Introducción electrónica y Arduino

Tercera parte

Plan

★ La idea es presentar una síntesis de los principales elementos de electronica básica y Arduino

★ No vamos a profundizar en cada uno de los componentes electrónicos.

Diagrama

Una batería contiene una o más células electroquímicas en las que las reacciones químicas crean un potencial eléctrico entre dos terminales sumergidos. Este potencial puede descargarse cuando la corriente pasa a través de una carga.

BateriaFuncionamiento

Existen de distintos tipos: • Alcalinas o zinc-carbon • nickel-cadmio (NiCd), Níquel-metal hidruro

(NiMh), iones de litio (Li-ion), polímero de iones de litio

Bateria

Bateria

TipoVoltajea Densidad de energíab Potenciac Eficienciad E/$e Descargaf Ciclosg Vida mediah

(V) (Wh/kg) (Wh/L) (W/kg) (%) (Wh/$) (%/mes) (#) (años)

Plomo y ácido 2.1 30-40 60-75 180 70%-92% 5-8 3%-4% 500-8005-8 (batería de coche), 20 (estacionaria)

Alcalina 1.5 85 250 50 100 % 7.7 <0.3 100-1000 <5

Ni-Hierro 1.2 50 100 65 % 5-7.36 20%-40% 50+

Ni-Cadmio 1.2 40-60 50-150 150 70%-90% 20 % 1500

NiMH 1.2 30-80 140-300 250-1000 66 % 1.37 20 % 1000

Ni-zinc 1.7 60 170 900 2-3.3 100-500

ion Li 3.6 160 270 1800 100 % 2.8-57 5%-10% 1200 2-3

polímeros Li 3.7 130-200 300 3000+ 100 % 2.8-5.0 500~1000 2-3

LiFePO4 3.25 80-120 1708 1400 0.7-3.0 2000+9

Tabla de tecnologías usadas en las baterías y pilas recargables

¿Cual es más eficiente?

Bateria

Cable Puente (jumper wire)

Un cable puente para prototipos (o simplemente puente para prototipos), es un cable con un conector en cada punta (o a veces sin ellos), que se usa normalmente para interconectar entre sí los componentes en una placa de pruebas.

FUSIBLE

Un fusible protege un circuito eléctrico o dispositivo de la corriente excesiva cuando un elemento metálico dentro de él se funde para crear un circuito abierto. Cuando una corriente elevada funde un fusible, se dice que lo hace estallar o disparar.

Diagrama

Fusible de autos

Fusibles

Botones

Un pulsador contiene al menos dos contactos que se cierran o se abren al pulsar el botón. Por lo general, un resorte restaura el botón a su posición original cuando se libera la presión externa.

Boton Sección transversalDiagrama

interruptor (switch)

Un interruptor contiene al menos dos contactos, que se cierran o abren cuando una palanca o pomo externo se mueve o gira.

Ejemplos

Método II

Método I

Diagrama

Interruptor rotativo

Un interruptor rotativo hace una conexión eléctrica entre un rotor, montado en un eje que es girado por una perilla, y uno de dos o más contactos estacionarios. Tradicionalmente, era el componente elegido para seleccionar las ondas de un receptor de radio o los canales de transmisión en un televisor.

Diagrama

EjemplosFuncionamiento

Relé

Un relé permite que una señal o pulso de electricidad encienda (o apague) un flujo separado de electricidad. A menudo, un relé utiliza un voltaje bajo o una corriente baja para controlar un voltaje más alto y/o una corriente más alta. La señal de bajo voltaje/intensidad baja puede ser iniciada por un interruptor relativamente pequeño y económico, y puede ser llevada al relé por un cable relativamente barato y de calibre pequeño, en cuyo punto el relé controla una corriente más grande cerca de la carga.

Diagrama

Ejemplos

Un relé contiene una bobina, una armadura y al menos un par de contactos. La corriente fluye a través de la bobina, que funciona como un electroimán y genera un campo magnético. Esto tira de la armadura, que a menudo tiene la forma de un soporte pivotante que cierra (o abre) los contactos.

La gran ventaja de los relés electromagnéticos es la completa separación eléctrica entre la corriente de accionamiento, la que circula por la bobina del electroimán, y los circuitos controlados por los contactos, lo que hace que se puedan manejar altos voltajes o elevadas potencias con pequeñas tensiones de control.

Relé - Utilidad

Resistencia

Una resistencia es uno de los componentes fundamentales de la electrónica. Su propósito es impedir un flujo de corriente e imponer una reducción de voltaje. Consiste en dos alambres o conductores unidos en extremos o lados opuestos de un conductor eléctrico relativamente pobre, cuya resistencia se mide en ohmios, representado universalmente por el símbolo griego omega Ω

Diagrama

Ejemplos

Resistencia - Utilidades

★ Limitar la tasa de carga de un capacitor

★ Proporcionar voltaje de control apropiado a semiconductores tales como transistores bipolares

★ Proteger LEDs u otros semiconductores de corriente excesiva

★ Ajustar o limitar la respuesta de frecuencia en un circuito de audio (en conjunto con otros componentes)

★ Tirar hacia arriba o tirar hacia abajo el voltaje en el pin de entrada de un chip lógico digital.

