pàgina de
continguts per a veure el vídeo en què un interruptor Reed és
activat per un pèndol magnètic.
3.7. Sensors infrarojos
Si recordem l’espectre electromagnètic estudiat al tema 3, existia una franja d’ones
electromagnètiques la freqüència de la qual és molt baixa perquè els nostres ulls la detecten; són
els infrarojos.
Hi ha díodes capaços d’emetre llum infraroja i transistors sensibles a aquest tipus d’ones i
que, per tant, detecten les emissions dels díodes. Aquesta és la base del funcionament dels
Tecnologia 4t ESO 11 - Robòtica
123
comandaments a distància; el comandament conté díodes que emeten infrarojos que són rebuts
pels fototransistors de l’aparell.
Els díodes d’infrarojos són, a simple vista, idèntics als LED, com es pot apreciar en la
imatge. Es representen de la mateixa manera. El símbol dels fototransistors és semblant al dels
transistors normals, però afegint les fletxes que representen la llum que reben.
Recordem que les fletxes ixen de l’element quan aquest emet llum o radiació infraroja i,
entren en ell, quan l’element rep l’esmentada radiació.
4. Components i usos d’un robot
4.1. Arquitectura d’un robot
D’acord amb l’estructura d’un sistema de control (entrada, control i eixida) que hem
estudiat anteriorment, en un robot podem distingir els següents components:
Els distints tipus de sensors que hem vist i que s’encarreguen de subministrar les dades
d’entrada i/o de realimentació del sistema.
La unitat de control que processa la informació que proporcionen els sensors i pren
decisions d’acord amb la informació rebuda. Generalment es tracta de la CPU (unitat
central de procés) d’un ordinador. En la pròxima unitat veurem com es programa el robot
per a donar-li ordres.
Els actuadors, que són els elements que executen les ordres de la unitat de control. Poden
ser elèctrics, mecànics, hidràulics o pneumàtics.
En un sistema de calefacció robotitzat, els actuadors
posaran en marxa o apagaran la caldera i obriran o tancaran
les vàlvules dels radiadors. En una fàbrica, els actuadors
dotaran de moviment o pararan els braços mecànics, les
cintes transportadores, els elements de tall, etc.
Punxa en la imatge que apareix en la pàgina de
continguts per a veure un vídeo explicatiu de les parts d’un
braç robot i com es construeix.
Tecnologia 4t ESO 11 - Robòtica
124
4.2. Aplicacions
Vegem les principals aplicacions que tenen els robots en la indústria:
Soldadura. El robot pot soldar estalviant-li a l’operari el perill de les altes temperatures i
els vapors tòxics que es desprenen en el procés.
Aplicació de pintura, esmalt i adhesius. És un treball repetitiu adequat perquè ho faça una
màquina en què, a més, se sol treballar amb productes tòxics.
Operacions de tall: torns, fresadores, trepants, polidores, etc. Les màquines de control
numèric permeten dur a terme aquestes operacions amb la màxima precisió i sense risc.
Plantes nuclears. Els robots poden treballar en les zones sotmeses a radiacions.
Moviment de peces. Els robots s’encarreguen de posar les peces o els materials en
plataformes, de subministrar-li-les a les màquines o d’extraure d’aquestes últimes els
productes acabats.
Muntatge i acoblament. Són robots els que s’encarreguen de peces molt xicotetes, que
necessiten una gran precisió, com poden ser els components elèctrics o electrònics.
Punxa en la imatge que apareix en la pàgina de continguts per a visualitzar un vídeo on es
veuen els robots treballant en diferents sectors de la indústria.
Tecnologia 4t ESO 12 - Control per ordinador
125
Tema 12. Control per ordinador
Objectius
En aquest tema aprendràs sobre:
Conèixer i comprendre els conceptes relacionats amb la comunicació i el control d’un
sistema.
Entendre i implementar programes senzills en un llenguatge de programació senzill com
MSWLOGO.
Comprendre el funcionament bàsic d’una targeta controladora.
Índex
1. Comunicació amb l’ordinador ............................................................................................ 126
1.1. Llenguatge ................................................................................................................... 126
1.2. Targetes controladores ................................................................................................. 126
1.3. Entrades i eixides ......................................................................................................... 127
2. Primitives de programació .................................................................................................. 127
2.1. Programació en llenguatge LOGO .............................................................................. 127
2.2. Entorn de MSWLogo ................................................................................................... 127
2.3. Primitives bàsiques ...................................................................................................... 128
2.4. Utilitzant colors ........................................................................................................... 130
2.5. Creant seqüències repetitives ....................................................................................... 131
2.6. Mostrar text: ROTULA ................................................................................................ 132
2.7. Crear finestres i botons ................................................................................................ 133
2.8. Procediments ................................................................................................................ 133
2.9. Control de temps: ESPERA ......................................................................................... 134
3. Variables de programació ................................................................................................... 135
3.1. Concepte ...................................................................................................................... 135
3.2. Usant variables en text ................................................................................................. 135
3.3. Procediments amb variables ........................................................................................ 136
3.4. Variables de dades en finestres .................................................................................... 136
3.5. Variables d’atzar .......................................................................................................... 137
3.6. Avaluant condicions .................................................................................................... 138
4. Control del programa .......................................................................................................... 139
4.1. Bucles: ordres reiteratives ............................................................................................ 139
4.2. Primitives de control de la targeta ............................................................................... 140
Tecnologia 4t ESO 12 - Control per ordinador
126
1. Comunicació amb l’ordinador
1.1. Llenguatge
El llenguatge de programació o codi és la forma que tenim de comunicar-nos amb un
ordinador; els circuits electrònics digitals de la màquina li permeten transformar les nostres
instruccions en senyals elèctrics.
