Temario Técnico Electrónica - Fase 2 - 2021

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Autoridades Instituto Emiliani Somascos Comunidad Somasca Obras Somascas en Guatemala

Lic. Raúl Hernández Chacón Director Técnico-Administrativo Instituto Emiliani Somascos

Lic. Henrry Caal Sub-director Instituto Emiliani Somascos

Lic. Juan Carlos Morales Coordinador Ácademico

Prof. David Subuyuj Coordinador Técnico

Armando Garcia Coordinación de Pastoral


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Perito en Electrónica y Dispositivos Digitales

Carlos Amilcar Lara Asesor de Práctica Supervisada

Carlos Samuel Salcedo Asesor de Práctica Supervisada

Juan Pablo Polanco Asesor de Práctica Supervisada

Josué Francisco Bor Asesor de Práctica Supervisada

Wilson Manuel Santos Asesor de Práctica Supervisada


OS

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Promoción 2021 Sexto Electrónica A

NOMBRES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Luis Alexander Cristian Obed Pedro Pablo Luis Antonio Jonathan Gerardo Santos Elíseo Jordy Eduardo José Ariel Wesley Francisco Juan Carlos Pablo Sebastián José Carlos Joshua Javier Alberto Alexander Pedro José Javier Emanuel Erick Daniel Yosselyn Esther Jorge Geovanny Bryan Enmanuel Edison Omar Gerzon Estuardo Jose Emanuel Cristopher Alejandro

APELLIDOS Alvarez Culajay Argueta Palala Arrecis Ortiz Audón Pérez Azurdia Castañeda Baten Ixpec Carrillo Orozco Coc Apén Cocón Muj Cruz López De La Rosa Castillo De Paz Barreno Duarte Jerez Enríquez Sandoval Estrada Sazo Franco Chiroy García Cruz Gómez Pelicó Gutiérrez Santa Cruz Hernández Gonzalez Hernández Suray Imul Cristobal Jiménez Jacobo Jocol Hernández


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Promoción 2021 Sexto Electrónica B

NOMBRES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Angie Vanessa Jancarlo Saúl Nelson Eduardo Emanuel Alejandro Billy Fabricio Roger Eliezer Diego Andre Lester David Diego Brandon Antonio Kary Mabelly Francisco Diego Javier Samuel Jhoshua Marlon Alberto Oscar Alonso Manuel Alexandro José Zonia Alexsayda Kevin René Victor Gabriel Katherine Adriana Kevin Estuardo Joseph Moisès José Miguel Edilse Alejandra Oliver Laudini Kevin Misael Deyvid Alexander

APELLIDOS González Arreaga Juárez Reyes López Pirir López Velásquez Mendoza Tejada Merlos Pacheco Moran Jimenez Mota Nuñez Ordoñez Ibarra Orellana Hernández Pérez Jocón Pineda Pérez Pirir García Pocón Toc Ramírez López Raxcacó Gómez Recinos Pérez Reyes Sarazúa Reynoso Ambrocio Saban Casuy Salazar Alvarado Salazar López Solis Salinas Soto Azurdia Us Chanchavac Velasquez Bajxas


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Centenario Somasco en América El centenario Somasco en américa es la celebración de los 100 años de la presencia Somasca en este continente. La llegada de los padres fue por tierra panameña, en la cual se celebró la primera misa, en honor al haber llegado a esta tierra bendita centroamericana. La humilde Congregación de los religiosos Somascos tiene su origen en la Compañía de los Servidores de los Pobres, suscitada en la Iglesia de Dios por San Jerónimo Emiliani, bajo la acción del Espíritu Santo. Convertido a Dios y renovado profundamente por intercesión de María, en su ardiente deseo de seguir el camino del crucificado y de imitar a Cristo, su Maestro, se hizo pobre y se entregó, en cuerpo y alma, al servicio de los pobres. Movido por la caridad divina, contagió a otros hombres, las cuales, por amor del Evangelio, se ofrecieron, junto con él, a Cristo. Mediante el ejercicio de toda clase de obras de misericordia, nuestro ordentisimo Padre propuso, para si y sus compañeros, un estilo de vida que, mediante el servicio a los pobres, expresa si propia entrega a Cristo. Por eso, en los primeros tiempos, el pueblo los llamó: “Padres de las obras y de los pobres”. De esta forma ya pasaron 100 años desde la llegada de los religiosos a la región, los cuales están presentes en varios países de Centroamérica, México, y países del caribe.


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Introducción La electrónica es una rama de la física aplicada que comprende la ingeniería, la física, la tecnología y las aplicaciones que tratan con la emisión, el flujo y el control de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente en el vacío y la materia. En el área de electrónica uno puede desenvolverse en el área que más le interese ya que sus competencias le permiten participar desde el invento o creación de un producto hasta el monitoreo de su funcionamiento. Este trata con los circuitos eléctricos que involucran los componentes eléctricos activos como tubos de vacío, transistores, diodos, circuitos integrados, optoelectrónica, sensores, entre otros, asociados con componentes eléctricos pasivos y tecnologías de interconexión. La electrónica desarrolla en la actualidad una gran variedad de tareas. Los circuitos electrónicos ofrecen diferentes funciones para procesar esta información, incluyendo la amplificación de señales débiles hasta un nivel que se pueda utilizar ondas de radio, la extracción de información, como la recuperación de la señal de sonido demodulación; ondas senoidales; el control, como en el caso de introducir una señal de sonido a ondas de modulación, y operaciones lógicas, como los procesos electrónicos que tienen lugar en las computadoras y en Arduino. Los principales usos de los circuitos electrónicos son el control, el procesado, la distribución de información, la conversión y la distribución de la energía eléctrica en todo el mundo.


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Justificación La principal razón de este trabajo es mantener y llevar un orden conforme a los temas vistos durante la carrera técnica, así mismo tener la información impartida por los instructores del área de Perito Electrónica y Dispositivos Digitales. Proyectando la importancia de cada uno de los temimos ya que estos ofrecen mayor manejo dentro del ámbito electrónico tanto como practico y teórico. Obteniendo una realimentación de cada uno de los niveles técnicos, realizándolo por medio de un método investigativo y con la ayuda de los apuntes de cada estudiante.

Este método de estudio sirve para analizar punto por punto el contenido impartido, ayudando al estudiante para que pueda obtener un apoyo en conjunto con la motivación de saber aún más y no quedarse con lo mismo, ya que este método induce a buscar la relación entre la investigación, la práctica y el estado metodológico transmitido para que no sea tan monótono y pueda tener más relevancia en la vida laboral de cada estudiante, además de esto ayuda a los educadores a tener un mejor control dictaminando el apoyo de cada estudiante para que así se tenga un punto justo ya que cada educando aporto una parte de sus conocimientos para realizar este procedimiento.

Esto permite que cada estudiante tenga un mejor domino del contenido así mismo permita tener una mejor comprensión de temas que se han quedado algo olvidados teniendo en cuenta que debería tener todos los temas estudiados, los educandos gracias a estas prácticas obtienen otro punto de vista y un refuerzo. Justificado a la gran ayuda que brindan los educadores, brinda nuevas aptitudes y brindan versiones más aplicadas a cada punto de la carrera técnica, estas razones son las cuales se quieren dar a entender para tomarlo con gran estima por cada estúdiate.


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Objetivos 1. Introducir al alumno en el recorrido educativo en términos fundamentales, específicos, prácticos así mismo llevar un orden con cada tema para el estudio de cada concepto electrónico obteniendo

un

aprendizaje

puntual

de

la

carrera.

2. Desarrollar en el educando una forma crítica de investigación para el proceso de estudio el cual beneficia ambas partes tanto como al instructor ya que le ayuda a complementar el estudio dado con la autonomía de los estudiantes al investigar cada tema. 3. Obtener un mejor manejo de los conceptos inculcados del área, teniendo en claro cada término electrónico desde su inicio hasta su punto auge como es el caso de la historia de cada personaje importante

dentro

del

área

electrónica.

4. Contextualizar de una manera elocuente cada tema y subtema para llegar a un mejor COM prendimiento de los mismos, para que cada alumno entienda lo que se lleva estudiado hasta el momento. 5. Presentar un trabajo teniendo todos los puntos anteriormente establecidos para tener la aprobación de los altos mandos de la institución. 6. Focalizar el contexto de cada tema teniendo un pensamiento crítico, parafraseando cada cuestión dada por los dirigentes del área técnica. 7. Emplear bien los temas para que al momento de salir de la institución no pasar malos momentos en el área laboral por no contar con una buena manipulación de los términos electrónicos.


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Temas Temas y Subtemas Quinto Grado Electrónica Digital

Capítulo I: Electrónica Digital 1.1

Sistemas de numéricos 1.1.1 Binario 1.1.2 Octal 1.1.3 Hexadecimal 1.1.4 decimal 1.2 Sistemas de conversiones 1.3 Operaciones básicas con sistemas numéricos 1.4 Lógica binaria 1.5 Algebra Boole y Teorema de Morgan 1.6 Compuertas lógicas y tablas de verdad 1.6.1 AND, OR, NOT 1.7 Familias TTL Y CMOS, estructura interna de las compuertas lógicas 1.8 Compuertas lógica combinacionales 1.8.1 Mapas de Karnaugh 1.9 Diseño de circuitos combinacionales 1.10 Circuitos lógicos secuenciales 1.11 Flip-flops, tipos de flip-flops, simbología 1.12 Máquinas de estados 1.12.1 Máquina de Moore 1.12.2 Máquina de Mealy 1.13 Diseño de circuitos lógicos secuenciales

Capítulo II: Microcontrolador 2.1 Microcontrolador 2.2 Arquitectura del Microcontrolador 2.2.1 Arquitectura Harvard 2.2.2 Arquitectura Von Neunmann 2.3 Registros del microcontrolador 2.4 Tipos de microcontroladores 2.5 Lenguajes de programación 2.5.1 Variables 2.5.2 Tipos de Variables 2.6 Arduino 2.6.1 Tipos de Arduino 2.6.2 Diagrama de bloques 2.6.3 IDE de Arduino 2.6.4 Estructuración de programación en Arduino 2.6.5 Librerías en IDE Arduino 2.6.6 Entradas y salidas digitales 2.6.7 Entradas y salidas analógicas 2.6.8 Resistencia PULL UP Y PULL DOWN


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2.6.9 Monitor Serial 2.7 Instrucciones en IDE de Arduino 2.7.1 Funciones condicionales 2.7.1.1 Funciones if y if/else 2.7.1.2 Función Switch 2.7.2 Funciones repetitivas 2.7.2.1 Funciones while 2.7.2.2 Funciones do 2.7.2.3 Funciones for

Capítulo III: Aplicaciones con Microcontroladores 3.1 Móduloa externos en Arduino 3.1.1 Punto H 3.1.2 Optoacoplador 3.1.3 Optoacoplador de estado solido 3.1.4 Conversores ADC y DAC 3.2 Motores 3.2.1 Motor DC y AC 3.2.2 Motor Stepper 3.2.3 ServoMoto 3.3 Protocolos de transmisión de datos 3.3.1 UART 3.3.2 I2C 3.3.3 SPI 3.4 Sistemas de ingreso de datos y visualización 3.4.1 Teclado matricial 3.4.2 LCD (liquid crystal display) 3.4.3 Matriz de LED

Capítulo IV: Introducción al análisis de circuitos AC y redes 4.1 Introducción al análisis de circuitos en AC 4.1.1 Números complejos 4.1.2 Impedancia compleja y notación fasorial 4.1.3 Circuitos en serie y paralelo 4.1.4 Resonancia serie y paralelo 4.1.4.1 Circuito RLC 4.2 Introducción a Redes 4.2.1 Networking 4.2.2 Protocolos de red 4.2.3 Modelo OSI 4.2.4 Conceptos básicos sobre redes 4.2.4.1 Dirección IP 4.2.4.2 Máscara de red 4.2.4.3 Puerta de enlace predeterminada 4.2.4.4 Servidores DNS 4.2.5 Red de área local (LAN) y redes de área amplia (WAN) 4.2.6 Medios de networking 4.2.7 Dispositivos de networking


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Temas y Subtemas Quinto Grado Taller Electrónica Analógica

Capítulo I: Electrónica Digital 1.1

1.2

Componentes 1.1.1 Compuertas lógicas 1.1.2 Familias TTL y CMOS Circuitos con lógicas combinacional y secuencial 1.2.1 Construcción y diseño de circuitos combinacionales y secuenciales 1.2.2 FLIP – FLOPS 1.2.3 Simulación de circuitos combinacionales en Proteus o Multisim

Capítulo II: Microcontrolador 2.1 Microcontrolador 2.2 Arduino 2.2.1 Partes de la tarjeta electrónica Arduino y sus características 2.2.2 IDE de Arduino 2.2.3 Implementación de la sintaxis del programa en IDE Arduino 2.2.4 Simulación en Proteus 2.2.5 Construcción de circuitos básicos en Arduino

Capítulo III: Aplicaciones con Microcontroladores 3.1 Uso de módulos externos con Arduino 3.2.1 Puente H 3.1. 2 optoacopladores 3.1.3 Relés de estado solido 3.2 Motores 3.2.1 Motor DC 3.2.2 Servo motor 3.2.3 Motor stepper 3.3 Protocolos de transmisión de datos 3.3.1 Módulo bluetooth hc-05 y hc-06 (UART) 3.3.2 Uso de módulo MPU6050 (I2C) 3.3.3 Práctica con bus SPI 3.4 Sistemas de entrada de datos y visualización 3.4.1 Teclado matricial 3.4.2 Pantalla LCD (Liquid cristal display) Capitulo IV: Introducción al análisis de circuitos en AC y redes 4.1 Introducción al análisis de circuitos en AC 4.1.1 Números complejos 4.1.2 Impedancia compleja y notación fasorial 4.1.3 Circuitos en serie y paralelo 4.1.4 Resonancia serie y paralelo


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4.1.4.1 Circuito RLC 4.2 Introducción a Redes 4.3 Construcción y diseño de una red LAN y WAN 4.3.1 Simulación de red LAN y WAN utilizando Cisco Packet Tracer y Netsimk 4.3.2 Estructuración de una red LAN y WAN (utilizando equipos reales, computadoras, routers, switchs, etc.)


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Electrónica Digital

Quinto Grado


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Capítulo I 1.1 Sistema numérico: Por: Victor Reyes Los sistemas de numeración utilizados en electrónica digital son los siguientes: sistema decimal, sistema binario, sistema octal y sistema hexadecimal. En electrónica digital, el sistema numérico se utiliza para representar la información. El sistema numérico tiene diferentes bases y las más comunes son el decimal, binario, octal y hexadecimal. La base o el radio del sistema numérico es el número total del dígito utilizado en el sistema numérico. Supongamos que si el sistema numérico representa el dígito de 0 a 9, la base del sistema es el 10. Se utiliza universalmente para representar cantidades fuera de un sistema digital. Es decir que habrá situaciones en las cuales los valores decimales tengan que convenirse en valores binarios antes de que se introduzcan en sistema digital. Entonces habrá situaciones en que los valores binarios de las salidas de un circuito digital tengan que convertir a valores decimales para presentarse al mundo exterior. Por otro lado del binario y el decimal, otros dos sistemas de numeración encuentran amplias aplicaciones en los sistemas digitales. Los sistemas octal (base y hexadecimal (base 16) se usan con el mismo fin, que es ofrecer un eficaz medio de representación de números binarios grandes. Como veremos, ambos sistemas numéricos tienen la ventaja de que pueden convenirse fácilmente al y del binario.

Sistema

Base

Código

Binario

0-1

1010101010111 o 00110001010101

Octal

O, 1,2,3,4,5,6,7

72

Hexadecimal

O, 1,2,3,4,5,6,7,8,9, A,B,C,D,E,F

8A 45 4D

Decimal

O, 1,2,3,4,5,6,7,8,9

815,310

La computadora debido a su construcción basada en circuitos electrónicos digitales, almacena y maneja la información con el sistema


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binario. Este el motivo que obliga a transformar internamente todos los datos, a una representación binaria para que la máquina sea capaz de procesarlos. Pero también existen otros dos sistemas con los cuales se pueden realizar aplicaciones en los sistemas digitales; éstos 2 son el sistema octal (Base 8) y el hexadecimal (Base 16), éstos se usan con la finalidad de ofrecer un eficaz medio de representación de números binarios grandes, teniendo la ventaja de poder convertirse fácilmente al y del binario, y ser los más compatibles con éste.

1.1.1 Binario: Por Victor Reyes Este es el sistema numérico que utilizan los sistemas digitales para contar y es el código al que traduce todas las informaciones que recibe. Se dice "Binario" a todo aquello que tiene dos partes, dos aspectos, etc. Muchas cosas en los sistemas digitales son binarias: Los impulsos eléctricos que circulan en los circuitos son de baja o de alta tensión, los interruptores biestables están encendidos o apagados, abiertos o cerrados, etc. A diferencia del sistema decimal al que estamos habituados, y que utiliza diez cifras, del 0 al 9, el sistema numérico binario utiliza solo dos cifras, el 0 y el 1. En el sistema binario las columnas no representan la unidad, la decena, la centena, como en el sistema decimal, sino la unidad (20), el doble (21), el doble (22), etc. De modo que al sumar en la misma columna 1 y 1, dará como resultado 0, llevándonos 1 a la columna inmediatamente a la izquierda. Para los sistemas digitales es fácil, hasta el punto que reduce todas las operaciones a sumas y restas de números binarios. Las computadoras modernas no procesan decimales. Número; funcionan con otro sistema numérico conocido como sistema numérico binario que usa solo dos dígitos 0 y 1. La base del sistema numérico binario es 2 porque tiene solo dos dígitos 0 y 1. Los equipos electrónicos digitales funcionan en el sistema numérico binario y, por lo tanto, el sistema numérico decimal se convierte en sistema binario. El sistema de numeración binario u un sistema de posición donde cada dígito binario (bit) tiene un valor basado en su posición relativa al LSB. Cualquier número binario puede convenirse a su equivalente decimal, simplemente sumando en el número binario las diversas posiciones que contenga un 1. Ejemplos:


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La razón por la que se utiliza el factor 1.024 en vez de 1.000, es por ser el múltiplo de 2 más próximo a 1000, cuestión importante desde el punto de vista informático (210 = 1.024) En bit más significativo (MSB) es aquel que se ubica más a la izquierda (el que tiene mayor valor). El bit menos significativo (LSB) es aquel que está más a la, derecha y que tiene el menor valor. Para la medida de unidades de información representada en

binario, se utilizan una serie de múltiplos de bit que poseen nombre propio.

1.1.2 Octal Por: Victor Reyes Este sistema consta de 8 símbolos desde el 0 hasta el 7, es muy poco utilizado en los computadores. La facilidad con que se pueden convertir entre el sistema Octal y el binario hace que el sistema Octal sea atractivo como un medio "taquigráfico" de expresión de números binarios grandes. Cuando trabajamos con una gran cantidad de números binarios de muchos bits, es más adecuado y eficaz escribirlos en octal y no en binarios. Sin embargo, recordemos los circuitos y sistemas digitales trabajan eléctricamente en binario, usamos el sistema Octal solo por conveniencia con los operadores del sistema. La base de un sistema numérico es igual al número de dígitos utilizados, es decir, para el sistema numérico decimal, la base es diez, mientras que para el sistema binario la base es dos. El sistema octal tiene la base de ocho, ya que utiliza ocho dígitos 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Todos estos dígitos del 0 al 7 tienen el mismo significado físico como por símbolos decimales, el siguiente dígito en el número octal se representa por 10, 11, 12, que son equivalentes a los dígitos decimales 8, 9, 10 respectivamente. De esta manera, el número octal 20 representará el dígito decimal y, posteriormente, 21, 22, 23. Los números octales representarán el dígito decimal número 17, 18, 19. etc. y así sucesivamente. A pesar de que cuenta con 8 símbolos lo que equivale a 1 byte no es tan utilizado ya se prefiere el sistema hexadecimal, porque 2 símbolos en


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hexadecimal equivalen a 1 byte lo que simplifica más el código. La única ventaja que tiene este sistema frente al hexadecimal es que este utiliza los 8 símbolos iguales (números). Ejemplo el número 72 en octal equivale al 58 en decimal. Ejemplos:

Ya que cada una de sus cifras tiene composición la relativa al punto decimal que, en caso de no aparecer se supone implícita al lado derecho del número, este proporciona un método conveniente para la representación de códigos y números binarios utilizados en los sistemas digitales.

1.1.3 Hexadecimal Por: Victor Reyes Este sistema consta de 16 símbolos donde desde el 0 hasta el 9 son números y del 10 hasta el 15 son letras, las cuales se encuentran distribuidas en la siguiente forma: Hexadecimal

Decimal

Hexadecimal

Decimal

0

0

8

8

1

1

9

9

2

2

A

10

3

3

B

11

4

4

C

12

5

5

D

13


Página 1.2-19 de 300 6

6

E

14

7

7

F

15

La ventaja principal de este sistema de numeración es que se utiliza para convertir directamente números binarios de 4 bits. En donde un solo dígito hexadecimal puede representar 4 números binarios o 4 bits. Estos números se utilizan ampliamente en el trabajo con microprocesadores. El sistema de números hexadecimales tiene una base de 16, y por lo tanto consta de los siguientes dieciséis números de dígitos. 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F. El tamaño del hexadecimal es mucho más corto que el número binario que hace que sean fáciles de escribir y recordar. Dejemos que 0000 a 000F representen números hexadecimales de cero a quince, luego 0010, 0011, 0012,... etc. Representará dieciséis, diecisiete, dieciocho... etc. hasta 001F que representan treinta abiertos y así sucesivamente. Dentro de este sistema los diez primeros dígitos equivalen a números y los siguientes 5 que equivalen del 10 al 15 son las primeras letras del abecedario, en este sistema cada símbolo equivale a 4 bits. Por lo regular las computadoras procesan los datos en bytes lo que equivale a 8 bits o 2 símbolos de este sistema, esto facilita cuando se tiene que procesar una gran cantidad de bytes. Ejemplos:

Cada dígito hexadecimal representa un grupo de cuatro dígitos binarios. Es importante recordar que los dígitos hex (Abreviatura de hexadecimal) de A a F son equivalentes a los valores decimales de 10 a 15.

1.1.4 Decimal Por Victor Reyes Este sistema consta de diez símbolos que van desde el numero 0 hasta el número 9, los cuales le dan la característica principal a este sistema conocido por todo el mundo. Estos símbolos numéricos también forman unidades numéricas compuestas, al tomarlos como exponentes de un número que se encargará de regular el procedimiento, este número es


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llamado base. El numero base va a ser 10, por tal motivo también es conocido como "sistema de numeración en base 10". El sistema numérico tiene dígitos 0, 1, 2, 3, 4,5, 6, 7, 8, 9; este sistema numérico se conoce como sistema numérico decimal porque están involucrados un total de diez dígitos. La base del sistema numérico decimal es 10. Este sistema no es utilizado para la electrónica, pero también lo incluimos ya que se considera como el sistema principal, debido a que es el más utilizado por el hombre desde la antigüedad. Su popularidad se debe a que la base de este sistema es 10 (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) y son justo los dedos de las dos manos con los que podemos contar con una mayor facilidad. Ejemplos:

El hombre ha utilizado el sistema numérico decimal, basado en diez símbolos (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9), que, al combinarlos, permiten representar las cantidades imaginadas; es por esto que se dice que utiliza la base 10.


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1.2 Sistemas De Conversiones Por: Jancarlo Saúl Juárez Reyes

Coversion de un número decimal a binario: Según Wikipedia.org Para hacer la conversión de decimal a binario, hay que ir dividiendo el número decimal entre dos y anotar en una columna a la derecha el resto (un 0 si el resultado de la división es par y un 1 si es impar). La lista de ceros y unos leídos de abajo a arriba es el resultado.R: el borrado (reset en inglés), puesta a 0 o nivel bajo de la salida. Para esta transformación es necesario tener en cuenta los pasos que mostraremos en el siguiente ejemplo: Transformemos el número 42 a número binario

1.

Dividimos

el

2.

Dividimos el cociente obtenido por 2 y repetimos el mismo procedimiento

3.

numero

hasta

que

42

el

entre

cociente

sea

2

1.

El numero binario lo formamos tomando el primer dígito el ultimo cociente, seguidos por los residuos obtenidos en cada división, seleccionándolos de derecha a izquierda, como se muestra en el siguiente esquema.

Conversión de decimal a binario Fuente: http://www.ladelec.com/teoria/electronica-digital/343-conversiones-de-sistemasde-numeracion

Conversion de un número binario a un número decimal: Según ed.team.com Basta con numerar los dígitos de derecha a izquierda comenzando desde cero, a cada número se le asigna la correspondiente


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potencia base 2 y al final se suman las potencias. Por ejemplo el número binario 10101100 a decimal sería: 1 * 22 = 4. 1 * 23 = 8. Para convertir un número binario a decimal, realizamos los siguientes pasos: 1. Tomamos los valores de posición correspondiente a las columnas donde

aparezcan

únicamente

unos

2. Sumamos los valores de posición para identificar el numero decimal equivalente

Conversión de binario a decimal Fuente: http://www.ladelec.com/teoria/electronica-digital/343-conversiones-de-sistemasde-numeracion

Conversion de un número decimal a octal: Según wikipedia.org Para poder convertir un número en base decimal a base octal se divide dicho número entre 8, dejando el residuo y dividiendo el cociente sucesivamente entre 8 hasta obtener cociente 0, luego los restos de las divisiones leídos en orden inverso indican el número en octal. Para convertir un número en el sistema decimal al sistema de numeración Octal, debemos seguir los pasos que mostraremos en el siguiente ejemplo Convertir el número decimal 323.625 a el sistema de numeración Octal

1. Se toma el numero entero y se divide entre 8 repetidamente hasta que el dividendo sea menor que el divisor, para colocar entonces el numero 0 y pasar el dividendo a formar el primer dígito del numero equivalente

en

decima


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2. Se toma la parte fraccionaria del numero decimal y la multiplicamos por 8 sucesivamente hasta que el producto no tenga números fraccionarios

3. Pasamos

la

parte

entera

del

producto

a

formar

el

dígito

correspondiente

4. Al igual que los demás sistemas, el numero equivalente en el sistema decimal, esta formado por la unión del numero entero equivalente y el numero fraccionario equivalente.

Conversión de decimal a octal Fuente: http://www.ladelec.com/teoria/electronica-digital/343-conversiones-de-sistemasde-numeracion

Conversion de un número octal a binario: Según ladelec.com La ventaja principal del sistema de numeración Octal es la facilidad conque pueden realizarse la conversión entre un número binario y octal. A continuación mostraremos un ejercicio que ilustrará la teoría. Por medio de este tipo de conversiones, cualquier número Octal se convierte a binario de manera individual. 1. En este ejemplo, mostramos claramente el equivalente 100 111 010 en binario de cada numero octal de forma individual.


Página 1.2-24 de 300 Conversión de octal a binario Fuente: http://www.ladelec.com/teoria/electronica-digital/343-conversiones-de-sistemasde-numeracion

Conversion de un número decimal a un número hexadeciamal: Según matesfacil.com Ya mencionamos en el tema del sistema de numeración octal que, aunque el sistema de numeración decimal es el más usado, hay otros sistemas que también son de mucha importancia. Éste era el caso del sistema octal y también es el del sistema de numeración hexadecimal (en base 16). Para indicar que un número está escrito en base 16, usamos el subíndice (16(16 (o el subíndice hexhex), y para indicar que un número está escrito en base 10, usamos el subíndice (10(10. Convertir el número 250.25 a Hexadecimal

1. Se

toma la parte entera y se divide sucesivamente por el numero

decimal

16

(base)

hasta

que

el

cociente

sea

0

2. Los números enteros resultantes de los cocientes, pasarán a conformar el numero hexadecimal correspondiente, teniendo en cuenta que el sistema de numeración hexadecimal posee solo 16 símbolos, donde los números del 10 hasta el 15 tienen símbolos alfabéticos que ya hemos

3.

explicado

La parte fraccionaria del numero a convertir se multiplica por 16 (Base) sucesivamente hasta que el producto resultante no tenga parte

fraccionaria

4. Al igual que en los sistemas anteriores, el numero equivalente se forma, de la unión de los dos números equivalentes, tanto entero como fraccionario, separados por un punto que establece la diferencia entre ellos.


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Conversión de decimal a hexadecimal Fuente: http://www.ladelec.com/teoria/electronica-digital/343-conversiones-de-sistemasde-numeracion

Conversion de un número hexadecimal a un número decimal: Según matesfacil.com El sistema hexadecimal es un sistema de numeración posicional de base 16. Los símbolos que se usan en este sistema son:

1.1.1 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F Como en los ejemplos anteriores este también nos ayudará a entender mejor este procedimiento: Convertir el numero hexadecimal 2B6 a su equivalente decimal.

1. Multiplicamos el valor de posición de cada columna por el dígito hexadecimal

2. El

correspondiente.

resultado del número decimal equivalente se obtiene, sumando

todos

los

productos

obtenidos

en

el

Conversión de hexadecimal a decimal

paso

anterior.


Página 1.2-26 de 300 Fuente: http://www.ladelec.com/teoria/electronica-digital/343-conversiones-de-sistemasde-numeracion

1.3 Operaciones básicas con sistemas numericos Por: Jancarlo Saúl Juárez Reyes

Sistema Decimal: Según libroweb.alfaomega.com.m El sistema decimal se usa en forma rutinaria para la representación de cantidades mediante los caracteres 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Con estas cifras se pueden expresar cantidades hasta el 9, para expresar cantidades más allá de este número es necesario introducir la representación posicional, es decir, a cada cifra se le asigna un valor posicional determinado de acuerdo con el lugar que ocupa dentro del número.

Sistema Decimal Fuente: http://libroweb.alfaomega.com.mx/book/685/free/ovas_statics/presentaciones1/mateco mpu_cap1.pdf

Sistema Binario: Según libroweb.alfaomega.com.m En el sistema binario sólo hay dos cifras: 0 y 1. Como sucede en el sistema decimal, en el sistema binario también se utilizan exponentes para expresar cantidades mayores. Mientras que en el sistema decimal la base es 10, en el sistema binario la base es 2.


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Sistema Binario Fuente: http://libroweb.alfaomega.com.mx/book/685/free/ovas_statics/presentaciones1/mateco mpu_cap1.pdf

Sistema Octal: Según libroweb.alfaomega.com.m En el sistema binario sólo hay dos cifras: 0 y 1. Como sucede en el sistema decimal, en el sistema binario también se utilizan exponentes para expresar cantidades mayores. Mientras que en el sistema decimal la base es 10, en el sistema binario la base es 2.

Sistema Octal Fuente: http://libroweb.alfaomega.com.mx/book/685/free/ovas_statics/presentaciones1/mateco mpu_cap1.pdf

Sistema Hexadecimal: Según libroweb.alfaomega.com.m La base numérica del sistema hexadecimal es 16 y para representar cantidades en el se utilizan los diez dígitos del sistema decimal, así como las seis primeras letras del alfabeto. Con esto pueden formarse números según el principio de valor posicional como en los demás sistemas aritméticos.


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Sistema Hexadecimal Fuente: http://libroweb.alfaomega.com.mx/book/685/free/ovas_statics/presentaciones1/mateco mpu_cap1.pdf

Generalización

de

las

conversiones:

Según

libroweb.alfaomega.com.m De la misma manera en que fueron creados los sistemas posicionales decimal, binario, octal y hexadecimal, es posible crear nuestro propio sistema usando los dígitos necesarios del 0 al 9, y también en el caso de que se requieran las letras del alfabeto.

Generalización de las conversiones Fuente: http://libroweb.alfaomega.com.mx/book/685/free/ovas_statics/presentaciones1/mateco mpu_cap1.pdf

Suma de números binarios: Según miprofe.com Debemos seguir las siguientes reglas: 0

+

0

=

0

0

+

1

=

1

1

+

0

=

1

1

+

1

=

Ejemplo: •

Empezamos de derecha a izquierda, sumamos 1 + 1 = 10 colocamos el 0 y llevamos 1 (rojo).

10


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En la siguiente columna sumamos el 1(rojo) + 0 = 1 y 1 + 1 = 10, colocamos el cero y llevamos 1 (rojo),.

Tercera columna 1(rojo) + 1 = 10 y 10 + 0 = 10, colocamos el 0 y llevamos 1(rojo).

Cuarta columna 1(rojo) + 1 = 10 y 10 + 1 = 11, colocamos 1 y llevamos 1(rojo).

Quinta columna 1(rojo) + 1 = 10 y 10 + 0 = 10, colocamos 0 y llevamos 1(rojo).

Sexta columna, 1 (rojo) + 0 = 1 y 1 + 1 = 10, colocamos 0 y llevamos 1(rojo).

Séptima columna, 1(rojo) + 0 = 1 y 1 + 1 = 10, colocamos el 10 finalmente.

Suma De Numeros Binarios Fuente: https://miprofe.com/operaciones-con-numeros-binarios/

Resta de números binarios: Según miprofe.com La resta tiene las siguientes reglas:

0

0

=

0

1

0

=

1

1

1

=

0

0

1

=

1

se

lleva

1

Ejemplo: •

Comenzamos de derecha a izquierda, restamos 1 – 0 = 1 colocamos 1.

Siguiente columna 1 – 1 = 0 clocamos 0.


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Tercera columna 0 – 1 = 1 pero llevemos 1 (rojo) a la siguiente columna, colocamos 1.

Cuarta columna 1 (rojo) – 0 = 1, pero llevamos 1 (rojo) a la siguiente columna, 1 – 1 = 0 colocamos 0.

Quinta columna 1 (rojo) – 0 = 1 llevamos 1 (rojo) para la siguiente columna, 1 – 1 = 0 colocamos 0.

Sexta columna 1 (rojo) – 1 = 0 y 0 – 0 = 0, colocamos 0.

Séptima columna 1 – 0 = 1 colocamos 1.

Octava columna 0 – 0 = 0 colocamos 0.

Novena columna 0 – 0 = 0 colocamos 0 finalmente.

Resta De Numeros Binarios Fuente: https://miprofe.com/operaciones-con-numeros-binarios/

Multiplicacion

de

números

binarios:

Según

miprofe.com

La

multiplicación de binarios se obtiene de la misma forma que la multiplicación decimal. Ejemplo:

Division de números binarios: Según miprofe.com La división de números binarios tiene el mismo procedimiento del sistema decimal que conocemos. Ejemplo:


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Division De Numeros Binarios Fuente: https://miprofe.com/operaciones-con-numeros-binarios/

E-Grafía Sistemas De Conversiones http://www.ladelec.com/teoria/electronica-digital/343-conversiones-desistemas-de-numeracion

Operaciones básicas con sistemas numericos http://libroweb.alfaomega.com.mx/book/685/free/ovas_statics/presentaci ones1/matecompu_cap1.pdf https://miprofe.com/operaciones-con-numeros-binarios/


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1.4 Logica Binaria Por: Lester Mota La lógica binaria trata de las operaciones lógicas con variables que adoptan sólo dos valores posibles (0,1), tomando como referencia que el valor “0” corresponde a un valor que se puede denominar “NO”, “Falso”, “Bajo”, “Abierto”, etc., y el valor “1” como “SI”, “Verdadero”, “Alto”, ‘Cerrado”, etc., en dependencia del sistema a que se aplique. Por tanto, los factores que intervienen en una operación lógica sólo pueden tomar dos valores, verdadero o falso, y el resultado de dicha operación lógica sólo puede tener un valor verdadero o falso La cantidad de combinaciones que se pueden establecer en una operación de lógica binaria depende de la cantidad de variables que intervengan en ella. Como las variables solo pueden tomar dos valores posibles, las combinaciones posibles serían dos elevada a la cantidad de variables. Por ejemplo, para cuatro variables serían 16 combinaciones (2^4=16). El resultado de dicha operación va ha depender del tipo de función que se aplique Todas

las expresiones

booleanas permanecen

válidas

si

se

intercambian los operadores '+' y '·', y los elementos '0' y '1'. Así, para obtener una expresión algebraica dual se intercambian los operadores "Y" y "O", y se reemplazan unos por ceros y viceversa.

Ejemplo: A · (B + C)

Imagen: Logica Binaria


Página 1.2-33 de 300 Fuente:

https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a3ecf53976fd5007230e99fd5414318b a66ab047

1.5 álgebra booleana y teoremas de morgan Por: Lester Mota

El álgebra de Boole es una herramienta de fundamental importancia en el mundo de la computación. Las propiedades que se verifican en ella sirven de base al diseño y la construcción de las computadoras que trabajan con objetos cuyos valores son discretos, es decir las computadoras digitales, en particular las binarias (en las cuales los objetos básicos tienen solo 2 valores posibles) las que son, en definitiva, la totalidad de las computadoras de uso corriente. Desde ya adelantemos que no se verán aquí detalles formales de la construcción algebraica, ni todas las propiedades que se verifican, así como tampoco todos los métodos de síntesis de funciones booleanas que habitualmente se incluyen en este tema en cursos de lógica y/o diseño lógico. Como toda álgebra, la de Boole parte de un cuerpo axiomático, el cual puede adquirir diversas formas, variando la cantidad y calidad de los axiomas. Aquí en particular tomaremos uno: el propuesto

xiomas

Existe un conjunto G de objetos, sujetos a una relación de equivalencia, denotada por "=" que satisface el principio de sustitución. Esto significa que si a = b, b puede sustituir a a en cualquier expresión que la contenga, sin alterar la validez de la expresión

(a) Se define una regla de combinación "+" en tal forma que a + b está en G siempre que al menos a o b lo estén. (b) Se define una regla de combinación "" en tal forma que a  b está en G siempre que tanto a como b lo estén.

Neutros: (a) Existe un elemento 0 en G tal que para cada a de G: a + 0 = a (b) Existe un elemento 1 en G tal que para cada a de G: a  1 = a


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Conmutativos. Para todo par de elementos a y b pertenecientes a G se cumple (a) a + b = b + a (b) a  b = b  a

Distributivos. Para toda terna de elementos a, b, c pertenecientes a G se cumple: a (a) a + (b  c) = (a + b)  (a + c) b (b) a  (b + c) = a . b + a  c

Complemento. Para cada elemento a de G existe un elemento a tal que:

a * a’ = 0 a + a’ = 0

Existen por lo menos dos elementos x, y en G tal que x <> y

Existe similitud de muchos de estos postulados con los del álgebra común. Sin embargo, la primera de las reglas distributivas (sobre la suma) y la existencia del complemento diferencian en forma fundamental esta álgebra de la comú

Modelo aritmético El ejemplo más simple del álgebra de Boole se compone de un conjunto G de 2 elementos: "0" y "1". Como es natural estos dos elementos deben coincidir con los neutros de las reglas de combinación para satisfacer el axioma 3. Las reglas de combinación debemos definirlas de manera de satisfacer los axiomas.

De acuerdo al axioma 4 0 +1 = 1 1 0 = 0

y teniendo presente el axioma 5 :


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Por lo tanto las reglas completas son:

Propiedades

Dualidad Si analizamos los postulados veremos que los mismos se presentan de a pares y en tal forma que uno de la pareja se obtiene de otro cambiando "0" por "1" junto con "+" por "" (y viceversa). Esto asegura que cada propiedad que se demuestre en esta Álgebra tiene una "dual" que también es cierta (para demostrar la dual bastaría con repetir la demostración realizada sustituyendo cada postulado o propiedad utilizada por su dual).

Asociativa a) a + (b + c) = (a + b) + c b) a (b  c) = (a b) c Si bien las leyes asociativas son muchas veces incluidas dentro del cuerpo axiomático, de hecho son demostrables a partir de los axiomas aquí presentados (demostración que no haremos) por lo cual las presentamos como propiedades.

Idempotencia Para todo elemento en G se cumple: a+a=a


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a*a=a

Demostración:

Neutros Cruzados Para todo elemento en G se cumple

Ejemplo

Entonces los axiomas 1, 2, 3, 4, 5 y 7 se satisfacen por definición y es fácil verificar que el G (complemento) también es cierto. Construimos por lo tanto un modelo "aritmético" de álgebra de Boole que podemos denominar "binario" y es en definitiva con la que trabajaremos. Muchas veces las reglas de combinación se presentan como tablas (como las funciones booleanas más generales que veremos más tarde)


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En general notaremos ab como ab, además la operación “” tendrá mayor precedencia que la operación “+”.

Ley de Morgan El Teorema de Morgan permite transformar funciones producto en funciones

suma

y

viceversa.

Su

principal

aplicación

práctica

es

realizar circuitos digitales utilizando un solo tipo de compuerta. También es muy utilizado en el álgebra booleana para obtener el complemento de una expresión o una función, además para simplificar expresiones y funciones booleanas. El teorema de Morgan es una herramienta muy útil para desarrollar circuitos digitales, ya que permite obtener la función de una compuerta lógica con la combinación de otras compuertas lógicas, por ejemplo se puede realizar la función de la compuerta NAND con una compuerta OR y dos compuertas inversoras, y se puede obtener la función de una compuerta NOR con una compuerta AND y dos compuertas inversoras.

Para todo par de elementos de G se cumple:

Estas reglas de De Morgan pueden generarse para cualquier número de variables.

En este ejemplo vamos a obtener la función de una compuerta NAND de tres entradas a partir de la combinación de una compuerta OR de tres entradas y tres compuertas inversoras, o la combinación de tres compuertas OR de dos entradas y tres compuertas inversoras. Compuerta NAND


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Combinación de la compuerta OR y los tres inversores

1.6 Compuertas Lógicas y tablas de la vedad Las Compuertas Lógicas son circuitos electrónicos conformados internamente por transistores que se encuentran con arreglos especiales con los que otorgan señales de voltaje como resultado o una salida de forma booleana, están obtenidos por operaciones lógicas binarias suma, multiplicación. También niegan, afirman, incluyen o excluyen según sus propiedades lógicas. Estas compuertas se pueden aplicar en otras áreas de la ciencia como mecánica, hidráulica o neumática. Existen diferentes tipos de compuertas y algunas de estas son más complejas, con la posibilidad de ser simuladas por compuertas más sencillas. Todas estas tienen tablas de verdad que explican los comportamientos en los resultados que otorga, dependiendo del valor booleano que tenga en cada una de sus entradas.

Imagen: compuertas lógicas Fuente: https://www.logicbus.com.mx/imagenes/articulo/compuert_log.png


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Tablas de verdad: Para entender mejor el tema de las compuertas lógicas, es más que importante primero conocer qué son las tablas de verdad y cuál es su origen. Básicamente, una tabla de verdad, en el contexto de las compuertas lógicas, son tablas que muestran una condición de verdad o falsedad de una proposición compuesta para cada combinación de valores que se pueda asignar a las operaciones que la componen. Todo esto se encuentra relacionado con la lógica, y su principal objetivo es la posibilidad de encontrar un método concreto para evaluar la certeza de los pensamientos y la fiabilidad al momento de procesar la información que recibimos de múltiples medios. De este modo las condiciones de verdad y falsedad de las proposiciones compuestas pueden expresarse a través de una tabla llamada esquema y representada por una marca, donde el lado derecho o cuerpo es más largo que el izquierdo o margen, espacio en donde las condiciones de verdad o falsedad se representan como “V” y “F”, respectivamente Básicamente, existen cinco conectores lógicos que se utilizan en las tablas de verdad y son los siguientes: •

Conjunción: En este caso, basta que uno de los enunciados sea falso para que la proposición sea falsa y sólo será verdadera si todos los enunciados lo son.

Disyunción: Con este conector, la proposición sólo será falsa si las dos alternativas lo son.

Condicional: En este caso, sólo es falsa cuando el antecedente es verdadero y el consecuente es falso.

Bicondicional: Para este conector, sólo es verdadero cuando si los dos enunciados son a la vez verdaderos o si ambos son falsos.

Negación: En este caso, la negación de un enunciado verdadero es falsa y la negación de un enunciado falso es verdadera.

La tabla de la verdad, como hemos visto más arriba en este mismo archivo, tiene el propósito de permitir obtener la función lógica, y con ella estar en posición de poder desarrollar y diseñar el circuito electrónico que necesitamos. Sin embargo, puede darse la circunstancia en la cual nos entreguen el circuito ya desarrollado, y que tengamos que obtener la tabla

de

la verdad del

funcionamiento.

mismo

para

entender

por

completo

su


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En el siguiente escenario, tenemos el ejercicio de obtener la tabla de verdad del circuito que se aprecia en la imagen. El mismo en este caso tiene dos entradas A y B.

Imagen: compuertas lógicas Fuente:

https://www.tecnologia-informatica.com/wp-content/uploads/2020/03/puertas-

logicas-11.jpeg

Primer método para obtener la tabla de verdad:

Para obtener la tabla de verdad del siguiente circuito debemos seguir primero el recorrido del circuito mediante los conductores obteniendo la función en cada conductor hasta que lleguemos a la salida S. Si sabemos la función de salida, podremos obtener la tabla de verdad.

Trabajan en dos estados, "1" o "0", los cuales pueden asignarse a la lógica positiva o lógica negativa. El estado 1 tiene un valor de 5v como máximo y el estado 0 tiene un valor de 0v como mínimo y existiendo un umbral entre estos dos estados donde el resultado puede variar sin saber


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con exactitud la salida que nos entregara. Las lógicas se explican a continuación: •

La lógica positiva es aquella que con una señal en alto se acciona, representando un 1 binario y con una señal en bajo se desactiva. representado un 0 binario.

La lógica negativa proporciona los resultados inversamente, una señal en alto se representa con un 0 binario y una señal en bajo se representa con un 1 binario. A continuación vamos a analizar las diferentes operaciones lógicas

una por una comenzando por la más simple:

1.6.1 AND, OR, NOT 1. Compuerta AND Esta compuerta es representada por una multiplicación en el Algebra de Boole. Indica que es necesario que en todas sus entradas se tenga un estado binario 1 para que la salida otorgue un 1 binario. En caso contrario de que falte alguna de sus entradas con este estado o no tenga si quiera una accionada, la salida no podrá cambiar de estado y permanecerá en 0. Esta puede ser simbolizada por dos o más interruptores en serie de los cuales todos deben estar activos para que esta permita el flujo de la corriente.

2. Compuerta OR En el Algebra de Boole esta es una suma. Esta compuerta permite que con cualquiera de sus entradas que este en estado binario 1, su salida pasara a un estado 1 también. No es necesario que todas sus entradas estén accionadas para conseguir un estado 1 a la salida pero tampoco causa algún inconveniente. Para lograr un estado 0 a la salida, todas sus entradas deben estar en el mismo valor de 0. Se puede interpretar como dos interruptores en paralelo, que sin importar cual se accione, será posible el paso de la corriente.


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3. Compuerta NOT En este caso esta compuerta solo tiene una entrada y una salida y esta actúa como un inversor. Para esta situación en la entrada se colocara un 1 y en la salida otorgara un 0 y en el caso contrario esta recibirá un 0 y mostrara un 1. Por lo cual todo lo que llegue a su entrada, será inverso en su salida.

Fuentes de informacion https://www.logicbus.com.mx/compuertas-logicas.php#ejemplos-compuertas-logicas-enla-industria https://www.tecnologia-informatica.com/compuertas-logicas-tabla-verdad/

Fuentes de informacion https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%B3gica_binaria#:~:text=La%20l%C3%B3gica% 20binaria%20es%20la,como%201%20y%200%20respectivamente. https://www.ecured.cu/L%C3%B3gica_binaria Fuentes de informacion

https://www.fing.edu.uy/tecnoinf/mvd/cursos/arqcomp/material/teo /arq-teo03.pdf https://www.ecured.cu/Teorema_de_Morgan

1.7 – Familias TTL y CMOS, estructura interna de las compuertas lógicas Por Sámuel Jhoshua Pineda Pérez


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Según https://www.ecured.cu/Tecnolog%C3%ADa_TTL las familias TTL son transistores en transistores Las siglas en inglés significan transistor-transistor logic (lógica transistor a transistor). Tecnología de construcción de circuitos integrados electrónicos digitales basada en el uso de transistores bipolares, es característico el uso de transistores multiemisores. TTL sucedió a las tecnologías RTL (lógica resistencia-transistor) y DTL (lógica diodo-transistor). Según https://es.wikipedia.org/wiki/Tecnolog%C3%ADa_TTL sus características son: -

Su tensión de alimentación característica se halla comprendida entre los 4,75V y los 5,25V (como se ve, un rango muy estrecho). Normalmente TTL trabaja con 5V.

-

Los niveles lógicos vienen definidos por el rango de tensión comprendida entre 0,0V y 0,8V para el estado L (bajo) y los 2,2V y Vcc para el estado H (alto).

-

La velocidad de transmisión entre los estados lógicos es su mejor base, si bien esta característica le hace aumentar su consumo siendo su mayor enemigo. Motivo por el cual han aparecido diferentes versiones de TTL como FAST, LS, S, entre otros y últimamente los CMOS: HC, HCT y HCTLS. En algunos casos puede alcanzar poco más de los 400 MHz.

-

Las señales de salida TTL se degradan rápidamente si no se transmiten a través de circuitos adicionales de transmisión (no pueden viajar más de 2 m por cable sin graves pérdidas).

Tabla extraida de https://unicrom.com/familia-de-circuitos-integrados-ttl/


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Según

el

documento

pdf:

http://electronica.ugr.es/~amroldan/asignaturas/curso0405/ftc/pdf/trab_familia_cmos.pdf

Tecnología

CMOS:

Lógica

MOS

Complementaria. Esta tecnología, hace uso básicamente de transistores de efecto de campo NMOS Y PMOS. En la actualidad, la mayoría de los circuitos integrados que se fabrican

usan

la

tecnología

CMOS.

Esto

incluye microprocesadores, memorias, procesadores digitales de señales y muchos otros tipos de circuitos integrados digitales de consumo bajo. Esto es

según:

https://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor_complementario_de_óxido_m etálico. Y Otra característica importante de los circuitos CMOS es que son “regenerativos”: una señal degradada que acometa una puerta lógica CMOS se verá restaurada a su valor lógico inicial 0 o 1, siempre que aún esté dentro de los márgenes de ruido que el circuito pueda tolerar. Si bien es cierto que hay muchas opciones para poder conectar equipos de sonido, realmente las conexiones que más se utilizan son 3 o 4 nada más. No obstante, eso no quiere decir que no tengamos otras posibilidades, cada cual, con sus características.