★ Controlar un voltaje en un punto de un circuito. En esta última aplicación, se pueden colocar dos resistencias en serie para crear un divisor de voltaje.

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Tolerancia (+-)

20% 10% 5%

Valo

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ndar

de

resi

sten

cia

Resistencia - Tolerancia

1K - 5%

1.05K - 1%  

Resistencia - Valores

Tolerancia

Ejemplos

Potenciometro

Cuando se aplica un voltaje a través de un potenciómetro, puede entregar una fracción variable de ese voltaje. A menudo se utiliza para ajustar la sensibilidad, el equilibrio, la entrada o la salida, especialmente en equipos de audio y sensores como detectores de movimiento.

Ejemplos

Diagrama

Condensador

Un condensador conectado a través de una fuente de alimentación de DC acumulará una carga, que luego persiste después de desconectar la fuente. De esta manera, el condensador almacena (y luego puede descargar) energía como una pequeña batería recargable. La velocidad de carga y descarga es extremadamente rápida, pero puede ser limitada por una resistencia en serie, lo que permite que el condensador pueda ser utilizado como un componente de temporización en muchos circuitos electrónicos.

Electroliticos CerámicosDiagrama

Un condensador también puede ser usado para bloquear corriente continua mientras pasa por pulsos, o "ruido" eléctrico, o corriente alterna, o señales de audio, u otras formas de onda. Esta capacidad le permite alisar el voltaje de salida proporcionado por las fuentes de alimentación; eliminar picos de señales que de otro modo tenderían a causar disparos espurias de componentes en circuitos digitales; ajustar la respuesta de frecuencia de un circuito de audio; o acoplar componentes o elementos de circuito separados que deben ser protegidos de la transmisión de corriente continua.

Condensador

Funcionamiento

Inductor

Un inductor es una bobina que induce un campo magnético en sí mismo o en un núcleo como resultado de la corriente que pasa a través de la bobina. Puede ser utilizado en circuitos para bloquear o remodelar la corriente AC o una gama de frecuencias AC, y en esta función puede "sintonizar" un simple receptor de radio o varios tipos de osciladores. También puede proteger equipos sensibles contra picos de voltaje destructivos.

Diagrama Ejemplos

Transformadores: AC-AC

Un transformador requiere una entrada de corriente alterna (AC). Transforma el voltaje de entrada en uno o más voltajes de salida que pueden ser mayores o menores.

DiagramaEjemplo

Transformadores: AC-DC

Una fuente de alimentación AC-DC convierte la corriente alterna (AC) en la corriente continua (DC) que la mayoría de los dispositivos electrónicos requieren, generalmente a un voltaje más bajo. Por lo tanto, a pesar de su nombre, una fuente de alimentación requiere un suministro externo de energía para funcionar.

1. Un transformador de potencia reduce la entrada de AC en AC de bajo voltaje.

2. Un rectificador convierte la AC en DC sin alisar. 3. Un regulador de voltaje, en conjunto con uno o

más condensadores, controla el voltaje DC, lo suaviza y elimina transientes. El regulador es bien conocido como regulador de voltaje lineal porque contiene uno o más transistores, que funcionan en modo lineal, es decir, respondiendo linealmente a las fluctuaciones de la corriente base, a un nivel de saturación inferior al de los mismos.

Diagrama

regulador de voltaje

Un regulador de voltaje lineal proporciona una salida de CC fuertemente controlada, que deriva de una entrada de CC no regulada o mal regulada. La salida de CC permanece constante independientemente de la carga del regulador (dentro de los límites especificados). Es un componente económico, sencillo y extremadamente robusto.

Arduino

Arduino es una plataforma de computación física de código abierto para crear objetos interactivos que se encuentren solos o que colaboran con el software en su ordenador

https://www.arduino.cc

Arduino se compone de dos partes: (i) la placa Arduino, que es la pieza de hardware donde se trabaja y (ii) el entorno de desarrollo integrado Arduino (IDE en ingles) que es el software en donde crearemos “sketch” que cargaremos en la placa.

Arduino

•Alimentación desde el puerto USB del computador •14 pines digitales I/O1 (pin 0-13) •6 pines análogos de entrada (pin 0-5) •6 pines análogos de salida (pin 3,5,6,9,10 y 11)

1 I/O = Input/Output - Entrada/Salida

Arduino Uno hardware

La version del IDE para cada plataforma se puede descargar de:

https://www.arduino.cc/en/Main/Software

Conexiones