Recordem que és el codi binari el que ens permet interactuar amb la màquina. Als zeros i
uns se’ls anomena llenguatge màquina, perquè són instruccions que el sistema electrònic és capaç
de comprendre (passa o no passa corrent).
Però seria molt laboriós traduir a zeros i uns les
instruccions que volem que realitze l’ordinador. El codi ens
permet recórrer a un llenguatge molt més comprensible per
a nosaltres, anomenat llenguatge de programació d’alt
nivell; davall aquest codi hi ha un subcodi encarregat de
traduir les nostres instruccions al llenguatge màquina, és a
dir, a zeros i uns, però ja no necessitem conèixer-lo.
Hi ha centenars de llenguatges de programació i són
molt diversos; alguns d’ells són molt antics, mentres que
d’altres són relativament nous. A més, varien molt segons
la seua complexitat, existint alguns més o menys simples.
A finals dels anys 60 es va desenvolupar un llenguatge
senzill per a educació anomenat LOGO. Aquest llenguatge
és el que utilitzarem en aquesta unitat didàctica.
Imatge per Scientus en
en.wikipedia.org
1.2. Targetes controladores
Les targetes de control o
controladores serveixen d’enllaç entre
l’ordinador i el sistema a controlar o
un robot. Reben les instruccions de
l’ordinador en forma digital i han de
convertir-les en senyals, normalment
analògiques, que siguen comprensi-
bles per al robot; i viceversa, també
han de rebre els senyals del sistema
robòtic i enviar-li-les a l’ordinador
per al seu processament. És a dir,
aquestes targetes tenen una sèrie
d’entrades i una sèrie d’eixides.
Hi ha diferents tipus de
controladores però la seua aparença
és la de qualsevol circuit imprés. Les
controladores necessiten la seua
pròpia font d’alimentació.
Targeta controladora. Font ITE.
Tecnologia 4t ESO 12 - Control per ordinador
127
1.3. Entrades i eixides
Les controladores disposen de diverses entrades i eixides; aquestes poden ser analògiques o
digitals:
Digitals. Admeten només informació del tipus passa-no passa; permetran o no el pas del
corrent pel circuit; són adequades per a connectar elements del sistema robòtic com ara
llums, díodes LED o indicadors del funcionament de la màquina.
Analògiques. Permeten regular la quantitat de corrent que passa (recordem que les
variables analògiques admeten qualsevol valor). Seran adequades si volem regular la
llum que emet una pereta, la velocitat de gir d’un motor.
Analògic Digital
Llum (més o menys intensitat)
Motor (més o menys velocitat)
Llum (engegat / apagat)
Motor (engegat / apagat)
2. Primitives de programació
2.1. Programació en llenguatge LOGO
Una vegada que tenim una idea de com es transmeten les nostres ordres al robot,
començarem a estudiar-les, és a dir, els llenguatges de programació; per molt variats que siguen
aquests, la seua estructura és semblant: sempre parteix d’unes ordres bàsiques anomenades
primitives.
Estudiarem les primitives que usa el programari MSWLogo, basat en el llenguatge Logo,
pensat amb fins didàctics per a explicar els conceptes bàsics de programació.
2.2. Entorn de MSWLOGO
La pantalla de Logo es divideix en dues
parts. Un llenç, en la zona superior on podem
veure la posició i direcció del cursor, i el
resultat de les ordres que hàgem donat fins
llavors. En la zona inferior podem veure la
consola de comandaments amb el codi que
hàgem escrit.
Consola de comandaments
Llenç
Tecnologia 4t ESO 12 - Control per ordinador
128
2.3. Primitives bàsiques
Les ordres o instruccions bàsiques de MSWLogo s’anomenen primitives. Les primitives
han d’escriure’s en el quadro inferior de la finestra de treball. En polsar Enter o fer clic en el botó
Executar, la primitiva s’executa. Si la primitiva s’escriu malament o si li falten dades, l’intèrpret
contesta “no sé com...”. Cadascuna de les ordres queda anotada en la finestra de treball.