Imagen de https://tutorialcid.es.tl/Familia-CMOS.htm La estructura interna de las compuertas lógicas está conformada por transistores, resistencias y juegos de corriente, que se encuentran con arreglos especiales con los que otorgan señales de voltaje como resultado o una salida de forma booleana, están obtenidos por operaciones lógicas binarias Su composición se puede explicar mejor en las siguientes imágenes:


Página 1.2-45 de 300

Imágenes

extraidas

de:

https://es.slideshare.net/tuesman/compuertas-14675470

Existen otros tipos de compuertas, pero son variaciones o diviciones de estas ya mostradas, estas son la not la xnor y la xor. Según

https://www.logicbus.com.mx/blog/compuertas-

logicas/ En cualquier industria una principal aplicación que se le da a las compuertas lógicas es en la programación de los PLC, por ejemplo en los PLCs de Fatek el uso de estas está en WinProladder el software de programación en escalera para todos los PLCs de la marca, este software se tienen bloques especiales de funciones para su uso, a continuación se presentan las funciones AND y OR, en ambos casos solo se requiere poner las direcciones de los bits a comparar en Sa y Sb, y el bit resultante lo arroja en la dirección que se encuentre en D, estas operaciones las realizará cada que esté activo el control de Operación (EN) por lo que si se quiere siempre se esté realizando basta con conectar directo.


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E – Grafía y referencias https://www.logicbus.com.mx/blog/compuertaslogicas/#:~:text=Las%20Compuertas%20L%C3%B3gicas%20son%20circuitos, binarias%20(suma%2C%20multiplicaci%C3%B3n).&text=representado%20un %200%20binario. https://es.slideshare.net/tuesman/compuertas-14675470 https://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor_complementario_de_%C3%B3 xido_met%C3%A1lico https://es.wikipedia.org/wiki/Tecnolog%C3%ADa_TTL https://www.ecured.cu/Tecnolog%C3%ADa_TTL https://unicrom.com/familia-de-circuitos-integrados-ttl/ https://tutorialcid.es.tl/Familia-CMOS.htm https://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor_complementario_de_%C3%B3 xido_met%C3%A1lico#:~:text=El%20semiconductor%20complementario%20 de%20%C3%B3xido,la%20fabricaci%C3%B3n%20de%20circuitos%20integrad os. http://electronica.ugr.es/~amroldan/asignaturas/curso0405/ftc/pdf/trab_familia_cmos.pdf


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1.8 Circuitos lógicos combinacionales Por: Diego Brandon Antonio Ordoñez Ibarra Los circuitos combinacionales son, como su nombre lo sugiere, circuitos cuya salida depende solamente de la “combinación” de sus entradas en el momento que se está realizando la medición en la salida. Analizando el circuito con compuertas digitales que se muestra, se ve que la salida de cada una de las compuertas que se muestran en el circuito depende únicamente de sus entradas (A y B), ya sea que estén negadas o sin negar. La salida F (salida final o total del circuito) variará si alguna de las entradas A o B o las dos a la vez cambian. Los circuitos de lógica combinacional son hechos a partir de las compuertas básicas: compuerta AND, compuerta OR, compuerta NOT. También pueden ser construidos con compuertas NAND, compuertas NOR, compuerta XOR, que son una combinación de las tres compuertas básicas.

Fuente: https://unicrom.com/wp-content/uploads/circuito-combinacional.png

La operación de los circuitos combinacionales se entienden escribiendo las ecuaciones booleanas y sus respectivas tablas de verdad. En este ejemplo la ecuación booleana es: F = A.B’+A’.B, donde: A’ es “A negado” y B’ es “B negado”

Tabla de verdad del circuito combinacional mostrado Se puede observar de la tabla de verdad que la última columna “Salida F” sólo depende de las entradas A y B actuales. Este diagrama y su respectiva tabla de verdad son un ejemplo específico. Otros diagramas pueden tener más entradas (A, B, C,…etc.), más salidas (F1, F2, F3,…, etc) y habría que obtener la tabla de verdad para cada salida en función de las entradas existentes.


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Para evaluar el valor de verdad de una proposición compuesta es muy útil usar una tabla de verdad. Esta es sencillamente una tabla que muestra el valor de la función de salida (proposición compuesta) para cada combinación de las variables de entrada (proposiciones componentes)

Fuente:

https://www.monografias.com/trabajos82/los-circuitos-logicos-

combinacionales/image001.jpg

TABLA DE VERDAD

Fuente:

https://www.monografias.com/trabajos82/los-circuitos-logicos-

combinacionales/image004.jpg

1.8.1 Mapas de Karnaugh Es un diagrama utilizado para la simplificación de funciones algebraicas en forma canónica. A partir de la tabla de Karnaugh se puede obtener una forma canónica mínima (con el mínimo número de términos). En este texto emplearemos indistintamente los términos “mapa” y “tabla” de Karnaugh. La tabla de Karnaugh consiste en una representación bidimensional de la función que se quiere simplificar. Si la función viene expresada como una tabla de verdad, entonces la tabla de Karnaugh puede verse como una forma alternativa de representación 2D.


Página 1.2-49 de 300 Fuente: https://bookdown.org/alberto_brunete/intro_automatica/Figuras/fundamentos/ejmapaka rnaugh.png

En la práctica, no es necesario explicitar el código de cada celda; basta con expresar las cabeceras de las filas y columnas en código Gray (el código de la celda se construye combinando la fila y columna correspondiente), según se desprende de la figura.

1.9 Diseño de circuitos combinacionales Puertas Lógicas Las puertas lógicas se corresponden con una relación de 1s y 0s: su

tabla de verdad o su función lógica. Todos los circuitos electrónicos estudiados utilizan como puerta

básica una puerta inversora: NAND o NOR, ya que son más pequeñas y producen mejores prestaciones. Es lógico diseñar circuitos en base a estar puertas, en lugar de utilizar puertas OR y AND. Se puede usar un criterio para denotar la equivalencia entre valores

de tensión y valores lógicos mediante la burbuja de inversión: las líneas que no tienen burbuja de inversión tienen “polaridad” positiva (o criterio de aserción alto) Todas las puertas lógicas básicas pueden implementar la función AND o la función OR en función de la polaridad que se asigne a sus entradas y salidas

Fuente: https://personales.unican.es/manzanom/Planantiguo/EDigitalI/Tema_IV.pdf

Análisis de circuitos La obtención del tiempo de propagación máximo es más exacta cuanto mejor será el modelo temporal que se utiliza para los componentes del


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circuito. Por ejemplo un modelo muy sencillo pero poco real es considerar que todas las puertas tienen el mismo tiempo de propagación, el mayor camino de propagación será el que tiene más puertas lógicas.

Fuente: https://personales.unican.es/manzanom/Planantiguo/EDigitalI/Tema_IV.pdf

1.10 Circuitos lógicos secuenciales A diferencia de los circuitos lógicos combinacionales, los circuitos secuenciales tiene memoria; pueden reflejar en su salida el efecto de una señal de entrada que hubo segundos o días antes. Los circuitos AND, OR y NOT funcionan sin memoria. Por ejemplo, en el caso del circuito AND, una salida lógica 1 es obtenida únicamente durante el tiempo que todas las entradas estén simultáneamente en lógica 1. Si cada entrada pasa por lógica 1 de una manera secuencial, no-simultánea, la salida permanecerá aquí la necesidad en lógica 0. De de un circuito electrónico que se pueda colocar en uno cualquiera de los dos estados lógicos indefinidamente, hasta que sea intencionalmente pasado al estado contrario. Tal circuito es conocido como BIESTABLE, o simplemente FLIP-FLOP. El biestable, en efecto, provee una memoria, ya que puede «recordar» el último estado en el que había sido colocado.

Fuente: http://cirkuitoslogicos.blogspot.com/2010/10/circuitos-logicossecuenciales.html


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EGRAFIA • https://unicrom.com/circuitos-combinacionaleselectronica-digital/ • https://www.monografias.com/trabajos82/loscircuitos-logicos-combinacionales/los-circuitoslogicos-combinacionales.shtml • https://bookdown.org/alberto_brunete/intro_automati ca/mapa-de-karnaugh.html • http://www.electronica2000.com/circuitos-logicossecuenciales/#:~:text=A%20diferencia%20de%20los% 20circuitos,hubo%20segundos%20o%20d%C3%ADas% 20antes.


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1.11 Flip-flop Por: Emanuel Alejandro López Velásquez

Según ingmecafenix.com flip flop es el nombre común que se le da a los dispositivos de dos estados (biestables), que sirven como memoria básica para las operaciones de lógica secuencial. Los flip-flops son ampliamente usados para el almacenamiento y transferencia de datos digitales y se usan normalmente en unidades llamadas “registros”, para el almacenamiento de datos numéricos binarios. Entre sus características principales encontramos: •

Asumen solamente uno de dos posibles estados de salida.

Tienen un par de salidas que son complemento una de la otra.

Tienen una o mas entradas que pueden causar que el estado del flipflop cambie. Según wikipedia.org un flip-flop puede usarse para almacenar un bit.

La información contenida en muchos flip-flops puede representar el estado de un secuenciador, el valor de un contador, un carácter ASCII en la memoria de un ordenador, o cualquier otra clase de información. Un

uso

corriente

es

el

diseño

de máquinas

de

estado

finitas electrónicas. Los biestables almacenan el estado previo de la máquina que se usa para calcular el siguiente. Los flip-flops normalmente se venden en empaquetados tipo DIP. Existen 4 tipos de flip-flop, que veremos a continuación. Flip-flop RS (Set-Reset): Según Wikipedia.org es un dispositivo de almacenamiento temporal de 2 estados (alto y bajo), cuyas entradas principales permiten al ser activadas: •

R: el borrado (reset en inglés), puesta a 0 o nivel bajo de la salida.

S: el grabado (set en inglés), puesta a 1 o nivel alto de la salida

Si no se activa ninguna de las entradas, el flip-flop permanece en el estado que poseía tras la última operación de borrado o grabado. En ningún caso deberían activarse ambas entradas a la vez.


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Estructura interna de un flip-flop RS Fuente: https://illustrationprize.com/images/electronic-terms/rs-flip-flop_2.jpg

Tabla de verdad de un flip-flop RS Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/Tabla-de-verdad-rs-300x278.png

Los flip-flop RS se dividen en dos, los cuales son: •

Síncronos: además de las entradas R y S, posee una entrada C de sincronismo cuya misión es la de permitir o no el cambio de estado del biestable. Su símbolo es el siguiente.

Simbología de un flip-flop RS síncrono Fuente: http://cienciasfera.com/materiales/tecnologia/tecno02/tema12/RSsimboloALTO.jpg

Asíncronos: solo posee las entradas R y S. Se compone internamente de dos puertas lógicas NAND o NOR.


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Símbología de un flip-flop RS asíncrono Fuente: https://i2.wp.com/www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/flipflop.jpg?ssl=1

Flip-Flop D (Delay): Según unicrom.com es un elemento de memoria que puede almacenar información en forma de un “1” o “0” lógicos. Este flip-flop tiene una entrada D y dos salidas Q y Q. También tiene una entrada de reloj, en este caso, nos indica que es un FF disparado por el borde o flanco descendente. Si se añade un inversor a un flip-flop S-R obtenemos un flip-flop D básico.

Estructura interna de un flip-flop D Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/flp-flop-d300x133.png

Tabla de verdad de un flip-flop D Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/tabla-flip-flop-d.jpg

Símbología de un flip-flop D


Página 1.2-55 de 300 Fuente: https://i2.wp.com/www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/flipflop.jpg?ssl=1

Flip-flop T (Toggle): Según wikipedia.org es un dispositivo de almacenamiento temporal de 2 estados (alto y bajo). El flip-flop T cambia de estado cada vez que la entrada de sincronismo o de reloj se dispara mientras la entrada T está a nivel alto. Si la entrada T está a nivel bajo, el biestable retiene el nivel previo. Según hyperphysics.phy es de utilidad en la construcción de contadores binarios, divisores de frecuencia, y dispositivos de sumas binarias en general.

Estructura interna de un flip-flop T Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/S-R-T-300x174.png

Tabla de verdad de un flip-flop T Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/R-S-Tabla300x156.jpg

Símbología de un flip-flop D Fuente: https://i2.wp.com/www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/flipflop.jpg?ssl=1

Flip-flop JK (Jump-Keep): Según ingmecafenix.com el flip-flop J-K es una mezcla entre el flip-flop S-R y el flip-flop T. A diferencia del flip flop RS, en el caso de activarse ambas entradas a la vez, la salida adquiere el estado contrario al que tenía. Es versátil y es uno de los tipos de flip-flop más usados.


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Según Wikipedia.org este dispositivo de almacenamiento es temporal que se encuentra dos estados (alto y bajo), cuyas entradas principales, J y K, a las que debe el nombre, permiten al ser activadas: •

J: El grabado (set en inglés), puesta a 1 o nivel alto de la salida.

K: El borrado (reset en inglés), puesta a 0 o nivel bajo de la salida.

Estructura interna de un flip-flop JK Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/flip-flop-JK300x174.png

Tabla de verdad de un flip-flop T Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/Tabla-JK.png

El flip-flop JK se puede clasificar en 2, los cuales son: •

Flip-flop JK activo por flanco: Según Wikipedia.org junto con las entradas J y K existe una entrada C de sincronismo o de reloj cuya misión es la de permitir el cambio de estado del biestable cuando se produce un flanco de subida o de bajada, según sea su diseño.

Símbología de un flip-flop JK activo por flanco


Página 1.2-57 de 300 Fuente: http://bp2.blogger.com/_js6wgtUcfdQ/R3ySGv0aULI/AAAAAAAABho/K9XXzvl641k/s400/flip -flop_J-K.jpg

Flip-flop Maestro-Esclavo: Según Wikipedia.org aunque aún puede encontrarse en algunos equipos, este tipo de biestable ha quedado obsoleto, ya que ha sido reemplazado por el tipo anterior. Su funcionamiento es similar al JK activo por flanco: en el nivel alto (o bajo) se toman los valores de las entradas J y K y en el flanco de bajada (o de subida) se refleja en la salida.

Estructura de un flip-flop JK maestro-esclavo Fuente: http://163.178.104.150/ci1210/leccion%209%20circuitos%20secuenciales/Flip%20Flops_archi vos/image001.gif

Tabla de verdad de un flip-flop JK maestro-esclavo Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Biestable#Biestable_JK

Símbología de un flip-flop JK maestro esclavo Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0e/Biestable_JK_MS.PNG


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A continuación, se mostrarán un ejemplo de flip-flop:

Diagrama de un circuito con flip-flop Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=DBCVLDmromo

Transistor izquierdo = Q1

Transistor derecho = Q2

Botón izquierdo = BT1

Botón derecho = BT2

Led izquierdo = LED1

Led derecho = LED2

En el diagrama se nos muestra un circuito flip-flop o biestable, en el cual Q1 está en estado de conducción, al mismo tiempo el LED1 está encendido. LED2 está apagado ya que la corriente que pasa por el, es muy pequeña debido a que la resistencia de 6.8kΩ es de un alto valor. El transistor Q2 no esta en estado de conducción ya que la corriente que debería llegar a su base no es lo suficiente para que funcione. Al presionar BT1 estamos aterrizando la base del transistor Q1 con lo cual Q1 se apaga ya que cortamos el paso de la corriente, esto causa que LED1 se apague. Al hacer ocurre exactamente lo mismo, pero ahora con Q2 y LED2. LED1 volverá a encenderse si presionamos BT2.

Circuito flip-flop cuando LED2 esta activo Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=DBCVLDmromo


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Circuito flip-flop cuando LED1 esta activo Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=DBCVLDmromo

E-Grafía Flip-Flop https://www.ingmecafenix.com/electronica/flipflop/ https://es.wikipedia.org/wiki/Biestable Tipos de Flip-Flop

https://es.wikipedia.org/wiki/Biestable#Biestable_RS https://unicrom.com/flip-flop-tipo-d-descripcion-y-simbolo/ https://es.wikipedia.org/wiki/Biestable#Biestable_T_(Toggle) https://es.wikipedia.org/wiki/Biestable#Biestable_JK http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Electronic/Tflipflop.html Ejemplo de circuito Flip-Flop https://www.youtube.com/watch?v=DBCVLDmromo


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1.12 máquinas de estados Por: francisco Diego Javier Pérez Jocón Según fisicotrónica.com Una máquina de estados no es una máquina física. Es una modelización conceptual, generalmente en forma de diagrama, de un problema. En este problema el sujeto de interés se encuentra en una situación inicial a la espera de recibir un estímulo del mundo exterior para reaccionar a él. Por ejemplo, si tenemos una pelota de playa posada sobre el suelo, que será su posición inicial, podemos darle una patada, con lo que se moverá en una dirección, o podemos darle un puñetazo hacia abajo, con lo que se aplastará. Si queremos plasmar en un papel este problema, de forma esquematizada y concisa, podemos recurrir a múltiples formas, pero la gran mayoría tendrán las siguientes partes. Un objeto de estudio, en este caso la pelota; un estado inicial, parada en el suelo; una entrada que serán la patada y el puñetazo y unas acciones que serán avanzar y aplastarse. Podríamos dibujarlo así:

Fuente: http://fisicotronica.com/wp-content/uploads/2016/06/esq-basico-1024x506.png

Una máquina de estados, lo que hace es sentar unas bases comunes para la modelización de este tipo de problemas, dado que estos pueden crecer en complejidad y llegar a hacerse muy difíciles de representar. Lo primero que se hizo fue definir algunos términos. Estados: se definen así las posiciones o acciones por las que pasa el objeto de estudio. Dentro de los estados destaca el denominado estado inicial o de espera, que representa la posición de partida del objeto en la que se encuentra esperando un evento o entrada para pasar al siguiente estado. En general, el resto de estados puede partir/llegar de forma directa a esta posición o forman un anillo con principio y fin en él. Cuando nos


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movemos entre estados solemos decir que pasamos al siguiente estado o que venimos del estado anterior. Entradas: Son las interacciones del medio con el objeto que pueden alterarlo y hacer que cambie de estado. En nuestro caso serían la patada y el puñetazo. Salidas: Son las acciones que realiza el objeto hacia el exterior. En el caso de la pelota de playa no habría ninguna a no ser que tirara algo al salir despedida por la patada o que explotara por la presión expulsando el aire. Eventos: Son las acciones, ya sean internas o externas que hacen que el objeto cambie de estado. Serían la patada, el puñetazo como externos y la expansión del aire que lo vuelve a llenar y el rozamiento que lo para los internos. Transiciones: Son los “caminos” por los que el objeto cambia de un estado a otro. Acotan los cambios y comprueban las condiciones. Por lo tanto, en una máquina de estados, tenemos un objeto que puede estar en x posiciones y que, debido a la acción de los eventos, ya sean internos o externos, se desplaza entre ellos siguiendo las transiciones permitidas mientras puede o no emitir señales al exterior.

Fuente: http://fisicotronica.com/wp-content/uploads/2016/06/esq-2.png

1.2.1 máquina de Moore Según Wikipedia En la Teoría de la computación, una Máquina de Moore es un autómata de estados finitos para el cual la salida en un momento dado solo depende de su estado en ese momento, mientras la transición al siguiente estado depende del estado en que se encuentre y de la entrada introducida. El diagrama de estados para una máquina Moore incluirá una señal de salida para cada estado. Comparada con la Máquina de Mealy, la cual mapea transiciones en la máquina a salidas.


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El nombre Moore machine viene de su promotor: Edward F. Moore, un pionero de las máquinas de estados, quien escribió Gedankenexperiments on Sequential Machines, pp 129 – 153, Estudios de Autómatas, Anuales de los Estudios Matemáticos, no. 34, Princeton University Press, Princeton, N. J., 1956. La

mayoría

de

las

máquinas

electrónicas

están

diseñadas

como sistemas secuenciales síncronos. Los sistemas secuenciales síncronos son una forma restringida de máquinas de Moore donde el estado cambia solo cuando la señal de reloj global cambia. Normalmente el estado actual se almacena en Flip-flops, y la señal de reloj global está conectada a la entrada "clock" de los flip-flops. Los sistemas secuenciales síncronos son una manera de resolver problemas de meta estabilidad. Una máquina electrónica de Moore típica incluye una cadena de Lógica combinacional para decodificar el estado actual en salidas (lambda). El instante en el cual el estado actual cambia, aquellos cambios se propagan a través de la cadena. y casi instantáneamente las salidas cambian (o no cambian). Hay técnicas de diseño para asegurar que no ocurran errores de corta duración en las salidas durante el breve periodo mientras esos cambios se están propagando a través de la cadena, pero la mayoría de los sistemas están diseñados para que los linches durante el breve tiempo de transición sean ignorados. Las salidas entonces permanecen igual indefinidamente (por ejemplo, los LEDs permanecen brillantes, la batería permanece conectada a los motores, etc.), hasta que la máquina de Moore cambia de estado otra vez.

Estructura de una máquina de Moore Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e7/Modelomoore.jpg/220px-Modelo-moore.jpg


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1.2.2 máquina de mealy En la teoría de la computación, una Máquina de Mealy es un tipo de máquina de estados finitos que genera una salida basándose en su estado actual y una entrada. Esto significa que el Diagrama de estados incluirá ambas señales de entrada y salida para cada línea de transición. En contraste, la salida de una máquina de Moore de estados finitos (el otro tipo) depende solo del estado actual de la máquina, dado que las transiciones no tienen entrada asociada. Sin embargo, para cada Máquina de Mealy hay una máquina de Moore equivalente cuyos estados son la unión de los estados de la máquina de Mealy y el Producto cartesiano de los estados de la máquina de Mealy y el alfabeto de entrada. Las máquinas de Mealy suministran un modelo matemático rudimentario y eficiente para las máquinas de cifrado. Considerando el alfabeto de entrada y salida del alfabeto Latino, por ejemplo, entonces una máquina de Mealy puede ser diseñada para darle una cadena de letras (una secuencia de entradas), esto puede procesarlo en un string cifrado (una secuencia de salidas). Sin embargo, aunque se podría probablemente usar un modelo de Mealy para describir una Máquina Enigma, el diagrama de estados sería demasiado complejo para suministrar medios factibles de diseñar máquinas de cifrado complejas.

Máquina de mealy Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bc/Mealymachine_jaredwf.png


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E-Grafía

Máquinas de estados http://fisicotronica.com/maquina-de-estados-nos-referimos/

maquina de Moore https://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_de_Moore

maquina de Mealy https://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_de_Mealy

1.13 Diseño De Circuitos Lógicos Secuenciales Por: Kevin Recinos Según: SistemasDigitales.com

Circuito combinacional cuya salida depende de los valores actuales y pasados de las señales de entrada. Se trata de circuitos en los que aparecen lazos de “feedback” (salidas del circuito pueden actuar como valores de entrada).

Los Componentes de un CLS son: • • •

Señales de entrada y Salida (señales binarias). Señal de Reloj (señal binaria con forma periódica). Lógica Combinacional (determina la salida y el próximo estado).


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Almacenamiento (man2ene información Sobre el estado actual).

https://ocw.unican.es/pluginfile.php/313/course/section/261/tema_04.pdf

Ejemplo: Necesidad de Sincronización (Reloj): Pregunta: Con la siguiente señal de entrada, ¿Cuántos unos contarían mi CLS?

https://ocw.unican.es/pluginfile.php/313/course/section/261/tema_04.pdf Respuesta: Nos falta información para poder considerar una respuesta como válida (3?, 6?…). -La información adicional la proporciona la señal de reloj, que marca en qué precisos instantes se lee la señal de entrada. – El reloj convierte la señal de entrada en una señal síncrona.

https://ocw.unican.es/pluginfile.php/313/course/section/261/tema_04.pdf Señal Síncrona (Dato + Clk) = secuencia de bits.


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Latches y Flip Flops Por: Kevin Recinos Un CLS debe almacenar información que se uWlizará en el Futuro (estado), nuevo elemento: Memoria. ¿Cómo almacenamos un valor con lógica combinacional? Feedback (realimentación): la salida se conecta a la entrada y conseguimos que la señal se mantenga en el tiempo.

https://ocw.unican.es/pluginfile.php/313/course/section/261/tema_04.pdf

Máquinas de Estados

Circuito Secuencial Síncrono: – Red de combinacionales y biestables conectados entre sí. – Puede haber caminos cíclicos, pero 2enen que atravesar al menos un biestable. – Todos los biestables u2lizan la misma señal de reloj. – Las señales de entrada se sincronizan con el mismo reloj.

https://ocw.unican.es/pluginfile.php/313/course/section/261/tema_04.pdf


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Circuito Secuencial Síncrono: Tiempo de ciclo

https://ocw.unican.es/pluginfile.php/313/course/section/261/tema_04.pdf

Máquinas de Estados (FSM): -Cualquier CLS se puede representar con un esquema como el de la figura Inferior (Modelo de Mealy): Agrupando todos los circuitos combinacionales en un único CLC y todos los biestables (Flip Flops) en un único REG. – Se denomina FSM porque un circuito con K registros solo puede estar en Un número finito (2K) de estados.

https://ocw.unican.es/pluginfile.php/313/course/section/261/tema_04.pdf

Representación alternativa del CLS de Mealy:

https://ocw.unican.es/pluginfile.php/313/course/section/261/tema_04.pdf Especificación de un CLS: Qué datos necesitamos para caracterizar el circuito: o Número de entradas: X= (xnB1, xnB2,…,x1,x0). o Número de salidas: W= (wmB1, wmB2,…,w1,w0).


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o o o o

Número de estados: Q= (qkB1, qkB2,…,q1,q0). Tabla de verdad de W: CLC H. Tabla de verdad de Q+: CLC G. Estado inicial: Valor inicial de Q.

Lógica Secuencial Las Compuertas Lógicas son circuitos electrónicos conformados internamente por transistores que se encuentran con arreglos especiales con los que otorgan señales de voltaje como resultado o una salida de forma booleana, están obtenidos por operaciones lógicas binarias (suma, multiplicación). También niegan, afirman, incluyen o excluyen según sus propiedades lógicas. Estas compuertas se pueden aplicar en otras áreas de la ciencia como mecánica, hidráulica o neumática. Existen diferentes tipos de compuertas y algunas de estas son más complejas, con la posibilidad de ser simuladas por compuertas más sencillas. Todas estas tienen tablas de verdad que explican los comportamientos en los resultados que otorga, dependiendo del valor booleano que tenga en cada una de sus entradas.

https://www.logicbus.com.mx/imagenes/articulo/compuert_log.png

Trabajan en dos estados, "1" o "0", los cuales pueden asignarse a la lógica positiva o lógica negativa. El estado 1 tiene un valor de 5v como máximo y el estado 0 tiene un valor de 0v como mínimo y existiendo un umbral entre estos dos estados donde el resultado puede variar sin saber con exactitud la salida que nos entregara. Las lógicas se explican a continuación:

La lógica positiva es aquella que con una señal en alto se acciona, representando un 1 binario y con una señal en bajo se desactiva. representado un 0 binario. La lógica negativa proporciona los resultados inversamente, una señal en alto se representa con un 0 binario y una señal en bajo se representa con un 1 binario.


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https://3.bp.blogspot.com/6NzttOLOngw/WVRVMWfRWII/AAAAAAAACzI/F29TYpkNEvggN0_YpLnXh70n kkfYOcjlQCLcBGAs/s1600/COMPUERTAS%2BLOGICAS.png


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Capítulo II 2.1 Microcontrolador. Por: Kevin Us. El primer microprocesador fue el Intel 4004 de 4 bits, lanzado en 1971, seguido por el Intel 8008 y otros más capaces. Sin embargo, ambos procesadores requieren circuitos adicionales para implementar un sistema de trabajo, elevando el costo del sistema total. El Instituto Smithsoniano dice que los ingenieros de Texas Instruments Gary Boone y Michael Cochran lograron crear el primer microcontrolador, TMS 1000, en 1971; fue comercializado en 1974. Combina memoria ROM, memoria RAM, microprocesador y reloj en un chip y estaba destinada a los sistemas embebidos. Según www.ecured.cu: Un microcontrolador Es un circuito integrado de alta escala de integración que incorpora la mayor parte de los elementos que configuran un controlador y que contiene todos los componentes fundamentales de un ordenador, aunque de limitadas prestaciones y que se suele destinar a gobernar una sola tarea. En su memoria sólo reside un programa que controla en funcionamiento de una tarea determinada, sus líneas de entrada/salida se conectan a los sensores y actuadores del dispositivo a controlar y, debido a su pequeño tamaño, suele ir integrado en el propio dispositivo al que gobierna.

Microcontrolador PIC16F877A Fuente: https://www.mcielectronics.cl/shop/product/microcontrolador-pic16f877a-9646 Características: Son diseñados para reducir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la unidad central de procesamiento, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los dispositivos de entrada/salida o la memoria que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería.


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Generalmente, el circuito de reloj está incorporado en el microcontrolador y sólo se necesitan unos pocos componentes exteriores para seleccionar y estabilizar la frecuencia de trabajo. Herramientas de desarrollo: Las herramientas de desarrollo están formadas por un conjunto de programas e interfaces que permiten realizar los proyectos de la forma más rápida y eficiente posible. Ensamblador. Los elaboradores acostumbran dar el programa ensamblador de manera gratuita y sea como sea continuamente se puede hallar una versión gratuita para los microcontroladores más famosas. Compilador. Permite disminuir el tiempo de desarrollo de un producto y si además está familiarizado con C o Basic es una buena opción. No obstante, cuando el compilador convierta el código del programa a un lenguaje ensamblado, cada línea de código del programa en lenguaje de alto nivel habrá generado bastantes más líneas de código en lenguaje ensamblador, normalmente en una relación de uno a tres. Simulador. Se trata de software que es capaz de ejecutar en una PC aplicaciones desarrolladas para el microcontrolador. Estos permiten tener un control absoluto sobre la ejecución de la aplicación, siendo ideales para la depuración de las mismas. Placas de demostración. Se trata de pequeños sistemas con un microcontrolador ya montado y que suelen conectarse a un PC desde el que se cargan los programas que se ejecutan en el microcontrolador. Las placas suelen incluir indicadores visuales, LCD, teclados, fácil acceso a los pines de E/S, etc. Programador. Es un dispositivo que conectado a un PC permite grabar en el microcontrolador el programa desarrollado. También existe software gratuito para programar no ya solo microcontroladores sino también otros dispositivos, como memorias.

Aplicación del microcontrolador Cada vez existen más productos que incorporan un microcontrolador con el fin de aumentar sustancialmente sus prestaciones, reducir su tamaño y coste, mejorar su fiabilidad y disminuir el consumo. Algunos fabricantes de microcontroladores superan el millón de unidades de un modelo determinado producidas en una semana. Este dato puede dar una idea de la masiva utilización de estos componentes. Los microcontroladores están siendo empleados en multitud de sistemas presentes en nuestra vida diaria, como pueden ser juguetes, horno microondas, frigoríficos, televisores, ordenadores, impresoras, módems, el sistema de arranque de nuestro coche. Sistemas de comunicación: En grandes automatismos como centrales y en teléfonos fijos, móviles, fax.


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Electrodomésticos: Lavadoras, hornos, frigoríficos, lavavajillas, batidoras, televisores, vídeos, reproductores DVD, equipos de música, mandos a distancia, consolas. Industria informática: Se encuentran en casi todos los periféricos; ratones, teclados, impresoras, escáner, etc. Automoción: Climatización, seguridad, ABS, etc. Industria: Autómatas, control de procesos. Sistemas de supervisión, vigilancia y alarma: Ascensores, calefacción, aire acondicionado, alarmas de incendio, robo.

2.2 Arquitectura del Microcontrolador. Por: Kevin Us. Según www.ecured.cu: La arquitectura de un microcontrolador ayuda a determinar la configuración de su funcionamiento principalmente para la elaboración de trabajos específicos o para los que sea asignado el uso del microcontrolador. Según hetpro-store.com: La arquitectura de un microcontrolador se puede referir a dos cosas. Se puede clasificar la arquitectura de un microcontrolador de acuerdo a la organización de sus memorias o al ancho de su bus de memoria y/o datos.

Elementos internos del microcontrolador. ALU: También conocida como Unidad Aritmética y Lógica. Está unidad está compuesta por los circuitos electrónicos digitales del tipo combinatorios (compuertas, sumadores, multiplicadores), cuya principal función es el realizar operaciones. Lógicas: Como las operaciones básicas de las compuertas lógicas, como la suma lógica (OR), multiplicación lógica (AND), diferencia lógica (XOR) y negación (NOT). Una operación lógica sólo puede tener como entradas y como salidas una respuesta lógica (0 o 1). Esto dependiendo de los niveles de voltajes de una señal digital. Aritméticas: Las operaciones aritméticas son la suma, resta, multiplicación y división. Dependiendo del procesador (8, 16, 32 o 64 bits) será la rapidez con la que se pueden hacer dichas operaciones. Misceláneas: En estas operaciones caen todas las demás operaciones como la transferencia de bits. Unidad de control: La unidad de control es el conjunto de sistemas digitales secuenciales (aquellos que tienen memoria) que permiten distribuir la lógica de las señales. Registros: Los registros son las memorias principales de los procesadores, ya que funcionan a la misma velocidad que el procesador a diferencia de otras memorias un tanto más lentas (como la RAM, FLASH o la CACHE). Los registros están construidos por Flip-Flops. Los Flip-Flops son circuitos digitales secuenciales.


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Periféricos del microcontrolador. Según hetpro-store.com: Los periféricos son los circuitos digitales que nos permiten una interacción con el microcontrolador. Su función es la de poder habilitar o deshabilitar las salidas digitales, leer sensores analógicos, comunicación con terminales digitales o sacar señales analógicas de una conversión digital. Puertos de entrada/salida pararelos: Los puertos están relacionados al tamaño del procesador, es decir que un puerto de 8 bits es porque el procesador es de 8 bits. Un procesador de 64 bits, tiene la capacidad de tener un puerto de 64 bits. Puertos seriales: Nos permiten transformar la información digital paralela (bytes de información) en tramas que se pueden transferir por una o varias líneas de comunicación. Periféricos analógicos: Como los que convierten señales analógicas a digitales (ADC) o señales digitales a analógicas (DAC) o comparadores analógicos.

Periféricos generales. Timer/Contador: Son circuitos electrónicos digitales y secuenciales. Es decir que funcionan en flancos de una señal de reloj que oscila a una frecuencia determinada. Su función principal es la de contar eventos, ya sea internos (timer) o externos (contador), a una frecuencia que nos permite, por ejemplo, contar el tiempo transcurrido de un proceso. Controlador de Interrupciones: Son dispositivos que permiten alterar la secuencia de ejecución del procesador. Esto logra que se pueda interrumpir al procesador para atender el llamado de dispositivos electrónicos de baja velocidad. Por ejemplo, teclados o sensores. Controlador de Oscilador: Permite dividir y/o multiplicar a osciladores internos o externos para poder hacer funcionar a la parte secuencial de la electrónica del microcontrolador.

Periféricos de adecuación de señales. ADC: Convertidor de Señales Analógicas a Digitales. Permiten generar una representación binaria para la magnitud de una señal analógica. DAC: Digital to Analog Converter. Lo opuesto a un DAC. También es ideal cuando se quiere generar audio. Una tarjeta de audio no es más que un DAC de muy buena calidad y muy rápido.

Microcontrolador y sus memorias. Según hetpro-store.com: La memoria de los microcontroladores puede dividirse en cuatro tipos distintos: para el programa, generalmente es una memoria interna del tipo flash. También para las variables de los programas se llama RAM. Los registros de propósito general que utiliza el procesador para guardar los resultados de las operaciones, así como los datos que se traen y llevan a la RAM y finalmente la memoria externa que se utiliza para guardar mediciones y/o datos de calibración.


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Memoria de programa FLASH: La memoria de programa es la que se utiliza cuando estamos programando a nuestra aplicación. Cada instrucción del lenguaje ensamblador o de lenguaje C o de un lenguaje de alto nivel, es convertida a instrucciones máquina que requieren de un tamaño particular de bits para ser guardadas. Estos bits o instrucciones se guardan en la FLASH. Si tenemos poca FLASH, entonces sólo podremos hacer programas pequeños. Memoria de datos RAM: La memoria de datos se utiliza cada vez que agregamos una variable nuestro programa. Como la variable seguramente se utilizará como entrada para un proceso o calculo, está requiere de estar disponible a una velocidad relativamente rápida. Este tipo de información se guarda en la RAM – Random Access Memory ó Memoria de Acceso Aleatorio por sus siglas en ingles. Si tenemos poca RAM, nuestra aplicación no podrá tener muchas variables. Memoria externa: La memoria externa se suele utilizar cuando queremos guardar parte de la información que estamos recolectando y/o procesando. Se suelen usar también para procesos de calibración. Existen dos distintos tipos de memorias no volátiles que pueden ser usadas externamente para los microcontroladores. EEPROM: Memoria Eléctricamente Borrable de Solo Lectura. Ojo, también se pueden programar y escribir. FLASH: Como la que tienen internamente los microcontroladores. Pero estas suelen funcionar a una velocidad mucho más lenta a través de protocolos seriales como I2C, Serial o SPI.

Programar un microcontrolador. Un microcontrolador se programa en lenguaje ensamblador. Entonces cada microcontrolador, tiene su propio conjunto de instrucciones. Las instrucciones se dividen de acuerdo de las operaciones que realizan en: Aritméticas, lógicas, transferencia de bits, misceláneas. Según hetpro-store.com: Por lo general la curva de aprendizaje del lenguaje ensamblador es muy grande. Para el ciclo de desarrollo de las aplicaciones para sistemas embebidos, esto es mucho tiempo. Por lo tanto, se utilizan lenguajes de un nivel superior como Basic o C/C++. Además, estos lenguajes se traducen al lenguaje ensamblador mediante compiladores. Por ejemplo, el compilador C18 permite traducir el código C al lenguaje máquina de los microcontroladores PIC18XXX. Para poder programar a un microcontrolador se requieren tres cosas: Compilador: Traduce lenguaje como el C y C++ al lenguaje ensamblador. IDE: Integrated Development Environment. Entorno de Desarrollo Integrado. Es donde mediante el compilador, se crea y compilan los programas. Programador: Cada fabricante y arquitectura tiene su propio programador. Existen programadores llamados Universales que pueden programar distintas arquitecturas.

2.2.1 Arquitectura Harvard Por: Kevin Us.


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El trabajo realizado en la Universidad de Harvard en la década de 1940 bajo el liderazgo de Howard Aiken creó una computadora original basada en relés, llamada Harvard Mark I, que es el término de donde surge el concepto de la arquitectura Harvard. Esta computadora empleaba unidades de memoria separadas para almacenar los datos y las instrucciones. Luego ha habido un desarrollo significativo con esta arquitectura. Aiken incitó a utilizar memorias separadas para los datos y para las instrucciones del programa, con buses separados para cada una. La arquitectura Harvard original almacenaba habitualmente las instrucciones en cintas perforadas y los datos en contadores electromecánicos. El almacenamiento de datos de estas primeras máquinas estaba totalmente dentro de la unidad central de procesamiento. Por otro lado, no daban acceso para que las instrucciones se almacenaran como datos. Un operador debía cargar los programas. Según www.lifeder.com: La arquitectura Harvard es una configuración en la que los datos y las instrucciones de un programa se encuentran en celdas separadas de memoria, que se pueden abordar de forma independiente. Es decir, es el término utilizado para un sistema informático que contiene dos áreas separadas: para los comandos o instrucciones y para los datos. Por tanto, la función principal de esta arquitectura es almacenar los datos separados físicamente, proporcionando diferentes rutas de señal para las instrucciones y los datos. En esta arquitectura pueden ser desiguales tanto el formato como los medios de estos dos segmentos del sistema, ya que las dos partes están constituidas por dos estructuras separadas. Algunos ejemplos de arquitecturas Harvard involucran los primeros sistemas informáticos, donde las instrucciones del programa podían estar en un medio, por ejemplo, en tarjetas perforadas, y los datos almacenados podían estar en otro medio, por ejemplo, en cintas magnéticas.

Funcionamiento de la arquitectura Harvard Según www.lifeder.com: La arquitectura Harvard tiene áreas diferentes de direcciones de memoria para el programa y para los datos. Esto trae como consecuencia la capacidad de diseñar un circuito de tal manera que se pueda usar un bus y un circuito de control para manejar el flujo de información desde la memoria del programa y otro separado para manejar el flujo de información hacia la memoria de datos. El uso de buses separados significa que es posible que la recuperación y ejecución de un programa se realice sin que haya ninguna interrupción por alguna transferencia ocasional de datos a la memoria de datos. Por ejemplo, en una versión simple de esta arquitectura, la unidad de recuperación del programa podría estar ocupada recuperando


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la siguiente instrucción en la secuencia del programa y en paralelo realizar una operación de transferencia de datos que pudieron haber sido parte de la anterior instrucción del programa. En este nivel la arquitectura Harvard tiene una limitación, ya que generalmente no es posible colocar el código del programa en la memoria de datos y ejecutarlo desde allí.

Sistema de memoria. Según www.lifeder.com: Como se tiene un área de memoria separado para las instrucciones y los datos, separando tanto las señales como el almacenamiento en memoria del código y los datos, esto hace posible acceder simultáneamente a cada uno de los sistemas de memoria. Una computadora con arquitectura Harvard tiene distintas áreas de direcciones de datos y de instrucciones: la dirección uno de instrucciones no es la misma área que la dirección uno de datos. La dirección uno de instrucciones podría contener un valor de veinticuatro bits, mientras que la dirección uno de datos podría indicar un byte de ocho bits, que no es parte de ese valor de veinticuatro bits. Mal uso de memoria: Cuando hay espacio libre en la memoria de datos no se puede utilizar para almacenar instrucciones y viceversa. Por tanto, las memorias particulares que se dedican a cada uno de ellos deben hacerse cuidadosamente equilibradas en su fabricación. Ventajas. -Hay menos posibilidades de corrupción en la transmisión, ya que los datos y las instrucciones se transfieren a través de diferentes buses. -Se accede a los datos y a las instrucciones de la misma manera. - Permite diferentes medios de almacenamiento para las instrucciones y los datos. Por ejemplo, se pueden poner las instrucciones en una ROM económica y los datos en una RAM costosa. -Las dos memorias pueden usar diferentes tamaños de celda, con lo cual se hace un uso efectivo de los recursos. - Se tiene un mayor ancho de banda de memoria, que es más predecible por tener memorias separadas para las instrucciones y datos. Desventajas. -El problema con la arquitectura Harvard es su gran complejidad y costo debido a que, en lugar de un bus de datos, ahora se necesitan dos. -La producción de una computadora con dos buses es mucho más costosa y lleva más tiempo fabricarla. Requiere una unidad de control para dos buses, que es más complicada y cuyo desarrollo es costoso y necesita más tiempo.


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-Esto significa una implementación más compleja para los fabricantes. Requiere más pines en la CPU, una tarjeta madre más compleja y tener que duplicar los chips de la RAM, así como un diseño de caché más complejo.

Aplicación. Según www.lifeder.com: Este tipo de arquitectura tiene una amplia aplicación en los productos de procesamiento de video y audio. Con cada herramienta para procesar video y audio se podrá advertir la figura de la arquitectura Harvard.

2.2.2 Arquitectura Von Neumann Por: Kevin Us. En 1945, después de la Segunda Guerra Mundial, dos científicos plantearon de forma autónoma cómo construir una computadora más maleable. Uno de ellos fue el matemático Alan Turing y el otro fue el científico de igual talento John Von Neumann. El británico Alan Turing había estado involucrado en descifrar el código Enigma en Bletchley Park, usando la computadora ‘Coloso’. Por otro lado, el estadounidense John Von Neumann había estado trabajando en el Proyecto Manhattan para construir la primera bomba atómica, que necesitaba una gran cantidad de cálculos manuales. Hasta ese momento, las computadoras en tiempo de guerra se “programaban” más o menos reconectando toda la máquina para poder llevar a cabo una tarea diferente. Por ejemplo, la primera computadora llamada ENIAC tardaba tres semanas en reconectarse para hacer un cálculo diferente. El nuevo concepto consistía en que en una memoria no solo debían almacenarse los datos, sino que también el programa que procesaba esos datos debería estar almacenado en la misma memoria. Esta arquitectura con el programa almacenado internamente se conoce comúnmente como arquitectura ‘Von Neumann’. Esta novedosa idea significaba que una computadora con esta arquitectura sería mucho más fácil de reprogramar. Efectivamente, el programa en sí mismo se trataría igual que los datos. Según www.lifeder.com: La arquitectura von Neumann es un diseño teórico para que una computadora pueda tener un programa almacenado internamente, sirviendo como base para casi todas las computadoras que actualmente se realizan. Una máquina von Neumann consiste de una unidad central de procesamiento, la cual tiene incluidas una unidad aritmética lógica y una unidad de control, además una memoria principal, almacenamiento secundario y dispositivos de entrada/salida. En una arquitectura von Neumann se utiliza la misma memoria y el mismo bus para almacenar tanto los datos como las instrucciones que ejecutan un programa.

Funcionamiento de la arquitectura Von Neumann


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Según www.lifeder.com: El principio relevante de la arquitectura von Neumann es que en la memoria se almacenan tanto los datos como las instrucciones y se tratan de igual manera, lo que significa que las instrucciones y los datos son direccionales. Funciona usando cuatro simples pasos: buscar, decodificar, ejecutar, almacenar, llamado el “Ciclo de la máquina”. Las instrucciones son obtenidas por la CPU desde la memoria. La CPU luego decodifica y ejecuta estas instrucciones. El resultado es almacenado de nuevo en la memoria luego que se complete el ciclo de ejecución de las instrucciones. Buscar: En este paso se obtienen las instrucciones desde la RAM y se las coloca en la memoria caché para que la unidad de control acceda a ellas. Decodificar: La unidad de control decodifica las instrucciones de tal manera que la unidad aritmética lógica pueda comprenderlas, y luego las envía a la unidad aritmética lógica. Ejecutar: La unidad lógica aritmética ejecuta las instrucciones y envía el resultado de nuevo a la memoria caché. Almacenar: Una vez que el contador del programa indica detenerse, se descarga el resultado final a la memoria principal. Cuello de botella: Si una máquina Von Neumann desea realizar una operación con datos en la memoria, estos se tienen que trasladar a través del bus hacia la CPU. Después de realizar el cálculo, se necesita mover el resultado a la memoria a través del mismo bus. El cuello de botella de Von Neumann acontece cuando los datos que se introducen o se sacan de la memoria deben hacer tiempo mientras se completa la operación actual de la memoria. Este cuello de botella con el tiempo ha venido empeorando, porque los microprocesadores han aumentado su velocidad y por otro lado la memoria no ha avanzado tan rápidamente.

Unidad central de procesamiento. Según www.lifeder.com: Es el circuito digital que se encarga de ejecutar las instrucciones de un programa. Se le denomina también procesador. La CPU contiene la ALU, la unidad de control y un conjunto de registros. Unidad aritmética lógica: Esta parte de la arquitectura está involucrada únicamente en la realización de operaciones aritméticas y lógicas sobre los datos. Estarán disponibles los cálculos habituales de sumar, multiplicar, dividir y restar, pero también estarán disponibles las comparaciones de datos como ‘mayor que’, ‘menor que’, ‘igual a’. Unidad de control: Controla el funcionamiento de la ALU, la memoria y los dispositivos de entrada/salida de la computadora, indicándoles cómo


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actuar ante las instrucciones del programa que acaba de leer desde la memoria. La unidad de control gestionará el proceso de mover los datos y programas desde y hacia la memoria. También se ocupará de ejecutar las instrucciones del programa, una a la vez o secuencialmente. Esto incluye la idea de un registro para contener los valores intermedios.

Sistema de memoria. Según www.lifeder.com: Puede contener datos, así como el programa que procesa esos datos. En las computadoras modernas esta memoria es la RAM o memoria principal. Esta memoria es rápida y accesible directamente por la CPU. La RAM se divide en celdas. Cada celda consta de una dirección y su contenido. La dirección identificará de forma única cada ubicación en la memoria. Entrada-salida: Esta arquitectura permite plasmar la idea que una persona necesita interactuar con la máquina, a través de los dispositivos de entradasalida. Ventajas. -La unidad de control recupera los datos y las instrucciones de la misma manera desde la memoria. Por tanto, el diseño y desarrollo de la unidad de control está simplificado, siendo más barato y más rápido. – Los datos de los dispositivos de entrada/salida y de la memoria principal se recuperan de la misma manera. – La organización de la memoria es realizada por los programadores, lo que permite utilizar toda la capacidad de la memoria. – El diseño del chip del microcontrolador es mucho más sencillo, ya que se accederá a una solo memoria. Lo más importante del microcontrolador es el acceso a la RAM y en la arquitectura von Neumann esta se podrá usar tanto para almacenar datos como para almacenar instrucciones del programa. Desventajas. – Por el procesamiento secuencial de las instrucciones no se permite la implementación paralela del programa. – Al compartir la memoria existe el riesgo que se escriba una instrucción sobre otra debido a un error en el programa, haciendo que se bloquee el sistema. – Algunos programas con defectos no pueden liberar la memoria cuando terminan con ella, lo que podría causar que se bloquee la computadora debido a que la memoria se haga insuficiente. – Los datos y las instrucciones comparten el mismo bus de datos, aunque la velocidad a la que cada uno se debe recuperar suele ser muy diferente.


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Aplicación. Según www.xataka.com: La arquitectura de von Neumann, en la que están claramente inspirados los ordenadores actuales, propone la utilización de una unidad central de procesamiento o CPU, que contiene una unidad aritmético lógica capaz de llevar a cabo cálculos matemáticos sencillos, un conjunto de registros que permiten el almacenamiento temporal de datos y direcciones de memoria, y una unidad de control que se encarga de recoger las instrucciones desde la memoria principal, de decodificarlas y ejecutarlas. Además, este modelo de arquitectura también propone la existencia de una memoria principal en la que residen los datos y las instrucciones, y de un bus de entrada y salida que permite cargar los programas y los datos desde un medio de almacenamiento externo y entregar un resultado. El diseño de una arquitectura von Neumann es más simple que la arquitectura Harvard más moderna, que también es un sistema de programa almacenado, pero tiene un conjunto dedicado de direcciones y buses de datos para leer datos desde memoria y escribir datos en la misma, y otro conjunto de direcciones y buses de datos para ir a buscar instrucciones. A lo largo de las décadas de los años 1960 y 1970, las computadoras se hicieron, en general, tanto más pequeñas como rápidas, lo que llevó a algunas evoluciones en su arquitectura. Por ejemplo, el mapeado en memoria de E/S permitió que los dispositivos de entrada y salida fueran tratados de la misma como la memoria. En las décadas siguientes, los microcontroladores sencillos permitirían algunas veces omitir características del modelo a menor costo y tamaño. Las computadoras más grandes añadían características para un mayor rendimiento. El canal de transmisión de los datos compartido entre CPU y memoria genera un cuello de botella de von Neumann, un rendimiento limitado (tasa de transferencia de datos) entre la CPU y la memoria en comparación con la cantidad de memoria.