La primitiva pot escriure’s completa o mitjançant abreviatures i tant en minúscules com en
majúscules.
AVANZA n (AV n)
Serveix per a desplaçar el cursor una determinada longitud (n) que s’ha d’especificar tot
seguit d’AVANZA o d’AV. Per exemple, AV 40 desplaçarà el cursor 40 unitats. És important
separar amb un espai la primitiva (AV) del paràmetre (40) o el programa no entendrà l’ordre.
GIRADERECHA n (GD n) i GIRAIZQUIERDA n (GI n)
Serveixen per a canviar l’orientació del cursor; el paràmetre (n) que acompanya la primitiva
serà el nombre de graus de gir i haurà d’anar separat mitjançant un espai de la primitiva. En obrir
el programa, el cursor està orientat en direcció vertical amb sentit cap amunt.
GD 90 girarà el cursor 90 graus en el sentit de les agulles del rellotge. GD 180 o GI 180
dóna la volta al cursor i el posa en posició de retrocés.
RETROCEDEIX n (RE n)
Fa retrocedir el cursor el nombre d’unitats que li indique el paràmetre (n) que vinga a
continuació. És equivalent a GD 180 o a GI 180 seguit d’AV.
BORRAPANTALLA (BP)
Posa la pantalla en blanc i torna a portar el cursor a la seua posició i la seua orientació
inicial.
BORRATEXTO (BT)
Borra tot el codi escrit en l’àrea de comandaments.
SUBELAPIZ (SL)
Serveix per a avançar sense que el rastre quede marcat.
BAJALAPIZ (BL)
En avançar el rastre deixa marca; és l’opció que està seleccionada per defecte si no hem
utilitzat SL.
CIRCLE
Dibuixa un cercle; ha d’anar acompanyada d’un paràmetre que indique el valor del radi.
Tecnologia 4t ESO 12 - Control per ordinador
129
Codi font d’un programa per a dibuixar un triangle equilàter de costat 100
Comandament llarg Abreviatura Explicació
AVANZA 100 AV 100 Fa que la tortuga avance 100
GIRARDERECHA 120 GD 120 La tortuga gira 120º cap a la dreta
AVANZA 100 AV 100 Fa que la tortuga avance 100
GIRARDERECHA 120 GD 120 La tortuga gira 120º cap a la dreta
AVANZA 100 AV 100 Fa que la tortuga avance 100
GIRARDERECHA 120 GD 120 La tortuga gira 120º cap a la dreta
OCULTATORTUGA OT Fa que la tortuga desaparega de la
pantalla
Codi font d’un programa per a dibuixar un quadrat de costat 100
Comandament llarg Abreviatura Explicació
MUESTRATORTUGA MT Fa que la tortuga aparega en la
pantalla, si està amagada
SUBELAPIZ SL Fa que les següents ordres no pinten
AVANZA 50 AV 50 Fa que la tortuga avance 50
GIRARIZQUIERDA 90 GI 90 La tortuga gira 90º cap a l’esquerra
AVANZA 50 AV 50 Fa que la tortuga avance 50
GIRARDERECHA 180 GD 180 La tortuga gira 180º cap a la dreta
BAJALAPIZ BL Fa que les següents ordres pinten
AVANZA 100 AV 100 Fa que la tortuga avance 100
GIRARDERECHA 90 GD 90 La tortuga gira 90º cap a la dreta
AVANZA 100 AV 100 Fa que la tortuga avance 100
GIRARDERECHA 90 GD 90 La tortuga gira 90º cap a la dreta
AVANZA 100 AV 100 Fa que la tortuga avance 100
GIRARDERECHA 90 GD 90 La tortuga gira 90º cap a la dreta
AVANZA 100 AV 100 Fa que la tortuga avance 100
OCULTATORTUGA OT Fa que la tortuga desaparega de la
pantalla
Tecnologia 4t ESO 12 - Control per ordinador
130
2.4. Utilitzant colors
PONCOLORLAPIZ n (PONCL n)
S’usa per a seleccionar el color dels traços que anirà produint el cursor en avançar.
PONCOLORPAPEL n (PONCP n)
S’usa per a seleccionar el color de la pantalla.
PONCOLORRELLENO n (POCCR n)
S’usa per a seleccionar el color de farcit de les figures que dibuixem. Per a omplir una
figura que hàgem dibuixat, després de definir el color de farcit amb POCCR s’empra la primitiva
RELLENA.
Aquestes tres primitives necessiten un paràmetre que indique el color, que és un número
segons la taula següent:
0
Negre
4
Roig
8
Marró
12
Rosa clar
1
Blau obscur
5
Violeta
9
Daurat
13
Morat
2
Verd clar
6
Groc
10
Verd obscur
14
Taronja
3
Blau clar
7
Blanc
11
Turquesa
15
Gris
Codi font d’exemple d’ús de colors
Comandament llarg Abreviatura Explicació
PONCOLORPAPEL 3 PONCP 3 Estableix el color del paper com a
color número 3: blau clar
PONCOLORLAPIZ 8 PONCL 8 Estableix el color del llapis com a
color número 8: marró
RETROCEDE 100 RE 100 Fa que la tortuga retrocedisca 100
GIRARDERECHA 90 GD 90 La tortuga gira 90º cap a la dreta
AVANZA 50 AV 50 Fa que la tortuga avance 50
GIRARDERECHA 90 GD 90 La tortuga gira 90º cap a la dreta
AVANZA 100 AV 100 Fa que la tortuga avance 100
GIRARDERECHA 90 GD 90 La tortuga gira 90º cap a la dreta
AVANZA 100 AV 100 Fa que la tortuga avance 100
GIRARDERECHA 90 GD 90 La tortuga gira 90º cap a la dreta
AVANZA 100 AV 100 Fa que la tortuga avance 100
Tecnologia 4t ESO 12 - Control per ordinador
131
GIRARDERECHA 90 GD 90 La tortuga gira 90º cap a la dreta
AVANZA 100 AV 100 Fa que la tortuga avance 100
GIRARIZQUIERDA 120 GI 120 La tortuga gira 120º cap a l’esquerra
AVANZA 100 AV 100 Fa que la tortuga avance 100
GIRARIZQUIERDA 60 GI 60 La tortuga gira 60º cap a l’esquerra
(roman horitzontal)
GIRARIZQUIERDA 60 GI 60 La tortuga gira 60º cap a l’esquerra
AVANZA 100 AV 100 Fa que la tortuga avance 100
SUBELAPIZ SL Fa que les següents ordres no pinten
CENTRO Posa la tortuga al centre de la
pantalla
RETROCEDE 150 RE 150 Fa que la tortuga retrocedisca 150
PONCOLORRELLENO 14 POCCR 14 Estableix el color de farcit com a
color número 14: taronja
RELLENA Ompli l’interior de la figura amb el
color designat en PONCOLORRELLENO
AVANZA 75 AV 75 Fa que la tortuga avance 75
PONCOLORRELLENO 4 POCCR 4 Estableix el color de farcit com a
color número 4: roig
RELLENA Ompli l’interior de la figura amb el
color designat en PONCOLORRELLENO
OCULTATORTUGA OT Fa que la tortuga desaparega de la
pantalla
2.5. Creant seqüències repetitives
Un programa mínimament complex implica l’execució d’un gran nombre de primitives. El
primer pas per a estalviar-nos codi és emprar la primitiva REPITE, que va acompanyada d’un
paràmetre que indica quin és el nombre de vegades que s’ha de repetir, i d’una altra primitiva,
que serà la instrucció que ha de repetir-se un nombre de vegades.
Un dels exemples més típics que explica la comoditat de l’ús de la primitiva REPITE és la
construcció d’un quadrat. Per a això és necessari fer avançar el cursor la longitud del costat i girar
la seua direcció 90º; caldrà repetir aquesta instrucció quatre vegades.
Utilitzant REPITE podem reduir quatre línies de codi a només una; les primitives que han
de repetir-se es posen entre claudàtors:
Sintaxi: REPITE n [instruccions]
Exemple: REPITE 4 [AV 50 GD 90]
Amb aquesta ordre l’ordinador entén que volem repetir 4 vegades la seqüència següent:
avança 50 i gira dreta 90º. El resultat final és el dibuix d’un quadrat.
Vegem aquest exemple amb més detall així com un altre exemple de dibuix d’un pentàgon.
Tecnologia 4t ESO 12 - Control per ordinador
132
Codi font d’exemple d’ús de REPITE
Comandament llarg Abreviatura Explicació
REPITE 4 [AV 50
GD 90]
Repeteix 4 vegades les següents
ordres: avança 50, gira cap a la dreta
90º. Dibuixa un quadrat.
SUBELAPIZ SL S’alça el llapis per a no deixar el traç
RETROCEDE 100 RE 100 Fa que la tortuga retrocedisca 100
BAJALAPIZ BL Fa que baixe el llapis per a escriure
AVANZA 100 AV 100 Fa que la tortuga avance 100
REPITE 5 [AV 50 GD 72]
Repeteix 5 vegades les següents
ordres: avança 50, gira cap a la dreta
72º. Dibuixa un pentàgon.
2.6. Mostrar text: ROTULA
ROTULA és una de les primitives més interessants perquè ens permet escriure en la
pantalla. Hem de parar atenció perquè el text serà escrit en la direcció del cursor (si el cursor està
vertical el text s’escriurà en vertical).
Per a introduir el text podem fer-ho amb cometes al principi (no al final) si es tracta només
d’una paraula, o entre claudàtors si es tracta de diverses paraules.