2.3 REGISTROS DEL MICROCONTROLADOR Por: José Salazar Introducción de que es un microcontrolador: En este capítulo se da una introducción al tema, exponiendo conceptos generales, es decir, conceptos que no están enfocados a un MCU particular. Se describen los alcances y limitaciones de estos dispositivos y se muestra una organización común a la mayoría de microcontroladores.

Los registros de propósito general que utiliza el procesador para guardar los resultados de las operaciones, así como los datos que se traen y llevan a la RAM y finalmente la memoria externa que se utiliza para guardar mediciones y/o datos de calibración. Algunos microcontroladores pueden utilizar palabras de cuatro bits y funcionan a velocidad de reloj con frecuencias tan bajas como 4 kHz,


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con un consumo de baja potencia (mW o microwatts). Por lo general, tendrá la capacidad de mantenerse a la espera de un evento como pulsar un botón o de otra interrupción; así, el consumo de energía durante el estado de reposo (reloj de la CPU y los periféricos de la mayoría) puede ser solo de nanowatts, lo que hace que muchos de ellos sean muy adecuados para aplicaciones con batería de larga duración. Otros microcontroladores pueden servir para roles de rendimiento crítico, donde sea necesario actuar más como un procesador digital de señal (DSP), con velocidades de reloj y consumo de energía más altos. Cuando es fabricado el microcontrolador, no contiene datos en la memoria ROM. Para que pueda controlar algún proceso es necesario generar o crear y luego grabar en la EEPROM o equivalente del microcontrolador algún programa, el cual puede ser escrito en lenguaje ensamblador u otro lenguaje para microcontroladores; sin embargo, para que el programa pueda ser grabado en la memoria del microcontrolador, debe ser codificado en sistema numérico hexadecimal que es finalmente el sistema que hace trabajar al microcontrolador cuando este es alimentado con el voltaje adecuado y asociado a 1 dispositivos analógicos y discretos para su funcionamiento. SmartArt para que coincidan con el nuevo tema. Al aplicar los estilos, los títulos cambian para coincidir con el nuevo tema.

Características: Los microcontroladores están diseñados para reducir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la unidad central de procesamiento, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bits) porque sustituirá a un autómata finito. En cambio, un reproductor de música o vídeo digital (MP3 o MP4) requerirá de un procesador de 32 bits o de 64 bits y de uno o más códecs de señal digital (audio o vídeo). El control de un sistema de frenos ABS (Antilock Brake System) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 bits, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un automóvil. Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras vendidos, sobre un 50% son controladores "simples" y el restante corresponde a DSP más especializados. Mientras se pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general en casa (Ud. está usando uno para esto), usted tiene distribuidos seguramente entre los electrodomésticos de su hogar una o dos docenas de microcontroladores. Pueden encontrarse en casi cualquier dispositivo electrónico como automóviles, lavadoras, hornos microondas, teléfonos, etc. Un microcontrolador difiere de una unidad central de procesamiento normal, debido a que es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un


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mínimo de circuitos integrados externos de apoyo. La idea es que el circuito integrado se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es todo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle los módulos de entrada y salida (puertos) y la memoria para

almacenamiento de información. Imagen: Del esquema de un microcontrolador Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Microcontrolador

Compostura de un microcontrolador Un microcontrolador es un circuito integrado que en su interior contiene una unidad central de procesamiento (CPU), unidades de memoria (RAM y ROM), puertos de entrada y salida y periféricos. Estas partes están interconectadas dentro del microcontrolador, y en conjunto forman lo que se le conoce como microcomputadora. Para agregar programa en microcontrolador requiere: 1. Una computadora. 2. Software de programación (incluyendo un compilador). 3. Un circuito programador.

Imagen: Microcontrolador Fuente: https://hetpro-store.com/TUTORIALES/wp-content/uploads/2017/11/Registromemoria-del-microcontrolador.jpg

Controladores y microcontroladores: El concepto de controlador ha permanecido invariable a través del tiempo, aunque su implementación física ha variado con los cambios tecnológicos. En principio, los controladores se construyeron con base en circuitos analógicos, las decisiones se tomaban con diferentes


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configuraciones de transistores o amplificadores operacionales. En los setentas se empleaba lógica discreta con circuitos digitales con baja o mediana escala de integración. El primer microprocesador (4004 de Intel) fue puesto en operación en 1971, esto dio lugar al empleo de un microprocesador con sus elementos de soporte (memoria, entrada/salida, etc.) como tarjetas de control. A estas tarjetas también se les conoce como Computadoras en una Sola Tarjeta (SBC, single board computer). Actualmente se han integrado todos estos elementos en un solo circuito integrado y a éste se le refiere como Unidad Micro Controladora (MCU, Micro Controller Unit)

o simplemente microcontrolador. Imagen: Los microcontroladores remplazan a tarjetas con varios CIs Fuente: http://www.controlesdigitales.com/Libro_Felipe_Santiago/03_Cap_1_2_3.pdf

Velocidad de procesamiento: Actualmente los microcontroladores trabajan a frecuencias máximas de 20 MHz, mientras que los microprocesadores están en el orden de GHz. Capacidad de direccionamiento: Un microcontrolador promedio dispone de 8 Kbyte para instrucciones y 1 Kbyte para datos, los microprocesadores modernos pueden direccionar hasta 1 Terabyte, espacio compartido para instrucciones y datos. Por lo que, en su repertorio de instrucciones, los microprocesadores deben incluir modos de direccionamiento que les permitan este alcance.

Tamaño de los datos: Los microcontroladores populares son de 8 bits y dentro de sus instrucciones incluyen algunas que permiten evaluar o modificar bits individuales. Los microprocesadores actuales trabajan con datos de 32 o 64 bits. Sus instrucciones operan directamente sobre palabras de esta magnitud y generalmente no cuentan con instrucciones dedicadas a bits.


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Organización de los microcontroladores: Existe una gama muy amplia de fabricantes de microcontroladores y cada fabricante maneja diferentes familias con una variedad de modelos, a pesar de ello, hay bloques que son comunes a la mayoría de modelos, en la figura 1.4 se muestra la organización típica de un microcontrolador y en los siguientes apartados se describen sus bloques internos.

Imagen: Organización típica de un Microcontrolador Fuente: http://www.controlesdigitales.com/Libro_Felipe_Santiago/03_Cap_1_2_3.p df

2.4 TIPOS DE MICROCONTROLADORES Por: José Salazar Un microcontrolador (μC o uC) es un microordenador de chip único fabricado a partir de la fabricación de VLSI. Un microcontrolador también se conoce como controlador integrado. Actualmente, varios tipos de microcontroladores están disponibles en el mercado con diferentes longitudes de palabra, como microcontroladores de 4 bits, 8 bits, 64 bits y 128 bits. El microcontrolador es una microcomputadora comprimida fabricada para controlar las funciones de los sistemas integrados en máquinas de oficina, robots, electrodomésticos, vehículos de motor y otros dispositivos. Un microcontrolador está compuesto por componentes como-memoria, periféricos y lo más importante, un procesador. Los microcontroladores se utilizan básicamente en dispositivos que necesitan un grado de control para ser aplicados por el usuario del dispositivo Los microcontroladores se dividen en categorías según su memoria, arquitectura, bits y conjuntos de instrucciones. Así que veamos los tipos de microcontroladores:

Bits


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El microcontrolador de 8 bits ejecuta la lógica & amp; operaciones aritméticas. Ejemplos de microcontrolador de 8 bits es Intel 8031/8051. El microcontrolador de 16 bits se ejecuta con mayor precisión y rendimiento en contraste con 8 bits. Ejemplo de microcontrolador de 16 bits es Intel 8096. El microcontrolador de 32 bits se emplea principalmente en dispositivos controlados automáticamente, como máquinas de oficina, dispositivos médicos implantables, etc. Requiere instrucciones de 32 bits para llevar a cabo cualquier operación lógica o aritmética función.

Memoria: External Memory Microcontroller-Cuando una estructura integrada se construye con un microcontrolador que no forma parte de todos los bloques de funcionamiento existentes en un chip, se denomina microcontrolador de memoria externa. Para ilustrar, el microcontrolador 8031 no tiene memoria de programa en el chip. Microcontrolador de memoria incorporado-Cuando se construye una estructura incrustada con un microcontrolador que forma parte de todos los bloques funcionales que existen en un chip, se denomina microcontrolador de memoria incrustado. Para ilustrar, el microcontrolador 8051 tiene todos los programas & amp; memoria de datos, contadores y amp; temporizadores, interrupciones, puertos de E/S y, por lo tanto, su microcontrolador de memoria integrado. Conjunto de instrucciones: CISC-CISC significa instrucción compleja set computer, le permite al usuario aplicar 1 instrucción como una alternativa a muchas instrucciones simples. RISC-RISC significa Ordenadores de conjuntos de instrucciones reducidos. RISC reduce el tiempo de operación al acortar el ciclo de reloj por instrucción. 8051 Microcontrolador: El más universalmente empleado un conjunto de microcontroladores provienen de la familia 8051. Los microcontroladores 8051 siguen siendo una opción ideal para un gran grupo de aficionados y expertos. En el transcurso de 8051, la humanidad se convirtió en testigo presencial del conjunto de microcontroladores más revolucionario. El microcontrolador original 8051 fue inicialmente inventado por Intel. Los otros dos miembros de esta familia 8051 son: bytes

8052-Este microcontrolador tiene 3 temporizadores y amp; 256 de RAM, Además, tiene todas las características del


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microcontrolador 8051 tradicional. El microcontrolador 8051 es un subconjunto del microcontrolador 8052. 8031 -Este microcontrolador es menos ROM, aparte de que tiene todas las características de un microcontrolador 8051 tradicional. Para la ejecución, se puede agregar una ROM externa de tamaño 64K a su chip. El microcontrolador 8051 pone en funcionamiento 2 tipos diferentes de memoria, como-NV-RAM, UV-EPROM y Flash. 8051 Microcontrolador Arquitectura: El microcontrolador 8051 es un microcontrolador de ocho bits lanzado en el año 1981 por Intel Corporation. Está disponible en DIP de 40 pines (paquete doble en línea). Tiene 4kb de ROM (espacio programable en el chip) y 128 bytes de espacio RAM que se incluyen, si se desea, se pueden interconectar 64KB de memoria externa con el microcontrolador. Hay cuatro puertos paralelos de 8 bits que son fácilmente programables y direccionables. Un oscilador de cristal en chip está integrado en el microcontrolador que tiene una frecuencia de cristal de 12MHz. En el microcontrolador hay un puerto de entrada/salida en serie que tiene 2 pines. Dos temporizadores de 16 bits también se incorporan en él; estos temporizadores se pueden emplear como temporizadores para el funcionamiento interno y como contador para el funcionamiento externo. El microcontrolador consta de 5 fuentes de interrupción, a saber: interrupción del puerto serie, interrupción del temporizador 1, interrupción externa 0, interrupción del temporizador 0, interrupción externa 1. El modo de programación de este microcontrolador incluye GPR (registros de propósito general), SFR (registros de función especial) y SPR (registros de propósito especial). Microcontrolador PIC: Controlador de interfaz periférica (PIC) provisto por Micro-chip Technology para categorizar sus microcontroladores de chip solitarios. Estos dispositivos han sido extremadamente exitosos en microcontroladores de 8 bits. La principal causa detrás de esto es que la tecnología de microchips ha estado actualizando constantemente la arquitectura de los dispositivos e incluye muchos periféricos necesarios para el microcontrolador para satisfacer las necesidades de la clientela. Los microcontroladores PIC son muy populares entre aficionados e industriales; esto es solo causa de amplia disponibilidad, bajo costo, gran base de usuarios y amp; capacidad de programación en serie.

Microcontrolador Avr: AVR también conocido como Advanced Virtual RISC, es una arquitectura Harvard personalizada de 8 bit RISC microcontrolador de chip solitario. Fue inventado en el año 1966 por Atmel. La arquitectura de Harvard significa que el programa & amp; los datos se acumulan en diferentes espacios y se usan simultáneamente. Fue una de las principales familias de microcontroladores que empleó memoria flash en el chip básicamente para almacenar programas, en contraste con EPROM, EEPROM o ROM programables de una sola vez, utilizados por


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otros microcontroladores al mismo tiempo. La memoria flash es una memoria programable no volátil (constante en el apagado).

Microcontrolador Amr: ARM es el nombre de una empresa que diseña microprocesadores de arquitectura. También se dedica a otorgar licencias a los productores que fabrican chips originales. En realidad, ARM es una arquitectura RISC genuina de 32 bits. Inicialmente fue desarrollado en el año 1980 por Acorn Computers Ltd. Este microprocesador de base ARM no tiene memoria flash incorporada. ARM está especialmente diseñado para dispositivos con microcontroladores, es fácil de entrenar y usar, sin embargo, lo suficientemente potente como para los dispositivos integrados más desafiantes. Los microcontroladores ARM Cortex-M de 32 bits se han convertido en el estándar de facto para el desarrollo de sistemas empotrados tales como dispositivos de electrónica de consumo, sistemas de control industrial, redes de sensores, sistemas robóticos, UAVs, etc.

Aplicaciones del microcontrolador: Los microcontroladores son destinados a dispositivos integrados, en comparación con los microprocesadores que se utilizan en PC u otros dispositivos de uso múltiple. Los microcontroladores se emplean en invenciones y dispositivos administrados automáticamente, como herramientas eléctricas, dispositivos médicos implantables, sistemas de control de motores de automóviles, máquinas de oficina, dispositivos de control remoto, juguetes y muchos más sistemas integrados. Al reducir el tamaño y el gasto en comparación con un diseño que utiliza un microprocesador diferente, dispositivos de E/S y memoria, los microcontroladores lo hacen económico para controlar digitalmente más y más; más electrodomésticos y operaciones. Los microcontroladores de señal mixta son generales; armar componentes analógicos requiere el control de estructuras electrónicas no digitales. Aplicación del microcontrolador en dispositivos de día a día: Light sensing & dispositivos de control Detectores de temperatura y dispositivos de control Detección de incendios & amp; dispositivos de seguridad Dispositivos de instrumentación industrial Dispositivos de control de procesos Aplicación de microcontroladores en dispositivos de control industrial:


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Dispositivos de instrumentación industrial Dispositivos de control de proceso Aplicación de Microcontrolador en Medición & amp; Dispositivos de medición: Volt Meter Medición de objetos giratorios Medidor de corriente Portátil sistemas de medición Los microcontroladores se emplean en invenciones y dispositivos administrados automáticamente, como herramientas eléctricas, dispositivos médicos implantables, sistemas de control de motores de automóviles, máquinas de oficina, dispositivos de control remoto, juguetes y muchos más sistemas integrados. El Microcontrolador es un circuito integrado que es el componente principal de una aplicación embebida. Es como una pequeña computadora que incluye sistemas para controlar elementos de entrada/salida. ... Su función es la de automatizar procesos y procesar información. Principales Tipos de Microcontroladores: Intel. Microchip. Arduino.

2.5 Lenguajes de Programación Por: Zonia Raxcacó

Según rockcontent.com ¿Que es un lenguaje de programación?: Es un lenguaje formal que, mediante una serie de instrucciones, le permite a un programador escribir un conjunto de órdenes, acciones consecutivas, datos y algoritmos para, de esa forma, crear programas que controlen el comportamiento físico y lógico de una máquina. Mediante este lenguaje se comunican el programador y la máquina, permitiendo especificar, de forma precisa, aspectos como: • • •

cuáles datos debe operar un software específico; cómo deben ser almacenados o transmitidos esos datos; las acciones que debe tomar el software dependiendo de las circunstancias variables.

Para explicarlo mejor (en otras y con menos palabras), el lenguaje de programación es un sistema estructurado de comunicación, el cual está conformado por conjuntos de símbolos, palabras claves, reglas semánticas y sintácticas que permiten el entendimiento entre un programador y una máquina.

Según mikroe.com Lenguajes de programación: El microcontrolador ejecuta el programa cargado en la memoria Flash. Esto se denomina el código ejecutable y está compuesto por una serie de ceros y unos,


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aparentemente sin significado. Dependiendo de la arquitectura del microcontrolador, el código binario está compuesto por palabras de 12, 14 o 16 bits de anchura. Cada palabra se interpreta por la CPU como una instrucción a ser ejecutada durante el funcionamiento del microcontrolador. Todas las instrucciones que el microcontrolador puede reconocer y ejecutar se les denominan colectivamente Conjunto de instrucciones. Como es más fácil trabajar con el sistema de numeración hexadecimal, el código ejecutable se representa con frecuencia como una serie de los números hexadecimales denominada código Hex.

https://cdn.mikroe.com/ebooks/img/37/2016/02/al-mundo-de-losmicrocontroladores-chapter-02fig2-11.gif Lenguaje Ensamblador: Como el proceso de escribir un código ejecutable era considerablemente arduo, en consecuencia, fue creado el primer lenguaje de programación denominado ensamblador (ASM). Siguiendo la sintaxis básica del ensamblador, era más fácil escribir y comprender el código. Las instrucciones en ensamblador consisten en las abreviaturas con significado y a cada instrucción corresponde una localidad de memoria. Un programa denominado ensamblador compila (traduce) las instrucciones del lenguaje ensamblador a código máquina (código binario).

https://cdn.mikroe.com/ebooks/img/37/2016/02/al-mundo-de-losmicrocontroladores-chapter-02fig2-2.gif Este programa compila instrucción a instrucción sin optimización. Como permite controlar en detalle todos los procesos puestos en marcha dentro del chip, este lenguaje de programación todavía sigue siendo popular.

El lenguaje C: Dispone de todas las ventajas de un lenguaje de programación de alto nivel (anteriormente descritas) y le permite realizar algunas operaciones tanto sobre los bytes como sobre los bits (operaciones lógicas, desplazamiento etc.). Las características de C pueden ser muy útiles al programar los microcontroladores. Además, C está estandarizado (el estándar ANSI), es muy portable, así que el mismo código se puede utilizar muchas veces en diferentes proyectos. Lo que lo hace accesible para cualquiera que conozca este lenguaje sin reparar en el propósito de uso del microcontrolador. C es un lenguaje compilado, lo que significa que los


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archivos fuentes que contienen el código C se traducen a lenguaje máquina por el compilador. Todas estas características hicieron al C uno de los lenguajes de programación más populares.

https://cdn.mikroe.com/ebooks/img/37/2016/02/al-mundo-de-losmicrocontroladores-chapter-02fig2-4.gif Según wordpress.com Lenguaje Estándar C++: Es un lenguaje de programación La intención de su creación fue el extender al exitoso lenguaje de programación C con mecanismos que permitan la manipulación de objetos. En ese sentido, desde el punto de vista de los lenguajes orientados a objetos, el C++ es un lenguaje híbrido. Posteriormente se añadieron facilidades de programación genérica, que se sumó a los otros dos paradigmas que ya estaban admitidos (programación estructurada y la programación orientada a objetos). Por esto se suele decir que el C++ es un lenguaje de programación multiparadigma.

https://programarfacil.com/wp-content/uploads/2020/11/55-area-deestado-Arduino-IDE.png Según rockcontent.com Lenguaje Nivel Alto: Tienen como objetivo facilitar el trabajo del programador, ya que utilizan unas instrucciones más fáciles de entender. Además, el lenguaje de alto nivel permite escribir códigos mediante idiomas que conocemos (español, inglés, etc.) y luego, para ser ejecutados, se traduce al lenguaje de máquina mediante traductores o compiladores.

https://cdn.mikroe.com/ebooks/img/37/2016/02/al-mundo-de-losmicrocontroladores-chapter-02fig2-3a.gif Lenguaje de programación de bajo nivel: Son lenguajes totalmente orientados a la máquina. Este lenguaje sirve de interfaz y crea un vínculo inseparable entre el hardware y el software. Además, ejerce un control


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directo sobre el equipo y su estructura física. Para aplicarlo adecuadamente es necesario que el programador conozca sólidamente el hardware.

2.5.1 Variables Por: Zonia Raxcacó

Según wordpress.com En programación, una variable es un espacio de memoria reservado para almacenar un valor que corresponde a un tipo de dato soportado por el lenguaje de programación. Una variable es representada y usada a través de una etiqueta (un nombre) que le asigna un programador o que ya viene predefinida. Según programarya.com Es recomendable que una variable no puede tener espacios, caracteres especiales (acentos, signos), tiene que empezar con una letra. Las variables son altamente imprescindibles al momento de programar, de hecho, sería imposible conseguir una aplicación con una funcionalidad básica sin usar variables; por esta misma razón es necesario aprender a usarlas bien y lo tenemos muy fácil, pues su uso es bastante sencillo e intuitivo, tanto para declararlas como para asignarles valores. Para asignar valores a una variable en una gran variedad de lenguajes que incluye a C++ se usa el operador "=" seguido del valor que le daremos a la variable (no todos usan el "=" para esto). Veamos un ejemplo completo con todos los posibles usos que le damos a una variable.

En el código anterior hemos visto las múltiples formas en que se puede declarar una variable, cómo asignarle un valor, incluso vimos que es posible asignarle el valor de una variable a otra, o realizar operaciones entre los valores de variables y asignar el resultado a una variable nueva, vimos que es posible usar el valor de una misma variable y cambiar su propio valor (res = res*2). Como declarar una variable en C++: C++ maneja varios tipos de variables: numéricas, de caracteres y boolean (cierto o falso) esencialmente. • • • •

Para declarar una variable numérica llamada peso que inicie con un valor de 0, escribimos esto: int peso=0; Para declarar una variable numérica llamada distancia que inicie con un valor de 2.67, escribimos esto: float distancia=2.67; Para declarar una variable de carácter llamada inicial, con un valor de R, escribimos esto: char inicial=’R’; Para declarar una variable boolean llamada terminado, que empiece como falso, escribimos esto: bool terminado=false;


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1.1.2 Según ifeder.com Alcance: A través del alcance se determina hasta dónde se puede leer o cambiar el valor de una variable. Las Ambito Global: son todas las funciones que componen el programa, cualquier función puede acceder a dichas variables para leer y escribir en ellas. Es decir, se puede hacer referencia a su dirección de memoria en cualquier par de del programa su alcance es la aplicación completa.

http://diwo.bq.com/variables-en-arduino/ Decimos que la variable a es global porque se puede acceder a ella desde cualquier parte, es decir, estamos accediendo a su valor desde las funciones setup y loop. Las Ambito Local: Son variables que solo existen dentro del ámbito en el que han sido declaradas. Por entendernos rápidamente, un ámbito es lo que está entre llaves. Si las utilizamos fuera de su ámbito tendremos un error de compilación. Al existir solo dentro de su ámbito mi programa podría repetir el mismo nombre de variable en distintos ámbitos. Vamos a ver algunos ejemplos para explicarlo bien:

http://diwo.bq.com/variables-en-arduino/ Al compilar este programa obtendremos un error de código, por la variable int a es de ámbito local, y solo existe dentro de la función setup por lo que no la podemos usar en la función loop. El alcance es jerárquico y solo se aplica de forma descendente, desde el cuerpo principal del programa a las funciones que llama, y desde las funciones a otras subfunciones. Por tanto, si se declara una variable en la parte superior del programa, no se podrá declarar en una función otra variable con el mismo nombre. Sin embargo, si se declara una variable en una función, sí se podrá declarar otra variable con el mismo nombre en otra función. Serán variables diferentes y podrán tener valores distintos. Ejemplo al aplicar las variables:


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Esta programación lo que hace es que te aparece un mensaje (un MessageBox) con un número 2, que es el contenido de resultado_float (0.5 + 1.5). Si pulsas aceptar te sale el siguiente mensaje, que no es más que el contenido de resultado_string.

2.5.2 Tipos de Variables Por: Zonia Raxcacó

Según openwebinars.net: Al momento que una variable se crea, también hay que declarar qué tipo de datos contendrá. Esto se hace debido a que el programa empleará diferentes tipos de datos de distintas formas. Entero (corto, largo): Este tipo corresponde a los números enteros, tales como 1, -15, 0. Las variables enteras se usan cuando se sabe que nunca habrá nada después del punto decimal. Por ejemplo, si se está programando un generador de bolas de lotería, todas las bolas tienen números enteros. La diferencia entre los tipos enteros cortos y enteros largos es el número de bytes utilizados para almacenarlos. Ejemplo de variables de Enteros: Números enteros (int): Las variables de tipo entero o int son aquellas que almacenan un número (ya sea positivo o negativo) no decimal. Debido a que cuando creamos una variable reservamos memoria para ella, cada tipo de variable reservará más o menos memoria para representar el dato que almacenarán. Dicho esto, en el caso de variables de tipo int sólo podemos almacenar números que estén dentro del rango 2^31 y 2^31 - 1. Si intentamos almacenar un número que esté fuera de ese rango nos dará un error de compilación o de ejecución. Por ejemplo, no podríamos almacenar el número 10000000000 en una variable de tipo int. Un ejemplo sería: int auxiliar = 30;

Números enteros grandes (long): Las variables de tipo entero grandes o long son aquellas que almacenan un número (ya sea positivo o negativo) no decimal. Las variables de tipo long almacenan números que están dentro del rango -2^63 y 2^63 - 1 . Si intentamos almacenar un número que esté fuera de ese rango nos dará un error de compilación o de ejecución. Para representar que un número es de tipo long, añadimos una L al final del número: long numeroCuentas = 10000000000L;


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Punto flotante (sencillo, doble): Los números de punto flotante, tal como 3.2435, son los que contienen partes fraccionarias. Los cuantificadores sencillo y doble son análogos a los cuantificadores corto y largo utilizados con el tipo entero para indicar cuántos bits se utilizarán para almacenar la variable. Ejemplo de variables: Números decimales (double y float): Si en lugar de números enteros queremos almacenar números decimales, tenemos dos tipos: float: Las variables de tipo float o flotante son aquellos números en precisión simple de 32 bytes en el estándar IEEE 754. Para indicar que un número es de tipo flotante ponemos un punto para separar la parte entera del número de la parte decimal. double: Las variables de tipo double o doble son aquellos números en precisión doble de 64 bytes en el estándar IEEE 754. Para indicar que un número es de tipo flotante ponemos un punto para separar la parte entera del número de la parte decimal. Si por algún motivo necesitamos especificar si un número es flotante o doble basta con añadir una letra f o d al final del número tal y como vemos en el siguiente código: double x = 3.2d; float y = 4.8f;

Carácter: Este tipo representa el valor de un carácter. Por ejemplo, una letra del alfabeto, un dígito o un símbolo especial. Se usa para almacenar un solo carácter de texto. Se ve comúnmente en los programas en C, que no pueden manejar cadenas de caracteres. El valor que se almacena es realmente un número entero que representa el código (por ejemplo, ASCII) para el carácter representado. Ejemplo de variable: Caracteres (char): Ya hemos hablado de los números, pero ¿qué sucede con las letras o símbolos? Podríamos usar variables de tipo int para almacenarlas, pero al hacer eso en lugar de guardar el símbolo como tal, se almacenaría su correspondiente valor en formato decimal en ASCII y tendríamos que manualmente interpretar dicho número para pasarlo a su correspondiente símbolo si quisiéramos por ejemplo imprimirlo por consola. Para evitar esto, tenemos las variables de tipo char : char a = 'a'; char b = 'b';

Booleano: Una variable booleana podrá almacenar uno de los siguientes dos valores: Verdadero o Falso. Estos suelen ser un número entero, por ejemplo, en Visual Basic Falso es 0 y Verdadero es -1. Los valores para Verdadero y Falso son constantes. Evaluar ese "esVerdadero" no es más que evaluar una sentencia la cual devolverá verdadero (true) o falso (false) en función de la condición. Ese valor true-false se corresponde con variables booleanas o boolean. Las variables booleanas son aquellas que sólo pueden guardar dos valores: true y false. Se declaran igual que otra variable: boolean verdadero = true;

Cadena de longitud fija: Las cadenas son variables que contienen texto, y vienen en dos tipos. Con una cadena de longitud fija, se declara


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cuántos caracteres va a contener esa cadena. Ciertas llamadas a la API en Windows requieren el uso de cadenas de longitud fija, pero generalmente no se usan en Basic. En C se implementan como un arreglo de caracteres. Ejemplo de variables: (String): Al definir una clase llamada String la cual representa la secuencia o el vector de símbolos que componen una palabra, una frase, un párrafo, etc. String perro = "perro"; String gato = "gato";

Cadena de longitud variable: Es aquella en la que no se define la longuitud. Este es el tipo predeterminado en Basic, y es útil para tomar una entrada del usuario donde no se sabe cuál será la respuesta.

2.6 ARDUINO Por: Roger Merlos Arduino es una plataforma de creación de electrónica de código abierto, la cual está basada en hardware y software libre, flexible y fácil de utilizar para los creadores y desarrolladores. Esta plataforma permite crear diferentes tipos de microordenadores de una sola placa a los que la comunidad de creadores puede darles diferentes tipos de uso.

Para poder entender este concepto, primero vas a tener que entender los conceptos de hardware libre y el software libre. El hardware libre son los dispositivos cuyas especificaciones y diagramas son de acceso público, de manera que cualquiera puede replicarlos. Esto quiere decir que Arduino ofrece las bases para que cualquier otra persona o empresa pueda crear sus propias placas, pudiendo ser diferentes entre ellas, pero igualmente funcionales al partir de la misma base.


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Fuente: https://www.educaciontrespuntocero.com/wp-content/uploads/2021/02/arduino-

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Cómo funciona Arduino El microcontrolador de Arduino posee lo que se llama una interfaz de entrada, que es una conexión en la que podemos conectar en la placa diferentes tipos de periféricos. La información de estos periféricos que conectes se trasladará al microcontrolador, el cual se encargará de procesar los datos que le lleguen a través de ellos.

El tipo de periféricos que puedas utilizar para enviar datos al microcontrolador depende en gran medida de qué uso le estés pensando dar. Pueden ser cámaras para obtener imágenes, teclados para introducir datos, o diferentes tipos de sensores.

También cuenta con una interfaz de salida, que es la que se encarga de llevar la información que se ha procesado en el Arduino a otros periféricos. Estos periféricos pueden ser pantallas o altavoces en los que reproducir los datos procesados, pero también pueden ser otras placas o controladores.

Fuente: https://www.educaciontrespuntocero.com/wp-content/uploads/2021/02/arduino-

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2.6.1

Tipos de Arduino

Arduino UNO: Arduino de gama básica, todas las shields están diseñadas para usarse sobre esta placa. Cuenta 14 pines entrada/salidas digitales de las cuales 6 se pueden usar como PWM, además cuenta con 6 entradas analógicas, además cuenta con I2C, SPI, además de un modulo UART.

Arduino DUE: Arduino basado en un microcontrolador de 32 Bits, Tiene 54 entradas/salidas digitales y 12 entradas analógicas, 2 buses TWI, SPI y 4 UARTs. Funcionan todos los módulos basados en 3.3V, no soporta 5V ya que puede dañar la placa. Posee adicionalmente interno dos puertos USB para poder controlar periféricos.

Arduino Leonardo: Arduino básico, Con características similares a la arduino, sin embargo, tiene 12 entradas analógicas y 20 entrada salidas digitales. A diferencias del resto de arduinos con el microcontrolador ATmega32u4 en que no posee un controlador adicional para controlar el USB.

Además,

tiene

más

pines

de

interrupciones

externas.

Tiene

comunicación TWI, SPI y dos UART.

Arduino Mega 2560: Arduino basado en un microcontrolador ATmega2560. Tiene 54 entradas/salidas digitales, 16 de ellos pueden usarse como PWM, 16 entradas analógicas y 4 UART además dos modos PWI y uno SPI. Tiene 6 interrupciones externas. Y es compatible con todos los shields de arduino.

Arduino Micro: Es completamente similar al Leonardo, la única diferencia es el tamaño con el que fue construido. Es compatible con las Shields de arduino, sin embargo, se debe instalar de forma externa, es decir, cableándolo, aunque en el caso de que se construya nuestra propia shield no es ningún problema.


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Arduino Nano: Arduino basado en un microcontrolador ATmega328. Es similar en cuanto a características al arduino uno. Las diferencias son tanto el tamaño como la forma de conectarlo al ordenador para programarlo. Es compatible con la mayoría de shield, aunque de la misma forma que el arduino Micro.

Arduino YUN: El Arduino YUN se trata de un conjunto que trabaja por separado de forma complementaria, por un lado, se tiene la versatilidad de un arduino normal. En este caso un ATmega 32u48 a 16 Mhz, y por otro lado de un dispositivo con microprocesador Atheros AR9331. El cual funciona con Lilino

(Linux

basado

en

OperWrt

(OperWrt-Yun))

a

400

Mhz.

Las

características del arduino son similares a la placa Leonardo. Tiene Ethernet, slot SD y WiFi incluidos, controlados por Lilino. Es compatible con todas las Shields y es capaz de trabajar por separado.

Arduino FIO: Arduino basado en un microcontrolador ATmega328p. Trabaja a 8 Mhz y 3.3V tiene 14 pines de entrada/salidas digitales (6 PWM), 8 pines de entrada analógicas e integra tanto un conector para la batería y su correspondiente modulo de carga, como un slot para poder instalar un modulo de comunicaciones xBee

Fuente: https://i.blogs.es/218ccc/formas-arduino/1366_2000.jpg


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2.6.2

DIAGRAMA DE BLOQUES El diagrama de bloques es la representación del funcionamiento

interno de un sistema, que se hace mediante bloques y sus relaciones, y que, además, definen la organización de todo el proceso interno, sus entradas y sus salidas.

Un diagrama de bloques de procesos de producción es utilizado para indicar la manera en la que se elabora cierto producto, especificando la materia prima, la cantidad de procesos y la forma en la que se presenta el producto terminado.

Un diagrama de bloques de modelo matemático es el utilizado para representar el control de sistemas físicos (o reales) mediante un modelo matemático, en el cual, intervienen gran cantidad de variables que se relacionan en todo el proceso de producción. El modelo matemático que representa un sistema físico de alguna complejidad conlleva a la abstracción entre la relación de cada una de sus partes, y que conducen a la pérdida del concepto global. En ingeniería de control, se han desarrollado una representación gráfica de las partes de un sistema y sus interacciones. Luego de la representación gráfica del modelo matemático, se puede encontrar la relación entre la entrada y la salida del proceso del sistema.

Ejemplo


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https://es.wikipedia.org/wiki/Diagrama_de_bloques#/media/Archivo:Blockdiagramexemple.png

2.6.3

IDE DE ARDUINO

El entorno de desarrollo integrado (IDE) de Arduino es una aplicación multiplataforma (para Windows, macOS, Linux ) que está escrita en el lenguaje de programación Java. Se utiliza para escribir y cargar programas en placas compatibles con Arduino, pero también, con la ayuda de núcleos de terceros, se puede usar con placas de desarrollo de otros proveedores.

El código fuente para el IDE se publica bajo la Licencia Pública General de GNU, versión 2.2 El IDE de Arduino admite los lenguajes C y C ++ utilizando reglas especiales de estructuración de códigos. El IDE de Arduino suministra una biblioteca de software del proyecto Wiring, que proporciona muchos procedimientos comunes de E/S. El código escrito por el usuario solo requiere dos funciones básicas, para iniciar el boceto y el ciclo principal del programa, que se compilan y vinculan con un apéndice de programa main () en un ciclo con el GNU toolchain, que también se incluye. El IDE de Arduino emplea el programa avrdude para convertir el código ejecutable en un archivo de texto en codificación hexadecimal que se carga en la placa Arduino mediante un programa de carga en el firmware de la placa.

Un IDE es un entorno de programación que ha sido empaquetado como un programa de aplicación; es decir, que consiste en un editor de código, un compilador, un depurador y un constructor de interfaz gráfica (GUI). Además, en el caso de Arduino incorpora las herramientas para cargar el programa ya compilado en la memoria flash del hardware.


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Fuente: https://ubunlog.com/wp-content/uploads/2018/05/ARDUINO-Windows-Store.png.webp

• Ejemplo

Fuente: https://blog.desdelinux.net/wp-content/uploads/2021/03/arduino-ide.png

Fuentes de información https://www.bejob.com/que-es-la-programacion-con-arduino-y-paraque-sirve/


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https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/12/11/ide-arduino/ https://www.xataka.com/basics/que-arduino-como-funciona-quepuedes-hacer-uno https://es.wikipedia.org/wiki/Diagrama_de_bloques https://es.wikipedia.org/wiki/Arduino_IDE

2.6.4 Estructuración de programación en Arduino Por: Oscar Pocón La estructura de un programa en Arduino se base principalmente en tres partes las cuales pueden componerse de bloques que contienen declaraciones, estamentos e instrucciones.

Imagen de estructura de un programa Fuente: https://www.monografias.com/docs114/programacion-controlbarrera/programacion-control-barrera.shtml

Definición de Variables: Según https://openlanuza.com/estructura-de-un-programa-en-arduino/ En la primera parte del código nos encontramos con la zona donde podemos declarar e inicializar las variables. Las variables son «símbolos» que usamos en programación y que van a almacenar valores temporales, que pueden ser alterados durante la ejecución del programa.


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Estas las encontramos antes de iniciar el programa para identificarlas mejor o las puedes ir agregando después. EJEMPLOS

Imagen de declaración de variables Fuente: https://openlanuza.com/estructura-de-un-programa-en-arduino/

La función setup () Según https://descubrearduino.com/estructura-de-programa/ se llama cuando se inicia un sketch. Se usa para inicializar las variables, modos de pin, empezar a usar bibliotecas, etc. La función de configuración sólo se ejecutará una vez, después de cada encendido o reset de la placa Arduino. Aquí principalmente se configuran los pines como salida o entrada dependiendo el caso, como también otras funciones.

EJEMPLO:

Imagen de función setup Fuente: http://cursoarduino.proserquisa.com/2016/10/05/tutorial-6-que-es-una-funcion-y-

como-utilizarla/

Función void loop () Después de crear una setup () function, que inicializa y establece los valores iniciales, la loop () function hace exactamente lo que su nombre sugiere, haciendo un loop consecutivamente, permitiendo que su programa cambie y responda. Se usa para controlar activamente la placa Arduino. Aquí es donde se colocan todas las configuraciones mientras este activo el Arduino el cual encerado en void loop que es el ciclo infinito.

EJEMPLOS


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Imagen de ejemplo de programación en void loop, programación parpadeo de luces Fuente: https://arduino.cl/programa-arduino/

Imagen de ejemplo de programación en void loop, programación frases Fuente: https://arduino.cl/programa-arduino/

2.6.5 Librerías en IDE Arduino Por: Oscar Pocón

Según https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/11/16/librerias-arduino-2/ Las librerías son trozos de código hechas por terceros que usamos en nuestro sketch. Esto nos facilita mucho la programación y permite la abstracción haciendo que nuestro programa sea más sencillo de hacer y de entender. En este apartado también veremos cómo escribir o modificar librerías. Disponemos de infinidad de librerías a nuestra disposición para facilitarnos el trabajo, todas ellas son open source y disponemos de su código. Las librerías normalmente incluyen los siguientes archivos comprimidos en un archivo ZIP o dentro de un directorio. Estas siempre contienen:

• • • •

Un archivo .cpp (código de C++) Un archivo .h o encabezado de C, que contiene las propiedades y métodos o funciones de la librería. Un archivo Keywords.txt, que contiene las palabras clave que se resaltan en el IDE (opcional). Muy posiblemente la librería incluye un archivo readme con información adicional de lo que hace y con instrucciones de cómo usarla. Directorio denominado examples con varios sketchs de ejemplo que nos ayudará a entender cómo usar la librería (opcional). Librerías estándar que viene cuando se descarga el Arduino IDE:


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Librería ArduinoTestSuite Librería EEPROM Librería SD Librería Ethernet Librería Firmata Librería LiquidCrystal Librería Servo Librería Stepper Librería SPI Librería Wire Librería SoftwareSerial

Según https://programarfacil.com/blog/arduino-blog/instalar-unalibreria-de-arduino/ Instalar librería de Arduino con el Gestor de Librerías: comenzamos con la forma más sencilla de instalar una librería de Arduino, a través del Gestor de Librerías. Para abrir este gestor sólo tienes que ir a Programa>Incluir Librería>Gestionar Librerías

#1 Filtro por tipo

IMAGEN REPRESENTA FILTTRAR POR TIPO Fuente: https://programarfacil.com/blog/arduino-blog/instalar-una-libreria-de-arduino/

#2 filtro por tema


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IMAGEN REPRESENTA FILTTRAR POR TEMA Fuente: https://programarfacil.com/blog/arduino-blog/instalar-una-libreria-de-arduino/

#3 Buscar palabra Por último, puedes filtrar por una palabra clave. En el campo de texto puedes escribir cualquier palabra y el gestor de librerías filtrara todas las librerías que coincidan con esa palabra clave.

IMAGEN REPRESENTA FILTTRAR POR BUSCAR POR UN PALABRA Fuente: https://programarfacil.com/blog/arduino-blog/instalar-una-libreria-de-arduino/

#4

LISTADO DE LIBRERIAS

En esta área aparece el listado de librerías según los filtros aplicados. La librería puede estar en 3 estados, sin instalar, instalada o pendiente de actualización.

Según el estado te mostrará una información un otra.

Una librería sin instalar sólo te permite una acción, instalarla. Si haces click sobre una librería en este estado, aparecerá un selector para seleccionar la versión y un botón de instalar. Y LE DAS INSTALAR Y LISTO.


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IMAGEN REPRESENTA LA VERSION DE LA LIBRERÍA Y EL LISTADO QUE SE PRESENTA Fuente: https://programarfacil.com/blog/arduino-blog/instalar-una-libreria-de-arduino/

EJEMPLOS: LIBRERÍA LIQUID CRYSTAL

IMAGEN REPRESENTA LA APLICACIÓN DE LA LIBRERÍA LIQUID CRYSTAL Fuente: https://programarfacil.com/blog/arduino-blog/instalar-una-libreria-de-arduino/


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LIBRERÍA DE SERVO

IMAGEN REPRESENTA LA APLICAICON DE LA LIBRERÍA SERVO Fuente: http://cursoarduino.proserquisa.com/2016/10/05/tutorial-10-servomotor-conpotenciometro/

2.6.6 ENTRADAS Y SALIDAS DIGITALES Por: Oscar Pocón Según https://creatividadcodificada.com/arduino/entradas-ysalidas-digitales-en-arduino/

LAS ENTRADAS DIGITALES DE ARDUINO Para trabajar con las entras digitales de Arduino debemos tomar en cuenta que no debemos exceder de los 5 voltios puesto que estamos trabajando con señales digitales, en caso de exceder este voltaje lo más probable es que dañemos nuestra placa Arduino. Como estamos trabajando con señales digitales solo admite dos estados (HIGH o LOW), donde HIGH será un voltaje de 5 voltios de entrada y LOW será 0 Voltios LECTURA DE ENTRADA DIGITALES EN ARDUINO Para que el pin que escojamos trabaje como entrada es necesario declararlo de forma correcta con la palabra reservada INPUT dentro la función setup, al igual que en el caso anterior utilizamos la instrucción pin Mode (Pin, INPUT) donde “Pin” es el pin que deseemos utilizar en nuestro programa. Con esta instrucción podemos detectar estados de HIGH-LOW o LOWHIGH, que pueden ser transmitidos desde un sensor para que realice una acción especifica. Para empezar a trabajar con entradas digitales en Arduino lo primero que tenemos que saber es como recoger estos estados en algún lugar lo más correcto es almacenarlo en una variable para luego utilizarla de manera que nos convenga, y así ordenar de mejor manera nuestro código, para trabajar con entradas digitales de Arduino tenemos que usar la instrucción digitalRead (Pin).


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EJEMPLO

Imagen de la representación de la entrada en uso Fuente: https://creatividadcodificada.com/arduino/entradas-y-salidas-digitales-en-arduino/

Según https://creatividadcodificada.com/arduino/entradas-ysalidas-digitales-en-arduino/

LAS SALIDAS DIGITALES DE ARDUINO Estas salidas trabajan con un máximo de 40Ma por cada pin, que es lo suficiente para encender un led o algún componente que trabaja con este amperaje, además no podemos superar los 300mA sumando todas las salidas digitales porque el funcionamiento de nuestro circuito será mermado por falta de corriente que alimente correctamente a nuestros componentes o sensores que estemos utilizando en ese momento. ESCRITURA DE LAS SALIDAS DIGITALES DE ARDUINO Una vez que ya entendimos sobre la corriente que usan estas salidas digitales de Arduino, ya podemos empezar a codificar , debemos declarar los pines que utilicemos se una salida y no una entrada, para hacer esto lo que tenesmos que hacer es utilizar la palabra reservada OUTPUT, esto lo debemos declarar de la siguiente manera: pinMode(Pin, OUTPUT), donde “Pin” puede ser cualquier salida que hayamos decidido utilizar en nuestro proyecto, como ya dijimos el número de las salidas depende de la placa que usemos, por lo cual debemos estar consiente que pin utilizar.


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Estas salidas tienen dos estados HIGH y LOW para trabajar y enviar estas señales digitales utilizamos la instrucción digitalWrite (Pin, estado, esta función esta ya definido de forma nativa por Arduino por lo cual no es necesario hacer nada especial para trabajar con estas salidas digitales.

EJEMPLO

representación de las salidas digitales con la programación de la salida para encender un

led Fuente: https://creatividadcodificada.com/arduino/entradas-y-salidas-digitales-en-arduino/

En Arduino para tratar las entradas y salidas digitales usamos las siguientes funciones:

pinMode () – configura en el pin especificado si se va a comportar como una entrada o una salida. http://arduino.cc/en/Reference/PinMode digitalWrite () – Escribe un valor HIGH o LOW en el pin digital especificado. Si el pin está configurado como OUTPUT pone el voltaje correspondiente en el pin seleccionado. Si el pin está configurado como INPUT habilita o deshabilita la resistencia interna de pull up del correspondiente pin. http://arduino.cc/en/Reference/DigitalWrite digitalRead () – lee el valor del pin correspondiente como HIGH o LOW. http://arduino.cc/en/Reference/DigitalRead

2.6.7 ENTRADAS Y SALIDAS ANALOGICAS Por: Oscar Pocón Según https://creatividadcodificada.com/arduino/entradas-ysalidas-analogicas-en-arduino/


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ENTRADAS ANALOGICAS DE ARDUINO antes de empezar a montar nuestros primeros circuitos electrónicos, debemos conocer conceptos básicos para tratamiento correcto, en primer lugar, debemos saber que vamos a controlar un voltaje que oscilará entre 0 a 5 voltios los que quiere decir que nuestro límite máximo será de 5 voltios y no debemos encender e introducir voltaje por encima de este valor porque dañaremos nuestra placa de Arduino. Otro aspecto importante es la resolución del convertidor A/D que posee las placas de Arduino esto es sumamente importante conocerlo porque gracias a esto podemos realizar proyectos que precisen normalmente las placas de Arduino presentan convertidores A/D con una resolución de 10 bit lo que equivale a trabajar hasta valores de 1024. Cuando deseamos tener un máximo de precisión esto se hace insuficiente por lo cual se aconseja realizar un circuito paralelo que trate esta señal de forma independiente o diseñar un circuito completo utilizando ya sea un microcontrolador, ATmega o el que sea más acorde a nuestras necesidades o simplemente utilizar convertidores A/D de alta precisión en las placas de Arduino estén serigrafiadas con la letra “A” en mayúscula haciendo alusión a una entrada analógica, el número de entradas analógicas depende la placa de Arduino que vayamos a utilizar. ARDUINO UNO ES EL MAS USADO Y TIENE 6 ENTRADAS ANALOGICAS LECTURA DE ENTADAS ANALOGICAS DE ARDUINO para saber usar señales analógicas correctamente tenemos que conocer como recoger estos datos en un programa para luego realizar alguna tarea que sea útil para proyectos. Las señales analógicas generalmente son tratadas por librerías externas o internas y sea así lo más sencillo posible usarlos puesto que debemos realizar algunos cálculos matemáticos y acceder a algunos registros de memoria. Pero si deseamos recoger daros de sensores sencillos como el típico LM35 o simplemente un potenciómetro basta con realizar una lectura del pin analógicos con la instrucción analogRead (Pin_analogico) donde “pin _ analogic” es el pin que usaremos para introducir la señal analógica.

EJEMPLO

Ejemplo entrado analógica


Página 1.2-112 de 300 Fuente: https://creatividadcodificada.com/arduino/entradas-y-salidas-analogicas-en-arduino/

Según

https://creatividadcodificada.com/arduino/entradas-y-salidasanalogicas-en-arduino/

SALIDAS ANALOGICAS DE ARDUINO las salidas analógicas de Arduino usan PWM, Arduino no puede generar señales analógicas, pero manipulando el PWM se intenta imitar una señal analógica, además al igual que una señal digital solo podrá trabajar con 5 voltios como máximo y 0 voltios como mínimo, si deseamos trabajar con voltajes más altos que los 5 voltios permitidos debemos armar un circuito extra para tratar estos voltajes de forma correcta PWM EN ARDUINO, Pero ¿Cómo funciona el PWM en Arduino?, la respuesta sencilla, lo que hace es variar el tiempo de la señal en alto (HIGH) frente al tiempo que está en nivel bajo (LOW) en su ciclo de trabajo, si el tiempo en alto (HIGH) y el tiempo en bajo (LOW) son iguales la salida de esta señal y estará funcionando al 50% a partir de esto podemos hacer variaciones en los tiempos de HIGH Y LOW para aumentar o disminuir su rendimiento.