Sintaxi: ROTULA [frase]
Exemple: ROTULA "Hola
Exemple: ROTULA [Hola, amic]
Per a escriure diverses línies, haurem de desplaçar el cursor després de cada una o en cas
contrari els textos se superposaran. Abans de desplaçar el cursor, caldrà pujar el llapis per a no
anar deixant empremta i tornar a abaixar-lo abans d’escriure novament.
Codi font d’exemple: ROTULA
Comandament llarg Abreviatura Explicació
GIRADERECHA 90 GD 90 Per escriure el text en horitzontal
ROTULA “Hola” Escriu el text –Hola–
SUBELAPIZ SL S’alça el llapis per a no deixar el traç
GIRADERECHA 90 GD 90 Gir per a avançar cap avall
AVANZA 30 AV 30 Fa que la tortuga avance 30
GIRAIZQUIERDA 90 GI 90 La tortuga gira 90º cap a l’esquerra
per poder escriure una altra línia
BAJALAPIZ BL Fa que baixe el llapis per a escriure
ROTULA [Hola, amic] Escriu el text –Hola, amic–
OCULTATORTUGA OT Fa que la tortuga desaparega de la
pantalla
Tecnologia 4t ESO 12 - Control per ordinador
133
2.7. Crear finestres i botons
En els programes sol ser molt útil disposar de botons que ens permeten controlar el cursor
(recordem que el que faça el cursor serà el que farà el sistema a controlar o el sistema robòtic) i
donar-li instruccions des de la pantalla, sense tenir que entrar a modificar el codi.
Hi ha diverses primitives per a fer aquestes accions. Les més importants són
CREAVENTANA i CREABOTON, que ens permeten mostrar una finestra amb botons dins del
nostre programa. (Polsa sobre elles per a obtenir més informació).
Si ens hem enganyat en crear el botó o tota la finestra, els esborrem amb les primitives
BORRABOTON o BORRAVENTANA, seguides del nom del botó o de la finestra precedits
d’una cometa.
BORRABOTON "AVANCE BORRAVENTANA "MIVENTANA
Codi font d’exemple: pantalla amb botons
Comandament llarg Explicació
CREAVENTANA “ “Mi
ventana [Esta es mi
ventana] 120 60 100 70
[PONCP 4]
Crea una finestra amb el text “Esta es mi ventana”,
se situa a 120 unitats a la dreta i 60 davall, i tindrà
100 unitats d’ample i 70 d’alt. En crear la finestra
la pantalla es pinta de color roig.
CREABOTON “Mi
ventana “Avance
[Avance] 10 20 50 15
[AV 50]
Crea un botó situat a 10 unitats a la dreta i 20
davall de la finestra Mi ventana, i tindrà 50 unitats
de llarg per 15 d’ample. En prémer el botó la
tortuga avançarà 50 unitats.
CREABOTON “Mi
ventana “Retroceso
[Retroceso] 10 40 50 15
[RE 50]
Crea un botó situat a 10 unitats a la dreta i 40
davall de la finestra Mi ventana, i tindrà 50 unitats
de llarg per 15 d’ample. En prémer el botó la
tortuga retrocedirà 50 unitats.
2.8. Procediments
De vegades hi ha una combinació de primitives que hem d’usar amb certa freqüència. Les
primitives són text i, per tant, es poden copiar i enganxar d’un lloc a un altre. Però, això suposa
afegir moltes línies de codi. Intentar eliminar codi superflu és molt important en un programa de
certa complexitat.
Per a això es creen els procediments; s’assigna un nom a aqueix conjunt de primitives de
manera que s’executen automàticament cada vegada que escrivim el seu nom.
Com a exemple, vegem un procediment que ens permet dibuixar quadrats. Ja havíem reduït
amb anterioritat el codi necessari per a dibuixar un quadrat. Gràcies a la primitiva REPITE,
havíem convertit les quatre primitives necessàries per a dibuixar els quatre costats en només una:
REPITE 4 [AV 50 GD 90]
No obstant això, si hem de dibuixar molts quadrats, repetir constantment aquesta primitiva
complica el codi del programa; creem per tant un procediment anomenat quadrat:
PARA quadrat
REPITE 4 [AV 50 GD 90]
FIN
Tecnologia 4t ESO 12 - Control per ordinador
134
La primera línia d’un procediment consta sempre de PARA seguit del nom (no s’admeten
espais, ni titles, ni caràcters diferents de lletres i números en el nom). L’última línia dirà
únicament FIN i les línies intermèdies, que poden ser més d’una, inclouen les primitives que van
a executar-se mitjançant el procediment.
Per a escriure un procediment utilitzarem
l’editor del programa; per a això farem clic en
el cantó inferior dret on posa Editar. Se’ns
obrirà una finestra en què podem escriure el
procediment.
Després d’escriure el procediment,
seleccionem dins del menú Fitxer l’opció desar
i eixir. El procediment quedarà emmagatzemat
en la memòria i s’accedirà a d’ell com si es
tractara d’una primitiva.
La segona forma d’escriure un
procediment consisteix a escriure la primera
línia (PARA + nom del procediment) i polsar
intro. Ens sorgirà una finestra perquè afegim
les primitives amb les instruccions; després de
cada primitiva polsem intro.
Quan hàgem introduït totes les línies
intermèdies del procediment (en el cas del
quadrat només és una) fem clic a Cancel·lar,
perquè el programa afija la línia FIN.
Quan tenim definit el procediment, n’hi
ha prou amb escriure el seu nom (quadrat)
perquè s’execute, igual que si es tractara d’una
primitiva.
Per a modificar el procediment, fem clic
a Editar i ens sorgirà una finestra amb el codi
de tots els procediments que hàgem definit.
Podem modificar-los i desar els canvis.
2.9. Control de temps: ESPERA
Amb ESPERA podem generar un interval entre una primitiva i una altra. Ha d’anar seguit
d’un paràmetre que indique el temps: cada segon són 60 unitats de temps. D’aquesta manera
podem definir al nostre gust el temps d’execució de les distintes ordres d’un procediment.
Per exemple, anirem introduint un text per parts:
NOTA: els comentaris dins del codi després del ; (punt i coma) no seran processats per
l’ordinador.
Tecnologia 4t ESO 12 - Control per ordinador
135
PARA salutacio ;inici del procediment salutacio
GD 90 ;gira a la dreta 90º
ROTULA "Hola ;escriu a la pantalla la paraula “Hola”
ESPERA 30 ;espera mig segon abans d’executar el següent comandament
BP ;en cas contrari, els textos se superposaran
GD 90
ROTULA [Com estàs?]
ESPERA 30
BP
FIN ;final del procediment salutacio
Si el que volem és que el programa es repetisca de forma indefinida, l’última instrucció del
programa ha de ser el propi nom del programa. D’aquesta forma el programa es cridarà a si
mateix i tornarà a començar abans d’acabar.
3. Variables de programació
3.1. Concepte
Les variables són dades, numèriques o de text, que poden prendre diferents valors. A les
variables se’ls assigna un valor mitjançant la primitiva HAZ. Perquè el programa les identifique
com a variables, el seu nom ha d’anar precedit de cometes.
HAZ "numero 80 ;assigna el valor 80 a la variable numero
Una vegada que li hem assignat un valor, per a utilitzar-la escriurem el seu nom precedit de
dos punts:
AV :numero ;avança la quantitat d’unitats emmagatzemades a la variable numero
Per tant, s’empren les cometes per a definir la variable i els dos punts per a llegir-la.
Si la variable és de text, es defineix el seu valor introduint-lo entre claudàtors:
HAZ "nom [Pau] ;assigna el text Pau a la variable nom
Amb el comandament següent s’escriurà a la pantalla el text contingut a la variable nom:
ROTULA :nom
Anem a veure un exemple:
HAZ "numero 80
GD 90
AV :numero
HAZ "nom [Pau]
ROTULA :nom
Explicació del codi de l’exemple: el valor 80 s’emmagatzema en la variable numero.
Accedim a aquest valor usant els dos punts. Tot seguit, s’emmagatzema el text "Pau" en la
variable nom. Accedim a aquest valor usant els dos punts.
Tecnologia 4t ESO 12 - Control per ordinador
136
3.2. Usant variables en text
De vegades ens interessa introduir variables en mig d’un text. Per a això disposem de la
primitiva FRASE.
Hem de posar el text entre claudàtors i tota la frase, el text i les variables, entre parèntesis
perquè el programa ho considere tot com una unitat.
Vegem-ho amb un exemple:
GD 90
HAZ "nom [Pau]
ROTULA (FRASE [Em diuen ] :nom)
Apareixerà en la pantalla “Em diuen Pau”
3.3. Procediments amb variables
Els procediments permeten incloure variables en el seu nom; d’aquesta forma, en cridar al
procediment li estarem donant també el valor que li ha d’aplicar a la variable.
Vegem-ho reprenent l’exemple del quadrat. Ens resulta molt útil definir una variable per al
costat del quadrat, i donar-li el seu valor en el mateix moment de cridar al procediment.
PARA quadrat :costat
REPETEIX 4 [AV :costat GD 90]
FIN
Definit així el procediment, en cridar-lo podrem donar ja el valor del costat i dibuixar molt
fàcilment un gran nombre de quadrats del costat que desitgem:
quadrat 40
quadrat 60
quadrat 80
3.4. Variables de dades en finestres
Una utilitat molt habitual de les variables és la de permetre que l’usuari introduïsca dades.
Per a això hem de conèixer, en primer lloc, la primitiva PREGUNTABOX, que serveix per a
obrir una finestra en què el programa ens demane informació.
PREGUNTABOX [Nom de la caixa] [Pregunta]
Els paràmetres de text que acompanyen aquesta primitiva són el nom que figurarà en la
finestra i el text de la pregunta o la petició d’informació que la finestra durà a terme.