Grafica PWM Fuente: https://creatividadcodificada.com/arduino/entradas-y-salidas-analogicas-en-arduino/

Estas salidas se encuentran serigrafiadas con un símbolo de “~ “en las salidas digitales de las placas de Arduino, las salidas digitales con PWM en cada placa es diferente, por eso debemos fijarnos el símbolo “~ “para identificarlo. ESCRITURA DE SALIDAS ANALOGICAS DE ARDUINO (analogWrite) estas salidas analógicas son de 8 bits lo que significa que valores permitidos para estas salidas están comprendidas entre 0 y 255, esto va en contraste con los 10bits que tienen las entradas analógicas de Arduino UNO. Las salidas digitales con PWM simula una señal analógica, haciendo un barrido de múltiples valores de tal manera que se asemeje a una señal analógica, además para usarlas debemos adaptarlos para que no exista ningún desbordamiento en los valores y así tengamos unos proyectos que funcionen de forma correcta.


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Para usar estos pines debemos usar analogWrite (Pin, Valor), donde “Pin “es el pin de la placa de Arduino que usaremos para sacar la tensión producida por PWM y el “Valor” será un dato numérico de 0 hasta 255.

EJEMPLO En este ejemplo lo que hacemos es subir la intensidad de la luminosidad de un led hasta el máximo y apagarlo de forma súbita y vuelve a realizar el ciclo de forma infinita.

Ejemplo entrado analógica Fuente: https://creatividadcodificada.com/arduino/entradas-y-salidas-analogicas-en-arduino/

2.6.8

Resistencia Pull Up y Pull Down

Por: Alexandro Ramírez Según programarfacil.com, Lo primero que hay que decir es que no son unas resistencias especiales, se tratan de resistencias normales pero que están dispuestas en un circuito de una manera determinada. Dependiendo de la configuración se determinará si la resistencia es pull up o pull down. Como funcionalidad básica, estas resistencias establecen un estado lógico en un pin o entrada de un circuito lógico cuando se encuentra en estado reposo. Como bien indica su nombre la resistencia pull up establece un estado HIGH y las resistencias pull down establecen un estado LOW cuando el pin se encuentra en reposo. Esto evita los falsos estados que se producen por el ruido generado por los circuitos electrónicos.


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Veamos un poco como funciona esta configuración. En la siguiente imagen vemos como deberíamos situar las resistencias para cada modo.

Imagen: Ejemplo resistencias Pull Up y Pull Down Fuente: https://programarfacil.com/blog/arduino-blog/resistencia-pull-up-y-pull-down/

Resistencia Pull Up En la configuración pull down, cuando el circuito está en reposo como se muestra en la imagen de arriba, la caída de tensión en la resistencia es prácticamente 0V (LOW), en cambio sí pulsamos P1, dejará pasar la corriente y tendremos una diferencia de potencial de 5V (HIGH). Este es el uso normal del estado LOW y HIGH.

Resistencia Pull Down Por el contrario, en la configuración pull up, cuando el circuito está en reposo, P1 sin pulsar, la caída de tensión es de 5V (HIGH), en cambio cuando pulsamos P1 se deriva toda la corriente a masa y la caída de tensión es 0V (LOW).

Normalmente las resistencias que se utilizan en estos casos son de 10K. Como hemos comprobado, estas dos configuraciones nos evitarán que en estado de reposo midamos un valor erróneo eliminando la influencia de factores externos sobre nuestras mediciones como el ruido eléctrico.

Resistencia Pull up con Arduino En Arduino podemos aplicar una resistencia pull up en las entradas digitales a través de código. Simplemente poniendo un pin en modo INPUT_PULLUP con la instrucción pinMode. Resulta muy sencillo y nos evitará tener que añadir más elementos a nuestros circuitos.

2.6.9

Monitor Serial

Por: Alexandro Ramírez


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Según aprendiendoarduino.wordpress.com, El monitor serial es el “cable” entre el ordenador y el Arduino UNO. Permite enviar y recibir mensajes de texto, útiles para la depuración y también control de Arduino. Por ejemplo, es posible enviar comandos desde el ordenador para encender LEDs.

Imagen: Monitor Serial en Software ARDUINO Fuente: https://www.luisllamas.es/wp-content/uploads/2014/04/arduino-serial-monitor-

IDE1.png

El monitor de puerto serie es una pequeña utilidad integrada dentro de IDE Standard que nos permite enviar y recibir fácilmente información a través del puerto serie. Su uso es muy sencillo, y dispone de dos zonas, una que muestra los datos recibidos, y otra para enviarlos. Estas zonas se muestran en la siguiente imagen.

Imagen: Ventana de Envio y recibido de Datos Fuente: https://www.luisllamas.es/wp-content/uploads/2014/04/arduino-serial-monitor.png


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2.7 Instrucciones en IDE de Arduino Por: Alexandro Ramírez

Señales Digitales Según programoergosum.com, Una señal digital es aquella que sólo puede tomar ciertos valores (alto o bajo). Su forma característica es conocida como señal de onda cuadrada y las representaciones se realizan en el dominio del tiempo. La función principal de las salidas digitales es entregar una señal de control que le dará funcionalidad a un circuito electrónico que será el encargado de cumplir con las funciones que el usuario requiera. Los sistemas electrónicos manejan este tipo de señales binarias.

Imagen: Ejemplo de Señales Digitales Fuente: https://www.programoergosum.com/images/cursos/254-salidas-digitales-conarduino/senal-digital.png

Señales Digitales en Arduino En Arduino disponemos de 14 pines digitales serigrafiados con los números del 0 al 13. Estos pines son utilizados en modo digital para entradas y salidas, incluso algunos de ellos, serigrafiados con el símbolo de alterna (~), pueden ser también utilizados como pines de salida analógica en modo PWM. La salida digital toma los valores 0V (bajo) o 5V (alto).

Imagen: Ejemplo de Señales Digitales en Arduino Fuente: https://www.programoergosum.com/images/cursos/254-salidas-digitales-con-

arduino/salidas-digitales.png

Los pines de salida han sido diseñados para entregar señales de voltaje, no para suplir corriente a un circuito. El máximo de corriente que puede entregar un pin de salida es de aproximadamente 40mA (suficiente para encender un LED). Las cargas que vamos a manejar no deben superar los 5V ni consumir más de 40mA.

Función pinMode ()


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La función pinMode (), utilizada en la función setup (), sirve para configurar el modo de trabajo de un pin pudiendo ser INPUT (entrada) u OUTPUT (salida).

Función digitalWrite () La función digitalWrite (), utilizada normalmente en la función loop (), sirve para escribir un valor (o poner en un estado) un pin digital. Los valores o estados posibles son HIGH (alto) o LOW (bajo).

Función delay () La función delay () sirve para detener el flujo del programa durante una cantidad de tiempo. Dicha cantidad de tiempo está representada en milisegundos.

Estructura de un programa en Arduino IDE Todo programa para Arduino consta de 2 funciones; la función setup () y la función loop (). La función setup () es la primera función que se ejecuta en nuestro programa, ejecutándose sólo una vez, y se utiliza para configurar la comunicación con nuestro equipo, inicializar los pines de nuestra tarjeta de Arduino e inicialización de las variables.


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La función loop () se ejecuta repetidamente después de la función setup (). Dentro de la misma vamos a introducir el programa que queremos ejecutar dentro de la placa de Arduino.

Sintaxis de Programación en Arduino IDE Es importante tener claras las siguientes reglas del lenguaje de programación: • • •

Toda línea termina en punto y coma ";" excepto las estructuras de control que se acompañan con llaves "{}". Las instrucciones y variables son sensibles a mayúsculas y minúsculas, es decir, debemos respetar el nombre exacto. Las instrucciones que comienzan por el símbolo de doble barra "//" se tomará como comentario para el programa. También se dispone de comentarios de múltiples líneas /* */.

2.7.1 Funciones Condicionales Por: Alexandro Ramírez El lenguaje de Arduino permite realizar sentencias condicionales if, if... else, for, while, do... while. Su utilización es similar a las funciones correspondientes en C.

2.7.1.1 Funciones If y If Else Por: Alexandro Ramírez Las sentencias condicionales if con Arduino son las más utilizadas en programación de proyectos Maker. Sirven para que tu programa haga una cosa u otra dependiendo de cada situación. Imagínate la función loop () de un código de Arduino que se repite indefinidamente dentro de nuestro programa. Es donde realmente suceden las cosas. Se repite muy rápido y la velocidad depende directamente del reloj de la CPU del microcontrolador. Si hablamos de Arduino UNO su velocidad es de 20 MHz, es decir, 20.000.000 de instrucciones por segundo. Y en un ESP8266 la velocidad del reloj es 80 MHz (80.000.000 de instrucciones por segundo).

Sintaxis de la Sentencia IF La sintaxis de la sentencia if con Arduino es muy sencilla. Comenzamos escribiendo la palabra reservada if (en español se traduce como si condicional). Luego entre paréntesis ponemos la condición y por último abrimos y cerramos las llaves.


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La condición es la que hará que se ejecute el código que hay entre las llaves. Si es verdadera, el flujo del código de Arduino entrará dentro de las llaves y ejecutará todo lo que hay dentro. Pero claro ¿qué es una condición?

Imagínate que le dices a tu hijo, «si apruebas todas las asignaturas te regalo una bicicleta». Eso sería una condición. Dentro de los paréntesis irá la condición o sentencia condicional. Es algo que puede ser evaluado como verdadero o falso (en inglés es true o false).

Si tu hijo aprueba todas las asignaturas es verdadero (true) y por lo tanto tiene una bicicleta. Si tu hijo no aprueba todas las asignaturas es falso (false) y por lo tanto se queda sin bicicleta.

Estas condiciones se llaman booleanas debido al gran matemático inglés George Boole creador de la lógica booleana. Con esta lógica sólo hay dos estados posibles 0 o 1 que equivalen a falso (false) y verdadero (true).

tenemos claro que una sentencia if con Arduino nos permite ejecutar un código dependiendo de una condición. Ahora vamos a ver cómo podemos hacer condicionales con los operadores de comparación.

Operadores de Comparación de Sentencia IF con Arduino Realmente, para que algo sea verdadero o falso necesitamos compararlo con algo. Lo típico es utilizar la sentencia condicional if con Arduino con números, pero se pueden utilizar otro tipo de datos.

Podemos comparar temperatura, presión atmosférica, radiación ultravioleta, tiempo, intensidad, voltaje, nivel de agua y cualquier magnitud susceptible de ser medida.

Por ejemplo, podemos escribir un código donde dependiendo de la temperatura mueva un servomotor que activa un ventilador.

En este caso estamos diciendo que siempre que la temperatura sea mayor que 25, mueva un servomotor. Pero también


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podríamos haber programado si la temperatura es menor que 30 o si es mayor o igual que 25.

Todo lo expuesto anteriormente son comparaciones. Lo único que hacemos es comparar dos valores y evaluamos si es verdadero o falso. Para poder comparar se utilizan los operadores de comparación.

Con la sentencia if con Arduino se pueden utilizar 6 operadores de comparación: > Mayor que < Menor que >= Mayor o igual que <= Menor o igual que == Igual a != Diferente a

Operador de Comparación Mayor que (>) Siempre que el número a la izquierda sea mayor que el número a la derecha la condición de la sentencia if con Arduino es verdadera. En caso contrario es falsa. • 50>10 -> verdadero • 15>80 -> falso Operador de Comparación Menor que (<) Siempre que el número a la izquierda sea menor que el número a la derecha la condición de la sentencia if con Arduino es verdadera. En caso contrario es falsa. • •

10<50 -> verdadero 80<15 -> falso

Operador de comparación menor o igual que (<=) Siempre que el número a la izquierda sea menor o igual que el número a la derecha la condición de la sentencia if con Arduino es verdadera. En caso contrario es falsa. • • •

50<=50 -> verdadero 49<=50 -> verdadero 90<=15 -> falso

Operador de comparación igual a (==) Siempre que el número a la izquierda sea igual que el número a la derecha la condición de la sentencia if con Arduino es verdadera. En caso contrario es falsa.


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• •

20==20 -> verdadero 15==20 -> falso

Fíjate en el símbolo del operador igual a (==) ¿por qué se usa un doble signo igual? ¿hace falta verificar dos veces que son iguales? La respuesta es más sencilla de lo que parece. El signo igual ya tiene una función, la de asignación. Cuando asignamos un valor a una variable, por ejemplo. Se utiliza el doble signo igual como comparador de igualdad para no confundir al compilador ya que de otra forma, no sabría si estamos comparando o estamos asignando un valor.

Operador de comparación diferente a (!=) Siempre que el número a la izquierda sea diferente que el número a la derecha la condición de la sentencia if con Arduino es verdadera. En caso contrario es falsa. • •

20!=10 -> verdadero 10!=10 -> falso Este operador de comparación es el contrario de igual a.

Imagen: Ejemplo de Sentencia if con Arduino Fuente: https://programarfacil.com/blog/arduino-blog/if-else-arduino/

If Else con Arduino Else se puede traducir en español como «si no». Siempre va unido a una sentencia condicional if de Arduino, nunca puede ir sólo. Por lo tanto, if else se traduciría como si se cumple la condición ejecuta el código, si no ejecuta este otro código.

Es lógico pensar que cuando estamos evaluando la misma variable, no puede tener dos valores. En este caso, la temperatura o es mayor que 25 o es menor o igual que 25, no queda otra.

La mayor ventaja de utilizar if else con Arduino es que haremos nuestro código más eficiente. En el primer caso (con dos if), siempre se evaluarán las dos condiciones, aunque una de ellas sea cierta.


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Si por ejemplo la temperatura es 27º, cuando llegue al primer if, al ser la temperatura mayor que 25 ejecutará el código que hay dentro. Cuando termine, saldrá del if e irá al siguiente if. Comprobará si la temperatura es menor o igual que 25 algo absurdo si no se ha modificado nada dentro del primer if.

Aquí es donde entra en juego if else.

Se sustituye el segundo if con la condición por un else. Esta sentencia condicional no tiene ninguna condición, es decir, si no se cumple la condición o condiciones anteriores, siempre entrará por el else.

La ventaja es que, si se cumple la primera condición, dejará de comprobar el resto de condiciones. A esta estructura de programación se le llama if anidados.

Imagen: Ejemplo de Sentencia if else con Arduino Fuente: https://programarfacil.com/blog/arduino-blog/if-else-arduino/

2.7.2.1 Función While Los bucles while se ejecutan de forma continua, e infinitamente, hasta que la expresión dentro del paréntesis () se convierte en falsa. Algo debe cambiar la variable de prueba, o el bucle while nunca se terminará. Este cambio podría ser en el código, tal como que una variable sea incrementada, o una condición externa, tal como la comprobación de un sensor. Ejemplos de cómo Utilizar la Función While. Ejemplo 1


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Ejemplo 2 Una aplicación muy practica del ciclo “while” es poder recibir a través del canal serie (podría ser cualquier otro canal de comunicación) es recibir varios caracteres seguidos uno tras de otro y formar palabras calve o comandos. Para lograrlo usaremos el método cadena.concat()

Esto nos puede ser muy útil para cuando queremos comunicarnos con nuestra placa Arduino para que podamos enviarle comandos de palabras en lugar de enviar una sola letra o carácter y de esta manera construir nuestro propio listado de comandos para que haga una infinidad de cosas.


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2.7.2.2 Función Do El ciclo “do while” funciona exactamente igual que el “while” con la excepción de que la condición es evaluada hasta el final del ciclo, lo que hace que siempre por lo menos una vez sean ejecutadas todas las instrucciones dentro de las llaves.

A diferencia del ciclo “while” que la condición es evaluada al principio y por lo tanto es posible que jamás se ejecuten las instrucciones dentro. Sintaxis de “do while”

Imagen: Vemos el bucle Do while en diagrama de flujo Fuente: http://diwo.bq.com/wp-content/uploads/2015/03/Flowchartdowhile.png

Ejemplos de cómo utilizar la función do while


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Ejemplo 1


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Ejemplo 2


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2.7.2.3 Función For La declaración for se usa para repetir un bloque de sentencias encerradas entre llaves un número determinado de veces. Cada vez que se ejecutan las instrucciones del bucle se vuelve a testear la condición. La declaración for tiene tres partes separadas por (;). La inicialización de la variable local se produce una sola vez y la condición se testea cada vez que se termina la ejecución de las instrucciones dentro del bucle. Si la condición sigue cumpliéndose, las instrucciones del bucle se vuelven a ejecutar. Cuando la condición no se cumple, el bucle termina. Sintaxis de ciclo for

Tal como se observa, entre paréntesis se deben escribir tres partes diferentes, separadas por puntos y coma. Estas tres partes son opcionales (pueden omitirse cualquiera de ellas) y son las siguientes:

Valor inicial del contador: en esta parte se asigna el valor inicial de una variable entera que se utilizará como contador en las iteraciones del


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bucle. Por ejemplo, si allí escribimos x=0, se fijará la variable x a cero al inicio del bucle. Condición final del bucle: en esta parte se especifica una condición. Justo antes de cada iteración se comprueba que sea cierta para pasar a ejecutar el grupo de sentencias internas. Si la condición se evalúa como falsa, se finaliza el bucle, y continúa el programa tras su llave de cierre. Incremento del contador: en la última de las tres partes es donde se indica el cambio de valor que sufrirá al inicio de cada iteración del bucle la variable usada como contador. Este cambio se expresa con una asignación. Por ejemplo, la sentencia x=x+1 le sumará 1 a la variable x antes de cada nueva iteración del bucle, por lo que en realidad estaríamos haciendo un contador que aumenta de uno en uno a cada repetición. Este cambio se efectúa justo antes de comprobar la condición de final del bucle. Ejemplos de cómo utilizar el ciclo o función For Ejemplo 1

Ejemplo 2

Conclusión Las estructuras de repetición son utilizadas para repetir un proceso (llamado ciclo) las veces que sea necesario en un determinado programa. while es una de las más utilizadas en este proceso, ya que su estructura es simple y fácil de implementar.

El ciclo while es una estructura simple y practica ya que su sintaxis es eficaz para múltiples situaciones en las que cualquier otra no es útil.


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Hemos aprendido que la estructura do-while lo utilizaremos para preguntas o menús.

Tomar en cuenta que primero se ejecuta el cuerpo del bucle y luego se evalúa la condición, solo si la expresión booleana es verdadera se ejecuta el cuerpo del bucle.

El proceso se repetirá mientras la condición resulte verdadera en cada evaluación y terminará cuando la condición evaluada sea false.

Como conclusión del ciclo for nos da a entender que la instrucción se va a repetir un número de veces, así como lo dice la sintaxis del ciclo, es eficaz para cualquier situación y muy útil para usar.


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2.7.3

Funciones Repetitivas

Por: Kevin Saban

Las estructuras de control repetitivas, son aquellas que permiten ejecutar un conjunto de instrucciones varias veces, de acuerdo al valor que genere la expresión relacional y/o lógica. Esto significa que una instrucción repetitiva permite saltar a una instrucción anterior para volver a ejecutarla.

A las estas estructuras se les conoce también como ciclos o bucles, por su funcionamiento. Existen 3 estructuras repetitivas: 1.While 2.Do-while 3.For Las tres instrucciones tienen el mismo fin, y difieren únicamente en su sintaxis, siendo posible sustituir una solución en la que se utiliza "while", por una en la que se utiliza "do-while" o "for".

En los diagramas de flujo, un ciclo se representa de la siguiente manera:

Imagen: Diagrama de flujo de un ciclo Fuente: http://www.utn.edu.ec/reduca/programacion/estructuras/Reptitivas.png En la imagen se puede observar que las líneas de flujo, indican el orden a seguir y según el valor de la condición, continuará ejecutándose el mismo conjunto de instrucciones o saldrá del ciclo. Entre las tres instrucciones hay pequeñas variaciones de representación gráfica que serán detalladas en la explicación de uso de cada una de ellas.


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Capítulo III .

4.1 Introducción al análisis de circuitos en AC Por: Billy Mendoza

Es una rama de la electrónica que permite el análisis del funcionamiento de los circuitos compuestos de resistores, condensadores e inductores con una fuente de corriente alterna. Todo lo visto en los circuitos de corriente continua es valido para los de alterna con la salvedad que habrá que operar con números complejos con ecuaciones diferenciales.

Continuando con el estudio de los principios básicos que rigen el comportamiento de los circuitos eléctricos y electrónicos, los presentes apuntes se centraran en la atención de circuitos excitados por señales sinusoidales de corriente alterna. La teoría de circuitos de corriente alterna es fundamental para la comprensión de los fenómenos que se producen en cualquier equipo electrónico. Uno de los factores para realizar el análisis de circuitos de corriente altena son:

Periodo T (seg) Puesto que la magnitud oscila en función del tiempo f(t), y puesto que al cabo de un intervalo de tiempo T los valores de la magnitud se repetirán, tendremos. 𝑓(𝑡) = 𝑓(𝑡 + 𝑇) = 𝑓(𝑡 + 2𝑇) = 𝑓(𝑡 + 𝑛𝑇) Siendo T el tiempo que transcurre entre repetición y repetición y que recibe el nombre de periodo y se mide en segundos (Seg).

Frecuencia f(Hz) Es el número de veces que se repite un ciclo en un segundo, se mide en (Hz) y es el inverso del periodo.


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𝑓=

1 (𝐻𝑧) 𝑇

Velocidad angular ω (Rad/Seg) Esta propiedad hace mención a la velocidad de rotación en un giro cerrado de la función, esta rotación es el recorrido de los ángulos por unidad de tiempo, la velocidad angular esté definida en radianes por segundo.

𝜔=

4.1.1

2𝜋 𝑅𝑎𝑑 ( ) 𝑇 𝑆𝑒𝑔

𝜔 = 2𝜋𝑓(

𝑅𝑎𝑑 ) 𝑆𝑒𝑔

Números complejos

Los circuitos constituidos por la reactancias y resistencia en cualquier combinación, serie o paralelo, se denomina genéricamente como circuitos complejos. El termino complejo implica que, debido a los voltajes y corrientes no están en fase, los valores de reactancia y resistencia no pueden ser combinados aritmenticamente, es decir sumados como números reales. La notación compleja para expresar la impedancia de un circuito en serie tiene la forma:

𝑍 = 𝑅 ± 𝑗𝑋 Siendo 𝑗 = √(−1) 𝑦 𝑗 2 = −1. La componenete resistiva de una impedancia (R) se denomina su parte real y la componente reactiva (x) su parte imaginaria. Si la reactancia inductiva, el signo del operador imaginario j es positivo y si es capacitiva el signo de j es negativo. Utilizando esta notación, la impedancia de los circuitos RL, RC, RLC serie pueden expresarse como:

𝑍𝑅𝐿 = 𝑅 + 𝑗𝑋𝐿 𝑍𝑅𝐶 = 𝑅 + 𝑗𝑋𝐶 𝑍𝑅𝐿𝐶 = 𝑅 + 𝑗(𝑋𝐿 − 𝑋𝐶 )


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4.1.2

Impedancia compleja y notación fasorial

• Impedancia Compleja El manejo de la impedancia de un circuito de corriente alterna con múltiples componentes se convierte rápidamente en un asunto inmanejable si para representar los voltajes y las corrientes, se utilizan los senos y cosenos. Una construcción matemática que rompe esa la dificultad es el uso de funciones exponenciales complejas.

El uso de la inpedancia compleja es una técnica importante para manejar circuitos de AC de múltiples componentes. Si se usa un plano complejo con la resistencia a lo largo del eje real, entonces se tratarán como números imaginarios las reactancias de los condensadores e inductancias. Para las combinaciones series de componentes tales como las combinanciones RL y RC, los valores de los componentes, se suma como si fueran las componentes de un vector. Aquí se muestra la forma cartesiana de la impedancia compleja. También pueden escribirse en forma polar. Las impedancias de esta forma, se pueden utilizar como bloques de construcción para el cálculo de impedancias de los circuitos combinados como el circuito paralelo RLC.

Imagen: Impedancia Compleja para RL y RC Fuente: Complex Impedance (gsu.edu)


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• Notación Fasorial La relacion entre corriente y voltaje en una bobina o condensador puede representarse mediante vectores bidimensionales llamados fasores. Podemos representar la caída de potencial en una resistencia como un vector de modulo 𝐼0 𝑅, que forma un angulo 𝜑 con eje real. El valor instantáneo de la caída de tensión es la componenete real del vector 𝑅𝑒[𝑉] que gira en sentido antihorario con una velocidad 𝜔. La represenacion fasorial, la podemos llevar a cabo en el plano complejo. o Cordenadas cartesianas: o Cordenadas polares

Imagen: Forma Polar del Número Complejo Fuente: Complex Impedance (gsu.edu)

• Ejemplo Cordenadas Rectangulares

𝐷 = (−16.9 − 1.579𝑗) 𝑟 = √𝑎 2 + 𝑏 2 𝑟 = √(−16.9)2 + (−1.579)2 𝑟 = 16.97 𝑏 ∅ = 𝑡𝑎𝑛−1 ( ) 𝑎 −1.579 180 ∅ = 𝑡𝑎𝑛−1 ( ) = 0.093 ∗ = 5.33° −16.9 𝜋 Polar

𝐷 = 16.97(cos(5.33°) + 𝑗 ∗ 𝑠𝑒𝑛(5.33°) Exponencial

𝐷 = 16.97𝑒 𝑗(5.33) Fasorial

𝐷 = 16.97 < 5.33°


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Fuentes de informacion Análisis de circuitos | Ingeniería eléctrica | Ciencia | Khan Academy Impedancia y Potencia en Circuitos de Corriente Alterna - Monografias.com Complex Impedance (gsu.edu) fundamentos_ac.PDF (wordpress.com)

4.1.3 Circuitos en serie y paralelo Por: Katherine Reynoso

Los circuitos en corriente alternan están compuestos por materiales resistivos (resistencias) e inductores (condensadores y bobinas) los cuales se encuentran conectados a una fuente de corriente alterna. Estos circuitos tienen como característica que sus ondas electromagnéticas suelen aparecer como fasores dependiendo de su modelo y fase, ya que esto facilita más su análisis. Para poder analizar estos circuitos se debe tomar en cuenta que todas nuestras fuentes deben de ser senusoidales y que todos los componentes dentro del circuito deben de ser lineales. Dentro de los circuitos de corriente alterna podemos nombrar dos tipos, el circuito RL que se encuentra conformado por una resistencia y una bobina, y el circuito RC que se encuentra conformado con una resistencia y un capacitor. Los circuitos RC en serie se caracterizan por tener la corriente en su fase lo que significa que los valores mínimos y máximos que posee coinciden con el tiempo, mientras que los valores del voltaje no son así. Ejemplo 1: Para el siguiente caso que se muestra se trabajara de forma polar y se buscaran los valores de Impedancia total (ZT), Corriente total (IT), Voltaje de la resistencia (VR) y Voltaje de Capacitor (VC). Nuestro circuito es:


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Tomando en cuenta que este es un circuito en serie los valores de nuestras corrientes IR y IC serán iguales a la corriente total (IT); Para iniciar con el análisis del circuito se debe tomar en cuenta la fórmula de ley de ohm que en estos casos se representa de la siguiente forma:

Se iniciará buscando la reactancia, el cual es la oposición que hay en contra de la corriente alterna de los inductores, en este caso el capacitor donde tendremos que tener presente que F es la frecuencia de nuestro Voltaje, y C representa el valor de nuestro capacitor que se encontrara en microfaradios (*10-6).

Nuestra formula se encuentra de forma negativa ya que al momento que se muestre en diagrama fasorial el eje de la Reactancia C se encuentra de forma negativa ya que dentro de la electrónica la referencia de los capacitores de forma polar es -90°.

Seguidamente se buscará el valor de la impedancia total (ZT), la impedancia es la relación que existe entre la tensión y la intensidad Teniendo en cuenta la representación de la resistencia y el capacitor dentro del diagrama fasorial, por lo que su utilizará el teorema de Pitágoras.


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Luego para obtener el valor del ángulo de la impedancia total se debe realizar la siguiente formula:

Teniendo como verdadero resultado de la impedancia total, el cual al ser negativo nos indica que la corriente esta adelantada con respecto al voltaje

Ya obteniendo el valor de la impedancia es posible encontrar la corriente a través de la ley de ohm, pero a la vez respetando el cálculo de polares, para poder entender el porqué de la resolución se debe tener en claro que los valores reales se dividen según como se presenta en la formula mientras que los valores polares se restan por lo que siguiendo la ley de signos nuestros valores cambian de positivo a negativo y viceversa.

Por último, al obtener ya nuestra corriente total se puede de una manera más sencilla el valore de el voltaje de Resistencia (VR) y el Voltaje del capacitor (VC) según ley de ohm. Donde

Para demostrar el comportamiento del Circuito RC se presentará a continuación su diagrama fasorial

Ejemplo 2: Para el siguiente caso que se muestra se trabajara de forma polar y se buscaran los valores de Impedancia total (ZT), Corriente total (IT), Voltaje de la resistencia (VR) y Voltaje de la Bobina (VL). A diferencia de la anterior se mostrará la forma en que se trabajan los circuitos con inductores.


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Nuestro circuito es:

Y al igual que el primer ejemplo se siguen los mismos pasos con algunas ligeras variaciones ya que en este caso se está trabajando con una bobina, por lo que nuestro es el mismo, tomando en cuenta que esta vez dentro de nuestra formula de la reactancia de nuestra bobina cambiara.

Como se puede ver en esta fórmula se encuentra de forma positiva, ya que dentro de la electrónica las bobinas tienen la referencia polar de forma +90°.

Para encontrar nuestra impedancia total será el mismo proceso

Teniendo como impedancia total

E igualmente utilizamos la ley de ohm para poder encontrar la corriente total

Y para hallar los voltajes de nuestra resistencia y capacitor se realizarán las mismas formulas dadas anteriormente.


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Y para poder entender de mejor manera como es que actúan estos circuitos se presentara un diagrama fasorial de este circuito.

Ya teniendo en claro cómo se trabajan los circuitos en serie de RL y RC, se explicará la forma de trabajar con circuitos en paralelo, ya que estos son iguales a los circuitos en corriente continua, su corriente es quien varia. Para estos ejemplos se utilizarán los mismos valores en sus componentes para mostrar la diferencia entre cada circuito por el cambio de su estructura. Ejemplo 1: Para el siguiente caso que se muestra se trabajara de forma polar y se buscaran los valores de Impedancia total (ZT), Corriente total (IT), Corriente de la resistencia (IR) y Corriente de Capacitor (IC).

Donde al igual que los circuitos en serie es necesario buscar el valor de la reactancia capacitiva teniendo los mismos resultados

Luego se buscarán los valores de la corriente de la resistencia y el capacitor utilizando la ley de ohm y siguiendo igualmente el cálculo con polares


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Al obtener nuestros valores de las corrientes buscamos el valor de la corriente total ya que después de hallarla podremos encontrar la impedancia total.

Luego se busca el valor del ángulo de la corriente que será también el ángulo de la impedancia total y se buscará la impedancia total con la ley de ohm

Para poder trabajar circuitos en paralelo con bobinas seguiremos los mismos que el anterior teniendo igualmente cambios en su fórmula de la reactancia.

Luego buscamos las respectivas corrientes de la bobina y la resistencia


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Su corriente total basándonos en la misma formula

Y encontrando de igual modo su ángulo e impedancia total

Ejemplo 2: Para el siguiente circuito se trabajará de forma polar y se buscaran los valores de Impedancia total (ZT), Corriente total (IT), Corriente de la resistencia (IR) y Corriente de la Bobina (IL).

Al igual que el ejemplo anterior buscamos el valor de la reactancia de la bobina con la diferencia de que su fórmula es diferente, ya que cada uno de los inductores acatan de manera diferente

Siguiendo los pasos se deben buscar por el momento los valores de la corriente de la resistencia y la bobina utilizando la ley de ohm y siguiendo igualmente el cálculo con polares en donde se restan los ángulos.


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Al obtener nuestros valores de las corrientes buscamos el valor de la corriente total.

Y por último se debe encontrar su ángulo e impedancia total

4.1.4 Resonancia serie y paralelo Por: Katherine Reynoso

La resonancia es un fenómeno físico que nos permite entender como es la tendencia de las oscilaciones dentro de los diferentes circuitos de corriente alterna y encontrar una respuesta al porque la oscilación es mayor en amplitud de frecuencia en algunos circuitos que otros, el análisis de estos circuitos es de gran importancia ya que este fenómeno puede llegar a valores de corriente o voltaje muy elevados que podrían llegar a dañar el circuito.

Por lo que:


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Imagen: Diferencia entre resonancia de circuito serie y paralelo Fuente: Fhyperphysicrs.phyastr.gsu.edu

Estos circuitos pueden llegar a ser puramente resistivas, capacitivas e inductivas, ya que dependiendo de la composición de este nos afectara continuamente la funcionalidad de este. La resonancia de circuitos en serie y paralelo nos permitirán comparar y entender el porqué de estas reacciones físicas. Ya que al ser de diferente estructura poseen una reacción distinta a la otra, iniciando primeramente con la resonancia en serie. Ejemplo 1: En este circuito se mostrará cómo es que el voltaje dentro de este circuito en serie al igual que la corriente tienen valores no de acuerdo con ellos, más sin embargo es posible que esto pase.

Para que sea posible hacer una resonancia es necesario que los valores del capacitor y la bobina sean similares cumpliendo con

Luego se busca la reactancia de nuestro condensador y bobina, siguiendo las mismas formulas las cuales se vieron en el tema 4.1.3


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Como se puede ver, los valores de la reactancia al ser sumados equivalen a cero, eliminándose a sí mismo y dejando únicamente a la resistencia como único componente funcional dentro del circuito, pero no significa que el capacitor y la bobina no estén realizando alguna función. Luego calculas la impedancia de la corriente abocándonos nuevamente a la ley de ohm, a falta del valor del capacitor y la bobina solo se buscará el valor de R

Al encontrarse de este modo el circuito no existe el desfase entre corriente. Se buscará seguidamente el valor del voltaje en la bobina y capacitor, ya que al ser un circuito en serie sabemos que la corriente fluye entre todos sus elementos por lo que el capacitor y la bobina tienen una corriente muy alta que fluye a través de ellos.

Como podemos observar a través de los inductores pasa un voltaje de 230K V, a pesar de que el capacitor y la bobina se anulen entre ellos, la razón por la cual el voltaje aumenta entre ellos es porque el capacitor y la bobina son componentes que almacenan energía por lo cual mientras uno se convierte en un componente pasivo el otro se convierte en un componente activo, restando y sumando así el voltaje entre ellos. En el circuito resonante paralelo a diferencia del circuito en serie reacciona de una forma diferente


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Al ser paralelo lo que se verá es su corriente ya que este circuito tiene los mismos valores que el anterior por lo que el proceso de XL y XC no serán colocados, ya que es innecesario a lo que en realidad se desea demostrar.

Al calcular la corriente de cada uno podemos notar que su reacción ha sido diferente a el circuito en serie, ya que en el circuito en paralelo se suman las inversas de las impedancias obteniendo así

Por lo cual se puede deducir que este circuito reacciona como un circuito abierto y no permite el paso de la intensidad de corriente, más sin embargo no significa que ningún componente funcione.


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4.1.4.1 Circuito RLC Por: Katherine Reynoso

Los circuitos RLC son circuitos lineales que están conformados con resistencias e inductores (capacitor y bobinas), normalmente estos circuitos son utilizados para crear filtros de frecuencia o de transformadores con impedancias. Existen dos tipos de circuitos los cuales son en serie y paralelo, estos circuitos pueden ser llamados como una unión de los circuitos RL y RC. Para poder comprender como se realiza el análisis de estos circuitos se mostrará dos maneras diferentes de resolver estos circuitos, iniciando con los circuitos en paralelo los cuales serán resueltos únicamente con números complejos. Ejemplo: Se presentará a continuación un circuito RLC en paralelo, se debe tener conocimiento de las fórmulas para encontrar las reactancias capacitivas como inductivas, se buscará ZT, IT, IL, IC Y IR,

Se iniciará buscando las reactancias de los inductores a través de los formulas ya explicadas anteriormente en el tema 1.4.3

Seguidamente se busca el valor de la Impedancia total, la letra j representa el numero imaginario de los ángulos del circuito.

Luego buscamos el valor de la corriente total a través de la ley de ohm


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Se buscará la corriente de cada uno de los inductores como el de la resistencia, las cifras con numero complejo han cambiado su signo ya que se ha despejado el numero imaginario para que este se multiplique y permita dividir las corrientes.

Si se desea comprobar si el cálculo realizado es correcto, simplemente puede recurrir a sumar la corriente que hay en cada dispositivo, ya que este le tendrá que dar al final la corriente total.

Ahora se trabajará con un circuito en serie que poseerá los mismos valores que el circuito anterior para poder aprender así la diferencia que existe entre estos dos circuitos. Es importante saber que no es de relevancia el método que se use para resolver estos circuitos. Ejemplo: Para el circuito debe buscar los valores de Impedancia total (ZT), Corriente total (IT), Voltaje de la resistencia (VR), Voltaje de Capacitor (VC) y Voltaje de la Bobina (VL). En este caso se resolverá de forma polar.

Se debe iniciar buscando las reactancias de la bobina y el capacitor, para poder encontrar así la impedancia total, al igual que como en el otro ejemplo se utilizarán las fórmulas ya dadas.

Se debe saber que al ser este un circuito de unión entre los circuitos RL y RC su diagrama fasorial se vería de este modo


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Para poder encontrar de una manera más sencilla la impedancia restamos las reactancias encontradas para obtener una sola reactancia.

Luego de encontrar su valor procedemos a buscar la impedancia total y su ángulo, ya que como se pudo observar en el tema 1.4.3 los diagramas fasoriales son un método para poder analizar el circuito

Luego buscamos su corriente total basándonos en la ley de ohm.

Y finalmente buscamos el valor de los voltajes de los inductores y la resistencia, al ser un circuito en serie su corriente será la misma a través de todo su circuito por lo cual no será necesario buscarlo.


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A diferencia de un circuito trabajado con número complejos, al trabajar de forma polar podemos mostrar como actuaria nuestro circuito en un diagrama fasorial

4.1 Construcción y diseño de una red LAN Y WAN Por: Oliver Soto Diseñar la Red LAN: Dibuje un diagrama de la casa o la oficina donde se encuentra cada equipo e impresora. O bien, puede crear una tabla donde figure el hardware que hay en cada equipo. Determinar qué tipo de Hardware tiene cada equipo, en caso de usar equipos ya establecidos en la empresa u oficina: Junto a cada equipo, anote el hardware, como módems y adaptadores de red, que tiene cada equipo. Elegir el servidor o (HOST) determinado para la conexión con las estaciones de trabajo: Elija el equipo HOST para Conexión compartida a Internet. Determinar el tipo de adaptadores de Red, que necesita para su Red doméstica o de oficina: Determine el tipo de adaptadores de red que necesita para su red doméstica o de pequeña oficina. Haga una lista del hardware que necesita comprar: Aquí se incluyen módems, adaptadores de red, concentradores y cables.

4.2 Introducción a Redes Por: Oliver Soto

Una red es un conjunto de ordenadores conectados entre sí, que pueden comunicarse para compartir datos y recursos sin importar la localización física de los distintos dispositivos. A través de una red se pueden


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ejecutar procesos en otro ordenador o acceder a sus ficheros, enviar mensajes, compartir programas... El origen de las redes hay que buscarlo en la Universidad de Hawái, donde se desarrolló, en los años setenta, el Método de Acceso Múltiple con Detección de Portadora y Detección de Colisiones, CSMA/CD (Carrier Sense and Multiple Access with Collition Detection), utilizado actualmente por Ethernet. Este método surgió ante la necesidad de implementar en las islas Hawái un sistema de comunicaciones basado en la transmisión de datos por radio, que se llamó Aloha, y permite que todos los dispositivos puedan acceder al mismo medio, aunque sólo puede existir un único emisor en cada instante. Con ello todos los sistemas pueden actuar como receptores de forma simultánea, pero la información debe ser transmitida por turnos. El centro de investigaciones PARC (Palo Alto Research Center) de la Xerox Corporation desarrolló el primer sistema Ethernet experimental en los años 70, que posteriormente sirvió como base de la especificación 802.3 publicada en 1980 por el Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE). Se entiende por protocolo el conjunto de normas o reglas necesarios para poder establecer la comunicación entre los ordenadores o hosts de una red. Un protocolo puede descomponerse en niveles lógicos o capas denominados layers. La definición más clara de una red es la de un sistema de comunicaciones, ya que permite comunicarse con otros usuarios y compartir archivos y periféricos. Es decir, es un sistema de comunicaciones que conecta a varias unidades y que les permite intercambiar información. Los objetivos de las redes son: 1. Compartir recursos (objetivo básico): Hacer que todos los programas, datos y equipos estén disponibles para cualquiera de la red que lo solicite, sin importar la localización del recurso y del usuario. 2. Proporcionar una Alta fiabilidad, al contar con fuentes alternativas de suministro. Todos los archivos podrían duplicarse en dos o tres máquinas de tal manera que, si una no se encuentra disponible, podría utilizarse algunas de las copias. La presencia de múltiples CPU significa que, si una de ellas deja de funcionar, las otras pueden ser capaces de encargarse de su trabajo, aunque se tenga un rendimiento global menor. 3. Ahorro Económico: Las grandes máquinas tienen una rapidez mayor.

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4.2.1 Networking Por: Oliver Soto Según

searchdatacenter.techtarget.com

El

concepto

networking puede tener varias connotaciones, dependiendo del entorno o ámbito en el que se aplique. Aunque el significado general está relacionado con “redes”, lo cierto es que en las empresas se habla de distintos tipos de redes. En el mundo de las computadoras, el concepto de networking aplica a las redes de cómputo para vincular dos o más dispositivos informáticos con el propósito de compartir datos. Las redes están construidas con una mezcla de hardware y software, incluyendo el cableado necesario para conectar los equipos. Una red o red de datos es una red de telecomunicaciones que permite a los equipos de cómputo intercambiar datos. En las redes de cómputo, dispositivos de computación conectados en red (nodos de la red) pasan los datos entre sí a lo largo de las conexiones de datos. Las conexiones (enlaces de red) entre los nodos se establecerán a partir de los medios de comunicación, ya sea por cable o medios inalámbricos. Una red

de

computadoras,

también

llamada red

de

comunicaciones de datos o red informática, es un conjunto de equipos informáticos y software conectados entre sí por medio de dispositivos físicos que envían y reciben impulsos eléctricos, ondas electromagnéticas o cualquier otro medio para el transporte de datos, con la finalidad de compartir información, recursos y ofrecer servicios. Como en todo proceso de comunicación se requiere de un emisor, un mensaje, un medio y un receptor. La finalidad principal para la creación de una red de computadoras es compartir los recursos y la información en la distancia, asegurar la confiabilidad y la disponibilidad de la información, aumentar la velocidad de transmisión de los datos y reducir el costo general de estas acciones. Un ejemplo es internet, la cual es una gran red de millones de computadoras ubicadas en distintos puntos del planeta interconectadas básicamente para compartir información y recursos. La estructura y el modo de funcionamiento de las redes informáticas actuales están definidos en varios estándares, siendo el más importante y extendido de todos ellos el modelo TCP/IP basado en el modelo de referencia OSI. Este último, estructura cada red en siete capas


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con funciones concretas pero relacionadas entre sí; en TCP/IP se reducen a cuatro capas. Existen multitud de protocolos repartidos por cada capa, los cuales también están regidos por sus respectivos estándares. Por sistema

cableado se

entiende

todo

circuito

eléctrico

o

electrónico que exige el montaje de distintos módulos unidos (cableados) entre sí, para realizar un determinado proceso o secuencia lógica, que por lo general servirá para controlar un sistema de potencia. Este tipo de sistemas es empleado normalmente en el diseño de automatismos. A diferencia de los sistemas programados, la estructura de un sistema cableado suele ser rígida y por lo tanto difícilmente modificable. Inicialmente, se conoce como cableado estructurado al sistema de cables, conectores, canalizaciones y dispositivos que

permiten

establecer una infraestructura de telecomunicaciones en un edificio. La instalación y las características del sistema deben cumplir con ciertos estándares para formar parte de la condición de cableado estructurado. De esta manera, el apego del cableado estructurado a un estándar permite que

este

tipo

de sistemas ofrezca

flexibilidad

de

instalación

e

independencia de proveedores y protocolos, además de brindar una amplia capacidad de crecimiento y de resultar fáciles de administrar. El tendido de cables del cableado estructurado suele desarrollarse con cable de par trenzado de cobre (para redes de tipo IEEE 802.3), aunque también puede utilizarse cable de fibra óptica o cable coaxial. Lo que permite el cableado estructurado es transportar, dentro de un edificio o recinto, las señales que emite un emisor hasta su correspondiente receptor. Se trata, por lo tanto, de una red física que puede combinar cables UTP, bloques de conexión y adaptadores, entre otros elementos.

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4.2.2 Protocolos de Red Por: Oliver Soto Según redeszone.net Los protocolos de red son un conjunto de reglas que gobiernan la comunicación entre dispositivos que están conectados a una red. Dichas reglas se constituyen de instrucciones que permiten a los dispositivos identificarse y conectarse entre sí, además de aplicar reglas de formateo, para que los mensajes viajen de la forma adecuada de principio a fin. Dichas reglas de formateo determinan si los datos son recibidos correctamente o si son rechazados o ha habido algún tipo de problema en la transferencia de la información. Cuando se lleva a cabo la comunicación entre ordenadores conectados a una misma red, los datos se parten en paquetes de datos más pequeños, normalmente tienen una longitud de 1500 bytes, ya que es el típico MTU (Maximum Transfer Unit) que se suele utilizar en las redes. No obstante, las redes locales profesionales utilizan un MTU de 9000 bytes o superior, son los conocidos como Jumbo Frames, esto permite optimizar el máximo la transferencia de datos ya que se van a transferir menos cabeceras que también tienen un cierto tamaño. Por supuesto, una vez que hemos partido los datos en paquetes más pequeños, al llegar al destinatario, es necesario reensamblarlos para posteriormente pasarlos a capa de aplicación. Protocolo ARP El protocolo ARP para redes IPv4 es uno de los protocolos fundamentales de Internet y de las redes locales. Este protocolo también trabaja junto con el protocolo IP para mapear direcciones IP en relación a las direcciones de hardware utilizados por un protocolo de enlace datos. A estas direcciones de hardware se las denominan direcciones MAC. Estas direcciones sirven de código de identificación para cada una de las interfaces de red de los dispositivos. ARP opera en el medio de la capa de red y la capa de acceso al medio (si consideramos al modelo TCP/IP). Este protocolo se aplica cuando se utiliza el protocolo IP sobre Ethernet. Protocolo de Internet (IP) Los protocolos de Internet son un conjunto de reglas que determinan la manera en que se transmiten los datos a través de la red. El protocolo de IP es un estándar con especificaciones respecto a cómo deben funcionar los dispositivos conectados que se encuentran en Internet. Por un par de razones: el direccionamiento y el routing. El direccionamiento consiste en asegurar que cualquier dispositivo conectado a una determinada red cuente con una dirección de IP única. Protocolo de Internet (ICMP) Este protocolo apoya al proceso de control de errores. Esto es así ya que el protocolo IP, por defecto, no cuenta con un mecanismo para la gestión de errores en general. ICMP es utilizado para el reporte de errores y consultas de gestión. Es un protocolo utilizado por dispositivos como routers para enviar mensajes de errores e información relacionada a las operaciones.