PREGUNTABOX es pot emprar com a paràmetre de HAZ, de manera que la resposta que
introduïm en la finestra quede emmagatzemada en forma de variable.
El contingut de PREGUNTABOX s’assimila com a valor tipus text; si es tractara
d’emmagatzemar un número hem d’usar la següent sintaxi:
PREGUNTABOX PRIMERO [Nom de la caixa] [Pregunta]
Exemple de variables de dades en finestres:
Tecnologia 4t ESO 12 - Control per ordinador
137
GD 90
HAZ "nom PREGUNTABOX [Dis-me el teu nom] [Com et diuen?]
ROTULA (FRASE [Hola, ] :nom [!])
SL
GD 90
AV 100
GI 90
HAZ "numero PRIMERO PREGUNTABOX [Dis-me la teua edat] [Quants anys tens?]
ROTULA (FRASE [Tens ] :numero [anys])
OT
Explicació: Introduïm en una pantalla anomenada “Dis-me el teu nom” i amb el text “Com
et dius?” un valor i l’emmagatzemem en la variable de text nom.
Usem el nom en una frase i ho escrivim en pantalla com “Hola nom!”
Ens col·loquem davall d’aquest text.
En una pantalla anomenada “Dis-me la teua edat” i amb el text “Quants anys tens?”
introduïm un valor i l’emmagatzemem en la variable numèrica (per això usem PRIMERO)
numero.
Ho usem en una frase i ho escrivim en pantalla com “Tens numero anys”.
Amaguem la tortuga.
3.5. Variables d’atzar
La primitiva ATZAR tria a l’atzar un número entre el 0 i l’inferior al qual li posem com a
paràmetre. Per exemple, ATZAR 11 triarà un número aleatori entre el 0 i el 10.
Vegem un exemple. Dibuix d’un quadrat de costat aleatori entre 0 i 100.
PARA quadrat :costat
REPITE 4 [AV :costat GD 90]
FIN
HAZ "numero ATZAR 101
quadrat: numero
En la primera part del programa creem un procediment anomenat quadrat, que necessita
una variable per a definir el costat del quadrat a dibuixar.
En l’ordre HAZ "costat ATZAR 101, el programa tria a l’atzar un valor entre 0 i 100, i
l’emmagatzemarà en la variable numero. Després dibuixa un quadrat amb la variable numero
com a costat.
Ara bé, què passaria si tornàrem a donar l’última ordre? El programa tornaria a dibuixar un
quadrat de la mateixa grandària, ja que no hem modificat la variable numero. Podríem modificar
el valor del costat del quadrat repetint l’ordre HAZ "numero ATZAR 101, emmagatzemant-se un
altre valor a l’atzar en la variable número. Si dibuixàrem ara un altre quadrat :numero
segurament tindria un valor diferent.
Tecnologia 4t ESO 12 - Control per ordinador
138
3.6. Avaluant condicions
De vegades ens interessa que una primitiva, o una part del programa, s’execute només si es
compleix una condició. Per a això hi ha la primitiva SI; la condició ha d’escriure’s entre
claudàtors. Vegem un exemple:
SI :costat > 40 [RETOLA [Costat molt gran]
Si el valor de la variable costat és major que 40 llavors escriu en la pantalla "Costat molt
gran". Si fóra menor o igual no faria res.
La primitiva SISINO perfecciona a la SI en permetre donar dues instruccions: la primera si
la condició es compleix i la segona si no es compleix. Les dues condicions aniran entre
claudàtors. Vegem un exemple senzill:
SISINO :costat > 40 [ROTULA [Costat molt gran]] [REPITE 4 [AV :costat GD 90]]
Si el valor de la variable costat és major que 40 llavors escriu en la pantalla "Costat molt
gran". Si fóra menor o igual realitza l’ordre que hi ha dins de l’últim claudàtor, dibuixa un
quadrat la grandària del qual està definit per la variable costat.
Exemple: Programa d’un joc pel qual hem d’endevinar un número a l’atzar de l’1 al 5. Per
tal d’evitar el 0, utilitzarem la primitiva ATZAR 5, que obtindrà un número entre 0 i 4, i li
sumarem 1:
PARA joc
BP GD 90
HAZ "numero 1 + ATZAR 5
HAZ "intent PRIMERO PREGUNTABOX [Endevina el número] [Escriu un número de l’1 al 5:]
SISINO :intent = :numero [RETOLA [Has encertat!]] [RETOLA [Has fallat]]
FIN
Farem una millora en el joc; que ens done una segona oportunitat i una pista dient-nos si el
número buscat és major o menor que el que hem posat:
PARA joc
BP GD 90
HAZ "numero 1 + ATZAR 5
HAZ "intent PRIMERO PREGUNTABOX [Endevina el número] [Escriu un número de l’1 al 5:]
SI :intent > :numero [HAZ "intent2 PRIMERO PREGUNTABOX [Endevina el número] [Massa gran! Escriu un nou número:]]
SI :intent < :numero [HAZ "intent2 PRIMERO PREGUNTABOX [Endevina el número] [Massa xicotet! Escriu un nou número:]]
SISINO :intent2 = :numero [ROTULA [Has encertat!]] [ROTULA [Has tornat a fallar]]
SI :intent = :numero [BP GD 90 RETOLA [Has encertat!]];
FIN
En l’última línia li afig BP i GD 90 perquè el programa esborre el missatge anterior i
escriga en línia recta, cas d’haver encertat a la primera (ja que no s’ha assignat cap valor a
intent2, no coincidirà amb el número i en la línia anterior escriurà que hem tornat a fallar).
Tecnologia 4t ESO 12 - Control per ordinador
139
4. Control del programa
4.1. Bucles: ordres reiteratives
Es tracta de primitives o procediments que es repeteixen un número indefinit de vegades
fins que l’usuari els para manualment, o fins que es compleix alguna condició programada perquè
faça detindre’s el procediment.
Per a fer una instrucció o un procediment reiteratiu hi ha dues maneres: la primera és
emprar la primitiva SIEMPRE, en la que la instrucció o instruccions que es posen a continuació
entre claudàtors es repetiran una vegada i una altra de forma indefinida.
Per exemple, mitjançant aquesta instrucció tindrem un quadrat intermitent; el programa
dibuixarà un quadrat, esperarà, ho esborrarà, ho tornarà a dibuixar i així successivament:
SIEMPRE [REPETEIX 4 [AV 40 GD 90] ESPERA 20 BP ESPERA 20]
Per a parar la instrucció farem clic en el botó Alto de l’àrea de comandaments.
L’altra forma és crear un procediment que es cride a si mateix en finalitzar (en la línia
anterior a FIN). D’aquesta manera es repetirà sempre:
PARA Quadratintermitent
REPITE 4 [AV 40 GD 90] ESPERA 20 BP ESPERA 20
Quadratintermitent
FIN
De vegades no ens interessa que l’ordre es repetisca sempre de la mateixa forma, sinó que
volem anar modificant-la cada vegada que s’execute. Per exemple, dibuixar quadrats de costat
cada vegada més gran. Per a això podem crear una variable i programar-la perquè patisca alguna
modificació en les successives reiteracions del procediment.
Vegem com fer quadrats el costat del qual va augmentant en 10 unitats:
HAZ "costat :costat + 10 ;és a dir, suma-li 10 al valor actual que tinga el costat
PARA Quadratscreixents :costat
REPITE 4 [AV :costat GD 90] ESPERA 50
HAZ "costat :costat + 10
Quadratscreixents :costat
FIN
En cridar al programa caldrà assignar un valor al costat del primer quadrat, per exemple 5
unitats.
Per tal d’evitar que continue fent quadrats fins a l’infinit, podem afegir la condició que en
el moment en què el costat supere un cert valor el programa cride la primitiva ALTO, és a dir,
pare. Naturalment caldrà posar aquesta condició abans de donar l’ordre de repetir el programa.
PARA Quadratscreixents :costat
REPITE 4 [AV :costat GD 90] ESPERA 50
HAZ "costat :costat + 10
Si :costat > 150 [ALTO]
Quadratscreixents :costat
FIN
Tecnologia 4t ESO 12 - Control per ordinador
140
4.2. Primitives de control de la targeta
MSWLogo serveix com a base per a aprendre l’estructura d’un llenguatge de programació.
En tecnologia té, no obstant, un altre ús més específic del que ja hem parlat, que és el de donar
ordres a un robot a través d’una targeta controladora.
La targeta es connecta a un port de l’ordinador i en el seu driver d’instal·lació ha de tenir un
arxiu que es copia i enganxa a la carpeta del disc dur on està instal·lat el programa de control (en
aquest cas MSWlogo).
Tot seguit s’obri el programa i des d’ell es carrega aquest arxiu, que obri el port de
comunicació entre l’ordinador i la controladora, i habilita les primitives que permeten controlar
les entrades i eixides de la targeta.
Algunes d’aquestes primitives són:
CONECTA 3, connecta l’eixida número 3 en aquest cas.
APAGA 3, desconnecta l’eixida número 3.
ENTRADA 3, comprova si l’entrada número 3 està activada o no, i torna una resposta
lògica: vertader o fals.
VOLTATGE 3 3, fixa en l’eixida analògica 3 una tensió de 3 volts.
Controladora Arduino
En la part superior de la targeta podem distingir unes entrades / eixides digitals. En la part
inferior, unes entrades analògiques i d’altres per a alimentació d’energia. Cadascuna d’aquestes
entrades i eixides tenen un número per a identificar-les.
A l’esquerra, de perfil, hi ha un element metàl·lic. Es tracta d’un port USB per a connectar-
la a l’ordinador.
top related