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1.2

Protocolos de la capa de transporte (TCP) TCP es el aliado de IP para garantizar que los datos se transmiten de manera adecuada a través de Internet. Su función principal es asegurar que el tráfico llegue a destino de una manera confiable. Esta característica de confiabilidad no es posible lograrla únicamente mediante IP. Otras funciones de TCP son como; Que no se pierdan los paquetes de datos, Control del orden de los paquetes de datos, Control de una posible saturación que se llegue a experimentar, Prevención de duplicado de paquetes. 1.2.1 Hypertext Transfer Protocol (HTTP) Es el protocolo que permite que los navegadores y servidores web se comuniquen adecuadamente. Este es utilizado por navegadores web para solicitar archivos HTML de parte de los servidores remotos. Así, los usuarios podrán interactuar con dichos archivos mediante la visualización de las páginas web que cuentan con imágenes, música, vídeos, texto, etc. 1.2.2 File Transfer Protocol (FTP) El protocolo FTP es utilizado para compartir archivos entre dos ordenadores. Así como el protocolo HTTP, FTP implementa el modelo clienteservidor. Para que se pueda ejecutar FTP, se debe lanzar el cliente FTP y conectar a un servidor remoto que cuente con un software del mismo protocolo. Una vez que la conexión se ha establecido, se deben descargar los archivos elegidos de parte del servidor FTP. 1.2.3 Post-Office Protocol Version 3 (POP3) Es un protocolo estándar de Internet es utilizado por los distintos clientes de correo electrónico. se utiliza para poder recibir correos de parte de un servidor remoto a través de una conexión TCP/IP. Haciendo un poco de historia, POP3 ha sido concebido por primera vez en el año 1984 y se ha vuelto uno de los más populares. Es utilizado por prácticamente el total de los clientes de correo electrónico conocidos, es simple de configurar, operar y mantener. 1.2.4 Internet Message Access Protocol (IMAP) Es un estándar para el acceso a correos electrónicos alojados en un servidor web, mediante un cliente de correo electrónico local. Para establecer las conexiones de comunicación, utiliza el protocolo de la capa de transporte TCP. Lo cual permite el uso de un servidor remoto de correo electrónico. Ahora bien, el puerto utilizado para IMAP es el 143. Tiene utilidades y características similares a POP3. Una consideración importante es que IMAP es protocolo para servidores remotos de archivos, a diferencia de aquellos que se valen del protocolo POP3, el cual permite el almacenamiento de dichos mensajes. En otras palabras, gracias a IMAP los mensajes de correo electrónico se mantienen en el servidor hasta que el usuario decide borrarlos. 1.2.5 Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) Este protocolo, así como los que hemos citado anteriormente, es considerado como uno de los servicios más valiosos de Internet. La mayoría de los sistemas que funcionan a través de Internet se valen de SMTP como un método para enviar/transferir correos electrónicos. El cliente que quiere enviar


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un correo electrónico, establece una conexión TCP al servidor SMTP. Después, envía el mensaje a través de dicha conexión. El servidor siempre está en modo listening. Tan pronto se hace eco de una conexión TCP, el proceso SMTP inicia una conexión mediante su puerto asignado que es el número 25. Una vez que se haya establecido exitosamente una conexión TCP, el cliente procede al envío automático del correo electrónico.

https://www.redeszone.net/app/uploads-redeszone.net/2020/03/guiacompleta-protocolos-de-red.jpg

4.2.3 Modelo OSI Por: Oliver Soto Según users.exa.unicen.edu.ar El modelo de referencia OSI es el modelo principal para las comunicaciones por red. Aunque existen otros modelos, en la actualidad la mayoría de los fabricantes de redes relacionan sus productos con el modelo de referencia OSI, especialmente cuando desean enseñar a los usuarios cómo utilizar sus productos. Los fabricantes consideran que es la mejor herramienta disponible para enseñar cómo enviar y recibir datos a través de una red. El modelo de referencia OSI permite que los usuarios vean las funciones de red que se producen en cada capa. Más importante aún, el modelo de referencia OSI es un marco que se puede utilizar para comprender cómo viaja la información a través de una red. Además, puede usar el modelo de referencia OSI para visualizar cómo la información o los paquetes de datos viajan desde los programas de aplicación (por ej., hojas de cálculo, documentos, etc.), a través de un medio de red (por ej., cables, etc.), hasta otro programa de aplicación ubicado en otro computador de la red, aun cuando el transmisor y el receptor tengan distintos tipos de medios de red. En el modelo de referencia OSI, hay siete capas numeradas, cada una de las cuales ilustra una función de red específica. Esta división de las funciones de networking se denomina división en capas. Si la red se divide en estas siete capas


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Funciones de cada capa Cada capa individual del modelo OSI tiene un conjunto de funciones que debe realizar para que los paquetes de datos puedan viajar en la red desde el origen hasta el destino. Capa 7: La capa de aplicación La capa de aplicación es la capa del modelo OSI más cercana al usuario; suministra servicios de red a las aplicaciones del usuario. Difiere de las demás capas debido a que no proporciona servicios a ninguna otra capa OSI, sino solamente a aplicaciones que se encuentran fuera del modelo OSI. Algunos ejemplos de aplicaciones son los programas de hojas de cálculo, de procesamiento de texto y los de las terminales bancarias. La capa de aplicación establece la disponibilidad de los potenciales socios de comunicación, sincroniza y establece acuerdos sobre los procedimientos de recuperación de errores y control de la integridad de los datos. Si desea recordar a la Capa 7 en la menor cantidad de palabras posible, piense en los navegadores de Web. Capa 6: La capa de presentación La capa de presentación garantiza que la información que envía la capa de aplicación de un sistema pueda ser leída por la capa de aplicación de otro. De ser necesario, la capa de presentación traduce entre varios formatos de datos utilizando un formato común. Si desea recordar la Capa 6 en la menor cantidad de palabras posible, piense en un formato de datos común. Capa 5: La capa de sesión Como su nombre lo implica, la capa de sesión establece, administra y finaliza las sesiones entre dos hosts que se están comunicando. La capa de sesión proporciona sus servicios a la capa de presentación. También sincroniza el diálogo entre las capas de presentación de los dos hosts y administra su intercambio de datos. Además de regular la sesión, la capa de sesión ofrece disposiciones para una eficiente transferencia de datos, clase de servicio y un registro de excepciones acerca de los problemas de la capa de sesión, presentación y aplicación. Si desea recordar la Capa 5 en la menor cantidad de palabras posible, piense en diálogos y conversaciones. Capa 4: La capa de transporte La capa de transporte segmenta los datos originados en el host emisor y los reensambla en una corriente de datos dentro del sistema del host receptor. El límite entre la capa de transporte y la capa de sesión puede imaginarse como el límite entre los protocolos de aplicación y los protocolos de flujo de datos. Mientras que las capas de aplicación, presentación y sesión están relacionadas con asuntos de aplicaciones, las cuatro capas inferiores se encargan del transporte de datos. La capa de transporte intenta suministrar un servicio de transporte de datos que aísla las capas superiores de los detalles de implementación del transporte. Específicamente, temas como la confiabilidad del transporte entre dos hosts es responsabilidad de la capa de transporte. Al proporcionar un servicio de comunicaciones, la capa de transporte establece, mantiene y termina adecuadamente los circuitos virtuales. Al proporcionar un servicio confiable, se utilizan dispositivos de detección y recuperación de errores de transporte. Si desea recordar a la Capa 4 en la menor cantidad de palabras posible, piense en calidad de servicio y confiabilidad.


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Capa 3: La capa de red La capa de red es una capa compleja que proporciona conectividad y selección de ruta entre dos sistemas de hosts que pueden estar ubicados en redes geográficamente distintas. Si desea recordar la Capa 3 en la menor cantidad de palabras posible, piense en selección de ruta, direccionamiento y enrutamiento. Capa 2: La capa de enlace de datos La capa de enlace de datos proporciona tránsito de datos confiable a través de un enlace físico. Al hacerlo, la capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico (comparado con el lógico), la topología de red, el acceso a la red, la notificación de errores, entrega ordenada de tramas y control de flujo. Si desea recordar la Capa 2 en la menor cantidad de palabras posible, piense en tramas y control de acceso al medio. Capa 1: La capa física La capa física define las especificaciones eléctricas, mecánicas, de procedimiento y funcionales para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas finales. Las características tales como niveles de voltaje, temporización de cambios de voltaje, velocidad de datos físicos, distancias de transmisión máximas, conectores físicos y otros atributos similares son definidos por las especificaciones de la capa física. Si desea recordar la Capa 1 en la menor cantidad de palabras posible, piense en señales y medios.

https://image.slidesharecdn.com/capasdelmodeloosi151219014346/95/capas-del-modelo-osi-1638.jpg?cb=1450489467


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4.2.4 Conceptos Básicos sobre Redes Por: Oliver Soto Una red es un conjunto de dispositivos físicos "hardware" y de programas "software", mediante el cual podemos comunicar computadoras para compartir recursos (discos, impresoras, programas, etc.) así como trabajo (tiempo de cálculo, procesamiento de datos, etc.). A cada una de las computadoras conectadas a la red se le denomina un nodo. Según angelfire.com Los dispositivos físicos necesarios para construir una red son la tarjeta de comunicación instalada en cada una de las computadoras conectadas, el cableado que los une y los programas. Los programas de la red serán aquellos que establecen la comunicación entre las estaciones y los periféricos. Las redes difieren entre sí por los servicios que pueden prestar a los usuarios, o por el tipo comunidad de usuarios atraídos por el servicio. Podemos dividir las redes de computadoras en las siguientes categorías principales, redes vinculadas a Internet que ofrecen las herramientas "Internet", redes fuera de líneas, proveedores de servicios comerciales, redes de conmutación (PSN). El motivo para establecer una red de computadoras nos permite entender qué es una red y por qué esta puede ser de utilidad en una organización o institución Segmento de red (subred) Un segmento de red suele ser definido por el “hardware" o una dirección de red específica. Por ejemplo, en el entorno "Novell NetWare", en un segmento de red se incluyen todas las estaciones de trabajo conectadas a una tarjeta de interfaz de red de un servidor y cada segmento tiene su propia dirección de red. Red de área locales (LAN) Una LAN es un segmento de red que tiene conectadas estaciones de trabajo y servidores o un conjunto de segmentos de red interconectados, generalmente dentro de la misma zona. Por ejemplo, un edificio. Red de campus Una red de campus se extiende a otros edificios dentro de un campus o área industrial. Los diversos segmentos o LAN de cada edificio suelen conectarse mediante cables de la red de soporte. Red de área metropolitanas (MAN) Una red MAN es una red que se expande por pueblos o ciudades y se interconecta mediante diversas instalaciones públicas o privadas, como el sistema telefónico o los suplidores de sistemas de comunicación por microondas o medios ópticos. Red de área extensa (WAN y redes globales) Las WAN y redes globales se extienden sobrepasando las fronteras de las ciudades, pueblos o naciones. Los enlaces se realizan con instalaciones de telecomunicaciones públicas y privadas, además por microondas y satélites.


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https://www.monografias.com/trabajos30/conceptos-redes/Image1379.gif

4.2.4.1 Dirección IP Por: Oliver Soto Según Wikipedia La dirección IP es un conjunto de números que identifica, de manera lógica y jerárquica, a una interfaz en la red (elemento de comunicación/conexión) de un dispositivo (computadora, laptop, teléfono inteligente) que utilice el protocolo (Internet Protocol) o, que corresponde al nivel de red del modelo TCP/IP.1 La dirección IP no debe confundirse con la dirección MAC, que es un identificador de 48 bits expresado en código hexadecimal, para identificar de forma única la tarjeta de red y no depende del protocolo de conexión utilizado en la red. La dirección IP puede cambiar a menudo debido a cambios en la red, o porque el dispositivo encargado dentro de la red de asignar las direcciones IP, decida asignar otra IP (por ejemplo, con el protocolo DHCP). A esta forma de asignación de dirección IP se le denomina también dirección IP dinámica (normalmente abreviado como IP dinámica).1Los sitios de Internet que por su naturaleza necesitan estar permanentemente conectados, generalmente tienen la necesidad de una dirección IP fija (comúnmente, IP fija o IP estática). Esta no cambia con el tiempo. Los servidores de correo, DNS, FTP públicos y servidores de páginas web necesariamente deben contar con una dirección IP fija o estática, ya que de esta forma se permite su localización en la red. Los dispositivos se conectan entre sí mediante sus respectivas direcciones IP. Sin embargo, para las personas es más fácil recordar un nombre de dominio que los números de la dirección IP. Los servidores de nombres de dominio DNS, "traducen" el nombre de dominio en una dirección IP. Si la dirección IP dinámica cambia, es suficiente actualizar la información en el servidor DNS. El resto de las personas seguirán accediendo al dispositivo por el nombre de dominio. Las direcciones IPV4 se expresan mediante un número binario de 32 bits permitiendo un espacio de direcciones de hasta 4.294.967.296 (232) direcciones posibles. Las direcciones IP se pueden expresar como números de notación decimal: se dividen los 32 bits de la dirección en cuatro octetos. El valor decimal de cada octeto está comprendido en el intervalo de 0 a 255 [el número binario de 8 bits más alto es 11111111 y esos bits, de derecha a izquierda, tienen valores decimales de 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 y 128, lo que suma 255]. En la expresión de direcciones IPv4 en decimal se separa cada octeto por un carácter único ".". Cada uno de estos octetos puede estar comprendido entre 0 y 255. Ejemplo de 192.168.255.254/18

representación

de

dirección

IPv4:

10.128.1.253,


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En las primeras etapas del desarrollo del Protocolo de Internet, los administradores de Internet interpretaban las direcciones IP en dos partes, los primeros 8 bits para designar la dirección de red y el resto para individualizar la computadora dentro de la red. Este método pronto probó ser inadecuado, cuando se comenzaron a agregar nuevas redes a las ya asignadas. En 1981 el direccionamiento internet fue revisado y se introdujo la arquitectura de clases.

https://blog.educacionit.com/wp-content/uploads/2019/04/blog-educacionit-01-2.jpg

4.2.4.2 Mascara de Red Por: Oliver Soto La máscara de red es una combinación de bits que sirve para delimitar el ámbito de una red de ordenadores.1 Su función es indicar a los dispositivos qué parte de la dirección IP es el número de la red, incluyendo la subred, y qué parte es la correspondiente al host. Una máscara de red es una combinación de bits que permite delimitar el ámbito de una red de ordenadores. De esta forma, la función de la máscara de red es indicar a todos los dispositivos qué parte de la dirección IP es la correspondiente al número de la red, a la máscara de subred y la que corresponde al host. A través de la máscara de red, cualquier sistema, desde un ordenador hasta un router, puede saber si debe enviar un paquete dentro o fuera de la subred a la que se encuentra conectado. A su vez, la misma se nutre de una conexión de 32 bits, mediante la cual realiza su división con el resto de subredes. La dirección IP completa se calcula realizando un AND lógico solo con aquellos bits que indique la máscara de subred (MS). El número total de direcciones IP que tiene esa subred es inversamente proporcional al número de bits encendidos en la máscara de red. Esa subred suele llamarse LAN. La dirección IP del enrutador se programa en el mismo enrutador. La mayoría del enrutador vienen con una dirección de fábrica, modificable a través de un puerto serie o por red mediante http, telnet u otros protocolos. Esta dirección modificable es la puerta de enlace de la red. El enrutador generalmente tiene dos direcciones IP, cada una en un rango distinto. Por ejemplo, una en el rango de una subred pequeña


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de 16 ordenadores y otra en otra subred más grande cuyo Gateway o puerta de enlace da acceso a Internet. Solo se ven entre sí los equipos de cada subred o aquellos que tengan enrutadores y puertas de enlace bien definidas para enviar paquetes y recibir respuestas. De este modo se forman y definen las rutas de comunicación entre ordenadores de distintas subredes. Cuando un enrutador se comunica con un ISP o proveedor de servicios de Internet generalmente se les asigna una dirección pública o externa, la cual no es modificable sino asignada por la empresa suministradora (ISP) de ADSL/RDSI. En resumen, la máscara lo que determina es qué paquetes que circulan por la LAN se aceptan por algún ordenador de la LAN o qué paquetes han de salir fuera de la LAN (por el enrutador).

4.2.4.3 Puerta de enlaces predeterminada Por: Nelson Eduardo López Pirir Una puerta de enlace predeterminada, es el dispositivo que actúa de interfaz De conexión entre aparatos o dispositivos, y también posibilita compartir recursos entre dos o más ordenadores. Poseerá: •

Una dirección de IP privada: Para identificarse dentro de la red local (intranet)

Una dirección de IP publica: Para identificarse en la red exterior (extranet)

Comunmente en los hogares u oficinas, ese dispositivo es el enrutador y cablemódem o módem-DSL, que conecta la red local (LAN) hogareña u ofimática con Internet (WAN). ❖ EJEMPLO Una red compuesta por dispositivos y un enrutador: •

Direccion de

los

dispositivos

impresoras) 192.168.4.3 (computadora 1) 192.168.4.4 (computadora 2) 192.168.4.5 (computadora 3) 192.168.4.6 (computadora 4) 192.168.4.7 (computadora 5)

(generalmente

computadoras

e


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192.168.4.8 (computadora 6) •

Enrutador:

192.168.4.1 (dirección IP privada LAN), para comunicarse con la red local. dirección IP pública (WAN, Internet), para comunicarse con otra red. •

Mascara de subred

255.255.255.0 Se pueden usar las direcciones IP desde 192.168.4.1 hasta 192.168.4.254.

Fuente: https://cutt.ly/Zv1Vx5d

4.2.4.4 Servidores DNS Según Digital Guide Un servidor DNS, también conocido como servidor de nombres, consiste en un software para servidores que recurre a la base de datos de un DNS para responder a las peticiones que guardan relación con el espacio de nombres de dominio, se alojan en hosts dedicados, también se denominan así a los ordenadores que albergan estos programas. Hay servidores DNS primarios Y secundarios.


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(Domain Name Service) Servidores Primarios, principal o maestro: se le llama asi cuando guarda la información sobre una zona determinada del espacio de nombres de dominio en su propia base de datos. El sistema de nombres está construido de tal forma que cada zona disponga de, al menos, un servidor de nombres primarios. Un sistema de este tipo suele ser implementado como clúster de servidores donde se almacenan los datos de zona idénticos en un sistema maestro y en varios esclavos, aumentando, gracias a esta redundancia, la seguridad ante caídas y la disponibilidad de un servidor maestro. De aquí procede la denominación de servidores primarios y secundarios que se ha usado. ➢ Servidor secundario o esclavo: Son de segunda o de tercera mano, este servidor se convierte en secundario o esclavo para esta información. Esta situación se produce cuando un servidor no puede resolver una petición con su propia base de datos y ha de recurrir a la información disponible en otro servidor de nombres (resolución recursiva). Estos datos del DNS se guardan de forma temporal en un almacenamiento local (caching) y se proporcionan en caso de peticiones futuras. Como es posible que las entradas en el propio archivo de zona hayan cambiado en el ínterin, la información proporcionada por servidores secundarios no se considera segura. ➢ Notificación de errores del DNS: A veces se recibe la notificación de error “El servidor DNS no responde” cuando Hay problemas de conexión. Esto sucede cuando la conexión con Internet no funciona Y no es posible acceder a una página web. ❖ EJEMPLO Este ejemplo describe una subred simple con un servidor de sistema de nombres de dominio (DNS) para uso interno. En la siguiente imagen se ve un DNS que se ejecuta en una plataforma IBM® i para red interna. Esta única instancia de servidor DNS está configurada para que esté a la escucha de las consultas en todas las direcciones IP de la interfaz. El sistema es un servidor de nombres primario de la zona cualquierempresa.com


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Fuente: https://www.ibm.com/docs/es/ssw_ibm_i_73/rzakk/rzakk500.gif

Cada host de la zona tiene una dirección IP y un nombre de dominio. El Administrador debe definir manualmente los hosts en los datos de zona del DNS, creando Registros de recursos. Los registros de correlación de direcciones (A en el caso de IPv4 o AAAA en el caso de IPv6) correlacionan el nombre de una máquina con la dirección IP Asociada a ella. De esta forma, los demás hosts de la red pueden consultar el servidor DNS para que localice la dirección IP asignada a un determinado nombre de host.

Los registros de puntero de búsqueda inversa (PTR) correlacionan la dirección IP de máquina con el nombre asociado a ella. De esta forma, los demás hosts de la red pueden consultar el servidor DNS para saber el nombre del host que se corresponde con una dirección IP.

4.2.5

Red de área local (LAN) y redes de area Amplia (WAN) Según Wikipedia Una red de área local o LAN es una red de

computadoras que abarca un área reducida a una casa, un departamento o un edificio. La topología de red define la estructura de una red. La conexión LAN abarca dispositivos y periféricos conectados a un servidor dentro de un área relativamente pequeña, como una oficina, sucursal o edificio. Este tipo de red fue desarrollado para transmitir cantidades de datos grandes en poco tiempo, cuando el Internet doméstico iba dando sus primeros pasos y las velocidades de transferencia eran muy lentas. Así mismo, para compartir recursos de hardware en un mismo y limitado


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espacio. Eso no significa que se trate de una tecnología obsoleta, hasta la fecha, es un tipo de conexión de lo más fiable y común. Los dispositivos conectados con este tipo de enlace, comparten herramientas y recursos como la misma conexión a Internet, impresoras, escáneres, cámaras, discos duros (u otro dispositivo de almacenamiento), programas que permiten intercambiar archivos, mensajes, realizar llamadas por IP o sesiones de video. En un área de trabajo se da el caso de que varios dispositivos necesiten de un hardware en común como una impresora, copiar datos de una computadora a otra o bases de datos comunitarios. Implementar una Red LAN puede significar la mejor solución para estas situaciones. ❖ VENTAJAS •

Tecnología Broadcast (difusión) con el medio de transmisión compartido.

Capacidad de transmisión comprendida entre 1 Mbps y 1 Gbps.

La facilidad con que se pueden efectuar cambios en el Hardware y el Software

Gran variedad y número de dispositivos conectados

Posibilidad de conexión con otras redes

❖ DESVENTAJAS

mayor riesgo de inseguridad. debido a hackers o virus.

sino hay servidor se puede producir una sobrecarga de los pc’s.

si tenemos servidor y éste deja de funcionar, deberemos decir adiós a la red


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Fuente: https://cutt.ly/Bv1VsuS

Según Wikipedia Una red de área amplia, o WAN (Wide Area Network en inglés), es una red de computadoras que une varias redes locales, aunque sus miembros no estén todos en una misma ubicación física. Las WAN no necesariamente tienen que estar conectadas a las LAN. Por ejemplo, puede tener un esqueleto localizado de una tecnología WAN, que conecta diferentes LANs dentro de un campus. Esta podría ser la de facilitar las aplicaciones de ancho de banda más altas, o proporcionar una mejor funcionalidad para los usuarios. Las WAN se utilizan para conectar redes LAN y otros tipos de redes. Así los usuarios se pueden comunicar con los usuarios y equipos de otros lugares. Muchas WAN son construidas por una organización en particular y son privadas. Otras, construidas por los proveedores de servicios de Internet, que proporcionan conexiones LAN a una organización de Internet. WAN a menudo se construyen utilizando líneas arrendadas. En cada extremo de la línea arrendada, un enrutador conecta la LAN en un lado con un segundo enrutador dentro de la LAN en el otro. Las líneas arrendadas pueden ser muy costosas. En lugar de utilizar líneas arrendadas, WAN también se puede construir utilizando métodos menos costosos de conmutación de circuitos o conmutación de paquetes.

❖ CARACTERISTICAS:


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Posee máquinas dedicadas a la ejecución de programas de usuario (hosts).

Una sub-red, donde conectan varios hosts.

División entre líneas de transmisión y elementos de conmutación (enrutadores).

❖ Ventajas de la Red WAN: •

Permite usar un software especial para que entre sus elementos de red coexistan minicomputadoras y macrocomputadoras.

No se limita a espacios geográficos determinados.

Ofrece una amplia gama de medios de transmisión, como los enlaces satelitales. ❖ DESVENTAJES DE LA RED WAN:

Se deben emplear equipos con una gran capacidad de memoria, ya que este factor repercute directamente en la velocidad de acceso a la información.

No destaca por la seguridad que ofrece a sus usuarios. Los virus y la eliminación de programas son dos de los males más comunes que sufre la red WAN.

Fuente: https://acortar.link/QS3xw


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4.2.6

Medios de Networking Los medios de networking son la base de las redes. Por ellos

circulan los diferentes tipos de tráficos, como los datos, la voz y el video. Para una mejor comprensión, abordaremos los variados medios existentes, sus categorías, sus características y el ambiente de aplicación de cada uno. La comunicación a través de una red es transportada por un medio. El medio proporciona el canal por el cual viaja el mensaje desde el origen hasta el destino. Las redes modernas utilizan principalmente tres tipos de medios para interconectar los dispositivos y proporcionar la ruta por la cual pueden transmitirse los datos. Estos medios son: •

Hilos metálicos dentro de los cables

Fibras de vidrio o plásticas (cable de fibra óptica)

Transmisión inalámbrica.

Desde los primeros días de las redes, fue el cable de cobre el que predominó y brindó los tendidos en todas las redes de área local (LAN). En la actualidad, hay varios tipos de cable de cobre disponibles en el mercado. La correcta selección del cableado resulta fundamental para que la red funcione de manera eficiente. El medio más utilizado para las comunicaciones de datos es el cableado que utiliza alambres de cobre para señalizar bits de control y de datos entre los dispositivos de red. El cableado utilizado para las comunicaciones de datos generalmente consiste en una secuencia de alambres individuales de cobre que forman circuitos que cumplen objetivos específicos de señalización.

Otros tipos de cableado de cobre, que se conocen como cables coaxiales, tienen un conductor simple que circula por el centro del cable envuelto por el otro blindaje, pero está aislado de éste. El tipo de medio de cobre elegido se especifica mediante el estándar de la capa física necesario para enlazar las capas de enlace de datos de dos o más dispositivos de red.


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Fuente: https://cutt.ly/qv17dyh

4.2.7

DISPOSITIVOS DE NETWORKING Según Gleandas Notepad los dispositivos de networking

sontodos aquellos que se conectan de forma directa a un segmento de red estos dispositivos están clasificados en dos grandes grupos el primero son los dispositivos de usuario final entre los cuales destacan las computadoras, escáneres, impresoras etc. Por otro lado, tenemos los dispositivos de red estos dispositivos son los que conectan los dispositivos de usuario final posibilitando la comunicación entre ellos. A los dispositivos de usuario final que están conectados entre si se les conoce como host, estos dispositivos pueden funcionar sin necesidad de estar conectados a un dispositivo de red, pero sus capacidades se ven sumamente limitadas. •

REPETIDORES: Un repetidor es un dispositivo de red que se utiliza para regenerar la

señal tanto analógicas como digitales que se distorsionan a causa de pérdidas en la transmisión producidas por la atenuación, este dispositivo trabaja a nivel de capa física del modelo OSI tiene dos puertos y permite extender la red, un repetidor no toma decisiones inteligentes acerca del envío de paquetes como lo hace un router o puente.


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fuente: https://cutt.ly/Wv0qBrm (Ejemplo de un repetidor)

HUBS: Permiten que la red trate un grupo de hosts como si fuera una sola

unidad de manera pasiva, sin interferir en la transmisión de datos. Los hubs activos no sólo concentran hosts, sino que además regeneran señales, estos dispositivos trabajan física y tienen más puertos que un repetidor.

Fuente: https://definicion.de/wp-content/uploads/2018/05/hub.jpg (Ejemplo de un Hub)

PUENTES: Convierten los formatos de transmisión de datos de la red además de

realizar administración básica de la transmisión de datos. Los puentes, tal como su nombre lo indica, proporcionan las conexiones entre LAN. Los puentes no sólo conectan las LAN, sino que además verifican los datos para determinar si les corresponde o no cruzar el puente. Esto aumenta la eficiencia de cada parte de la red. Trabajan a nivel de la capa de enlace de datos del modelo OSI, segmentan la red por puertos y son dispositivos pasivos.


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Fuente: https://cutt.ly/ev0enkN (Ejemplo de Puentes)

ROUTERS: Los routers pueden regenerar señales, concentrar múltiples

conexiones, convertir formatos de transmisión de datos, y manejar transferencias de datos. También pueden conectarse a una WAN, lo que les permite conectar LAN que se encuentran separadas por grandes distancias. Ninguno de los demás dispositivos puede proporcionar este tipo de conexión. Trabajan en la capa de red del modelo OSI segmentan la red por puerto a nivel de capa 2 y 3.

Fuente: https://cutt.ly/9v0rOlT (Ejemplo de Router)


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EGRAFIA

Puerta de enlaces predeterminada https://infotecs.mx/blog/gateway.html

Servidores DNS https://www.ibm.com/docs/es/i/7.3?topic=dns-example-single-serverintranet https://www.ionos.es/digitalguide/servidores/know-how/que-es-el-servidordns-y-como-funciona/

Redes de área local (LAN) y redes de área Amplia (WAN) https://www.eninetworks.com/blog-que-es-una-red-lan/ https://www.ecured.cu/Red_de_%C3%A1rea_local_(LAN) https://redessegunsudistanciadetransmision.wordpress.com/redlan/ventajas-y-desventajas-de-la-red-lan/ https://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_%C3%A1rea_amplia#:~:text=Una%20r ed%20de%20%C3%A1rea%20amplia,en%20una%20misma%20ubicaci%C3% B3n%20f%C3%ADsica.

Medios de Networking https://imsoporte.wordpress.com/2013/07/22/medios-denetworking/#:~:text=Los%20medios%20de%20networking%20son,de%20apli caci%C3%B3n%20de%20cada%20uno. http://cidecame.uaeh.edu.mx/lcc/mapa/PROYECTO/libro35/213_caracter sticas_y_usos_de_los_medios_de_red.html

Dispositivos de Networking https://glendasnotepad.wordpress.com/2008/07/20/dispositivos-denetworking/


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Capítulo IV 4.2 Introducción al análisis de circuitos en AC Por: Billy Mendoza

Es una rama de la electrónica que permite el análisis del funcionamiento de los circuitos compuestos de resistores, condensadores e inductores con una fuente de corriente alterna. Todo lo visto en los circuitos de corriente continua es valido para los de alterna con la salvedad que habrá que operar con números complejos con ecuaciones diferenciales.

Continuando con el estudio de los principios básicos que rigen el comportamiento de los circuitos eléctricos y electrónicos, los presentes apuntes se centraran en la atención de circuitos excitados por señales sinusoidales de corriente alterna. La teoría de circuitos de corriente alterna es fundamental para la comprensión de los fenómenos que se producen en cualquier equipo electrónico. Uno de los factores para realizar el análisis de circuitos de corriente altena son:

Periodo T (seg) Puesto que la magnitud oscila en función del tiempo f(t), y puesto que al cabo de un intervalo de tiempo T los valores de la magnitud se repetirán, tendremos. 𝑓(𝑡) = 𝑓(𝑡 + 𝑇) = 𝑓(𝑡 + 2𝑇) = 𝑓(𝑡 + 𝑛𝑇) Siendo T el tiempo que transcurre entre repetición y repetición y que recibe el nombre de periodo y se mide en segundos (Seg).

Frecuencia f(Hz) Es el número de veces que se repite un ciclo en un segundo, se mide en (Hz) y es el inverso del periodo.


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𝑓=

1 (𝐻𝑧) 𝑇

Velocidad angular ω (Rad/Seg) Esta propiedad hace mención a la velocidad de rotación en un giro cerrado de la función, esta rotación es el recorrido de los ángulos por unidad de tiempo, la velocidad angular esté definida en radianes por segundo.

𝜔=

4.2.1

2𝜋 𝑅𝑎𝑑 ( ) 𝑇 𝑆𝑒𝑔

𝜔 = 2𝜋𝑓(

𝑅𝑎𝑑 ) 𝑆𝑒𝑔

Números complejos

Los circuitos constituidos por la reactancias y resistencia en cualquier combinación, serie o paralelo, se denomina genéricamente como circuitos complejos. El termino complejo implica que, debido a los voltajes y corrientes no están en fase, los valores de reactancia y resistencia no pueden ser combinados aritmenticamente, es decir sumados como números reales. La notación compleja para expresar la impedancia de un circuito en serie tiene la forma:

𝑍 = 𝑅 ± 𝑗𝑋 Siendo 𝑗 = √(−1) 𝑦 𝑗 2 = −1. La componenete resistiva de una impedancia (R) se denomina su parte real y la componente reactiva (x) su parte imaginaria. Si la reactancia inductiva, el signo del operador imaginario j es positivo y si es capacitiva el signo de j es negativo. Utilizando esta notación, la impedancia de los circuitos RL, RC, RLC serie pueden expresarse como:

𝑍𝑅𝐿 = 𝑅 + 𝑗𝑋𝐿 𝑍𝑅𝐶 = 𝑅 + 𝑗𝑋𝐶 𝑍𝑅𝐿𝐶 = 𝑅 + 𝑗(𝑋𝐿 − 𝑋𝐶 )

4.2.2

Impedancia compleja y notación fasorial


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• Impedancia Compleja El manejo de la impedancia de un circuito de corriente alterna con múltiples componentes se convierte rápidamente en un asunto inmanejable si para representar los voltajes y las corrientes, se utilizan los senos y cosenos. Una construcción matemática que rompe esa la dificultad es el uso de funciones exponenciales complejas.

El uso de la inpedancia compleja es una técnica importante para manejar circuitos de AC de múltiples componentes. Si se usa un plano complejo con la resistencia a lo largo del eje real, entonces se tratarán como números imaginarios las reactancias de los condensadores e inductancias. Para las combinaciones series de componentes tales como las combinanciones RL y RC, los valores de los componentes, se suma como si fueran las componentes de un vector. Aquí se muestra la forma cartesiana de la impedancia compleja. También pueden escribirse en forma polar. Las impedancias de esta forma, se pueden utilizar como bloques de construcción para el cálculo de impedancias de los circuitos combinados como el circuito paralelo RLC.

Imagen: Impedancia Compleja para RL y RC Fuente: Complex Impedance (gsu.edu)

• Notación Fasorial La relacion entre corriente y voltaje en una bobina o condensador puede representarse mediante vectores bidimensionales llamados fasores.


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Podemos representar la caída de potencial en una resistencia como un vector de modulo 𝐼0 𝑅, que forma un angulo 𝜑 con eje real. El valor instantáneo de la caída de tensión es la componenete real del vector 𝑅𝑒[𝑉] que gira en sentido antihorario con una velocidad 𝜔. La represenacion fasorial, la podemos llevar a cabo en el plano complejo. o Cordenadas cartesianas: o Cordenadas polares

Imagen: Forma Polar del Número Complejo Fuente: Complex Impedance (gsu.edu)

• Ejemplo Cordenadas Rectangulares

𝐷 = (−16.9 − 1.579𝑗) 𝑟 = √𝑎 2 + 𝑏 2 𝑟 = √(−16.9)2 + (−1.579)2 𝑟 = 16.97 𝑏 ∅ = 𝑡𝑎𝑛−1 ( ) 𝑎 −1.579 180 ∅ = 𝑡𝑎𝑛−1 ( ) = 0.093 ∗ = 5.33° −16.9 𝜋 Polar

𝐷 = 16.97(cos(5.33°) + 𝑗 ∗ 𝑠𝑒𝑛(5.33°) Exponencial

𝐷 = 16.97𝑒 𝑗(5.33) Fasorial

𝐷 = 16.97 < 5.33°


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Fuentes de informacion Análisis de circuitos | Ingeniería eléctrica | Ciencia | Khan Academy Impedancia y Potencia en Circuitos de Corriente Alterna - Monografias.com Complex Impedance (gsu.edu) fundamentos_ac.PDF (wordpress.com)

4.2.3 Circuitos en serie y paralelo Por: Katherine Reynoso

Los circuitos en corriente alternan están compuestos por materiales resistivos (resistencias) e inductores (condensadores y bobinas) los cuales se encuentran conectados a una fuente de corriente alterna. Estos circuitos tienen como característica que sus ondas electromagnéticas suelen aparecer como fasores dependiendo de su modelo y fase, ya que esto facilita más su análisis. Para poder analizar estos circuitos se debe tomar en cuenta que todas nuestras fuentes deben de ser senusoidales y que todos los componentes dentro del circuito deben de ser lineales. Dentro de los circuitos de corriente alterna podemos nombrar dos tipos, el circuito RL que se encuentra conformado por una resistencia y una bobina, y el circuito RC que se encuentra conformado con una resistencia y un capacitor. Los circuitos RC en serie se caracterizan por tener la corriente en su fase lo que significa que los valores mínimos y máximos que posee coinciden con el tiempo, mientras que los valores del voltaje no son así. Ejemplo 1: Para el siguiente caso que se muestra se trabajara de forma polar y se buscaran los valores de Impedancia total (ZT), Corriente total (IT), Voltaje de la resistencia (VR) y Voltaje de Capacitor (VC). Nuestro circuito es:

Tomando en cuenta que este es un circuito en serie los valores de nuestras corrientes IR y IC serán iguales a la corriente total (IT); Para iniciar con el análisis


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del circuito se debe tomar en cuenta la fórmula de ley de ohm que en estos casos se representa de la siguiente forma:

Se iniciará buscando la reactancia, el cual es la oposición que hay en contra de la corriente alterna de los inductores, en este caso el capacitor donde tendremos que tener presente que F es la frecuencia de nuestro Voltaje, y C representa el valor de nuestro capacitor que se encontrara en microfaradios (*10-6).

Nuestra formula se encuentra de forma negativa ya que al momento que se muestre en diagrama fasorial el eje de la Reactancia C se encuentra de forma negativa ya que dentro de la electrónica la referencia de los capacitores de forma polar es -90°.

Seguidamente se buscará el valor de la impedancia total (ZT), la impedancia es la relación que existe entre la tensión y la intensidad Teniendo en cuenta la representación de la resistencia y el capacitor dentro del diagrama fasorial, por lo que su utilizará el teorema de Pitágoras.

Luego para obtener el valor del ángulo de la impedancia total se debe realizar la siguiente formula:

Teniendo como verdadero resultado de la impedancia total, el cual al ser negativo nos indica que la corriente esta adelantada con respecto al voltaje


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Ya obteniendo el valor de la impedancia es posible encontrar la corriente a través de la ley de ohm, pero a la vez respetando el cálculo de polares, para poder entender el porqué de la resolución se debe tener en claro que los valores reales se dividen según como se presenta en la formula mientras que los valores polares se restan por lo que siguiendo la ley de signos nuestros valores cambian de positivo a negativo y viceversa.

Por último, al obtener ya nuestra corriente total se puede de una manera más sencilla el valore de el voltaje de Resistencia (VR) y el Voltaje del capacitor (VC) según ley de ohm. Donde

Para demostrar el comportamiento del Circuito RC se presentará a continuación su diagrama fasorial

Ejemplo 2: Para el siguiente caso que se muestra se trabajara de forma polar y se buscaran los valores de Impedancia total (ZT), Corriente total (IT), Voltaje de la resistencia (VR) y Voltaje de la Bobina (VL). A diferencia de la anterior se mostrará la forma en que se trabajan los circuitos con inductores. Nuestro circuito es:


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Y al igual que el primer ejemplo se siguen los mismos pasos con algunas ligeras variaciones ya que en este caso se está trabajando con una bobina, por lo que nuestro es el mismo, tomando en cuenta que esta vez dentro de nuestra formula de la reactancia de nuestra bobina cambiara.

Como se puede ver en esta fórmula se encuentra de forma positiva, ya que dentro de la electrónica las bobinas tienen la referencia polar de forma +90°.

Para encontrar nuestra impedancia total será el mismo proceso

Teniendo como impedancia total

E igualmente utilizamos la ley de ohm para poder encontrar la corriente total

Y para hallar los voltajes de nuestra resistencia y capacitor se realizarán las mismas formulas dadas anteriormente.

Y para poder entender de mejor manera como es que actúan estos circuitos se presentara un diagrama fasorial de este circuito.


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Ya teniendo en claro cómo se trabajan los circuitos en serie de RL y RC, se explicará la forma de trabajar con circuitos en paralelo, ya que estos son iguales a los circuitos en corriente continua, su corriente es quien varia. Para estos ejemplos se utilizarán los mismos valores en sus componentes para mostrar la diferencia entre cada circuito por el cambio de su estructura. Ejemplo 1: Para el siguiente caso que se muestra se trabajara de forma polar y se buscaran los valores de Impedancia total (ZT), Corriente total (IT), Corriente de la resistencia (IR) y Corriente de Capacitor (IC).

Donde al igual que los circuitos en serie es necesario buscar el valor de la reactancia capacitiva teniendo los mismos resultados

Luego se buscarán los valores de la corriente de la resistencia y el capacitor utilizando la ley de ohm y siguiendo igualmente el cálculo con polares

Al obtener nuestros valores de las corrientes buscamos el valor de la corriente total ya que después de hallarla podremos encontrar la impedancia total.


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Luego se busca el valor del ángulo de la corriente que será también el ángulo de la impedancia total y se buscará la impedancia total con la ley de ohm

Para poder trabajar circuitos en paralelo con bobinas seguiremos los mismos que el anterior teniendo igualmente cambios en su fórmula de la reactancia.

Luego buscamos las respectivas corrientes de la bobina y la resistencia

Su corriente total basándonos en la misma formula

Y encontrando de igual modo su ángulo e impedancia total


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Ejemplo 2: Para el siguiente circuito se trabajará de forma polar y se buscaran los valores de Impedancia total (ZT), Corriente total (IT), Corriente de la resistencia (IR) y Corriente de la Bobina (IL).

Al igual que el ejemplo anterior buscamos el valor de la reactancia de la bobina con la diferencia de que su fórmula es diferente, ya que cada uno de los inductores acatan de manera diferente

Siguiendo los pasos se deben buscar por el momento los valores de la corriente de la resistencia y la bobina utilizando la ley de ohm y siguiendo igualmente el cálculo con polares en donde se restan los ángulos.

Al obtener nuestros valores de las corrientes buscamos el valor de la corriente total.


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Y por último se debe encontrar su ángulo e impedancia total

4.2.4 Resonancia serie y paralelo Por: Katherine Reynoso

La resonancia es un fenómeno físico que nos permite entender como es la tendencia de las oscilaciones dentro de los diferentes circuitos de corriente alterna y encontrar una respuesta al porque la oscilación es mayor en amplitud de frecuencia en algunos circuitos que otros, el análisis de estos circuitos es de gran importancia ya que este fenómeno puede llegar a valores de corriente o voltaje muy elevados que podrían llegar a dañar el circuito.

Por lo que:

Imagen: Diferencia entre resonancia de circuito serie y paralelo Fuente: Fhyperphysicrs.phyastr.gsu.edu


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Estos circuitos pueden llegar a ser puramente resistivas, capacitivas e inductivas, ya que dependiendo de la composición de este nos afectara continuamente la funcionalidad de este. La resonancia de circuitos en serie y paralelo nos permitirán comparar y entender el porqué de estas reacciones físicas. Ya que al ser de diferente estructura poseen una reacción distinta a la otra, iniciando primeramente con la resonancia en serie. Ejemplo 1: En este circuito se mostrará cómo es que el voltaje dentro de este circuito en serie al igual que la corriente tienen valores no de acuerdo con ellos, más sin embargo es posible que esto pase.

Para que sea posible hacer una resonancia es necesario que los valores del capacitor y la bobina sean similares cumpliendo con

Luego se busca la reactancia de nuestro condensador y bobina, siguiendo las mismas formulas las cuales se vieron en el tema 4.1.3

Como se puede ver, los valores de la reactancia al ser sumados equivalen a cero, eliminándose a sí mismo y dejando únicamente a la resistencia como único componente funcional dentro del circuito, pero no significa que el capacitor y la bobina no estén realizando alguna función. Luego calculas la impedancia de la corriente abocándonos nuevamente a la ley de ohm, a falta del valor del capacitor y la bobina solo se buscará el valor de R


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Al encontrarse de este modo el circuito no existe el desfase entre corriente. Se buscará seguidamente el valor del voltaje en la bobina y capacitor, ya que al ser un circuito en serie sabemos que la corriente fluye entre todos sus elementos por lo que el capacitor y la bobina tienen una corriente muy alta que fluye a través de ellos.

Como podemos observar a través de los inductores pasa un voltaje de 230K V, a pesar de que el capacitor y la bobina se anulen entre ellos, la razón por la cual el voltaje aumenta entre ellos es porque el capacitor y la bobina son componentes que almacenan energía por lo cual mientras uno se convierte en un componente pasivo el otro se convierte en un componente activo, restando y sumando así el voltaje entre ellos. En el circuito resonante paralelo a diferencia del circuito en serie reacciona de una forma diferente

Al ser paralelo lo que se verá es su corriente ya que este circuito tiene los mismos valores que el anterior por lo que el proceso de XL y XC no serán colocados, ya que es innecesario a lo que en realidad se desea demostrar.


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Al calcular la corriente de cada uno podemos notar que su reacción ha sido diferente a el circuito en serie, ya que en el circuito en paralelo se suman las inversas de las impedancias obteniendo así

Por lo cual se puede deducir que este circuito reacciona como un circuito abierto y no permite el paso de la intensidad de corriente, más sin embargo no significa que ningún componente funcione.

4.2.4.1 Circuito RLC Por: Katherine Reynoso

Los circuitos RLC son circuitos lineales que están conformados con resistencias e inductores (capacitor y bobinas), normalmente estos circuitos son utilizados para crear filtros de frecuencia o de transformadores con impedancias. Existen dos tipos de circuitos los cuales son en serie y paralelo, estos circuitos pueden ser llamados como una unión de los circuitos RL y RC. Para poder comprender como se realiza el análisis de estos circuitos se mostrará dos maneras diferentes de resolver estos circuitos, iniciando con los circuitos en paralelo los cuales serán resueltos únicamente con números complejos. Ejemplo: Se presentará a continuación un circuito RLC en paralelo, se debe tener conocimiento de las fórmulas para encontrar las reactancias capacitivas como inductivas, se buscará ZT, IT, IL, IC Y IR,


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Se iniciará buscando las reactancias de los inductores a través de los formulas ya explicadas anteriormente en el tema 1.4.3

Seguidamente se busca el valor de la Impedancia total, la letra j representa el numero imaginario de los ángulos del circuito.

Luego buscamos el valor de la corriente total a través de la ley de ohm

Se buscará la corriente de cada uno de los inductores como el de la resistencia, las cifras con numero complejo han cambiado su signo ya que se ha despejado el numero imaginario para que este se multiplique y permita dividir las corrientes.

Si se desea comprobar si el cálculo realizado es correcto, simplemente puede recurrir a sumar la corriente que hay en cada dispositivo, ya que este le tendrá que dar al final la corriente total.

Ahora se trabajará con un circuito en serie que poseerá los mismos valores que el circuito anterior para poder aprender así la diferencia que existe entre estos dos circuitos. Es importante saber que no es de relevancia el método que se use para resolver estos circuitos.


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Ejemplo: Para el circuito debe buscar los valores de Impedancia total (ZT), Corriente total (IT), Voltaje de la resistencia (VR), Voltaje de Capacitor (VC) y Voltaje de la Bobina (VL). En este caso se resolverá de forma polar.

Se debe iniciar buscando las reactancias de la bobina y el capacitor, para poder encontrar así la impedancia total, al igual que como en el otro ejemplo se utilizarán las fórmulas ya dadas.

Se debe saber que al ser este un circuito de unión entre los circuitos RL y RC su diagrama fasorial se vería de este modo

Para poder encontrar de una manera más sencilla la impedancia restamos las reactancias encontradas para obtener una sola reactancia.

Luego de encontrar su valor procedemos a buscar la impedancia total y su ángulo, ya que como se pudo observar en el tema 1.4.3 los diagramas fasoriales son un método para poder analizar el circuito


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Luego buscamos su corriente total basándonos en la ley de ohm.

Y finalmente buscamos el valor de los voltajes de los inductores y la resistencia, al ser un circuito en serie su corriente será la misma a través de todo su circuito por lo cual no será necesario buscarlo.

A diferencia de un circuito trabajado con número complejos, al trabajar de forma polar podemos mostrar como actuaria nuestro circuito en un diagrama fasorial

4.2 Construcción y diseño de una red LAN Y WAN Por: Oliver Soto Diseñar la Red LAN:


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Dibuje un diagrama de la casa o la oficina donde se encuentra cada equipo e impresora. O bien, puede crear una tabla donde figure el hardware que hay en cada equipo. Determinar qué tipo de Hardware tiene cada equipo, en caso de usar equipos ya establecidos en la empresa u oficina: Junto a cada equipo, anote el hardware, como módems y adaptadores de red, que tiene cada equipo. Elegir el servidor o (HOST) determinado para la conexión con las estaciones de trabajo: Elija el equipo HOST para Conexión compartida a Internet. Determinar el tipo de adaptadores de Red, que necesita para su Red doméstica o de oficina: Determine el tipo de adaptadores de red que necesita para su red doméstica o de pequeña oficina. Haga una lista del hardware que necesita comprar: Aquí se incluyen módems, adaptadores de red, concentradores y cables.

4.3 Introducción a Redes Por: Oliver Soto

Una red es un conjunto de ordenadores conectados entre sí, que pueden comunicarse para compartir datos y recursos sin importar la localización física de los distintos dispositivos. A través de una red se pueden ejecutar procesos en otro ordenador o acceder a sus ficheros, enviar mensajes, compartir programas... El origen de las redes hay que buscarlo en la Universidad de Hawái, donde se desarrolló, en los años setenta, el Método de Acceso Múltiple con Detección de Portadora y Detección de Colisiones, CSMA/CD (Carrier Sense and Multiple Access with Collition Detection), utilizado actualmente por Ethernet. Este método surgió ante la necesidad de implementar en las islas Hawái un sistema de comunicaciones basado en la transmisión de datos por radio, que se llamó Aloha, y permite que todos los dispositivos puedan acceder al mismo medio, aunque sólo puede existir un único emisor en cada instante. Con ello todos los sistemas pueden actuar como receptores de forma simultánea, pero la información debe ser transmitida por turnos. El centro de investigaciones PARC (Palo Alto Research Center) de la Xerox Corporation desarrolló el primer sistema Ethernet experimental en los años 70, que posteriormente sirvió como base de la especificación 802.3 publicada en 1980 por el Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE). Se entiende por protocolo el conjunto de normas o reglas necesarios para poder establecer la comunicación entre los ordenadores o hosts de una red. Un protocolo puede descomponerse en niveles lógicos o capas denominados layers. La definición más clara de una red es la de un sistema de comunicaciones, ya que permite comunicarse con otros usuarios y


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compartir archivos y periféricos. Es decir, es un sistema de comunicaciones que conecta a varias unidades y que les permite intercambiar información. Los objetivos de las redes son: 1. Compartir recursos (objetivo básico): Hacer que todos los programas, datos y equipos estén disponibles para cualquiera de la red que lo solicite, sin importar la localización del recurso y del usuario. 2. Proporcionar una Alta fiabilidad, al contar con fuentes alternativas de suministro. Todos los archivos podrían duplicarse en dos o tres máquinas de tal manera que, si una no se encuentra disponible, podría utilizarse algunas de las copias. La presencia de múltiples CPU significa que, si una de ellas deja de funcionar, las otras pueden ser capaces de encargarse de su trabajo, aunque se tenga un rendimiento global menor. 3. Ahorro Económico: Las grandes máquinas tienen una rapidez mayor.

https://2.bp.blogspot.com/_GJbq_jHl0qs/TGN0ocUfBEI/AAAAAAAAAAM/D Qg1d7ZcJYo/s1600/grid-2.jpg

4.2.5 Networking Por: Oliver Soto Según

searchdatacenter.techtarget.com

El

concepto

networking puede tener varias connotaciones, dependiendo del entorno o ámbito en el que se aplique. Aunque el significado general está relacionado con “redes”, lo cierto es que en las empresas se habla de distintos tipos de redes. En el mundo de las computadoras, el concepto de networking aplica a las redes de cómputo para vincular dos o más dispositivos informáticos con el propósito de compartir datos. Las redes están construidas con una mezcla de hardware y software, incluyendo el cableado necesario para conectar los equipos. Una red o red de datos es una red de telecomunicaciones que permite a los equipos de cómputo intercambiar datos. En las redes de cómputo, dispositivos de computación conectados en red (nodos de la red)


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pasan los datos entre sí a lo largo de las conexiones de datos. Las conexiones (enlaces de red) entre los nodos se establecerán a partir de los medios de comunicación, ya sea por cable o medios inalámbricos. Una red

de

computadoras,

también

llamada red

de

comunicaciones de datos o red informática, es un conjunto de equipos informáticos y software conectados entre sí por medio de dispositivos físicos que envían y reciben impulsos eléctricos, ondas electromagnéticas o cualquier otro medio para el transporte de datos, con la finalidad de compartir información, recursos y ofrecer servicios. Como en todo proceso de comunicación se requiere de un emisor, un mensaje, un medio y un receptor. La finalidad principal para la creación de una red de computadoras es compartir los recursos y la información en la distancia, asegurar la confiabilidad y la disponibilidad de la información, aumentar la velocidad de transmisión de los datos y reducir el costo general de estas acciones. Un ejemplo es internet, la cual es una gran red de millones de computadoras ubicadas en distintos puntos del planeta interconectadas básicamente para compartir información y recursos. La estructura y el modo de funcionamiento de las redes informáticas actuales están definidos en varios estándares, siendo el más importante y extendido de todos ellos el modelo TCP/IP basado en el modelo de referencia OSI. Este último, estructura cada red en siete capas con funciones concretas pero relacionadas entre sí; en TCP/IP se reducen a cuatro capas. Existen multitud de protocolos repartidos por cada capa, los cuales también están regidos por sus respectivos estándares. Por sistema

cableado se

entiende

todo

circuito

eléctrico

o

electrónico que exige el montaje de distintos módulos unidos (cableados) entre sí, para realizar un determinado proceso o secuencia lógica, que por lo general servirá para controlar un sistema de potencia. Este tipo de sistemas es empleado normalmente en el diseño de automatismos. A diferencia de los sistemas programados, la estructura de un sistema cableado suele ser rígida y por lo tanto difícilmente modificable. Inicialmente, se conoce como cableado estructurado al sistema de cables, conectores, canalizaciones y dispositivos que

permiten

establecer una infraestructura de telecomunicaciones en un edificio. La instalación y las características del sistema deben cumplir con ciertos estándares para formar parte de la condición de cableado estructurado. De esta manera, el apego del cableado estructurado a un estándar permite


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que

este

tipo

de sistemas ofrezca

flexibilidad

de

instalación

e

independencia de proveedores y protocolos, además de brindar una amplia capacidad de crecimiento y de resultar fáciles de administrar. El tendido de cables del cableado estructurado suele desarrollarse con cable de par trenzado de cobre (para redes de tipo IEEE 802.3), aunque también puede utilizarse cable de fibra óptica o cable coaxial. Lo que permite el cableado estructurado es transportar, dentro de un edificio o recinto, las señales que emite un emisor hasta su correspondiente receptor. Se trata, por lo tanto, de una red física que puede combinar cables UTP, bloques de conexión y adaptadores, entre otros elementos.

https://www.muycanal.com/wpcontent/uploads/2018/02/networking_redes.jpg

4.2.6 Protocolos de Red Por: Oliver Soto Según redeszone.net Los protocolos de red son un conjunto de reglas que gobiernan la comunicación entre dispositivos que están conectados a una red. Dichas reglas se constituyen de instrucciones que permiten a los dispositivos identificarse y conectarse entre sí, además de aplicar reglas de formateo, para que los mensajes viajen de la forma adecuada de principio a fin. Dichas reglas de formateo determinan si los datos son recibidos correctamente o si son rechazados o ha habido algún tipo de problema en la transferencia de la información. Cuando se lleva a cabo la comunicación entre ordenadores conectados a una misma red, los datos se parten en paquetes de datos más pequeños, normalmente tienen una longitud de 1500 bytes, ya que es el típico MTU (Maximum Transfer Unit) que se suele utilizar en las redes. No obstante, las redes locales profesionales utilizan un MTU de 9000 bytes o superior, son los conocidos como Jumbo Frames, esto permite optimizar el máximo la


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transferencia de datos ya que se van a transferir menos cabeceras que también tienen un cierto tamaño. Por supuesto, una vez que hemos partido los datos en paquetes más pequeños, al llegar al destinatario, es necesario reensamblarlos para posteriormente pasarlos a capa de aplicación. Protocolo ARP El protocolo ARP para redes IPv4 es uno de los protocolos fundamentales de Internet y de las redes locales. Este protocolo también trabaja junto con el protocolo IP para mapear direcciones IP en relación a las direcciones de hardware utilizados por un protocolo de enlace datos. A estas direcciones de hardware se las denominan direcciones MAC. Estas direcciones sirven de código de identificación para cada una de las interfaces de red de los dispositivos. ARP opera en el medio de la capa de red y la capa de acceso al medio (si consideramos al modelo TCP/IP). Este protocolo se aplica cuando se utiliza el protocolo IP sobre Ethernet. Protocolo de Internet (IP) Los protocolos de Internet son un conjunto de reglas que determinan la manera en que se transmiten los datos a través de la red. El protocolo de IP es un estándar con especificaciones respecto a cómo deben funcionar los dispositivos conectados que se encuentran en Internet. Por un par de razones: el direccionamiento y el routing. El direccionamiento consiste en asegurar que cualquier dispositivo conectado a una determinada red cuente con una dirección de IP única. Protocolo de Internet (ICMP) Este protocolo apoya al proceso de control de errores. Esto es así ya que el protocolo IP, por defecto, no cuenta con un mecanismo para la gestión de errores en general. ICMP es utilizado para el reporte de errores y consultas de gestión. Es un protocolo utilizado por dispositivos como routers para enviar mensajes de errores e información relacionada a las operaciones. 1.3

Protocolos de la capa de transporte (TCP) TCP es el aliado de IP para garantizar que los datos se transmiten de manera adecuada a través de Internet. Su función principal es asegurar que el tráfico llegue a destino de una manera confiable. Esta característica de confiabilidad no es posible lograrla únicamente mediante IP. Otras funciones de TCP son como; Que no se pierdan los paquetes de datos, Control del orden de los paquetes de datos, Control de una posible saturación que se llegue a experimentar, Prevención de duplicado de paquetes. 1.3.1 Hypertext Transfer Protocol (HTTP) Es el protocolo que permite que los navegadores y servidores web se comuniquen adecuadamente. Este es utilizado por navegadores web para solicitar archivos HTML de parte de los servidores remotos. Así, los usuarios podrán interactuar con dichos archivos mediante la visualización de las páginas web que cuentan con imágenes, música, vídeos, texto, etc.


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1.3.2 File Transfer Protocol (FTP) El protocolo FTP es utilizado para compartir archivos entre dos ordenadores. Así como el protocolo HTTP, FTP implementa el modelo clienteservidor. Para que se pueda ejecutar FTP, se debe lanzar el cliente FTP y conectar a un servidor remoto que cuente con un software del mismo protocolo. Una vez que la conexión se ha establecido, se deben descargar los archivos elegidos de parte del servidor FTP. 1.3.3 Post-Office Protocol Version 3 (POP3) Es un protocolo estándar de Internet es utilizado por los distintos clientes de correo electrónico. se utiliza para poder recibir correos de parte de un servidor remoto a través de una conexión TCP/IP. Haciendo un poco de historia, POP3 ha sido concebido por primera vez en el año 1984 y se ha vuelto uno de los más populares. Es utilizado por prácticamente el total de los clientes de correo electrónico conocidos, es simple de configurar, operar y mantener. 1.3.4 Internet Message Access Protocol (IMAP) Es un estándar para el acceso a correos electrónicos alojados en un servidor web, mediante un cliente de correo electrónico local. Para establecer las conexiones de comunicación, utiliza el protocolo de la capa de transporte TCP. Lo cual permite el uso de un servidor remoto de correo electrónico. Ahora bien, el puerto utilizado para IMAP es el 143. Tiene utilidades y características similares a POP3. Una consideración importante es que IMAP es protocolo para servidores remotos de archivos, a diferencia de aquellos que se valen del protocolo POP3, el cual permite el almacenamiento de dichos mensajes. En otras palabras, gracias a IMAP los mensajes de correo electrónico se mantienen en el servidor hasta que el usuario decide borrarlos. 1.3.5 Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) Este protocolo, así como los que hemos citado anteriormente, es considerado como uno de los servicios más valiosos de Internet. La mayoría de los sistemas que funcionan a través de Internet se valen de SMTP como un método para enviar/transferir correos electrónicos. El cliente que quiere enviar un correo electrónico, establece una conexión TCP al servidor SMTP. Después, envía el mensaje a través de dicha conexión. El servidor siempre está en modo listening. Tan pronto se hace eco de una conexión TCP, el proceso SMTP inicia una conexión mediante su puerto asignado que es el número 25. Una vez que se haya establecido exitosamente una conexión TCP, el cliente procede al envío automático del correo electrónico.


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https://www.redeszone.net/app/uploads-redeszone.net/2020/03/guiacompleta-protocolos-de-red.jpg

4.2.7 Modelo OSI Por: Oliver Soto Según users.exa.unicen.edu.ar El modelo de referencia OSI es el modelo principal para las comunicaciones por red. Aunque existen otros modelos, en la actualidad la mayoría de los fabricantes de redes relacionan sus productos con el modelo de referencia OSI, especialmente cuando desean enseñar a los usuarios cómo utilizar sus productos. Los fabricantes consideran que es la mejor herramienta disponible para enseñar cómo enviar y recibir datos a través de una red. El modelo de referencia OSI permite que los usuarios vean las funciones de red que se producen en cada capa. Más importante aún, el modelo de referencia OSI es un marco que se puede utilizar para comprender cómo viaja la información a través de una red. Además, puede usar el modelo de referencia OSI para visualizar cómo la información o los paquetes de datos viajan desde los programas de aplicación (por ej., hojas de cálculo, documentos, etc.), a través de un medio de red (por ej., cables, etc.), hasta otro programa de aplicación ubicado en otro computador de la red, aun cuando el transmisor y el receptor tengan distintos tipos de medios de red. En el modelo de referencia OSI, hay siete capas numeradas, cada una de las cuales ilustra una función de red específica. Esta división de las funciones de networking se denomina división en capas. Si la red se divide en estas siete capas Funciones de cada capa Cada capa individual del modelo OSI tiene un conjunto de funciones que debe realizar para que los paquetes de datos puedan viajar en la red desde el origen hasta el destino. Capa 7: La capa de aplicación La capa de aplicación es la capa del modelo OSI más cercana al usuario; suministra servicios de red a las aplicaciones del usuario. Difiere de las demás capas debido a que no proporciona servicios a ninguna otra capa OSI, sino solamente a aplicaciones que se encuentran fuera del modelo OSI. Algunos ejemplos de aplicaciones son los programas de hojas de cálculo, de procesamiento de texto y los de las terminales bancarias. La capa de aplicación establece la disponibilidad de los potenciales socios de comunicación, sincroniza y establece acuerdos sobre los procedimientos de recuperación de errores y control de la integridad de


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los datos. Si desea recordar a la Capa 7 en la menor cantidad de palabras posible, piense en los navegadores de Web. Capa 6: La capa de presentación La capa de presentación garantiza que la información que envía la capa de aplicación de un sistema pueda ser leída por la capa de aplicación de otro. De ser necesario, la capa de presentación traduce entre varios formatos de datos utilizando un formato común. Si desea recordar la Capa 6 en la menor cantidad de palabras posible, piense en un formato de datos común. Capa 5: La capa de sesión Como su nombre lo implica, la capa de sesión establece, administra y finaliza las sesiones entre dos hosts que se están comunicando. La capa de sesión proporciona sus servicios a la capa de presentación. También sincroniza el diálogo entre las capas de presentación de los dos hosts y administra su intercambio de datos. Además de regular la sesión, la capa de sesión ofrece disposiciones para una eficiente transferencia de datos, clase de servicio y un registro de excepciones acerca de los problemas de la capa de sesión, presentación y aplicación. Si desea recordar la Capa 5 en la menor cantidad de palabras posible, piense en diálogos y conversaciones. Capa 4: La capa de transporte La capa de transporte segmenta los datos originados en el host emisor y los reensambla en una corriente de datos dentro del sistema del host receptor. El límite entre la capa de transporte y la capa de sesión puede imaginarse como el límite entre los protocolos de aplicación y los protocolos de flujo de datos. Mientras que las capas de aplicación, presentación y sesión están relacionadas con asuntos de aplicaciones, las cuatro capas inferiores se encargan del transporte de datos. La capa de transporte intenta suministrar un servicio de transporte de datos que aísla las capas superiores de los detalles de implementación del transporte. Específicamente, temas como la confiabilidad del transporte entre dos hosts es responsabilidad de la capa de transporte. Al proporcionar un servicio de comunicaciones, la capa de transporte establece, mantiene y termina adecuadamente los circuitos virtuales. Al proporcionar un servicio confiable, se utilizan dispositivos de detección y recuperación de errores de transporte. Si desea recordar a la Capa 4 en la menor cantidad de palabras posible, piense en calidad de servicio y confiabilidad. Capa 3: La capa de red La capa de red es una capa compleja que proporciona conectividad y selección de ruta entre dos sistemas de hosts que pueden estar ubicados en redes geográficamente distintas. Si desea recordar la Capa 3 en la menor cantidad de palabras posible, piense en selección de ruta, direccionamiento y enrutamiento. Capa 2: La capa de enlace de datos La capa de enlace de datos proporciona tránsito de datos confiable a través de un enlace físico. Al hacerlo, la capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico (comparado con el lógico), la topología de red, el acceso a la red, la notificación de errores, entrega ordenada de tramas y control de flujo. Si


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desea recordar la Capa 2 en la menor cantidad de palabras posible, piense en tramas y control de acceso al medio. Capa 1: La capa física La capa física define las especificaciones eléctricas, mecánicas, de procedimiento y funcionales para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas finales. Las características tales como niveles de voltaje, temporización de cambios de voltaje, velocidad de datos físicos, distancias de transmisión máximas, conectores físicos y otros atributos similares son definidos por las especificaciones de la capa física. Si desea recordar la Capa 1 en la menor cantidad de palabras posible, piense en señales y medios.

https://image.slidesharecdn.com/capasdelmodeloosi151219014346/95/capas-del-modelo-osi-1638.jpg?cb=1450489467

4.2.8 Conceptos Básicos sobre Redes Por: Oliver Soto Una red es un conjunto de dispositivos físicos "hardware" y de programas "software", mediante el cual podemos comunicar computadoras para compartir recursos (discos, impresoras, programas, etc.) así como trabajo (tiempo de cálculo, procesamiento de datos, etc.). A cada una de las computadoras conectadas a la red se le denomina un nodo. Según angelfire.com Los dispositivos físicos necesarios para construir una red son la tarjeta de comunicación instalada en cada una de las computadoras conectadas, el cableado que los une y los programas. Los programas de la red serán aquellos que establecen la comunicación entre las estaciones y los periféricos. Las redes difieren entre sí por los servicios que pueden prestar a los usuarios, o por el tipo comunidad de usuarios atraídos por el servicio.


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Podemos dividir las redes de computadoras en las siguientes categorías principales, redes vinculadas a Internet que ofrecen las herramientas "Internet", redes fuera de líneas, proveedores de servicios comerciales, redes de conmutación (PSN). El motivo para establecer una red de computadoras nos permite entender qué es una red y por qué esta puede ser de utilidad en una organización o institución Segmento de red (subred) Un segmento de red suele ser definido por el “hardware" o una dirección de red específica. Por ejemplo, en el entorno "Novell NetWare", en un segmento de red se incluyen todas las estaciones de trabajo conectadas a una tarjeta de interfaz de red de un servidor y cada segmento tiene su propia dirección de red. Red de área locales (LAN) Una LAN es un segmento de red que tiene conectadas estaciones de trabajo y servidores o un conjunto de segmentos de red interconectados, generalmente dentro de la misma zona. Por ejemplo, un edificio. Red de campus Una red de campus se extiende a otros edificios dentro de un campus o área industrial. Los diversos segmentos o LAN de cada edificio suelen conectarse mediante cables de la red de soporte. Red de área metropolitanas (MAN) Una red MAN es una red que se expande por pueblos o ciudades y se interconecta mediante diversas instalaciones públicas o privadas, como el sistema telefónico o los suplidores de sistemas de comunicación por microondas o medios ópticos. Red de área extensa (WAN y redes globales) Las WAN y redes globales se extienden sobrepasando las fronteras de las ciudades, pueblos o naciones. Los enlaces se realizan con instalaciones de telecomunicaciones públicas y privadas, además por microondas y satélites.

https://www.monografias.com/trabajos30/conceptos-redes/Image1379.gif

4.2.8.1 Dirección IP Por: Oliver Soto Según Wikipedia La dirección IP es un conjunto de números que identifica, de manera lógica y jerárquica, a una interfaz en la red (elemento de comunicación/conexión) de un dispositivo (computadora, laptop, teléfono inteligente) que utilice el protocolo (Internet Protocol) o, que corresponde al nivel de red del modelo TCP/IP.1 La dirección IP no debe confundirse con la dirección MAC, que es un identificador de 48 bits expresado en código hexadecimal, para identificar de forma única la tarjeta de red y no depende del protocolo de conexión utilizado en la red.


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La dirección IP puede cambiar a menudo debido a cambios en la red, o porque el dispositivo encargado dentro de la red de asignar las direcciones IP, decida asignar otra IP (por ejemplo, con el protocolo DHCP). A esta forma de asignación de dirección IP se le denomina también dirección IP dinámica (normalmente abreviado como IP dinámica).1Los sitios de Internet que por su naturaleza necesitan estar permanentemente conectados, generalmente tienen la necesidad de una dirección IP fija (comúnmente, IP fija o IP estática). Esta no cambia con el tiempo. Los servidores de correo, DNS, FTP públicos y servidores de páginas web necesariamente deben contar con una dirección IP fija o estática, ya que de esta forma se permite su localización en la red. Los dispositivos se conectan entre sí mediante sus respectivas direcciones IP. Sin embargo, para las personas es más fácil recordar un nombre de dominio que los números de la dirección IP. Los servidores de nombres de dominio DNS, "traducen" el nombre de dominio en una dirección IP. Si la dirección IP dinámica cambia, es suficiente actualizar la información en el servidor DNS. El resto de las personas seguirán accediendo al dispositivo por el nombre de dominio. Las direcciones IPV4 se expresan mediante un número binario de 32 bits permitiendo un espacio de direcciones de hasta 4.294.967.296 (232) direcciones posibles. Las direcciones IP se pueden expresar como números de notación decimal: se dividen los 32 bits de la dirección en cuatro octetos. El valor decimal de cada octeto está comprendido en el intervalo de 0 a 255 [el número binario de 8 bits más alto es 11111111 y esos bits, de derecha a izquierda, tienen valores decimales de 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 y 128, lo que suma 255]. En la expresión de direcciones IPv4 en decimal se separa cada octeto por un carácter único ".". Cada uno de estos octetos puede estar comprendido entre 0 y 255. Ejemplo de 192.168.255.254/18

representación

de

dirección

IPv4:

10.128.1.253,

En las primeras etapas del desarrollo del Protocolo de Internet, los administradores de Internet interpretaban las direcciones IP en dos partes, los primeros 8 bits para designar la dirección de red y el resto para individualizar la computadora dentro de la red. Este método pronto probó ser inadecuado, cuando se comenzaron a agregar nuevas redes a las ya asignadas. En 1981 el direccionamiento internet fue revisado y se introdujo la arquitectura de clases.

https://blog.educacionit.com/wp-content/uploads/2019/04/blog-educacionit-01-2.jpg


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4.2.8.2 Mascara de Red Por: Oliver Soto La máscara de red es una combinación de bits que sirve para delimitar el ámbito de una red de ordenadores.1 Su función es indicar a los dispositivos qué parte de la dirección IP es el número de la red, incluyendo la subred, y qué parte es la correspondiente al host. Una máscara de red es una combinación de bits que permite delimitar el ámbito de una red de ordenadores. De esta forma, la función de la máscara de red es indicar a todos los dispositivos qué parte de la dirección IP es la correspondiente al número de la red, a la máscara de subred y la que corresponde al host. A través de la máscara de red, cualquier sistema, desde un ordenador hasta un router, puede saber si debe enviar un paquete dentro o fuera de la subred a la que se encuentra conectado. A su vez, la misma se nutre de una conexión de 32 bits, mediante la cual realiza su división con el resto de subredes. La dirección IP completa se calcula realizando un AND lógico solo con aquellos bits que indique la máscara de subred (MS). El número total de direcciones IP que tiene esa subred es inversamente proporcional al número de bits encendidos en la máscara de red. Esa subred suele llamarse LAN. La dirección IP del enrutador se programa en el mismo enrutador. La mayoría del enrutador vienen con una dirección de fábrica, modificable a través de un puerto serie o por red mediante http, telnet u otros protocolos. Esta dirección modificable es la puerta de enlace de la red. El enrutador generalmente tiene dos direcciones IP, cada una en un rango distinto. Por ejemplo, una en el rango de una subred pequeña de 16 ordenadores y otra en otra subred más grande cuyo Gateway o puerta de enlace da acceso a Internet. Solo se ven entre sí los equipos de cada subred o aquellos que tengan enrutadores y puertas de enlace bien definidas para enviar paquetes y recibir respuestas. De este modo se forman y definen las rutas de comunicación entre ordenadores de distintas subredes. Cuando un enrutador se comunica con un ISP o proveedor de servicios de Internet generalmente se les asigna una dirección pública o externa, la cual no es modificable sino asignada por la empresa suministradora (ISP) de ADSL/RDSI. En resumen, la máscara lo que determina es qué paquetes que circulan por la LAN se aceptan por algún ordenador de la LAN o qué paquetes han de salir fuera de la LAN (por el enrutador).

4.2.7.3 Puerta de enlaces predeterminada Por: Nelson Eduardo López Pirir Una puerta de enlace predeterminada, es el dispositivo que actúa de interfaz De conexión entre aparatos o dispositivos, y también posibilita compartir recursos entre dos o más ordenadores. Poseerá: •

Una dirección de IP privada: Para identificarse dentro de la red local (intranet)


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Una dirección de IP publica: Para identificarse en la red exterior (extranet)

Comunmente en los hogares u oficinas, ese dispositivo es el enrutador y cablemódem o módem-DSL, que conecta la red local (LAN) hogareña u ofimática con Internet (WAN).

❖ EJEMPLO Una red compuesta por dispositivos y un enrutador: •

Direccion de impresoras)

los

dispositivos

(generalmente

computadoras

192.168.4.3 (computadora 1) 192.168.4.4 (computadora 2) 192.168.4.5 (computadora 3) 192.168.4.6 (computadora 4) 192.168.4.7 (computadora 5) 192.168.4.8 (computadora 6)

Enrutador:

192.168.4.1 (dirección IP privada LAN), para comunicarse con la red local. dirección IP pública (WAN, Internet), para comunicarse con otra red. •

Mascara de subred

255.255.255.0 Se pueden usar las direcciones IP desde 192.168.4.1 hasta 192.168.4.254.

Fuente: https://cutt.ly/Zv1Vx5d

e


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4.2.7.4 Servidores DNS Según Digital Guide Un servidor DNS, también conocido como servidor de nombres, consiste en un software para servidores que recurre a la base de datos de un DNS para responder a las peticiones que guardan relación con el espacio de nombres de dominio, se alojan en hosts dedicados, también se denominan así a los ordenadores que albergan estos programas. Hay servidores DNS primarios Y secundarios (Domain Name Service)

➢ Servidores Primarios, principal o maestro: se le llama asi cuando guarda la información sobre una zona determinada del espacio de nombres de dominio en su propia base de datos. El sistema de nombres está construido de tal forma que cada zona disponga de, al menos, un servidor de nombres primarios. Un sistema de este tipo suele ser implementado como clúster de servidores donde se almacenan los datos de zona idénticos en un sistema maestro y en varios esclavos, aumentando, gracias a esta redundancia, la seguridad ante caídas y la disponibilidad de un servidor maestro. De aquí procede la denominación de servidores primarios y secundarios que se ha usado. ➢ Servidor secundario o esclavo: Son de segunda o de tercera mano, este servidor se convierte en secundario o esclavo para esta información. Esta situación se produce cuando un servidor no puede resolver una petición con su propia base de datos y ha de recurrir a la información disponible en otro servidor de nombres (resolución recursiva). Estos datos del DNS se guardan de forma temporal en un almacenamiento local (caching) y se proporcionan en caso de peticiones futuras. Como es posible que las entradas en el propio archivo de zona haya cambiado en el ínterin, la información proporcionada por servidores secundarios no se considera segura. ➢ Notificación de errores del DNS: A veces se recibe la notificación de error “El servidor DNS no responde” cuando Hay problemas de conexión. Esto sucede cuando la conexión con Internet no funciona y no es posible acceder a una página web. ❖ EJEMPLO Este ejemplo describe una subred simple con un servidor de sistema de nombresde dominio (DNS) para uso interno. En la siguiente imagen se ve un DNS que se ejecuta en una plataforma IBM® i para red interna. Esta única instancia de servidor DNS está configurada para que esté a la escucha de las consultas en todas las direcciones IP de la interfaz. El sistema es un servidor de nombres primario de la zona cualquierempresa.com


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Fuente:

https://www.ibm.com/docs/es/ssw_ibm_i_73/rzakk/rzakk500.gif

Cada host de la zona tiene una dirección IP y un nombre de dominio. El Administrador debe definir manualmente los hosts en los datos de zona del DNS, creando Registros de recursos. Los registros de correlación de direcciones (A en el caso de IPv4 o AAAA en el caso de IPv6) correlacionan el nombre de una máquina con la dirección IP Asociada a ella. De esta forma, los demás hosts de la red pueden consultar el servidor DNS para que localice la dirección IP asignada a un determinado nombre de host.

Los registros de puntero de búsqueda inversa (PTR) correlacionan la dirección IP de máquina con el nombre asociado a ella. De esta forma, los demás hosts de la red pueden consultar el servidor DNS para saber el nombre del host que se corresponde con una dirección IP.

4.2.8

Red de área local (LAN) y redes de area Amplia (WAN)

Según Wikipedia Una red de área local o LAN es una red de computadoras que abarca un área reducida a una casa, un departamento o un edificio. La topología de red define la estructura de una red. La conexión LAN abarca dispositivos y periféricos conectados a un servidor dentro de un área relativamente pequeña, como una oficina, sucursal o edificio. Este tipo de red fue desarrollado para transmitir cantidades de datos grandes en poco tiempo, cuando el Internet doméstico iba dando sus primeros pasos y las velocidades de transferencia eran muy lentas. Así mismo, para compartir recursos de hardware en un mismo y limitado espacio. Eso no significa que se trate de una tecnología obsoleta, hasta la fecha, es un tipo de conexión de lo más fiable y común. Los dispositivos conectados con este tipo de enlace, comparten herramientas y recursos como la misma conexión a Internet, impresoras, escáneres, cámaras, discos duros (u otro dispositivo de almacenamiento), programas que permiten intercambiar archivos, mensajes, realizar llamadas por IP o sesiones de video. En un área de trabajo se da el caso de que varios dispositivos necesiten de un hardware en común como una impresora, copiar datos de una computadora a otra o bases de datos comunitarios. Implementar una Red LAN puede significar la mejor solución para estas situaciones.


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❖ VENTAJAS •

Tecnología Broadcast (difusión) con el medio de transmisión compartido.

Capacidad de transmisión comprendida entre 1 Mbps y 1 Gbps.

La facilidad con que se pueden efectuar cambios en el Hardware y el Software

Gran variedad y número de dispositivos conectados

Posibilidad de conexión con otras redes

❖ DESVENTAJAS

mayor riesgo de inseguridad. debido a hackers o virus.

sino hay servidor se puede producir una sobrecarga de los pc’s.

si tenemos servidor y éste deja de funcionar, deberemos decir adiós a la red

Fuente:

https://cutt.ly/Bv1VsuS

Según Wikipedia Una red de área amplia, o WAN (Wide Area Network en inglés), es una red de computadoras que une varias redes locales, aunque sus miembros no estén todos en una misma ubicación física. Las WAN no necesariamente tienen que estar conectadas a las LAN. Por ejemplo, puede tener un esqueleto localizado de una tecnología WAN, que conecta diferentes LANs dentro de un campus. Esta podría ser la de facilitar las aplicaciones de ancho de banda más altas, o proporcionar una mejor funcionalidad para los usuarios. Las WAN se utilizan para conectar redes LAN y otros tipos de redes. Así los usuarios se pueden comunicar con los usuarios y equipos de otros lugares. Muchas WAN son construidas por una organización en particular y son privadas. Otras, construidas por los proveedores de servicios de Internet, que proporcionan conexiones LAN a una organización de Internet. WAN a menudo se construyen utilizando líneas arrendadas. En cada extremo de la línea arrendada, un enrutador conecta la LAN en un lado con un


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segundo enrutador dentro de la LAN en el otro. Las líneas arrendadas pueden ser muy costosas. En lugar de utilizar líneas arrendadas, WAN también se puede construir utilizando métodos menos costosos de conmutación de circuitos o conmutación de paquetes.

❖ CARACTERISTICAS: •

Posee máquinas dedicadas a la ejecución de programas de usuario (hosts).

Una sub-red, donde conectan varios hosts.

División entre líneas de transmisión y elementos de conmutación (enrutadores). ❖ Ventajas de la Red WAN:

Permite usar un software especial para que entre sus elementos de red coexistan minicomputadoras y macrocomputadoras.

No se limita a espacios geográficos determinados.

Ofrece una amplia gama de medios de transmisión, como los enlaces satelitales. ❖ DESVENTAJES DE LA RED WAN:

Se deben emplear equipos con una gran capacidad de memoria, ya que este factor repercute directamente en la velocidad de acceso a la información.

No destaca por la seguridad que ofrece a sus usuarios. Los virus y la eliminación de programas son dos de los males más comunes que sufre la red WAN.

Fuente: https://acortar.link/QS3xw

4.2.9

Medios de Networking

Los medios de networking son la base de las redes. Por ellos circulan los diferentes tipos de tráficos, como los datos, la voz y el video. Para una mejor comprensión, abordaremos los variados medios existentes, sus categorías, sus características y el ambiente de aplicación de cada uno. La comunicación a través de una red es transportada por un medio. El medio proporciona el canal por el cual viaja el mensaje desde el origen hasta el destino. Las redes modernas utilizan principalmente tres tipos de medios para interconectar los dispositivos y proporcionar la ruta por la cual pueden transmitirse los datos. Estos medios son:


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Hilos metálicos dentro de los cables

Fibras de vidrio o plásticas (cable de fibra óptica)

Transmisión inalámbrica.

Desde los primeros días de las redes, fue el cable de cobre el que predominó y brindó los tendidos en todas las redes de área local (LAN). En la actualidad, hay varios tipos de cable de cobre disponibles en el mercado. La correcta selección del cableado resulta fundamental para que la red funcione de manera eficiente. El medio más utilizado para las comunicaciones de datos es el cableado que utiliza alambres de cobre para señalizar bits de control y de datos entre los dispositivos de red. El cableado utilizado para las comunicaciones de datos generalmente consiste en una secuencia de alambres individuales de cobre que forman circuitos que cumplen objetivos específicos de señalización.

Otros tipos de cableado de cobre, que se conocen como cables coaxiales, tienen un conductor simple que circula por el centro del cable envuelto por el otro blindaje, pero está aislado de éste. El tipo de medio de cobre elegido se especifica mediante el estándar de la capa física necesario para enlazar las capas de enlace de datos de dos o más dispositivos de red.

Fuente: https://cutt.ly/qv17dyh

4.2.10

DISPOSITIVOS DE NETWORKING

Según Gleandas Notepad los dispositivos de networking son todos aquellos


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que se conectan de forma directa a un segmento de red estos dispositivos están clasificados en dos grandes grupos el primero son los dispositivos de usuario final entre los cuales destacan las computadoras, escáneres, impresoras etc. Por otro lado, tenemos los dispositivos de red estos dispositivos son los que conectan los dispositivos de usuario final posibilitando la comunicación entre ellos. A los dispositivos de usuario final que están conectados entre si se les conoce como host, estos dispositivos pueden funcionar sin necesidad de estar conectados a un dispositivo de red, pero sus capacidades se ven sumamente limitadas.

REPETIDORES:

Un repetidor es un dispositivo de red que se utiliza para regenerar la señal tanto analógicas como digitales que se distorsionan a causa de pérdidas en la transmisión producidas por la atenuación, este dispositivo trabaja a nivel de capa física del modelo OSI tiene dos puertos y permite extender la red, un repetidor no toma decisiones inteligentes acerca del envío de paquetes como lo hace un router o puente.

fuente: https://cutt.ly/Wv0qBrm (Ejemplo de un repetidor)

HUBS:

Permiten que la red trate un grupo de hosts como si fuera una sola unidad de manera pasiva, sin interferir en la transmisión de datos. Los hubs activos no sólo concentran hosts, sino que además regeneran señales, estos dispositivos trabajan física y tienen más puertos que un repetidor.

Fuente: https://definicion.de/wp-content/uploads/2018/05/hub.jpg (Ejemplo de un Hub)

PUENTES:

Convierten los formatos de transmisión de datos de la red además de realizar


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administración básica de la transmisión de datos. Los puentes, tal como su nombre lo indica, proporcionan las conexiones entre LAN. Los puentes no sólo conectan las LAN, sino que además verifican los datos para determinar si les corresponde o no cruzar el puente. Esto aumenta la eficiencia de cada parte de la red. Trabajan a nivel de la capa de enlace de datos del modelo OSI, segmentan la red por puertos y son dispositivos pasivos.

Fuente: https://cutt.ly/ev0enkN (Ejemplo de Puentes)

ROUTERS:

Los routers pueden regenerar señales, concentrar múltiples conexiones, convertir formatos de transmisión de datos, y manejar transferencias de datos. También pueden conectarse a una WAN, lo que les permite conectar LAN que se encuentran separadas por grandes distancias. Ninguno de los demás dispositivos puede proporcionar este tipo de conexión. Trabajan en la capa de red del modelo OSI segmentan la red por puerto a nivel de capa 2 y 3.

Fuente: https://cutt.ly/9v0rOlT (Ejemplo de Router)


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EGRAFIA

Puerta de enlaces predeterminada https://infotecs.mx/blog/gateway.html

Servidores DNS https://www.ibm.com/docs/es/i/7.3?topic=dns-example-single-serverintranet https://www.ionos.es/digitalguide/servidores/know-how/que-es-el-servidordns-y-como-funciona/

Redes de área local (LAN) y redes de área Amplia (WAN) https://www.eninetworks.com/blog-que-es-una-red-lan/ https://www.ecured.cu/Red_de_%C3%A1rea_local_(LAN) https://redessegunsudistanciadetransmision.wordpress.com/redlan/ventajas-y-desventajas-de-la-red-lan/ https://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_%C3%A1rea_amplia#:~:text=Una%20r ed%20de%20%C3%A1rea%20amplia,en%20una%20misma%20ubicaci%C3% B3n%20f%C3%ADsica.

Medios de Networking https://imsoporte.wordpress.com/2013/07/22/medios-denetworking/#:~:text=Los%20medios%20de%20networking%20son,de%20apli caci%C3%B3n%20de%20cada%20uno. http://cidecame.uaeh.edu.mx/lcc/mapa/PROYECTO/libro35/213_caracter sticas_y_usos_de_los_medios_de_red.html

Dispositivos de Networking https://glendasnotepad.wordpress.com/2008/07/20/dispositivos-denetworking/


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Taller de Electrónica Digital

Quinto Grado


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Capítulo I 1.2 Componentes electrónicos Por: Pedro Arrecís Según: Componente electrónico - Wikipedia, la enciclopedia libre Un componente electrónico es un dispositivo que forma parte de un circuito electrónico. Se suelen encapsular, generalmente en un material cerámico, metálico o plástico, y terminar en dos o más terminales o patillas metálicas. Se diseñan para ser conectados entre ellos, normalmente mediante soldadura, a un circuito impreso, para formar el mencionado circuito. Los componentes son dispositivos físicos, mientras que los elementos son modelos o abstracciones idealizadas que constituyen la base para el estudio teórico de los mencionados componentes. Así, los componentes aparecen en un listado de dispositivos que forman un circuito, mientras que los elementos aparecen en los desarrollos matemáticos de la teoría de circuitos.

Clasificación -

Según su estructura física.

-

Según el material base de fabricación.

-

Según su funcionamiento.

-

Según el tipo energía.

Fuente: Componentes - Componente electrónico - Wikipedia, la enciclopedia libre


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1.2.1 Compuertas lógicas. Por: Pedro Arrecís. Según: Puerta lógica - Wikipedia, la enciclopedia libre Una Puerta lógica, es un dispositivo electrónico con una función booleana u otras funciones como sumar o restar, incluyen o excluyen según sus propiedades lógicas. Se pueden aplicar a tecnología electrónica, eléctrica, mecánica, hidráulica y neumática. Según: Puertas Lógicas (AND, OR, XOR, NOT, NAND, NOR y XNOR) (descubrearduino.com) Una puerta lógica es un bloque en la construcción de un circuito digital. La mayoría de las puertas lógicas tienen dos entradas y una salida y están basadas en álgebra booleana. En un momento dado, cada terminal está en una de las dos condiciones binarias false (alto) o true (bajo). Dependiendo del tipo de puerta lógica que se utilice y de la combinación de entradas, la salida binaria será diferente. Una puerta lógica puede ser pensada como un interruptor de luz, donde en una posición la salida está apagada-0, y en otra, está encendida-1, las puertas lógicas son comúnmente usadas en circuitos integrados (IC).

Fuente: puertas.gif (343×137) (fisicafundamental.net)

Tipos de compuertas lógicas - AND - OR - NOT - NAND - NOR - XNOR


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1.2.2 Familias TTL y CMOS. Por: Luis Audón. Según: studocu.com. El estudio de los TTL y CMOS permite conocer que estas tienen tiene relación con las compuertas las cuales permiten la conformación de circuitos que nos ayudan a mejorar los tiempos de propagación y disminuir la potencia disipada por función con el fin de lograr integrar la mayor cantidad de componentes en un solo chip. La tecnología CMOS ofrece en general ventajas en cuanto a la tensión de alimentación la temperatura de trabajo la inmunidad al ruido el fan-out y la potencia disipada. Respecto a la tecnología TTL su ventaja el menor tiempo de conmutación y un costo ligeramente más bajo. A través de las características de la familia TTL y CMOS podemos determinar cuáles son los de mayor importancia y de mayor uso dentro de la tecnología para lograr obtener una repuesta llena de satisfacción a la hora de montar un circuito integrado destinado para cual quiere desempeño dentro de la tecnología digital. TTL significa "Tiempo de Vida" o "Time To Live", y se refiere a un límite en el periodo de tiempo o el número de iteraciones o transmisiones en computadora y tecnología de red de computadoras que una unidad de datos puede experimentar antes de ser desechada. Las señales de salida TTL se degradan rápidamente si no se transmiten a través de circuitos adicionales de transmisión (no pueden viajar más de 2 m por cable sin graves pérdidas). Los CMOS son familias lógicas empleadas en la fabricación de circuitos integrados. que consiste en la utilización conjunta de transistores de tipo PMOSy tipo NMOS configurados de forma tal que en estado de reposo el consumo de energía es únicamente el debido a las corrientes parásitas colocado en la placa base. En la actualidad la mayoría de los circuitos integrados que se fabrican utilizan la tecnología CMOS esto incluye microprocesadores, memorias, procesadores digitales de señales y muchos otros tipos de circuitos integrados digitales cuyo consumo es considerablemente bajo. El bajo consumo de potencia estática gracias a la alta impedancia de entrada de los transistores de tipo MOSFET y a que en estado de reposo un circuito CMOS sólo experimentará corrientes parásitas. Esto es debido a que en ninguno de los dos estados lógicos existe un camino directo entre la fuente de alimentación y el terminal de tierra o lo que es lo mismo uno de los dos transistores que forman el inversor CMOS básico se encuentra en la región de corte en estado estacionario.

Tecnología TTL Fuente: https://i.pinimg.com/originals/51/03/78/5103780b577f73ac9181150dcbe95718.gif


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1.3 Circuitos con lógica combinacional y secuencial. Por: Luis Audón Según: itq.edu.mx. Entendemos por circuito un sistema formado por un cierto número de señales de entrada (cada señal corresponde a un cable), un conjunto de dispositivos electrónicos que hacen operaciones sobre las señales de entrada (las manipulan electrónicamente) y que generan un determinado número de señales de salida. Las señales de salida, pues, se pueden considerar como funciones de las de entrada y se puede decir que los dispositivos electrónicos. Son capaces de tener salidas no solo en función de las entradas actuales, sino que también en de entradas o salidas anteriores, Esto se debe a que los sistemas secuenciales tienen memoria y son capaces de almacenar información a través de sus estados internos. Las condiciones superfluas corresponden a aquellos casos en que las combinaciones de variables de entrada no pueden ocurrir. Un circuito lógico secuencial es aquel cuyas salidas no solo dependen de sus entradas actuales, sino también de su posición o estado actual, almacenada en elementos de memoria. Este consta de un circuito combinatorio y elementos de almacenamiento que juntos forman un sistema retroalimentado. Los elementos de almacenamiento son dispositivos que pueden almacenar información binaria en su interior (1’s y 0’s). La información binaria almacenada define el estado del circuito secuencial, el circuito secuencial recibe información binaria de entradas externas, las cuales, junto con el estado presente almacenado en memoria, determinan el valor binario de las salidas, así como la condición para cambiar el estado del circuito. Los cambios de estado de la mayoría de los circuitos secuenciales ocurren en tiempos especificados por una señal de reloj que corre libremente. La siguiente figura muestra los diagramas de tiempo y la nomenclatura de las señales típicas de reloj.

Imagen: lógica combinacional y secuencial Fuente:

https://lh3.googleusercontent.com/proxy/8auEBzQh8c_YEvJBzaWeSUFR3AFVTRWoTLl1WmmHZL A5nEWjdgdk3fx_xt-O9jK_JRngjZPdmqoALJJjYcZpfEHzDqVLvyujaEAnkEATeddek3Q_DWt_IMIw8X_dqCFQjXY9yU4gIdXkzucENHRJBlpOIGJ6wbMtko


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Se denomina sistema combinacional o lógica combinacional a todo sistema digital en el que sus salidas son función exclusiva del valor de sus entradas en un momento dado, sin que intervengan en ningún caso estados anteriores de las entradas o de las salidas. Las funciones booleanas – compuestas por operadores OR, AND, NAND, XOR– se pueden representar íntegramente mediante una tabla de verdad. Por tanto, carecen de memoria y de retroalimentación. Los circuitos lógicos combinacionales se caracterizan porque el valor de las señales de salida en un momento determinado depende del valor de las señales de entrada en ese mismo momento. Todos los circuitos combinacionales pueden representarse empleando álgebra de Boole a partir de su función lógica, generando de forma matemática el funcionamiento del sistema combinacional. De este modo, cada señal de entrada es una variable de la ecuación lógica de salida. Por ejemplo, un sistema combinacional compuesto exclusivamente por una puerta AND tendría dos entradas A y B. Se define como aquella clase de circuitos digitales donde, en cualquier tiempo dado, el estado de todas las salidas solo depende de los valores de las entradas en ese tiempo y no del estado de las entradas anteriores. Un circuito combinacional se puede considerar como una caja negra que tiene N líneas de entrada y P líneas de salida, cada una de las cuales lleva a cabo una función digital o lógica, la que solo puede adoptar dos posibles valores, comúnmente indicados como 1 y 0.A partir de un enunciado verbal o simbólico de la relación entre la entrada y la salida, la tarea del diseñador de la lógica es llenar la caja con un circuito formado de interconexiones apropiadas de componentes lógicos fundamentales llamados compuertas.

Imagen: lógica combinacional Fuente: https://dlnmh9ip6v2uc.cloudfront.net/r/600600/assets/3/4/7/5/e/51e5c089ce395f8d16000000.png


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1.2.1 Construcción y diseño de circuitos Por: Jonathan Azurdia Según Slideshare.net. un circuito eléctrico es una combinación de elementos conectados entre sí, que generan electricidad, y la transportan. La finalidad de los circuitos eléctricos es hacer que la corriente haga trabajos útiles como iluminar, hacer mover un motor o hacer funcionar un aparato. El diseño de circuitos es la parte de la electrónica que estudia las distintas metodologías con el fin de desarrollar un circuito electrónico, que puede ser tanto analógico como digital. Según Wikipedia.com. En función del número de componentes que forman al ser integrados se habla de diferentes escalas de integración. Las fronteras entre las distintas escalas son difusas, pero se denominan SSI(Small Scale of Integration) los circuitos de baja complejidad, MSI(Medium Scale of Integration) y LSI(Large Scale Integration) los circuitos de media y alta complejidad, y finalmente VLSI(Very Large Scale Integration) para circuitos extraordinariamente complejos hasta cientos de millones de transistores. En esta última categoría entrarían los microprocesadores modernos. El diseño se realiza a distintos niveles. Por una parte, tenemos la parte física, donde se diseña la estructura real de los componentes electrónicos que constituyen el circuito, sus dimensiones, materiales. Por encima podemos encontrar métodos de diseño de cada vez más alto nivel, hasta llegar a los llamados lenguajes de descripción de hardware. Estos permiten introducir descripciones de los distintos bloques funcionales de un sistema para su simulación, verificación e incluso para la generación automática del circuito físico con la herramienta de síntesis apropiada. Algunos de los lenguajes de descripción de hardware más conocidos y empleados son VHDL y Verilog. En general los circuitos analógicos no permiten este grado de automatización y se requiere un diseño más artesano, donde la distribución física de los componentes desempeña un papel fundamental en el resultado final.

Fuente: https://claverotech.files.wordpress.com/2013/11/pcb_fuente.png


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Según Slideshare.net. Un circuito en paralelo es aquel que dispone de dos o mas operadores conectados en distintos cables. Dicho de otra forma, en ellos para pasar de un punto a otro del circuito, la corriente eléctrica dispone de varios caminos alternativos, por lo que esta solo atravesara aquellos operadores que se encuentren en su recorrido.

Fuente: https://i.pinimg.com/474x/6a/aa/2b/6aaa2b2e2ed4c3252f274ead65563ca1.jpg

Según Slideshare.net Los circuitos mixtos son aquellos que disponen de tres o más operadores eléctricos y en cuya asociación concurren a la vez los dos sistemas anteriores en serie y en paralelo. En este tipo de circuitos se combinan a la vez los efectos de los circuitos en serie y en paralelo, por lo que en cada caso habrá que interpretar su funcionamiento.

Fuente: https://sites.google.com/site/proyectocircuitos1/_/rsrc/1467137335943/circuitomixto/mixto%20miixto.gif

Según Electronicaonline.net.


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Es un circuito en serie el que posee más de una resistencia, pero solo un camino a través del cual fluye la electricidad. Desde un extremo del circuito los electrones se mueven a lo largo de un camino sin ramificaciones, a través de las resistencias, hasta el otro extremo del circuito. Todos los componentes de un circuito en serie están conectados de extremo a extremo.

Fuente: https://electronicaonline.net/wp-content/uploads/2019/03/circuito-en-serieejemplos-400x225.jpg

1.2.2

FLIP – FLOPS

Por: Jonathan Azurdia Según Ingmecafenix.com El flip flop es el nombre común que se le da a los dispositivos de dos estados (biestables), que sirven como memoria básica para las operaciones de lógica secuencial. Los Flip-flops son ampliamente usados para el almacenamiento y transferencia de datos digitales y se usan normalmente en unidades llamadas “registros”, para el almacenamiento de datos numéricos binarios.

Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/flip-flop.jpg


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Tenemos el FLIP-FLOP R-S(Set-Reset) utiliza dos compuertas NOR. S y R son las entradas, mientras que Q y Q’ son las salidas (Q es generalmente la salida que se busca manipular.) La conexión cruzada de la salida de cada compuerta a la entrada de la otra construye el lazo de reglamentación imprescindible en todo dispositivo de memoria.

Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/Flip-flopS-R.png

El Flip-flop T cambia de estado en cada pulso de T. El pulso es un ciclo completo de cero a 1. Con el flip flop T podemos complementar una entrada de reloj al flip flop rs.

Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/S-R-T-300x174.png

El flip-flop J-K es una mezcla entre el flip-flop S-R y el flip-flop T. A diferencia del flip flop RS, en el caso de activarse ambas entradas a la vez, la salida adquiere el estado contrario al que tenía.


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Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/flip-flop-JK300x174.png

El flip-flop D es uno de los FF más sencillos. Su función es dejar pasar lo que entra por D, a la salida Q, después de un pulso del reloj.

Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/flp-flop-d300x133.png


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1.2.3 Simulación de circuitos combinacionales. Por: Eliseo Baten. Según: wikipedia.org Se llama sistema combinacional o lógica combinacional a todo sistema lógico en el cual sus salidas son funcionalidad única del costo de sus entradas en un rato dado, sin que intervengan en ningún caso estados anteriores de las entradas o de las salidas. En electrónica digital la lógica combinacional está formada por ecuaciones básicas desde las operaciones primordiales del álgebra de Boole. •

Unidad aritmético lógica

Dichos circuitos están formados solamente por puertas lógicas interconectadas entre sí, sin ningún biestable o celda de memoria. Funciones combinacionales Todos los circuitos combinacionales tienen la posibilidad de representarse utilizando álgebra de Boole desde su funcionalidad lógica, generando de manera matemática el manejo del sistema combinacional. Ejemplificando, un sistema combinacional compuesto exclusivamente por una puerta AND tendría 2 entradas A y B.

fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bf/Circuito_combina cional.svg/1920px-Circuito_combinacional.svg.png

Fuente de imagen: https://i.ytimg.com/vi/eSodNeKZRHo/maxresdefault.jpg

Ejemplo de un video de simulación de circuitos combinacionales


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Capítulo II 2.1 Microcontrolador. Por: Eliseo Baten. Según: wikipedia.org Un microcontrolador incluye en su interior las 3 primordiales unidades funcionales de una PC: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida. Generalmente, va a tener la función de seguir estando a la espera de un acontecimiento como pulsar un botón o de otra interrupción; de esta forma, el consumo de energía a lo largo del estado de reposo (reloj de la CPU y los periféricos de la mayoría) podría ser solo de nano watts, lo cual provoca que varios de ellos sean bastante adecuados para aplicaciones con batería de extensa duración. Otros microcontroladores tienen la posibilidad de servir para papeles de rendimiento crítico, donde sea primordial actuar más como un procesador digital de señal (DSP), con velocidades de reloj y consumo de energía más elevados. Para que logre mantener el control de cualquier proceso se necesita crear o producir y después filmar en la EEPROM o equivalente del microcontrolador cualquier programa, el cual podría ser escrito en lenguaje ensamblador u otro lenguaje para microcontroladores; no obstante, para que el programa logre ser grabado en la memoria del microcontrolador, debería ser codificado en sistema numérico hexadecimal que es al final el sistema que hace laborar al microcontrolador una vez que este es alimentado con el voltaje conveniente y asociado a dispositivos analógicos y discretos para su manejo.

Fuente de imagen: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/64/Intel_8742_1530569 95.jpg/800px-Intel_8742_153056995.jpg


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2.2 Arduino. Por: Jordy Carrillo. Según: Wikipedia.org Arduino es una plataforma de creación de electrónica de código abierto, la cual está basada en hardware y software libre, flexible y fácil de utilizar para los creadores y desarrolladores. Esta plataforma permite crear diferentes tipos de microordenadores de una sola placa a los que la comunidad de creadores puede darles diferentes tipos de uso. Para poder entender este concepto, primero vas a tener que entender los conceptos de hardware libre y el software libre. El hardware libre son los dispositivos cuyas especificaciones y diagramas son de acceso público, de manera que cualquiera puede replicarlos. Esto quiere decir que Arduino ofrece las bases para que cualquier otra persona o empresa pueda crear sus propias placas, pudiendo ser diferentes entre ellas, pero igualmente funcionales al partir de la misma base. El proyecto nació en 2003, cuando varios estudiantes del Instituto de Diseño Interactivo de Ivrea, Italia, con el fin de facilitar el acceso y uso de la electrónico y programación. Lo hicieron para que los estudiantes de electrónica tuviesen una alternativa más económica a las populares BASIC Stamp, unas placas que por aquel entonces valían más de cien dólares, y que no todos se podían permitir. El resultado fue Arduino, una placa con todos los elementos necesarios para conectar periféricos a las entradas y salidas de un microcontrolador, y que puede ser programada tanto en Windows como macOS y GNU/Linux. Un proyecto que promueve la filosofía 'learning by doing', que viene a querer decir que la mejor manera de aprender es cacharreando.

Imagen: Arduino en su edición MEGA Fuente: https://www.xataka.com/basics/que-arduino-como-funciona-que-puedes-haceruno

2.2.1 Partes de la tarjeta electrónica Arduino y características


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Por: Jordy Carrillo. Arduino es una plataforma de prototipos electrónica de código abierto (open-source) basada en una sencilla placa con entradas y salidas, en un entorno de desarrollo que está basado en el lenguaje de programación Processing. Es un dispositivo que conecta el mundo físico con el mundo virtual, o el mundo analógico con el digital. Partes de un Arduino: el Arduino como todo componente esta conformado distintas partes como son entradas, salidas, alimentación, comunicación y shields. Entradas: Son los pines de nuestra placa que podemos utilizar para hacer lecturas. En la placa Uno son los pines digitales (del 0 al 13) y los analógicos (del A0 al A5). Salidas: Los pines de salidas se utilizan para el envío de señales. En este caso los pines de salida son sólo los digitales (0 a 13). Otros pines: También tenemos otros pines como los GND (tierra), 5V que proporciona 5 Voltios, 3.3V que proporciona 3.3 Voltios, los pines REF de referencia de voltaje, TX (transmisión) y RX (lectura) también usados para comunicación serial, RESET para resetear, Vin para alimentar la placa y los pines ICSP para comunicación SPI. Alimentación: Como hemos visto el pin Vin sirve para alimentar la placa, pero lo más normal es alimentarlo por el jack de alimentación usando una tensión de 7 a 12 Voltios. También podemos alimentarlo por el puerto USB, pero en la mayoría de aplicaciones no lo tendremos conectado a un ordenador. Comunicación: En nuestros tutoriales nos comunicaremos con Arduino mediante USB para cargar los programas o enviar/recibir datos. Sin embargo, no es la única forma que tiene Arduino de comunicarse. Cuando insertamos una shield ésta se comunica con nuestra placa utilizando los pines ICSP (comunicación ISP), los pines 10 a 13 (también usados para comunicación ISP), los pines TX/RX o cualquiera de los digitales ya que son capaces de configurarse como pines de entrada o salida y recibir o enviar pulsos digitales. Shields: Se llama así a las placas que se insertan sobre Arduino a modo de escudo ampliando sus posibilidades de uso. En el mercado existen infinidad de shields para cada tipo de Arduino. Algunas de las más comunes son las de Ethernet, Wi-Fi, Ultrasonidos, Pantallas LCD, relés, matrices LED’s, GPS.

Imagen: Partes de un Arduino en su edición UNO Fuente: https://www.ingmecafenix.com/electronica/arduino/

Las características generales de todas las placas Arduino son las siguientes: -

El microprocesador ATmega328


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-

32 kbytes de memoria Flash 1 kbyte de memoria RAM 16 MHz 13 pins para entradas/salidas digitales (programables) 5 pins para entradas analógicas 6 pins para salidas analógicas (salidas PWM) Completamente autónomo: Una vez programado no necesita estar conectado al PC Microcontrolador ATmega328 Voltaje de operación 5V Voltaje de entrada (recomendado) 7-12 V Voltaje de entrada (limite) 6-20 V Digital I/O Pins 14 (con 6 salidas PWM) Entradas analógicas Pins 6 DC corriente I/O Pin 40 mA DC corriente 3.3V Pin 50 mA Memoria Flash 32 KB (2 KB para el bootloader) SRAM 1 KB EEPROM 512 byte Velocidad de reloj 16 MHz

2.2.2 IDE Arduino. Por: José Coc. Según: Wikipedia.com. El entorno de desarrollo integrado (IDE) de Arduino es una aplicación multiplataforma (para Windows, macOS, Linux) que está escrita en el lenguaje de programación Java. Se utiliza para escribir y cargar programas en placas compatibles con Arduino, pero también, con la ayuda de núcleos de terceros, se puede usar con placas de desarrollo de otros proveedores. El código fuente para el IDE se publica bajo la Licencia Pública General de GNU, versión 2. El IDE de Arduino admite los lenguajes C y C ++ utilizando reglas especiales de estructuración de códigos. El IDE de Arduino suministra una biblioteca de software del proyecto Wiring, que proporciona muchos procedimientos comunes de E/S. El código escrito por el usuario solo requiere dos funciones básicas, para iniciar el boceto y el ciclo principal del programa, que se compilan y vinculan con un apéndice de programa main () en un ciclo con el GNU toolchain, que también se incluye. El IDE de Arduino emplea el programa avrdude para convertir el código ejecutable en un archivo de texto en codificación hexadecimal que se carga en la placa Arduino mediante un programa de carga en el firmware de la placa.


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Imagen: Introducción a IDE Arduino Fuente: https://mecatronicauno.com/wp-content/uploads/2018/11/interfaz-arduino-ide383x400.png

2.2.3 Implementación de la sintaxis del programa IDE Arduino. Por: José Coc. Según: aprendiendoarduino.wordpress.com. El lenguaje de programación de Arduino es C++. No es un C++ puro, sino que es una adaptación que proviene de avr-libc que provee de una librería de C de alta calidad para usar con GCC (compilador de C y C++) en los microcontroladores AVR de Atmel y muchas utilidades específicas para las MCU AVR de Atmel como avrdude. Las herramientas necesarias para programar los microcontroladores AVR de Atmel son avr-binutils, avr-gcc y avr-libc y ya están incluidas en el IDE de Arduino, pero cuando compilamos y cargamos un sketch estamos usando estas herramientas. Aunque se hable de que hay un lenguaje propio de programación de Arduino, no es cierto, la programación se hace en C++ pero Arduino ofrece una api o Core que facilitan la programación de los pines de entrada y salida y de los puertos de comunicación, así como otras librerías para operaciones específicas. El propio IDE ya incluye estas librerías de forma automática y no es necesario declararlas expresamente. Otra diferencia frente a C++ standard es la estructuctura del programa que ya hemos visto anteriormente.


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Imagen: Programación en IDE Arduino Fuente: https://aprendiendoarduino.files.wordpress.com/2014/11/435ee-arduino-sketchblink-anno-1024x844.png?w=625

2.2.4 Simulación en Proteus Por: Wesley Francisco Cocón Muj Proteus Design Suite es un software de simulación de circuitos electrónicos que brinda entre otras funciones la facultad de diseñar esquemas eléctricos, pose una cantidad significativa de librerías que contienen desde semiconductores básicos, (Led’s, diodos, resistencias, entre otros.) hasta microcontroladores como PIC y Arduino. Actualmente Labcenter Electronics Ltd, ha diseñado la versión 8.12, actualmente es la más reciente, dicha versión íntegra nuevas herramientas, como IOT, mas librerías de componentes y empaquetados, actualización de hoja de datos, entre otros.

Ilustración 1: Software, Proteus 8 Fuente: https://n9.cl/fsv4k


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2.2.4.1

ISIS

(Breijo, E. G. (2009). Compilador C CCS y simulador Proteus para Microcontroladores PIC. Marcombo, S.A. pagína1) Define a ISIS proteus como un plano donde posemos la facultad de hacer conexiones entre semiconductores, creando circuitos eléctricos. ISIS PROTEUS es el espacio que se le asigna al usuario, para elaborar un diseño de circuitos, este programa que integra proteus permite que otras personas tengan la posibilidad de interpretar las conexiones que existen entre dispositivos, a dichas conexiones que existen entre semiconductores, energía, entre otras funciones, a este plano se le conoce como esquema. La interfaz de Proteus además brinda la opción de simular el circuito en tiempo real, de esa manera el programa analiza las conexiones, verificando que no existan cortos circuitos, interferencia en la recepción de señales, entre otras funciones.

Ilustración 2: Interfaz Proteus Fuente: https://n9.cl/temari_fase_2

2.2.4.2

Integración de Arduino en Proteus

Labcenter Electronics Ltd & Arduino. (2017). Arduino Nano (2.a ed., Vol. 1) pagina 4. Arduino es una compañía de hardware libre, la cual fabrica placas electrónicas que integran un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñado para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinarios. El informe de Labcenter Electronics Ltd & Arduino. (2017). Arduino Nano, especifica la utilidad que presta los sistemas de Arduino, pues dicha paca integra programación, de tal manera la placa de Arduino sigue instrucciones que están determinadas por el usuario, sumado a eso Proteus por medio de la librería SIMULINO, da acceso a esquema y simulación con Arduino, otra opción que añade Proteus consiste en un microcontrolador con salidas y entradas similares a las de Arduino, la cual permite escribir el código, dentro de Proteus.


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Ilustración 3: Librería SIMULINO de Proteus Fuente: https://n9.cl/i3_temario_fase-2

2.2.4.3

SIMULINO y Arduino IDE

Según Aldea, L. E. (2020), página 145 Para desarrollar aplicaciones con la placa de Arduino, es necesario poseer el software con el que se puede programar el microcontrolador de la placa Arduino, es decir Arduino IDE. Arduino IDE, genera un programa .hex el cual es compatible con simulino, de este modo Proteus es capaz de realizar las acciones que se determinan en el SKETCH. ISIS Proteus, por medio de las propiedades de Arduino, permite cargar el SKETCH .hex luego proteus ya es capaz de simularlo.

Ilustración 4: Arduino y Simulino Fuente: https://n9.cl/i4_temario_fase-2

2.2.5

Construcción de Circuitos Básicos

Por: Wesley Francisco Cocón Muj Rossano, V. (2013). Proteus VSM pagina 14 afirma: Los programas tipo CAD enfocados en la electrónica en general tienen las siguientes características: dibujo de diagramas de circuitos, simulación de circuitos electrónicos y diseño de circuitos impresos (PCB). ISIS Proteus cuenta con un sistema llamado Virtual System Modelling, que al español se traduce como Sistema de Modelado Virtual, esta herramienta permite que el Software en mención analice el comportamiento del circuito, debido a este proceso, es posible transportar


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el mismo circuito aun Protoboard, y recibir los mismos resultados que en Proteus.

2.2.5.1 Librerías Proteus Según Librería de dispositivos. (s. f.). HUBOR. Proteus incluye un buscador integrado de componentes facilita enormemente la utilización de componentes nuevos y recorta los tiempos de diseño. Con el contrato de actualizaciones en vigor, los componentes se descargan automáticamente de la web y se incorporan a las librerías de Proteus. De esta manera, más de 15 millones de componentes están disponibles para ser utilizados en nuestros proyectos. Para la construcción de circuitos básicos, Proteus pone a disposición del usuario una gama de semiconductores, de tal manera que se puedan construir circuitos muy básicos y sistemas complejos.

Ilustración 5: Circuito esquemático Fuente: https://n9.cl/i5_temario_fase_2

2.2.5.2

Análisis de Circuitos

Rossano, V. (2013). Proteus VSM pagina 14 expone: ISIS cuenta con múltiples instrumentos virtuales de medición y análisis, que imitan a las herramientas que usamos en nuestro laboratorio día a día. La forma de utilizarlos y sus funciones son muy similares a las de los instrumentos reales, lo cual nos permite tener todo un laboratorio virtual en nuestra computadora ISIS Proteus, permite al usuario tener conociminento de cual es el consumo, potencia, etc, que se ejercen sobre cada componente que este conectado. Cuenta con herramientas como; Multimetro AC, Multimetro DC, Osiloscopio, Votimetro AC, Amperimteto AC, Amperimetro DC, y algunos otros, instrumentos, con esta función Proteus, permite el análisis de circuitos. Cabe mencionar que Proteus, también permite la generación de señales, como; senoidal, cuadrada, etcétera, proporcionando la facultad al usuario de establecer la frecuencia, voltaje y tiempo, de tal manera que en Proteus se pueden contruir circuitos de alto y bajo voltaje.


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Ilustración 6: Intrumentos de medición en Proteus Fuenete: https://n9.cl/i6_temario_fase_2

2.2.5.3

Cicuitos Basicos

Los circuitos básicos en proteus, comienzan desde circuitos en serie y palelo, conectar un Led con conexión a una fuente y tierra, circuitos astable y monostable, flip-flop, compuertas lógicas, generación de pulsos, y muchos otros.

Ilustración 7: Circuito Básico Fuente: https://n9.cl/i7_temario_fase_2


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Capítulo III 3.1 Uso de Módulos Externos con Arduino. Por: Juan Carlos Cruz López. Según: https://proyectosconarduino.com/modulos/ Una de las principales ventajas de la plataforma de Arduino es su popularidad. La plataforma cuenta con el apoyo activo de los fabricantes de dispositivos electrónicos que producen versiones especiales de varias tarjetas, ampliando la funcionalidad Básica del controlador. Estas tarjetas, que pueden ser módulos o bien tarjetas de expansión, se utilizan para realizar una variedad de tareas y pueden simplificar muy bien la vida de los usuarios. Existen muchas placas que no llegan a ser shields, ya que no son apilables a las que llamamos módulos. Ejemplo de módulos puedes ser controladores de motores como un L298N o un módulo HC-05 para conectividad Bluetooth. Estas placas facilitan muy bien el trabajo, Normalmente estas tienen el tamaño y pinout Precioso para que encajen en los pines de algunas placas Arduino.

Fuente: https://n9.cl/gcfrt0

3.1.1

Puente H

Por: Juan Carlos Cruz López Según: https://www.ingmecafenix.com/electronica/puente-h-control-motores/ El Puente H es un circuito Electrónico que permite a un motor eléctrico DC Girar en ambos sentidos, avanzar y retroceder. Los puentes H ya vienen hechos en algunos circuitos integrados, pero también se pueden construir a partir de componentes electrónicos. Un puente H se construye con 4 interruptores ya sea por transistores o mecánicos, cuando los interruptores S1 y S4 están cerrados e S2 y S3 abiertos se aplica una tensión haciendo girar el motor en un sentido. Abriendo los interruptores S1 y S4, cerrando S2 y S3, el voltaje se invierte, permitiendo el giro en sentido inverso al motor. Un puente H solo se usa para invertir el giro de un motor, también para frenarlo de


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manera brusca, al hacer un corto de los bornes del motor, o incluso puede usarse para permitir que el motor frene bajo su propia inercia. Los podemos encontrar también en modulos para Arduino los cuales nos facilitan la tarea ala hora de realizar un Puente H, este modulo se encuentra por nombre como L298N, el cual tiene el tamaño y pinout preciso para ser trabajado con Arduino.

Fuente: https://acortar.link/e4OTp

Fuente: https://acortar.link/1ICSG


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3.1.2

Optoacoplador.

Por: Pablo de la rosa Según: Wikipedia.org. Un optoacoplador, también llamado optoaislador o aislador acoplado ópticamente, es un dispositivo de emisión y recepción que funciona como un interruptor activado mediante la luz emitida por un diodo led que satura un componente optoelectrónico, normalmente en forma de fototransistor o fototriac. De este modo se combinan en un solo dispositivo semiconductor, un foto emisor y un fotorreceptor cuya conexión entre ambos es óptica. Estos elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por lo general es del tipo DIP. Se suelen utilizar para aislar eléctricamente a dispositivos muy sensibles.

imagen: imagen física de un optoacoplador fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/72/Optoisolator_%28aka%29.jpg/245px-Opto-isolator_%28aka%29.jpg

3.1.2.1 Funcionamiento

imagen: El optoacoplador combina un led y un fototransistor. fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/83/Optocouple_circuit.svg/22 0px-Optocouple_circuit.svg.png

La figura de arriba muestra un optoacoplador 4N35 formado por un led y un fototransistor. La tensión de la fuente de la izquierda y la resistencia en serie establecen una corriente en el led emisor cuando se cierra el interruptor S1. Si dicha corriente proporciona un nivel de luz adecuado, al incidir sobre el fototransistor lo saturará, generando una corriente en R2. De este modo la tensión de salida será igual a cero con S1 cerrado y a V2 con S1 abierto.


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Si la tensión de entrada varía, la cantidad de luz también lo hará, lo que significa que la tensión de salida cambia de acuerdo con la tensión de entrada. De este modo el dispositivo puede acoplar una señal de entrada con el circuito de salida, aunque hay que tener en cuenta que las curvas tensión/luz del led no son lineales, por lo que la señal puede distorsionarse. Se venden optoacopladores especiales para este propósito, diseñados de forma que tengan un rango en el que la señal de salida sea casi idéntica a la de entrada. La ventaja fundamental de un optoacoplador es el aislamiento eléctrico entre los circuitos de entrada y salida. Mediante el optoacoplador, el único contacto entre ambos circuitos es un haz de luz. Esto se traduce en una resistencia de aislamiento entre los dos circuitos del orden de miles de MΩ. Estos aislamientos son útiles en aplicaciones de alta tensión en las que los potenciales de los dos circuitos pueden diferir en varios miles de voltios.

3.1.2.2 Tipos En general, los diferentes tipos de optoacopladores se distinguen por su diferente etapa de salida. Entre los principales cabe destacar el fototransistor, ya mencionado, el fototransistor y el fototriac de paso por cero. En este último, su etapa de salida es un triac de cruce por cero, que posee un circuito interno que conmuta al triac sólo en los cruces por cero de la fuente.

imagen: Etapa de salida a fototransistor. fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6c/Optoisolator.jpg/12 0px-Optoisolator.jpg

imagen: Etapa de salida a fototransistor. fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a9/Phototriac_output_couple r.jpg/120px-Phototriac_output_coupler.jpg

3.1.2.3 Usos Además de para aislar circuitos, se pueden utilizar optoacopladores para:

• • • • •

Interfaces en circuitos lógicos. Interfaces entre señales de corriente alterna y circuitos lógicos. En sistemas de recepción (telefonía). Control de potencia. A modo de relé.


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3.1.3

Relé de estado sólido.

Por: Pablo de la Rosa. Según: Wikipedia.org. Un relé de estado sólido (SSR en inglés) es un dispositivo interruptor electrónico que conmuta el paso de la electricidad cuando una pequeña corriente es aplicada en sus terminales de control. Los SSR consisten en un sensor que responde a una entrada apropiada (señal de control), un interruptor electrónico de estado sólido que conmuta el circuito de carga, y un mecanismo de acoplamiento a partir de la señal de control que activa este interruptor sin partes mecánicas. El relé puede estar diseñado para conmutar corriente alterna o continua. Hace la misma función que el relé electromecánico, pero sin partes móviles. Los relés de estado sólido utilizan semiconductores de potencia como tiristores y transistores para conmutar corrientes hasta más de 100 amperios. Los relés SSR pueden conmutar a muy altas velocidades (del orden de milisegundos) en comparación a los electromecánicos, y no tienen contactos mecánicos que se desgasten. A la hora de aplicar este tipo de relés debe tenerse en cuenta su baja tolerancia para soportar sobrecargas momentáneas, comparado con los relés electromecánicos, y su mayor resistencia al paso de la corriente en su estado activo.

Imagen: imagen física de un rele de estado Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/28/Solid-staterelays.jpg/245px-Solid-state-relays.jpg

3.1.3.1 Acoplamiento La señal de control debe acoplarse al circuito de control de una forma que se produzca aislamiento galvánico entre los dos circuitos. La mayoría de los SSR utilizan acoplamiento óptico. El voltaje de control enciende un LED interno que ilumina y activa un diodo fotosensible (fotovoltaico); la corriente del diodo activa un tiristor, SCR, o MOSFET para conmutar la carga. El opto acoplamiento permite que el circuito de control esté eléctricamente aislado de la carga.

3.1.3.2 Funcionamiento


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Un SSR basado en un único MOSFET, o múltiples MOSFET en paralelo, puede trabajar bien para cargas de CC. Los MOSFET implementan un diodo que conduce la electricidad en un solo sentido, por lo que un único MOSFET no puede bloquear la corriente en ambas direcciones. Un SSR para CC es básicamente un MOSFET, pero manejando mayor corriente y con la peculiaridad de que la entrada está aislada de la salida, además tendrán el terminal positivo y negativo identificados, ya que se pueden dañar si las polaridades se invierten. Cuando se conmutan cargas inductivas debe colocarse un diodo de protección en la salida del SSR para evitar que las corrientes inversas de retorno lo dañen. Para CA (bidireccional) se suele emplear un TRIAC que consta de dos SCR conectados en direcciones opuestas. Los TRIAC se utilizan porque la corriente alterna está constantemente cambiando de dirección; cuando la puerta del TRIAC deja de recibir corriente, el TRIAC cortará el paso de electricidad cuando el ciclo de la alterna pase por 0 (que sucede cada 20 ms si es de 50 Hz), por lo que nunca se interrumpe el paso en un pico de la alterna, evitando los altos voltajes transitorios que de otra forma se producirían si se interrumpiera el paso bruscamente debido al colapso repentino del campo magnético sobre el inducido. Esta propiedad se denomina conmutación en "paso por cero".

3.1.3.3 Parámetros Los SSR se diferencian por una serie de parámetros incluyendo voltaje de activación y corriente, voltaje de salida y límite de corriente momentánea admitida, si es de CC o CA, la caída de voltaje o la resistencia interna que afecta a la corriente de salida, la resistencia térmica, y los parámetros eléctricos y térmicos para un área de operación segura (p.e., no superando nunca el 70% del amperaje y temperatura tope indicado por el fabricante para alargar su vida útil).

3.1.3.4 Ventajas sobre relés electromecánicos La mayoría de las ventajas son comunes en los equipos de estado sólido sobre los equipos electromecánicos: • • • •

• • •

Menor tamaño, permitiendo elementos más compactos y automatizables. Menor tensión de trabajo, se activan desde 1,5V o menos. Funcionamiento totalmente silencioso. Los SSR son más rápidos que los relés electromecánicos; su tiempo de conmutación depende del tiempo requerido para encender el LED de control, del orden de microsegundos a milisegundos. Vida útil más larga, incluso si se activa muchas veces, ya que no hay partes mecánicas que se desgasten o contactos que se deterioren a altos amperajes. La resistencia de salida se mantiene constante independientemente del uso. Limpieza de conexión, no hay rebote en la conmutación de los contactos. Sin chispas, no se producen arcos eléctricos, lo que permite ser usados en ambientes explosivos donde es crítico que no se produzcan chispas en la conexión.


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Mucho menos sensible al almacenaje y ambiente operativo, como los golpes, vibraciones, humedad, y campos magnéticos externos. No produce ondas electromagnéticas que puedan producir interferencias en otros equipos.

3.1.3.5 Desventajas • • • •

• • • • •

Características de voltaje/corriente del semiconductor más que de los contactos mecánicos: Con circuito cerrado, mayor resistencia (pérdidas en forma de calor). En abierto, menor resistencia, con una pequeña corriente inversa de pérdida (del orden de µA). Las propiedades Voltaje/corriente no son lineales (no puramente resistivas), distorsionando las alternas conmutadas hasta cierto punto. Un relé electromecánico tiene baja resistencia óhmica (lineal) del interruptor mecánico asociado cuando se activa, y una enorme resistencia de la separación de aire y las partes aislantes cuando está en abierto. La polaridad de la salida afecta a algunos tipos de SSR; a los mecánicos no les afecta. Al poseer una capacidad de conmutación mucho más rápida, existe la posibilidad de falsas conmutaciones debido a cargas transitorias. Se requiere una alimentación aislada para el circuito de la puerta de activación. Mayor tiempo de recuperación de la corriente inversa transitoria debido a la presencia del cuerpo del diodo. Tienen tendencia a quedar en circuito cerrado cuando fallan, mientras que los mecánicos tienden a quedar en abierto, que suele ser preferible.

3.2 Motores. Por: José de paz

Según: Wikipedia.org. El motor eléctrico es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica de rotación por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que pueden convertir energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores o dinamo. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se diseñan adecuadamente. Son utilizados en infinidad de sectores tales como instalaciones industriales, comerciales y particulares. Su uso está generalizado en ventiladores, vibradores para teléfonos móviles, bombas, medios de transporte eléctricos, electrodomésticos, esmeriles angulares y otras herramientas eléctricas, unidades de disco, etc. Los motores eléctricos pueden ser impulsados por fuentes de corriente continua (CC), y por fuentes de corriente alterna (CA).


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Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a9/Rotterdam_Ahoy_ Europort_2011_%2814%29.JPG/220pxRotterdam_Ahoy_Europort_2011_%2814%29.JPG

La corriente directa o corriente continua proviene de las baterías, los paneles solares, dínamos, fuentes de alimentación instaladas en el interior de los aparatos que operan con estos motores y con rectificadores. La corriente alterna puede tomarse para su uso en motores eléctricos bien sea directamente de la red eléctrica, alternadores de las plantas eléctricas de emergencia y otras fuentes de corriente alterna bifásica o trifásica como los inversores de potencia. Los pequeños motores se pueden encontrar hasta en relojes eléctricos. Los motores de uso general con dimensiones y características más estandarizadas proporcionan la potencia adecuada al uso industrial. Los motores eléctricos más grandes se usan para propulsión de trenes, compresores y aplicaciones de bombeo con potencias que alcanzan 100 megavatios. Estos motores pueden ser clasificados por el tipo de fuente de energía eléctrica, construcción interna, aplicación, tipo de salida de movimiento, etcétera.

3.2.1

Motor DC.

Por: José de Paz. Según: getbockelectronics El motor de corriente continua, denominado también motor de corriente directa, motor CC o motor DC (por las iniciales en inglés direct current), es una máquina que convierte energía eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción de un campo magnético. Los motores de corriente continua se usan comúnmente en aplicaciones de par y velocidad variable. Los motores DC sin escobillas usan una transmisión de energía externa que permite la conmutación de serpentines en el estator. El principio de funcionamiento básico de un motor de CC se explica a partir del caso de una espira de material conductor inmersa en un campo


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magnético, a la cual se le aplica una diferencia de potencial (o voltaje) entre sus extremos, de forma que a través de la misma circula una corriente

Fuente: https://www.google.com/imgres?imgurl=https%3A%2F%2Flaelectronica.com.gt%2F image%2Fcache%2Fcatalog%2FProductos%2FMotores%2F775-11200x1200.jpeg&imgrefurl=https%3A%2F%2Flaelectronica.comy

Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes, un estator que da soporte mecánico al aparato y tiene un hueco en el centro generalmente de forma cilíndrica. En el estator además se encuentran los polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre núcleo de hierro. El rotor es generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, al que llega la corriente mediante dos escobillas.

Fuente: content/uploads/2015/04/images-4.jpg

http://www.geekbotelectronics.com/wp-


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3.2.2

Servo Motores

Por: Joshua Duarte Los servomotores de modelismo operan a voltajes bajos en corriente alterna típicamente entre 4 y 6 voltios. Los servomotores industriales operan tanto en DC como en AC (Monofásicos y Trifásicos) Cabe recalcar que los servomotores se clasifican según sus características de rotación. Servomotores de rango de giro limitado: son el tipo mas común de servomotor. Permiten una rotación de 180 grados, por lo cual son incapaces de completar una vuelta completa. Servomotores de rotación continua: se caracterizan por ser capaces de girar 360 grados, es decir, una rotación completa. Su funcionamiento es similar al de un motor convencional, pero con las características propias de un servo. Esto quiere decir que podemos controlar su posición y velocidad de giro en un momento dado. Los servomotores de rango de giro limitado se pueden adecuar para que funcionen como servomotores de rotación continua. Sin embargo, si requerimos un servo de 360 grados es mejor comprar uno que haya sido diseñado para este tipo de uso.

3.2.2.1 Funcionamiento de un servomotor Los servomotores poseen tres cables, a diferencia de los motores comunes que sólo tienen dos. Estos tres cables casi siempre tienen los mismos colores, por lo que son fácilmente reconocibles. Los colores dependerán del fabricante, pero difícilmente nos equivocaremos a la hora de reconocer los terminales del un servo.

La necesidad de una señal de control para el funcionamiento de este tipo de motores hace que sea imposible utilizarlos sin un circuito de control adecuado. Esto se debe a que para que el circuito de control interno funcione, es necesaria una señal de control modulada. Para esto se utiliza Modulación de ancho de pulsos, es decir, PWM.


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El diagrama de bloque del servomotor representa de forma visual el servomotor como un sistema. El circuito electrónico es el encargado de recibir la señal PWM y traducirla en movimiento del Motor DC. El eje del motor DC está acoplado a un potenciómetro, el cual permite formar un divisor de voltaje.

El voltaje en la salida del divisor varía en función de la posición del eje del motor DC. En Panama Hitek ya hemos escrito sobre el funcionamiento de un potenciómetro. En dicho post presentamos una serie de gráficos sobre la variación del voltaje en el divisor de un potenciómetro en función del movimiento de la perilla. De forma similar, cuando el eje del motor modifica

la posición del potenciómetro. El voltaje en la terminal central varía. El potenciómetro permite que el circuito de control electrónico pueda retroalimentarse con la posición del motor en un momento dado. Esto, en Teoría de Control se conoce como un sistema de lazo cerrado.

3.2.2.2 Servomotores de rotación continua desacoplan el potenciómetro del eje del motor. Esto impide que el circuito de control pueda leer la posición del eje, por lo cual provoca un movimiento continuo al no ser capaz de cumplir la condición para que el servo se detenga. Los servomotores de rotación continua normalmente pueden girar en un sentido o en otro y detenerse. Podemos modificar la velocidad de giro, pero no podremos lograr, por ejemplo, que el servo se mueva una determinada cantidad de grados y luego se detenga. Las señales de PWM requeridas para que el circuito de control electrónico es similar para la mayoría de los modelos de servo. Esta señal tiene la forma de una onda cuadrada. Dependiendo del ancho del pulso, el motor adoptará una posición fija.


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Estas señales son las que permiten que el eje del motor adquiera determinada posición. repetirse en el tiempo para que el motor mantenga una posición fija.

La duración del ciclo de trabajo varía entre 15 y 25 milisegundos. Las ondas mostradas en la imagen anterior representan ejemplos de trenes de pulsos con los que se puede mover un servomotor, utilizando un ciclo de trabajo de 20 milisegundos. Este tren de pulsos puede ser generado por un circuito oscilador “555” o por un microcontrolador. Con Arduino podemos controlar fácilmente un servomotor. De hecho, en Arduino existen las librerías para el control de servos de forma nativa. No es necesario descargarlas.

3.2.2.3 Consumo de energía

Buenos días el presente es un documento de temario El vídeo proporciona una manera eficaz para ayudarle a demostrar el punto. Cuando haga clic en Vídeo en línea, puede pegar el código para insertar del vídeo que desea agregar. También puede escribir una palabra clave para buscar en línea el vídeo que mejor se adapte a su documento.


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Para otorgar a su documento un aspecto profesional, Word proporciona encabezados, pies de página, páginas de portada y diseños de cuadro de texto que se complementan entre sí. Por ejemplo, puede agregar una portada coincidente, el encabezado y la barra lateral. Haga clic en Insertar y elija los elementos que desee de las distintas galerías. Los temas y estilos también ayudan a mantener su documento coordinado. Cuando haga clic en Diseño y seleccione un tema nuevo, cambiarán las imágenes, gráficos y gráficos SmartArt para que coincidan con el nuevo tema. Al aplicar los estilos, los títulos cambian para coincidir con el nuevo tema. Ahorre tiempo en Word con nuevos botones que se muestran donde se necesiten. Para cambiar la forma en que se ajusta una imagen en el documento, haga clic y aparecerá un botón de opciones de diseño junto a la imagen. Cuando trabaje en una tabla, haga clic donde desee agregar una fila o columna y, a continuación, haga clic en el signo más. La lectura es más fácil, también, en la nueva vista de lectura. Puede contraer partes del documento y centrarse en el texto que desee. Si necesita detener la lectura antes de llegar al final, Word le recordará dónde dejó la lectura, incluso en otros dispositivos.

3.2.3

Motor Stepper

Por: Joshua Duarte

El motor paso a paso (Stepper) conocido también como motor de pasos es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos, lo que significa que es capaz de girar una cantidad de grados (paso o medio paso) dependiendo de sus entradas de control. El motor paso a paso se comporta de la misma manera que un conversor digital-analógico (D/A) y puede ser gobernado por impulsos procedentes de sistemas digitales. Este motor presenta las ventajas de tener precisión y repetitividad en cuanto al posicionamiento. Entre sus principales aplicaciones

destacan

los robots, drones, radiocontrol, impresoras

digitales, automatización, fotocomponedoras, preprensa, etc.


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3.2.3.1 Tipos de motores paso a paso

Motor de reluctancia variable: Tiene un motor multipolar de hierro y un estator devanado, opcionalmente laminado. Rota cuando el diente mas cercano del rotor es atraído a la bobina del estator energizada obteniendo por lo tanto la ruta de menor reluctancia. La respuesta de este motor es muy rápida, pero la inercia permitida en la carga es pequeña. Cuando los devanados no están energizados, el par estático de este tipo de motor es cero. Motor de pasos de roto de imán permanente: Permite mantener un par diferente de cero cuando el motor no esta energizado dependiendo de la construcción del motor, es típicamente posible obtener pasos angulares de 7.5,11.25, 15,18,45 o 90º. El Angulo de rotación se determina por el numero de polos en el estator. Motor de pasos híbridos: Se caracteriza por tener varios dientes en el estator y en el roto, el rotor con un imán concéntrico magnetizado axialmente alrededor de su eje. Se puede ver que esta configuración es una mexcla de los tipos de reluctancia variable e imán permanente. Este tipo de motor tiene un alta precisión y alto, par se puede configurar para suministrar un paso angular tan pequeño como de 1.8º.

3.2.3.2 Motores Unipolares Estos motores suelen tener 5 o 6 cables de salida dependiendo de su conexión interna. Este tipo se caracteriza por ser más simple de controlar, estos utilizan un cable común a la fuente de alimentación y posteriormente se van colocando las otras líneas a tierra en un orden específico para generar cada paso. Si tienen 6 cables es porque cada par de bobinas tienen un común separado, si tiene 5 cables es porque las cuatro bobinas tienen un polo común; un motor unipolar de 6 cables puede ser usado como un motor bipolar si se deja las líneas del común al aire.

3.2.3.3 Motores Bipolares Estos tienen generalmente 4 cables de salida. Necesitan ciertos trucos para ser controlados debido a que requieren del cambio de dirección de


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flujo de corriente a través de las bobinas en la secuencia apropiada para realizar un movimiento.

3.2.3.4 Control de Bobinas Para el control del motor paso a paso de este tipo (bipolar), se establece el principio de "Puente H", si se activan T1 y T4, permiten la alimentación en un sentido; si cambiamos el sentido de la alimentación activando T2 y T3, cambiaremos el sentido de alimentación y el sentido de la corriente, donde las direcciones de la corriente las determinan los diodos.

3.2.3.5 Velocidad de rotación

Velocidad de rotación definida por la ecuación N= 60*f/n. Donde f es la frecuencia del tren de impulsos, N: nº de polos que forman el motor, si bien la máxima frecuencia admisible para estos motores suele ser de los 625Hz, en caso de que la frecuencia de pulsos sea demasiado elevada, motor puede reaccionar de las siguientes maneras: No realizar ningún movimiento, Comenzar a vibrar, pero sin llegar a girar, Girar erráticamente, Girar en sentido opuerto, Perder potencia. Se recomienda la simulación de estos circuitos para probar estos motores

3.3 Protocolos de transmisión de datos Por: Alberto Enríquez


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En todo sistema de trasmisión de datos es necesario intervienen diferentes elementos importantes para que esta se realice, componentes que en todo sistema de comunicación sin importancia el fin para el cual fueron construidos, casi siempre serán los mismos: emisor, medio, receptor cuando cada uno de ellos comienzan a interactuar entre si es cuando estamos en presencia de diferentes modos, reglas y normas, que regulan de alguna manera la forma en que los datos serán trasmitidos. En un ámbito de red, la principal función es interconectarse entre diferentes nodos, host, servidores, siguiendo un patrón estándar de conexión y de trasmisión de datos, es por eso que el objetivo puntual de una arquitectura de red es brindar a los usuarios, todas las herramientas necesarias para establecer la red y llevar el control del flujo de operación. Una arquitectura de red define la manera como la red de comunicación de datos esta arreglada o estructurada, y generalmente se incluyen diferentes niveles o capas dentro de la arquitectura. Cada una de estas capas están dentro de la red representan protocolos específicos o reglas para comunicarse los cuales realizan funciones comunes y específicas.

https://www.muycomputer.com/wp-content/uploads/2013/01/transmisiondatos.jpg

Protocolo: En las telecomunicaciones se puede definir a un protocolo de comunicaciones como el conjunto de reglas normalizadas para la representación, señalización, autenticación y detección de errores necesarios para poder trasmitir datos a través de un canal de comunicación. Muchos protocolos de comunicación digital por redes de computadoras poseen atributos destinados a presentar una mayor eficacia y seguridad en el intercambio de datos a través de un medio o canal.

Arquitectura de Protocolo: Al intercambio de información entre computadoras se les llama comunicación entre computadores. Al conjunto de computadoras que se interconectan se le llama red de computadoras.

Para la comunicación entre dos entidades situadas en sistemas diferentes se necesita definir y utilizar un protocolo. Los puntos que definen un protocolo son: • •

La sintaxis: formato de los datos y niveles. La semántica: incluye información de control para la coordinación y manejo de errores.


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La temporización: secuenciación.

incluye

la

sincronización

de

velocidades

y

https://www.researchgate.net/profile/JoseSanta/publication/260654781/figure/fig2/AS:392486544527365@14705874923 10/Figura-2-Arquitectura-de-comunicacion-basada-en-P2P.png

Modelo de tres capas: En la comunicación interviene tres agentes: aplicaciones, computadores y redes. Por lo tanto, las tareas se organizan en tres capas. 1. Capa de acceso a la red: Trata del intercambio de datos entre el computador y la red a que está conectado. 2. Capa de Transporte: Consiste en una serie de procedimientos comunes a todas las aplicaciones que controlen y sincronicen el acceso a la capa de acceso a la red. 3. Capa de aplicación: Permite la utilización a la vez de varias aplicaciones de usuario. El protocolo debe definir las reglas, convenios, funciones utilizadas, etc. Para la comunicación por medio de red. Cada capa del protocolo del protocolo le pasa datos a la siguiente capa y esta le añade propios de control y luego pasa el conjunto a la siguiente capa. Por lo tanto, cada capa forma unidades de datos que contiene los datos tomados de la capa anterior junto a datos propios de esta capa y al conjunto obtenido se le llama PDU que significa unidad de datos del protocolo.

Funciones: Segmentación y ensamblado: Generalmente es necesario dividir los bloques de datos en unidades pequeñas e iguales en tamaño, y este proceso se le llama segmentación. El bloque básico de segmento en una cierta capa de un protocolo se le llama PDU Unidad de datos de protocolo. La necesidad de la utilización de bloque es por: • • • •

La red sólo admite la transmisión de bloques de un cierto tamaño. El control de errores es más eficiente para bloques pequeños. Para evitar monopolización de la red para una entidad, se emplean bloques pequeños y así una compartición de la red. Con bloques pequeños las necesidades de almacenamiento temporal son menores.


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Encapsulado: Se trata del proceso de adherir información de control al segmento de datos. Esta información de control es el direccionamiento del emisor-receptor, código de detección de errores y control de protocolo. Control de conexión: Hay bloques de datos sólo de control y otros de datos y control. Cuando se utilizan datagramas, todos los bloques incluyen control y datos ya que cada PDU se trata como independiente. En circuitos virtuales hay bloques de control que son los encargados de establecer la conexión del circuito virtual. Entrega ordenada: Ll envío de PDU puede acarrear el problema de que si hay varios caminos posibles, lleguen al receptor PDU desordenados o repetidos, por lo que el receptor debe de tener un mecanismo para reordenar los PDU. Control de flujo: Hay controles de flujo de parada y espera o de ventana deslizante. El control de flujo es necesario en varios protocolos o capas, ya que el problema de saturación del receptor se puede producir en cualquier capa del protocolo. Control de errores: Generalmente se utiliza un temporizador para retransmitir una trama una vez que no se ha recibido confirmación después de expirar el tiempo del temporizador. Cada capa de protocolo debe de tener su propio control de errores. Direccionamiento: Cada estación o dispositivo intermedio de almacenamiento debe tener una dirección única. A su vez, en cada terminal o sistema final puede haber varios agentes o programas que utilizan la red, por lo que cada uno de ellos tiene asociado un puerto. Multiplexación: Es posible multiplexar las conexiones de una capa hacia otra, es decir que, de una única conexión de una capa superior, se pueden establecer varias conexiones en una capa inferior.

Servicios de transmisión: Los servicios que puede prestar un protocolo son: • • •

Prioridad: Hay mensajes (los de control) que deben tener prioridad respecto a otros. Grado de servicio: Hay datos que deben de retardarse y otros acelerarse (vídeo). Seguridad.

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3.1.1

Modulos Bluetooth hc-05 y hc-06 (UART)

Por: Alberto Enriquez

Módulo hc-05: Este módulo bluethooth nos permite conectar nuestros proyectos con Arduino a un Smartphone, celular o pc de forma inalámbrica con la facilidad de operación de un puerto serial. La transmisión se realiza totalmente en forma transparente al programador por lo que se conecta en forma directa a los pines seriales de nuestro microcontrolador preferido. Todos los parámetros del módulo se pueden configurar mediante comandos AT. La placa también incluye un regulador de 3.3V que permite alimentar el módulo con un voltaje entre3.6-6V este módulo es el complemento ideal para nuestros proyectos ya sean de robótica, domótica y control remoto con Arduino, Pic, raspberry etc.

https://naylampmechatronics.com/440-medium_default/modulo-bluetoothhc05.jpg

La comunicación bluethooth se da entre dos tipos de dispositivo un maestro y un esclavo. Si nuestro objetivo es conectar nuestro proyecto al celular podemos utilizar tanto el módulo hc-06 o un hc-05 configurado como esclavo.

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS • • • • • • • •

Voltaje de operación: 3.6V - 6V DC Consumo corriente: 50mA Bluetooth: V2.0+EDR Frecuencia: Banda ISM 2.4GHz Modulación: GFSK(Gaussian Frequency Shift Keying) Potencia de transmisión: 4dBm, Clases 2 Sensibilidad: -84dBm a 0.1% BER Alcance 10 metros


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Interface comunicación: Serial TTL Velocidad de transmisión: 1200bps hasta 1.3Mbps Baudrate por defecto: 38400,8, 1, n. Seguridad: Autenticación y encriptación Temperatura de trabajo: -20C a +75C Compatible con Android Dimensiones: 37*16 mm Peso: 3.6 gramos

Modos de trabajo del HC-05: EL Módulo HC-05 tiene 4 estados los cuales es importante conocer:

Estado Desconectado: - Entra a este estado tan pronto alimentas el módulo, y cuando no se ha establecido una conexión bluethooth con ningún otro dispositivo - EL LED del módulo en este estado parpadea rápidamente - En este estado a diferencia del HC-06, el HC-05 no puede interpretar los comandos AT

Estado Conectado o de comunicación - Entra a este estado cuando se establece una conexión con otro dispositivo bluethooth. - El LED hace un doble parpadeo. - Todos los datos que se ingresen al HC-05 por el Pin RX se trasmiten por bluethooth al dispositivo conectado, y los datos recibidos se devuelven por el pin TX. La comunicación es transparente

http://www.naylampmechatronics.com/img/cms/Blog/HC05%20comandos%20AT/conexion%20con%20Arduino.JPG

Modo AT 1 - Para entrar a este estado después de conectar y alimentar el modulo es necesario presionar el botón del HC-05. - En este estado, podemos enviar comandos AT, pero a la misma velocidad con el que está configurado. - EL LED del módulo en este estado parpadea rápidamente igual que en el estado desconectado.

Modo AT 2 - Para entrar a este estado es necesario tener presionado el botón al momento de alimentar el módulo, es decir el módulo debe encender con


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el botón presionado, después de haber encendido se puede soltar y permanecerá en este estado. - En este estado, para enviar comandos AT es necesario hacerlo a la velocidad de 38400 baudios, esto es muy útil cuando nos olvidamos la velocidad con la que hemos dejado configurado nuestro modulo. - EL LED del módulo en este estado parpadea lentamente. Configurar la velocidad de comunicación: La velocidad por defecto es de 9600 baudios, con Stop bit =0 (1 bit de parada), y sin Paridad, para cambiar estos parámetros, se hace uso del siguiente comando AT: Enviar: AT+UART=<Baud>, < Stop Bit>, < Parity> Respuesta: OK Dónde: < Baud > equivale a una velocidad, los valores pueden ser: 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 23400, 460800, 921600 o 1382400. < Stop Bit> es el Bit de parada, puede ser 0 o 1, para 1 bit o 2 bits de parada respectivamente, Para aplicaciones comunes se trabaja con 1 bit por lo que este parámetro normalmente se lo deja en 0. < Parity> Es la paridad, puede ser 0 (Sin Paridad), 1 (Paridad impar) o 2 (Paridad par). Para aplicaciones comunes no se usa paridad, por lo que se recomienda dejar este parámetro en 0.

https://www.promete c.net/wpcontent/uploads/201 4/12/Sesio71_bb__2.jpg

Módulo bluethooth HC-06: Este módulo bluethooth nos permite conectar nuestros proyectos con Arduino a un Smartphone, celular o pc de forma inalámbrica con la facilidad de operación de un puerto serial. La transmisión se realiza totalmente en forma transparente al programador por lo que se conecta en forma directa a los pines seriales de nuestro microcontrolador preferido. Todos los parámetros del módulo se pueden configurar mediante comandos AT. La placa también incluye un regulador de 3.3V que permite alimentar el módulo con un voltaje entre3.6-6V este módulo es el complemento ideal para nuestros proyectos ya sean de robótica, domótica y control remoto con Arduino, Pic, raspberry etc. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS • • • •

Voltaje de operación: 3.3V - 5VDC Corriente de operación: < 40mA Corriente modo sleep: < 1mA Chip: BC417143


Página 1.3-255 de 300 • • • • • • • • • • • • • • •

Bluetooth: V2.0+EDR Frecuencia: Banda ISM de 2,4 GHz Modulación: GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) Potencia de emisión: 4 dBm, clase 2 Sensibilidad: -84dBm a 0.1% VER Alcance 10 metros Interfaz de comunicación: Serial UART TTL Velocidad de transmisión: 1200bps hasta 1.3Mbps Baudrate por defecto: 9600,8, 1, n. Velocidad asíncrona: 2.1Mbps (máx.) / 160 kbps. Velocidad síncrona: 1Mbps/1Mbps Seguridad: Autenticación y encriptación Compatible con Android Dimensiones: 37*16 mm Peso: 3.2 gramos

Uso de HC06 Bluetooth para adaptadores UART inalámbricos en serie con Arduino: Enviar datos entre una placa Arduino o compatible y un dispositivo equipado con bluethooth como un teléfono o un pc es muy fácil gracias al este módulo. El modo de operar es muy sencillo se comunica con cualquier micro controlador por medio del puerto serie UART para enviar un dato de manera inalámbrica simplemente el Arduino lo envía por el puerto serie y para recibir datos inalámbricos de un teléfono los entrega al puerto serie del Arduino o uC https://tienda.starware.com .ar/wpcontent/uploads/2020/01/ modulo-bluetooth-arduinohc-06-uart-ttl-arduino-serie1899-2124-2.jpg


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3.3.2

Uso de módulo MPU6050 (I2C)

Por: Pedro José Estrada Sazo

EL MPU6050 es una unidad de medición inercial o IMU (Inertial Measurment Units) de 6 grados de libertad (DoF) pues combina un acelerómetro de 3 ejes y un giroscopio de 3 ejes. Este sensor es muy utilizado en navegación, goniometría, estabilización, etc. EL módulo Acelerómetro MPU tiene un giroscopio de tres ejes con el que podemos medir velocidad angular y un acelerómetro también de 3 ejes con el que medimos los componentes X, Y Z de la aceleración. La dirección de los ejes está indicada en el módulo el cual hay que tener en cuenta para no equivocarnos en el signo de las aceleraciones.

Imagen: Módulo MPU6050 y sus ejes Fuente: https://naylampmechatronics.com/blog/45_tutorial-mpu6050-acelerometro-ygiroscopio.html

Se comunica a través de una interfaz I2C y posee una librería muy difundida para su uso inmediato. Este sensor puede entregar 6 grados de libertad e incorpora un regulador de tensión a 3.3V y resistencias pull-up para su uso directo por I2C. Para su uso con Arduino se emplea la librería i2cdevlib. Su conexión es sencilla a través de su interfaz I2C master, permitiendo así controlar sensores externos adicionales como magnetómetros o barómetros, entre otros, sin intervención del procesador principal (economizar recursos).


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3.3.2.1 Especificaciones Técnicas • • • • • • • • • •

Sensor : MPU6050 Voltaje de operación: 3V/3.3V~5V DC Regulador de voltaje en placa Grados de libertad (DoF): 6 Rango Acelerómetro: 2g/4g/8g/16g Rango Giroscopio: 250Grad/Seg, 500Grad/Seg, 2000Grad/Seg Sensibilidad Giroscopio: 131 LSBs/dps Interfaz: I2C Conversor AD: 16 Bits (salida digital) Tamaño: 2.0cm x 1.6cm x 0.3cm

1000Grad/Seg,

Imagen: Módulo MPU6050 Fuente: https://naylampmechatronics.com/sensores-posicion-inerciales-gps/33-modulompu6050-acelerometro-giroscopio-i2c.html

3.3.2.2 Data sheet

Imagen: MPU6050 esquemático Fuente: https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/IMU/Triple_Axis_Accelerometer-

Gyro_Breakout_-_MPU-


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3.3.3

Práctica con bus SPI

Por: Pedro José Estrada Sazo

El SPI es un protocolo de comunicación síncrona de 4 hilos, entre dispositivos electrónicos presentado por Motorola en 1982, que ha ganado bastante aceptación en la industria como sistema de comunicación de muy corta distancia, normalmente dentro la placa de circuito impreso. Es un protocolo de transmisión que permite alcanzar velocidades muy altas y que se diseñó pensando en comunicar un microcontrolador con distintos periféricos y que funciona a full dúplex. SPI utiliza una solución síncrona, porque utiliza unas líneas diferentes para los datos y el Clock. El Clock es una señal que indica al que escucha exactamente cuándo leer las líneas de datos, con lo que el problema de pérdida de sincronía se elimina de raíz.

Imagen: Ejemplo sistemático del bus SPI Fuente: https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/11/13/bus-spi/

3.3.3.1 Pines del bus SPI • • • •

SCLK o SCK : Señal de reloj del bus. Esta señal rige la velocidad a la que se transmite cada bit. MISO(Master Input Slave Output): Es la señal de entrada a nuestro dispositivo, por aquí se reciben los datos desde el otro integrado. MOSI(Master Output Slave Input): Transmisión de datos hacia el otro integrado. SS o CS: Chip Select o Slave Select, habilita el integrado hacia el que se envían los datos. Esta señal es opcional y en algunos casos no se usa.


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Imagen: Ejemplo bus SPI Fuente: https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/11/13/bus-spi/

3.3.3.2 SPI en Arduino Arduino soporta de serie el bus SPI, con una librería estándar se llama SPI que está incluida en el IDE de Arduino y que gestiona todas las complicaciones y el arbitraje del protocolo. En un primer paso importamos la librería del SPI con #include <SPI.h>. En el setup hay que iniciar y configurar el SPI con SPI.begin() y además hay que definir el pin SS como salida. Finalmente mediante la función SPI.transfer enviamos el byte que queremos.

3.3.3.3 Métodos SPI • • • • • • •

begin() — Inicializa el bus SPI end() — Deshabilita el bus SPI. setBitOrder() — Configura el orden de los bits enviados como el menos significativo primero o el más significativo primero. setClockDivider() — Configura del divisor de reloj en el bus SPI. ES decir, configura la velocidad del bus. setDataMode() — Configura el modo de dato del bus SPI, es decir, polaridad y fase del reloj. transfer() — Transfiere un byte sobre el bus SPI, tanto de envío como de recepción. SPI settings: https://www.arduino.cc/en/Reference/SPISettings


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Imagen: Ejemplo del código en Arduino Fuente: https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/11/13/bus-spi/

3.4 sistema de entrada de datos y visualización Por: Javier Emanuel Franco Chiroy

Un sistema de información realiza cuatro actividades básicas: entrada, almacenamiento, procesamiento y salida de información. ... Entrada de Información: Es el proceso mediante el cual el Sistema de Información toma los datos que requiere para procesar la información. La entrada de datos es el proceso de transcribir información en un medio electrónico tal como una computadora u otro dispositivo electrónico. ... Las computadoras también se utilizan en la entrada automatizada de datos, ya que son muy precisas y pueden programarse para buscar y transcribir datos en el medio requerido.


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3.4.1.1 Depuración de Datos Por: Javier Emanuel Franco Chiroy

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://www.tecnologias-informacion.com/depuracion.html

Booleano (p. Ej., verdadero o falso) Carácter (p. Ej., a) Fecha (p. Ej., 01/03/2016) Double (p. Ej., 1.79769313486232E308) Número de punto flotante (p. Ej., 1.234) Entero (p. Ej., 1234) Largo [Long] (p. Ej., 123456789) Corto [Short] (por ejemplo, 0) Cadena [String] (por ejemplo, abcd) Void (p. Ej., Sin datos)

3.4.1.2 Ejemplos de dispositivos de entrada Por: Javier Emanuel Franco Chiroy

Es el proceso mediante el cual el Sistema de Información toma los datos que requiere para procesar la información. Las entradas pueden ser manuales o automáticas. Las manuales son aquellas que se proporcionan en forma directa por el usuario, mientras que las automáticas son datos o información que provienen o son tomados de otros sistemas o módulos.

Teclados. Dispositivos periféricos que permiten ingresar texto al sistema, a través de un tablero de botones que asigna determinados valores a cada uno de ellos, conforme a un lenguaje específico.


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3.4.1.3 Ejemplo de un circuito de capacitores en serie Por: Javier Emanuel Franco Chiroy Entrar en el apasionante mundo de la electrónica automotriz, sin entender el concepto de la: Ecu Automotriz funcionamiento o Funcionamiento de la Computadora de Motor, es empezar dando pasos en falso. Para esto vamos a presentar con una breve explicación, los parámetros que, el técnico automotriz debe estudiar, para comprender como se procesan los sistemas modernos de inyección electrónica. desde su cerebro principal. Esto es la Ecu Automotriz.

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente:https://www.autoavance.co/blog-tecnico-automotriz/ecuautomotriz-funcionamiento/

Ahora solo debemos aplicar algunos conceptos de matemáticas básicas como es la suma de fracciones y obtenemos lo siguiente:


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3.4.1

Teclado matricial

Por: Javier Emanuel Franco Chiroy Un teclado matricial es un dispositivo que agrupa varios pulsadores y permite controlarlos empleando un número de conductores inferior al que necesitaríamos al usarlos de forma individual. Podemos emplear estos teclados como un controlador para un autómata o un procesador como Arduino.

Ejemplo de un teclado matricial Por: Javier Emanuel Franco Chiroy

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://www.luisllamas.es/arduino-tecladomatricial/#:~:text=Un%20teclado%20matricial%20es%20un,al%20usarlos%20de%20forma%20 individual.&text=Los%20teclados%20matriciales%20son%20frecuentes%20en%20electrónica %20e%20informática.

CÓMO FUNCIONA UN TECLADO MATRICIAL Por: Javier Emanuel Franco Chiroy Como hemos dicho, un teclado matricial agrupa los pulsadores en filas y columnas formando una matriz, lo que permite emplear un número menor de conductores para determinar la pulsación de las teclas. Los siguientes circuitos muestran la conexión en paralelo entre los grupos de condensadores. Figura 3 tiene N-número de condensadores y la figura 4 tiene dos condensadores conectados en paralelo Internamente la disposición de los pulsadores es la siguiente, que es muy similar a la disposición que vimos al tratar sobre displays LED matriciales. Para detectar la pulsación de una tecla actuaremos de forma similar a la lectura simple de un pulsador. En resumen, ponemos a tierra un extremo del pulsador, y el otro lo conectamos a una entrada digital con una resistencia de pull-up.


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Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://www.luisllamas.es/arduino-tecladomatricial/#:~:text=Un%20teclado%20matricial%20es%20un,al%20usarlos%20de%20forma%20 individual.&text=Los%20teclados%20matriciales%20son%20frecuentes%20en%20electrónica %20e%20informática.

Para detectar NxM pulsadores necesitamos sólo N+M conductores. Por tanto ahorro de conductores es superior cuanto más grandes sean N y M, y más parecidos entre sí. (ej: 16 pulsadores en 2x8 necesitan 10 conductores, y en 4x4 sólo 8 conductores.

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://www.luisllamas.es/arduino-tecladomatricial/#:~:text=Un%20teclado%20matricial%20es%20un,al%20usarlos%20de%20forma%20 individual.&text=Los%20teclados%20matriciales%20son%20frecuentes%20en%20electrónica %20e%20informática.

Teclado Matricial 4x4 Por: Javier Emanuel Franco Chiroy Un teclado matricial es un simple arreglo de botones conectados en filas y columnas, de modo que se pueden leer varios botones con el mínimo número de pines requeridos. Un teclado matricial 4x4 solamente ocupa 4 líneas de un puerto para las filas y otras 4 líneas para las columnas, de este modo se pueden leer 16 teclas utilizando solamente 8 líneas de un microcontrolador.


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3.4.2

Pantalla LCD (Liquid cristal display)

Por: Erick García

Una pantalla de LCD (acrónimo de "cristal líquido" en inglés) es aquella pantalla delgada, formada por un determinado número de píxeles que se colocan delante de una fuente de luz. Este tipo de pantalla utiliza pequeñas cantidades de energía eléctrica y por eso las pantallas de LCD se utilizan en dispositivos con pilas o baterías. La primera pantalla de LCD fue producida en Estados Unidos en el año 1972 a cargo de Peter T. Brody. En una pantalla de este tipo, cada pixel está formado por una capa de moléculas ubicadas entre dos electrodos y dos filtros de polarización. El cristal líquido permite que la luz pase de un polarizador al otro. El LCD se utiliza principalmente en monitores de computación de escritorio o portátiles y de todo tipo, en dispositivos móviles como celulares u ordenadores palm, GPS, y en muchas otras pantallas o 'displays' de artefactos como electrodomésticos o pequeños dispositivos que requieren un bajo consumo de energía. A pesar de la amplitud del uso de pantallas de LCD, existen ciertos inconvenientes o limitaciones en esta tecnología que la oponen al avance de las pantallas de plasma. Entre estos pueden contarse, problemas de resolución con determinados tipos de imágenes, retrasos en el tiempo de respuesta que crea "imágenes fantasmas" en la pantalla, ángulo de visión limitado que reduce el número de personas que pueden ver cómodamente la misma imagen, fragilidad y vulnerabilidad del artefacto, aparición de píxeles muertos y de bandas horizontales y/o verticales. Uno de los problemas más frecuentes en las pantallas de LCD es la imposibilidad de utilizarlas adecuadamente en un ambiente externo dado que la presencia de la luz del sol reduce la visibilidad de la pantalla. Sin embargo, nuevas tecnologías de LCD superaron esta dificultad permitiendo el uso de dichas pantallas de forma óptima en todo tipo de condiciones.

3.4.3 Resolución Las dimensiones horizontal y vertical son expresadas en píxeles: las pantallas HD tienen una resolución nativa desde 1280x720 píxeles (720p) hasta 3840×2160 pixeles (4K UHD).

3.4.4 Ancho de punto Es la distancia entre los centros de dos píxeles adyacentes: cuanto menor sea el ancho de punto, tanto menor granularidad tendrá la imagen. El ancho de punto suele ser el mismo en sentido vertical y horizontal, pero puede ser diferente en algunos casos.


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3.4.5 tamaño Es la distancia entre los centros de dos píxeles adyacentes: cuanto menor sea el ancho de punto, tanto menor granularidad tendrá la imagen. El ancho de punto suele ser el mismo en sentido vertical y horizontal, pero puede ser diferente en algunos casos.

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Pantalla_de_cristal_l%C3%ADquido#/media/Archivo:LCD_lay ers.svg

3.4.6 puertos de entrada Por ejemplo: Digital Visual Interface (DVI), Video Graphics Array (VGA), LVDS o incluso S-Video y High-Definition Multimedia Interface (HDMI). Actualmente ya se está manejando en algunas pantallas el puerto USB que permite la reproducción de fotos, música, y video.

Fuente: https://www.hwlibre.com/pantalla-lcd/


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Capítulo IV 4.1 Introducción al análisis de circuitos en AC Por: Erick García La corriente alterna se abrevia con las letras C.A (corriente alterna) o A.C (Alternated Current). La C.A. se comporta como su nombre lo indica, los electrones del circuito se desplazan primero en un sentido y luego en sentido contrario, con un movimiento de vaivén en torno a posiciones relativamente fijas. Esto se consigue alternando la polaridad del voltaje del generador o de otra fuente. La ventaja de la corriente alterna proviene del hecho de que la energía eléctrica en forma de corriente alterna se puede transmitir a grandes distancias por medio de fáciles elevaciones de voltaje que reducen las pérdidas de calor en los cables. La aplicación principal de la corriente eléctrica, ya sea C.C o C.A es la transmisión de energía en forma silenciosa, flexible conveniente de un lugar a otro.

4.1.1

Número complejos

Los Números Complejos son una extensión de los números reales, cumpliéndose que {R} {C} }. Los números complejos tienen la capacidad de representar todas las raíces de los polinomios, cosa que con los reales no era posible. Esto se consigue gracias a que los complejos hacen uso de una unidad imaginaria llamada número i, que verifica la propiedad: Esta unidad imaginaria es de hecho la que permite definir las operaciones con esos números, puesto que para efectuarlas hay que tener presente que cada lado de esa unidad imaginaria debe trabajarse en forma independiente, no confundiendo ambas partes. Una unidad imaginaria nunca se junta con una unidad real.

4.1.2

impedancia compleja y notación fasorial

a impedancia (Z) es una medida de oposición que presenta un circuito a una corriente cuando se aplica una tensión. La impedancia extiende el concepto de resistencia a los circuitos de corriente alterna (CA), y posee tanto magnitud como fase, a diferencia de la resistencia, que solo tiene magnitud. Cuando un circuito es alimentado con corriente continua (CC), su impedancia es igual a la resistencia, lo que puede ser interpretado como la impedancia con ángulo de fase cero. Por definición, la impedancia es la relación (cociente) entre el fasor tensión y el fasor intensidad de corriente: Donde Z es la impedancia, V es el fasor tensión e I corresponde al fasor intensidad. El concepto de impedancia tiene especial importancia si la corriente varía en el tiempo, en cuyo caso las magnitudes se describen con números complejos o funciones del análisis armónico. Su módulo (a veces


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inadecuadamente llamado impedancia) establece la relación entre los valores máximos o los valores eficaces de la tensión y de la corriente. La parte real de la impedancia es la resistencia y su parte imaginaria es la reactancia. El concepto de impedancia permite generalizar la ley de Ohm en el estudio de circuitos en corriente alterna (CA), dando lugar a la llamada ley de Ohm de corriente alterna que indica: I=V/Z

4.1.3

Circuitos en serie y paralelo

Los componentes de un circuito eléctrico o electrónico se pueden conectar de muchas maneras diferentes. Los dos más simples de estos se llaman circuito en serie y circuito en paralelo y ocurren con frecuencia. Los componentes conectados en serie están conectados a lo largo de una sola ruta, por lo que la misma corriente fluye a través de todos los componentes.12 Los componentes conectados en paralelo se conectan a lo largo de múltiples rutas, por lo que se aplica el mismo voltaje a cada componente.3 Un circuito compuesto únicamente por componentes conectados en serie se conoce como un circuito en serie; Del mismo modo, uno conectado completamente en paralelo se conoce como un circuito paralelo. En un circuito en serie, la corriente a través de cada uno de los componentes es la misma, y el voltaje a través del circuito es la suma de los voltajes a través de cada componente.1 En un circuito en paralelo, el voltaje en cada uno de los componentes es el mismo, y la corriente total es la suma de las corrientes a través de cada componente.1 Considere un circuito muy simple que consta de cuatro bombillas y una batería de 6 V. Si un cable une la batería a una bombilla, a la siguiente bombilla, a la siguiente bombilla, a la siguiente bombilla, y luego a la batería, en un bucle continuo, se dice que las bombillas están en serie. Si cada bombilla está conectada a la batería en un bucle separado, se dice que las bombillas están en paralelo. Si las cuatro bombillas están conectadas en serie, existe el mismo amperaje en todas ellas, y la caída de voltaje es de 1.5 V en cada bombilla, lo que puede no ser suficiente para hacerlas brillar. Si las bombillas están conectadas en paralelo, las corrientes a través de las bombillas se combinan para formar la corriente en la batería, mientras que la caída de voltaje es a través de cada bombilla y todas brillan. En un circuito en serie, cada dispositivo debe funcionar para que el circuito se complete. Una bombilla que se quema en un circuito en serie rompe el circuito. En los circuitos paralelos, cada bombilla tiene su propio circuito, por lo que todas las bombillas, excepto una, podrían apagarse y la última seguirá funcionando.


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Circuito en serie

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Circuitos_en_serie_y_en_paralelo

Circuito en paralelo:

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Circuitos_en_serie_y_en_paralelo

4.1.4

Resonancia en serie y paralelo

En un circuito de corriente alterna en serie, al aumentar la frecuencia aumentan la reactancia inductiva mientras que las reactancias capacitivas disminuyen, ya que: Llamamos frecuencia de resonancia del circuito f0 a la frecuencia para la cual se igualan los valores absolutos de ambas impedancias y se compensan entre sí por ser de signo contrario. Por tanto, una reactancia inductiva en serie puede compensarse mediante una reactancia capacitiva en serie del mismo valor absoluto. El valor de f0 se calcula teniendo en cuenta que XL=XC :

En un circuito en resonancia en serie las tensiones en la bobina y en el condensador son iguales y de fase opuesta y son Q veces superiores a la tensión aplicada, siendo Q el llamado factor de calidad, que es adimensional. El factor de calidad da un índice de la ganancia en tensión que se obtiene del fenómeno de la resonancia. A la resonancia en serie se le denomina resonancia en tensión. Un circuito resonante en serie favorece la transmisión de una señal senoidal a una frecuencia determinada De la misma forma que ocurre en los circuitos en serie, en un circuito en paralelo se puede neutralizar una susceptancia capacitiva con una susceptancia inductiva en paralelo con la primera del mismo valor absoluto. Siendo: Tenemos que:


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En un circuito resonante en paralelo la admitancia es mínima, por lo que la impedancia será máxima y la corriente total mínima, ya que será únicamente la que pasa por la resistencia. Las corrientes en la bobina y el condensador son iguales y de fase opuesta, siendo ambas Q veces mayores que la intensidad total, siendo Q el factor de calidad. A la resonancia en paralelo se le denomina también resonancia en corriente. Un circuito resonante en paralelo bloquea la señal a una frecuencia determinada, por lo que se le llama también circuito antirresonante, circuito tapón o circuito tanque. La aplicación más usual de los circuitos resonantes en paralelo es en circuitos de sintonía de receptores de radiofrecuencia.

4.1.4.1 Circuito RLC En electrodinámica, un circuito RLC es un circuito lineal que contiene una resistencia eléctrica, una bobina y un capacitor. Existen dos tipos de circuitos RLC, en serie o en paralelo, según la interconexión de los tres tipos de componentes. El comportamiento de un circuito RLC se describe generalmente por una ecuación diferencial de segundo orden (en donde los circuitos RC o RL se comportan como circuitos de primer orden). Con ayuda de un generador de señales, es posible inyectar en el circuito oscilaciones y observar en algunos casos el fenómeno de resonancia, caracterizado por un aumento de la corriente (ya que la señal de entrada elegida corresponde a la pulsación propia del circuito, calculable a partir de la ecuación diferencial que lo rige).

4.1.1

Números Complejos

Por: Yosselyn Esther Gómez Pelicó

Los números complejos son la herramienta de trabajo del álgebra, análisis, así como de ramas de las matemáticas puras y aplicadas como variable compleja, ecuaciones diferenciales, facilita el cálculo de integrales, en aerodinámica, hidrodinámica y electromagnetismo entre otras de gran importancia. Además, los números complejos se utilizan por doquier en matemáticas, en muchos campos de la física (notoriamente en la mecánica cuántica) y en ingeniería, especialmente en la electrónica y las telecomunicaciones, por su utilidad para representar las ondas electromagnéticas y la corriente eléctrica. En matemáticas, estos números constituyen un cuerpo y, en general, se consideran como puntos del plano: el plano complejo. Este cuerpo contiene a los números reales y los imaginarios puros. Puede escribirse como a+bi, donde i es la unidad imaginaria, a y b son números reales.


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4.1.1.1 Unidad imaginaria Se define un número complejo especial, sobre todo en el álgebra, de suma relevancia, el número i ( j en física), llamado unidad imaginaria, definido como:

i= (0,1) Que satisface la siguiente igualdad:

i2= i* i = (0,1) *(0,1) = (-1,0) =-1 Tomando en cuenta que(a,0) *(0,1) = (0, a), cabe la identificación

(a,0) *(0,1) = ai = (0, a) En textos elementales se define que i2 es igual a -1. Además, es una de las raíces de la ecuación x2+1=0.5

4.1.1.2 Operaciones Racionales Se reúne todo lo mental para luego ser analizado o recordado. Establece semejanzas y diferencias entre los distintos objetos y fenómenos de la realidad. Proceso en el que se establece lo común de un conjunto de objetos y fenómenos. Operación que consiste en mostrar mentalmente ciertos rasgos, generalmente ocultados por la persona, distinguiéndose de rasgos y anexos accidentales, primarios y prescindiendo de aquellos pensamientos. -Adición:

-Producto por escalar

-Multiplicación

A partir de estas operaciones podemos deducir otras como las siguientes: -Resta

-División


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4.1.1.3 Valor Absoluto o módulo de un número complejo El valor absoluto, módulo o magnitud de un número complejo z viene dado por la siguiente expresión:

Si pensamos en las coordenadas cartesianas del número complejo z como algún punto en el plano; podemos ver, por el teorema de Pitágoras, que el valor absoluto de un número complejo coincide con la distancia euclídea desde el origen del plano a dicho punto. Si el complejo está escrito en forma exponencial z = r eiφ, entonces |z| = r. Se puede expresar en forma trigonométrica como z = r (cosφ + isenφ), donde cosφ + isenφ = eiφ es la conocida fórmula de Euler. Podemos comprobar con facilidad estas cuatro importantes propiedades del valor absoluto.

para cualquier complejo z y w. Por definición, la función distancia queda como sigue d(z, w) = |z - w| y nos provee de un espacio métrico con los complejos gracias al que se puede hablar de límites y continuidad. La suma, la resta, la multiplicación y la división de complejos son operaciones continuas. Si no se dice lo contrario, se asume que ésta es la métrica usada en los números complejos.

Imagen: La fórmula de Euler ilustrada en el plano complejo. Fuente:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/71/Euler%27s_formula.svg/800pxEuler%27s_formula.svg.png


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4.1.1.4 Argumento o fase El argumento principal o fase de un número complejo genérico , donde , es el ángulo que forman el eje de abscisas OX y el vector OM, con M(x,y). Viene dado por la siguiente expresión:

donde atan2(y, x) es la función arco tangente definida para los cuatro cuadrantes:

la función signo. El argumento tiene periodicidad 2π, con lo que siendo K cualquier número entero. El ángulo Arg z es el valor principal de arg z que verifica las condiciones -π < Arg z <= π descritas antes.

4.1.2

Impedancia Compleja y Notación Fasorial

Por: Yosselyn Esther Gómez Pelicó

Los números complejos ofrecen una manera fácil de expresar magnitudes senoidales y por lo tanto pueden dar idea clara de estas magnitudes a partir de fasores ubicados en el plano complejo. Como los valores de corriente y de voltaje alternos que se están estudiando están recogidos por funciones senoidales o cosenoidales pueden expresarse como:

4.1.2.1 Notación y convenciones utilizadas en los cálculos En todos los desarrollos que seguirán a continuación vamos a tener todo el tiempo en mente ciertos elementos y convenciones, a saber: • Las fuentes de tensión y corrientes son todas alternas sinusoidales pero subestimamos la representación temporal de senos y cosenos a favor de un entendimiento dinámico de módulos y fases o desfasajes (justamente eso son los “fasores").


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• Todos los valores de tensiones y corrientes son eficaces ya que esta es la utilización viable y mayoritariamente aceptada en la industria. Dicho esto, lo siguiente es mostrar la notación que utilizaremos para las expresiones y cálculos a desarrollar. Necesitamos una forma especial de escribir impedancias, corrientes y tensiones porque estas además de tener un módulo tienen una fase, o sea un ángulo. Esta fase (ángulo) la mediremos con respecto a alguna referencia. Las tensiones y corrientes las escribimos agrupando módulo y fase de la siguiente manera: Para la tensión: V = V∠φ dónde V es el módulo y Φ es la fase de la tensión Y la corriente: I = I∠β dónde I es el módulo y β es la fase de la corriente. Entonces:

Es lógico que la tensión sea un valor conocido ya que proviene siempre de una fuente y si es así su módulo en valor eficaz es dato. Así, por ser un punto de partida, es común asignarle cero grados a su fase convirtiéndose de esta manera en la referencia que se mencionaba arriba. Entonces si la tensión es conocida y tenemos los elementos para obtener la impedancia calculamos la corriente:

Fuente: https://catedra.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/cys/DI/Alterna.pdf

Explicación de Imagen: Se observa claramente en el fasorial que la corriente atrasa justamente la cantidad de grados que marca la impedancia… lo cual es obvio ya que son las características de la carga (léase impedancia) las que determinan los detalles resultantes en la corriente.

4.1.2.2 Representación Fasorial La corriente alterna se puede representar con una flecha girando a velocidad angular ω. Este elemento recibe el nombre de fasor y se representa como un número complejo. Su longitud coincide con el valor


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máximo de la tensión o corriente (según sea la magnitud que se esté representando). También se utiliza el valor RMS en lugar del valor máximo (ver transformación a fasores). En ese caso habría que dividir el valor máximo por raíz de 2. El ángulo (corrimiento de la señal sobre el eje horizontal) representa la fase. La velocidad de giro ω está relacionada con la frecuencia de la señal.

Al igual que los números complejos, los fasores pueden estar representados en forma binómica o polar (también existen otras como la trigonométrica y la exponencial). En algunos casos nos conviene una forma de expresarlos y en otros casos será más simple hacer cuentas con la otra forma.

4.1.2.3 Forma Polar Buenos Los fasores pueden describirse matemáticamente en forma polar, es decir como un módulo y un ángulo. A continuación vamos a ver un ejemplo de cómo indicar una tensión alterna con un fasor. Supongamos que tenemos la siguiente expresión de tensión:

La expresión anterior se puede representar como un fasor indicando la tensión máxima (15 V en el ejemplo) y el ángulo de desplazamiento (30° en el ejemplo). En forma polar, la tensión anterior queda representada por el siguiente fasor:

Gráficamente lo podemos ver de la siguiente forma:

Como convención, las señales deben estar expresadas con una función coseno y con un valor positivo para realizar un análisis fasorial. En caso de no estar expresadas de esta manera debemos convertirlas.

4.1.2.4 Forma Binómica: Otra forma de expresar a un fasor, es la forma binómica, es decir como: a + j b siendo a la parte real y b la parte imaginaria. La señal del ejemplo anterior la podemos expresar en base a sus componentes rectangulares como:


Página 1.3-276 de 300 Gráficamente nos queda el diagrama de la siguiente manera:

Imagen: Ejemplo de diagrama de Forma binómica Fuente:

https://www.fisicapractica.com/fasores.php#:~:text=La%20corriente%20alterna%20se%20puede, magnitud%20que%20se%20est%C3%A9%20representando).

4.1.3 Circuitos En Serie Y Paralelo Por: Bryan Enmanuel Hernández González Según wikipedia.org Los componentes de un circuito eléctrico o electrónico se pueden conectar de muchas maneras diferentes. Los dos más simples de estos se llaman circuito en serie y circuito en paralelo y ocurren con frecuencia. Los componentes conectados en serie están conectados a lo largo de una sola ruta, por lo que la misma corriente fluye a través de todos los componentes. Los componentes conectados en paralelo se conectan a lo largo de múltiples rutas, por lo que se aplica el mismo voltaje a cada componente. Un circuito compuesto únicamente por componentes conectados en serie se conoce como un circuito en serie; Del mismo modo, uno conectado completamente en paralelo se conoce como un circuito paralelo.

Fuente: https://images.app.goo.gl/fJBZwi2nyYWWRpE46

En un circuito en serie, la corriente a través de cada uno de los componentes es la misma, y el voltaje a través del circuito es la suma de los voltajes a través de cada componente.


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En un circuito en paralelo, el voltaje en cada uno de los componentes es el mismo, y la corriente total es la suma de las corrientes a través de cada componente.

Fuente: https://images.app.goo.gl/32nYumsxmfaA5spt5

La característica principal de un circuito en serie es que solo tiene una ruta en la que su corriente puede fluir. Abrir o romper un circuito en serie en cualquier punto hace que todo el circuito se "abra" o deje de funcionar . Por ejemplo, si incluso una de las bombillas de una cadena de luces de árboles de Navidad de estilo más antiguo se apaga o se quita, la cadena entera deja de funcionar hasta que se reemplaza la bombilla.

Fuente: https://images.app.goo.gl/i9k31SSSdKTQix5G9


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4.1.4 Resonancia Serie y paralelo Por: Bryan Enmanuel Hernández González Según proyecto987.es La resonancia en serie es un circuito de corriente alterna en serie, al aumentar la frecuencia aumentan la reactancia inductiva mientras que reactancias capacitivas disminuyen, ya que: XL = L * 2 * π * F y Xc =1/C * 2 * π * F Llamamos frecuencia de resonancia del circuito f0 a la frecuencia para la cual se igualan los valores absolutos de ambas impedancias y se compensan entre sí por ser de signo contrario. Por tanto, una reactancia inductiva en serie puede compensarse mediante una reactancia capacitiva en serie del mismo valor absoluto. El valor de f0 se calcula teniendo en cuenta que XL=XC:

Fuente: http://www.proyecto987.es/corriente_alterna_12.html#Resonancia_en_serie

En un circuito en resonancia en serie las tensiones en la bobina y en el condensador son iguales y de fase opuesta y son Q veces superiores a la tensión aplicada, siendo Q el llamado factor de calidad, que es adimensional. El factor de calidad da un índice de la ganancia en tensión que se obtiene del fenómeno de la resonancia. A la resonancia en serie se le denomina resonancia en tensión. Un circuito resonante en serie favorece la transmisión de una señal senoidal a una frecuencia determinada

Fuente: https://images.app.goo.gl/QtVLn5sv81Jxg1tD9


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De la misma forma que ocurre en los circuitos en serie, en un circuito en paralelo se puede neutralizar una susceptancia capacitiva con una susceptancia inductiva en paralelo con la primera del mismo valor absoluto. Siendo BC=BL y como, BC = C * 2 * π * F y BL = 1/L * 2 * π * F tendremos que:

Fuente: http://www.proyecto987.es/corriente_alterna_12.html#Resonancia_en_serie

En un circuito resonante en paralelo la admitancia es mínima, por lo que la impedancia será máxima y la corriente total mínima, ya que será únicamente la que pasa por la resistencia. Las corrientes en la bobina y el condensador son iguales y de fase opuesta, siendo ambas Q veces mayores que la intensidad total, siendo Q el factor de calidad. A la resonancia en paralelo se le denomina también resonancia en corriente. Un circuito resonante en paralelo bloquea la señal a una frecuencia determinada, por lo que se le llama también circuito anti resonante, circuito tapón o circuito tanque. La aplicación más usual de los circuitos resonantes en paralelo es en circuitos de sintonía de receptores de radiofrecuencia.

Fuente: https://images.app.goo.gl/MkA51bCGmW1kKf2ZA


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4.1.4.1 Circuito RLC Por: Edison Hernandez

En electrodinámica, un circuito RLC es un circuito lineal que contiene una resistencia eléctrica, una bobina y un capacitor. Existen dos tipos de circuitos RLC, en serie o en paralelo, según la interconexión de los tres tipos de componentes. El comportamiento de un circuito RLC se describe generalmente por una ecuación diferencial de segundo orden (en donde los circuitos RC o RL se comportan como circuitos de primer orden). Con ayuda de un generador de señales, es posible inyectar en el circuito oscilaciones y observar en algunos casos el fenómeno de resonancia, caracterizado por un aumento de la corriente (ya que la señal de entrada elegida corresponde a la pulsación propia del circuito, calculable a partir de la ecuación diferencial que lo rige). Los circuitos RLC son generalmente utilizados para realizar filtros de frecuencias, o de transformadores de impedancia. Estos circuitos pueden entonces comportar múltiples inductores y condensadores: se habla entonces de «red LC». Un circuito LC simple es denominado de segundo orden porque su función de transferencia comporta un polinomio de segundo grado en el denominador.

4.1.4.2 Circuito RLC en serie Si un circuito RLC en serie es sometido a un escalón de tensión {\displaystyle E\,} E\, la ley de las mallas impone la relación:

Introduciendo la relación característica de un condensador:

Se obtiene la ecuación diferencial de segundo orden:

Donde: • • • • • • • •

E es la fuerza electromotriz de un generador, en Voltios (V); uC es la tensión en los bornes de un condensador, en Voltios (V); L es la inductancia de la bobina, en Henrios (H); i es la intensidad de corriente eléctrica en el circuito, en Amperios (A); q es la carga eléctrica del condensador, en Coulomb (C); C es la capacidad eléctrica del condensador, en Faradios (F); Rt es la resistencia total del circuito, en Ohmios (Ω); y t es el tiempo en segundos (s)


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En el caso de un régimen sin pérdidas, esto es para Rt=0, se obtiene una solución de la forma:

Donde: • •

T0 el periodo en segundos; φ la fase en el origen (lo más habitual es elegirla para que φ = 0).

Lo que resulta:

4.14.3 Circuito RLC en paralelo

Ya que

Atención: la rama C es un corto-circuito: de esta manera no se pueden unir las ramas A y B directamente a los bornes de un generador E, se les debe adjuntar una resistencia. Las dos condiciones iniciales son: •

conserva su valor antes de la puesta en tensión (porque la inductancia se opone a la variación de corriente). conserva su valor antes de la puesta en tensión


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Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_RLC#:~:text=En%20electrodin%C3%A1mica%2C%20u n%20circuito%20RLC,los%20tres%20tipos%20de%20componentes.

4.2

Introducción de redes

Los ordenadores suelen estar conectados entre sí por cables. Pero si la red abarca una zona extensa, las conexiones pueden realizarse a través de líneas telefónicas, microondas, líneas de fibra óptica e incluso satélites. Por topología de una red habitualmente se entiende la estructura de la red, es decir, la forma en que se lleva a cabo la conexión. Las topologías más utilizadas son: en bus (lineal), en estrella, en árbol y en anillo. De esta definición extraemos la primera clasificación posible sobre redes:

4.2.1

Según Su Distribución Lineal:

La topología lineal es un diseño sencillo en el que un solo cable, que es conocido como "bus", es compartido por todos los dispositivos de la red. El cable va recorriendo cada uno de los ordenadores y se utiliza una terminación en cada uno de los dos extremos. Los dispositivos se conectan al bus utilizando generalmente un conector en T. Estrella: Los nodos de la red se conectan con cables dedicados a un punto que es una caja de conexiones, llamada HUB o concentradores. En una topología en estrella cada estación de trabajo tiene su propio cable dedicado, por lo que habitualmente se utilizan mayores longitudes de cable. Árbol: La topología en árbol se denomina también topología en estrella distribuida. Al igual que sucedía en la topología en estrella, los dispositivos de la red se conectan a un punto que es una caja de conexiones, llamado HUB. Anillo:


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En una red en anillo los nodos se conectan formando un círculo cerrado. El anillo es unidireccional, de tal manera que los paquetes que transportan datos circulan por el anillo en un solo sentido. En una red local en anillo simple, un corte del cable afecta a todas las estaciones, por lo que se han desarrollado sistemas en anillo doble o combinando topologías de anillo y estrella.

4.2.2 Según Su Tamaño Un criterio para clasificar redes de ordenadores es el que se basa en su extensión geográfica, es en este sentido en el que hablamos de redes LAN, MAN y WAN, aunque esta documentación se centra en las redes de área local (LAN), nos dará una mejor perspectiva el conocer los otros dos tipos: MAN y WAN. Redes de Área Local (LAN): Son redes de propiedad privada, de hasta unos cuantos kilómetros de extensión. Por ejemplo, una oficina o un centro educativo. Se usan para conectar computadoras personales o estaciones de trabajo, con objeto de compartir recursos e intercambiar información. Están restringidas en tamaño, lo cual significa que el tiempo de transmisión, en el peor de los casos, se conoce, lo que permite cierto tipo de diseños (deterministas) que de otro modo podrían resultar ineficientes. Además, simplifica la administración de la red. Curso de Administrador de Servidores Internet / Extranet / Intranet Redes TCP/IP Suelen emplear tecnología de difusión mediante un cable sencillo al que están conectadas todas las máquinas. Operan a velocidades entre 10 y 100 Mbps. Tienen bajo retardo y experimentan pocos errores.

Redes de Área Metropolitana (MAN): Son una versión mayor de la LAN y utilizan una tecnología muy similar. Actualmente esta clasificación ha caído en desuso, normalmente sólo distinguiremos entre redes LAN y WAN. Redes de Área Amplia (WAN): Son redes que se extienden sobre un área geográfica extensa. Contiene una colección de máquinas dedicadas a ejecutar los programas de usuarios (hosts). Estos están conectados por la red que lleva los mensajes de un host a otro. Estas LAN de host acceden a la subred de la WAN por un router. Suelen ser por tanto redes punto a punto. La subred tiene varios elementos: • Líneas de comunicación: Mueven bits de una máquina a otra. • Elementos de conmutación: Máquinas especializadas que conectan dos o más líneas de transmisión. Se suelen llamar encaminadores o routers.


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Cada host está después conectado a una LAN en la cual está el encaminador que se encarga de enviar la información por la subred. Una WAN contiene numerosos cables conectados a un par de encaminadores. Si dos encaminadores que no comparten cable desean comunicarse, han de hacerlo a través de encaminadores intermedios. El paquete se recibe completo en cada uno de los intermedios y se almacena allí hasta que la línea de salida requerida esté libre. Se pueden establecer WAN en sistemas de satélite o de radio en tierra en los que cada encaminador tiene una antena con la cual poder enviar y recibir la información. Por su naturaleza, las redes de satélite serán de difusión.

Fuente: http://www.juntadeandalucia.es/empleo/recursos/material_didactico/especialidades/ma terialdidactico_administrador_servidores/Content/2-redes_tcp/1-Introduccion.pdf

4.3 Construcción y diseño de una red LAN y WAN Por: José Jiménez Según: https://concepto.de/red-lan/ Se conoce como red LAN (siglas del inglés: Local Área Network, que traduce Red de Área Local) a una red informática cuyo alcance se limita a un espacio físico reducido, como una casa, un departamento o a lo sumo un edificio. A través de una red LAN pueden compartirse recursos entre varias computadoras y aparatos informáticos (como teléfonos celulares, tabletas, etc.), tales como periféricos (impresoras, proyectores, etc.) información almacenada en el servidor (o en los computadores conectados) e incluso puntos de acceso a la Internet, a pesar de hallarse en habitaciones o incluso pisos distintos. Este tipo de redes son de uso común y cotidiano en negocios, empresas y hogares, pudiendo presentar una topología de red distinta de acuerdo a las necesidades específicas de la red La estructura y el diseño varía dependiendo las necesidades de la red las cuales son: •

Red en bus: En la que un mismo cable (o backbone) conecta a las computadoras y permite la transmisión de datos en línea recta, haciéndola sencilla pero susceptible a daños del cable o a la interrupción del tráfico.


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Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Topologia_magistrali.svg •

Red en estrella: En la que todos los computadores se conectan a un servidor central que administra los recursos de la red y los asigna según se le solicite.

Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Netzwerktopologie_Stern.png •

Red en anillo: En la que todos los computadores están conectados con sus vecinos mediante una transmisión unidireccional, que interrumpe la red de haber un fallo en algún nivel de la misma.

Fuente: https://i2.wp.com/s.culturacion.com/wpcontent/uploads/2014/11/figura-2.png

Red mixta: Combina dos o más modelos de los anteriores.

Fuente: https://www.areatecnologia.com/informatica/imagenes/topologiahibrida-mixta.jpg


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Según: https://concepto.de/red-wan/ En informática, se denomina red WAN (Siglas del inglés: Wide Área Network, o sea, Red de Área Amplia) a las conexiones informáticas de mayor envergadura, es decir, las más abarcativas y de mayor velocidad, que cubren una extensa porción geográfica del planeta, cuando no al mundo entero. Las redes WAN incorporan diversas redes de menor tamaño en una sola, interconectando así usuarios separados por enormes distancias, con mayores tasas de transmisión y con diversos niveles (capas) de datos. Esto implica la necesidad de máquinas dedicadas por completo a la ejecución de programas de usuario (hosts), la presencia de aparatos enrutadores y conmutadores, o la utilización de máscaras de subred para conectar varios hosts. La estructura y diseño de una red WAN varía dependiendo del tipo de red que se necesite: •

Red WAN por circuitos: Se trata de redes de discado telefónico, que reciben la dedicación plena del ancho de banda mientras se emplea la línea telefónica, pero son lentas y ocupan la línea telefónica. Red WAN por mensaje: Se compone de ordenadores (conmutadores) que aceptan el tráfico de cada una de las terminales de la red y administran el flujo de la información mediante mensajes (e información en la cabecera de los mismos) que pueden ser borrados, redirigidos o respondidos automáticamente. Red WAN por paquetes: La información en estos casos es fraccionada en partes pequeñas (paquetes) y una vez que llegan a su destino son nuevamente integradas en el mensaje original.

Fuente: http://photos1.blogger.com/blogger/1036/3205/1600/3.1.png


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4.3.1

Simulación de red LAN y WAN utilizando Cisco Packet Tracer y Netsimk

Según: https://www.redeszone.net/2014/03/20/lista-de-simuladoresde-redes-para-virtualizar-nuestra-propia-red/ Cisco Packet Tracer es una aplicación a través de la cual se puede realizar una gran variedad de funciones relacionadas con las redes, como diseñar y construir una red desde cero, trabajar sobre proyectos preconstruidos (incluye una gran variedad de ejemplos interesantes), probar nuevos diseños y topologías de red, probar cambios en la red antes de aplicarlos a la misma, examinar el flujo de datos a través de una red, hacer simulaciones de Internet of things (internet de las cosas) o preparar exámenes de certificación en redes. Las diversas áreas de la zona de trabajo de Packet Tracer son: •

Menú principal: dispone de opciones como File, Edit, Options, View, Tools, Extensions y Help.

Main Toolbar: con las típicas funciones como abrir, guardar, imprimir, zoom in/out, deshacer, rehacer, etc.

Secondary Toolbar: son las opciones de Packet Tracer, como seleccionar, borrar, añadir formas o enviar datos.

Button Toolbar: contiene todos los dispositivos y conexiones que dispone el programa y que se añaden en el diseño y configuración de una red. Esta barra se divide en dos partes, la primera de la izquierda, donde están las distintas categorías de los dispositivos, y una segunda donde se despliegan los dispositivos y conexiones para añadirlos

Área de Trabajo: la zona más amplia de la interfaz, donde se realiza el diseño de la red, añadiendo los dispositivos y conexiones, y donde se visualiza la simulación.

Para realizar la simulación hay que pasar el programa del modo Realtime al modo Simulation. En este modo podemos elegir enviar paquetes de información de un dispositivo a otro, y luego activar el modo simulación para ver cómo se realiza esa transmisión de datos. Para activar esta simulación se dispone de un botón de play y una línea de tiempo que permite controlarla en todo momento.


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Fuente: https://www.redeszone.net/app/uploads/2014/03/packet-tracerfoto.jpg

Según: http://andrickcapitanachiicas.blogspot.com/2018/09/ciscopacket-tracer-este-programa-es.html Netsimk es un simulador más para crear redes y poder realizar pruebas con ellas. podemos destacar una implementación de herramientas y funciones adaptadas para los certificados CCNA 1, 2, 3 y 4 de Cisco. También podemos destacar que los escenarios que nos ofrecen son realistas, no virtuales, por lo que los resultados se asemejan bastante más a la realidad en cuanto a posibles fallos que podamos encontrar. Según: https://www.boson.com/netsim-cisco-network-simulator?r=1 Es una aplicación que simula el hardware y software de Cisco Systems®. NetSim está diseñado para ayudarlo a aprender la estructura de comandos de Cisco IOS® centrada en las pistas de certificación de Cisco. NetSim utiliza las tecnologías de software Network Simulator, Router Simulator ™ y EROUTER ™, propiedad de Boson, junto con el motor Boson Virtual Packet Technology ™, para crear paquetes individuales. Estos paquetes se enrutan y conmutan a través de la red simulada, lo que permite a NetSim crear una tabla de enrutamiento virtual adecuada y simular una red real. Otros productos de simulación en el mercado no son compatibles con este nivel de funcionalidad. Boson NetSim proporciona la mayor versatilidad y soporte del mercado. El software NetSim también incluye laboratorios integrales que cubren las tecnologías y temas cubiertos en la certificación correspondiente.


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Fuente: https://i.ytimg.com/vi/WfkA9eBpMcY/maxresdefault.jpg

4.3.2 Estructuración de una red LAN y WAN (utilizando equipos reales, computadoras, Reuters, Reuters, etc.). Por: Cristopher Alejandro Jocol Hernández

Según issuu.com Las LAN constan de los siguientes componentes: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Computadoras tarjetas de interfaz de red Dispositivos periféricos Medios de networking Dispositivos de networking

Los LAN permiten a las empresas aplicar tecnología informática para compartir localmente archivos e impresoras de manera eficiente, y posibilitar las comunicaciones internas. Un buen ejemplo de esta tecnología es el correo electrónico.

Lo que hacen es conectar los datos, las comunicaciones locales y los equipos informáticos. Algunas de las tecnologías comunes son: o Ethernet o Token ring o FDDI Las WAN interconectan los LAN, que a su vez proporciona acceso a las computadoras o a los servidores de archivos ubicados en otros lugares. Como las WAN conectan redes de usuarios dentro de un área geográfica extensa, permiten que las empresas se comuniquen entre si a través de grandes distancias. Las WAN Permiten que los computadores, impresoras y


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otros dispositivos de una LAN compartan y sean compartidas por redes en sitios distantes. Según webnode.es Topología en Anillo: Consta de varios nodos unidos en el que la información circula en una sola dirección. Es fácil de detectar cuándo un PC cae, pero si uno de esta falla, toda la red se paraliza.

Imagen1: Representa la tipología de anillo Fuente: https://tecnologia-redes7.webnode.es/_files/200000016-7188572807/300pxTopolox%C3%ADa_en_anel.png

Topología en Bus: Consta de un único cable. Es fácil de instalar, mantener y añadir nuevos ordenadores.

Imagen1: Representa la tipología de Bus Fuente: https://tecnologia-redes7.webnode.es/_files/20000002179eec7ae6a/topologia.jpg

Topología en Estrella: Es la más utilizada. Todas las estaciones de trabajo deben pasar por un dispositivo central de conexiones (HUB o SWITCH) que controla el tráfico de red. Sus ventajas es que es fácil de detectar cuando hay averías, y si se desconecta uno de los ordenadores es caro de implementar.

Imagen1: Representa la tipología en estrella Fuente: https://tecnologia-redes7.webnode.es/_files/200000018afe63b0dec/topologia-estrella.gif

Topología en Árbol: Es denominada así por su apariencia. En ella, un servidor, o proveedor se conecta a un router central. En este, a su vez, se conectan otros switch, que se conectan a las estaciones de trabajo.


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Imagen1: Representa la tipología en arbol Fuente: https://tecnologia-redes7.webnode.es/_files/200000019cb275cc1e6/images.png

Imagen1: Organizador que representa la estructura de la red LAN Fuente: https://image.slidesharecdn.com/estructuradelinternetredeslanmanywan140429194627-phpapp01/95/estructura-del-internet-redes-lan-man-y-wan-10638.jpg?cb=1398801011

Los WAN proporcionan comunicaciones instantáneas a través de zonas geográficas extensas. El software de colaboración brinda acceso a información en tiempo real y recursos que permiten realizar reuniones entre personas separadas por largas distancias, en lugar de hacerlas en persona.

Según issuu.com La estructura que dispones de un patrón característico recibe el nombre de red. Este término que procede del vocablo latino rete, se usa en diversos ámbitos al conjunto de equipos que están e interconectadas y que comparten recursos.

La noción de red WAN se enmarca en la clasificación de una red según su alcance. Esto quiere decir que la red WAN es un tipo de red que cubre distancias entre unos 100 y unos 1.000 kilómetros que le permite brindar conectividad.

Las WAN están diseñadas para realizar lo siguiente: Operar entre áreas geográficas extensas y distantes ✓ Posibilitar capacidades de comunicación en tiempo completo, conectados a los servicios locales


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✓ Brindar servicios de correo electrónico, workd wide web, transferencia de archivos y comercio electrónico. Algunas de las tecnologías comunes de WAN son: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Módems Red digital de servicios integrados (RDSI) Línea de suscripción Digital (DSL) Frame Replay Series de portadoras para EE.EE y Europa Red óptica sincrónica (SONET)

Imagen1: Representa la estructura de la red WAN Fuente: https://image.slidesharecdn.com/estructuradelinternetredeslanmanywan140429194627-phpapp01/95/estructura-del-internet-redes-lan-man-y-wan-24638.jpg?cb=1398801011


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Taller de Electrónica Digital Cap. I 03 Pedro Arrecis: Contexto: Componente electrónico - Wikipedia, la enciclopedia libre Puerta lógica - Wikipedia, la enciclopedia libre Puertas Lógicas (AND, (descubrearduino.com)

OR,

XOR,

NOT,

NAND,

NOR

y

XNOR)

Imágenes: Componentes - Componente electrónico - Wikipedia, la enciclopedia libre Componentes - Componente electrónico - Wikipedia, la enciclopedia libre

04 Luis Audon: Familias TTL Y CMOS: https://www.studocu.com/co/document/universidad-nacional-decolombia/electronica-digital-i/apuntes/caracteristicas-de-ttl-ycmos/3880015/view

Familias TTL: https://es.slideshare.net/DelfinoOlivares/familias-lgicas-estudio

Familias Lógicas: Curso de electrónica digital (II) (uv.es)

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• •

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14 Alberto Enriquez https://naylampmechatronics.com/440-medium_default/modulobluetooth-hc05.jpg https://cdn.goconqr.com/uploads/image_clipping/image/1820035/desk top_63f0fddahttp://www.naylampmechatronics.com/img/cms/Blog/HC05%20comandos%20AT/conexion%20con%20Arduino.JPG 8034-431bb458-49c6ff1db0ce.jpg

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