Tutorial electrónica mOway

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Tutorial de mOway

Tutorial 2. Introducci贸n a la Electr贸nica

Tutorial 2. Introducci贸n a la electr贸nica del robot mOway

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Tutorial 2. Introducción a la Electrónica

Índice

Introducción ............................................................................................................................ 2 Conceptos básicos de electrónica ......................................................................................... 3 Circuito hidráulico ................................................................................................................... 3 Circuito eléctrico ..................................................................................................................... 5

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Tutorial 2. Introducción a la Electrónica

Introducción Antes de empezar a explicar los dispositivos de los que está formado el robot mOway, vamos a aprender algunos conceptos sobre electrónica. Esto es necesario para comprender cómo funcionan los sensores del robot mOway, es decir, cómo puede el robot pararse cuando encuentra un obstáculo, encender su luz cuando detecta oscuridad y muchas otras cosas. La primera imagen es la placa electrónica que se encuentra dentro del robot mOway. En las otras imágenes se muestra diferentes elementos electrónicos (microprocesadores, condensadores, LEDs, etc.).

Como acabas de ver, el robot está formado por una gran cantidad de dispositivos electrónicos. Estos dispositivos están conectados entre sí por diferentes circuitos electrónicos. Para empezar poco a poco, vamos a explicar los conceptos básicos de electrónica.

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Conceptos básicos de electrónica En electricidad y electrónica hay tres conceptos fundamentales:

Voltaje

Intensidad

Resistencia

La electricidad tiene el inconveniente de que a veces es difícil “ver” cómo funciona. Para entender mejor los conceptos anteriores, vamos a comparar un circuito eléctrico con un circuito hidráulico: por ejemplo, una tubería por la que circula el agua. Circuito hidráulico El circuito hidráulico consiste en lo siguiente: 

Un depósito con agua, a una cierta altura.

Una tubería inclinada que sale del depósito.

Depósito

Tubería

Suelo

Como el depósito está a cierta altura sobre el nivel del suelo, la fuerza de gravedad hace que el agua salga del depósito y baje por la tubería hasta el suelo. Vamos a ver tres situaciones diferentes en las que, dependiendo de la altura del depósito, la cantidad de agua que circula por la tubería será diferente.

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Si el depósito estuviera a ras del suelo, no podría caer agua por la tubería.

Por el contrario, si el depósito está a cierta altura, el agua podrá caer por la tubería.

Cuanto mayor sea la altura del depósito, mayor será la cantidad de agua que cae por la tubería.

En resumen:

Depósito

Tubería

Depósito alto

Mucha agua

Depósito bajo

Poca agua

Como hemos visto, dependiendo de la altura del depósito, la cantidad de agua que circulará por la tubería será diferente. Ahora vamos a comparar esto con un circuito eléctrico, en el que la “altura del depósito” será el voltaje (o tensión) y la “cantidad de agua” será la corriente eléctrica (o intensidad).

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Circuito eléctrico En el caso de un circuito eléctrico, en vez de una tubería tendremos un cable eléctrico, y en vez de agua, circulará una corriente eléctrica (o intensidad). Por otra parte, en el ejemplo anterior, el depósito proporcionaba agua. En el caso del circuito eléctrico, el elemento que proporciona la corriente eléctrica puede ser una batería.

Cable Bombilla Batería

Al conectar los cables a la batería, empieza a circular una corriente eléctrica por el cable. Cuando esta intensidad pasa a través de la bombilla, ésta se ilumina. Si el voltaje de la batería es bajo, la intensidad también será baja y, por tanto, la bombilla se iluminará poco. En las imágenes podemos ver la representación del circuito eléctrico (izquierda, poco voltaje) y el equivalente del circuito hidráulico (derecha, poca altura).

Intensidad baja

Poco voltaje

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Cuanto mayor sea el voltaje de la batería, la corriente que circula por el cable también será mayor y la bombilla se iluminará con más intensidad.

Intensidad alta

Mucho voltaje

Como hemos visto, el voltaje es como si indicase la inclinación de la tubería. La intensidad es como si fuera la cantidad de agua. Es decir, a mayor “inclinación” (voltaje), mayor “cantidad de agua” (intensidad). Comparativa:

Circuito hidráulico

Circuito electrónico

Tubería

Cable eléctrico

Depósito de agua

Batería

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Altura del depósito

Voltaje

Cantidad de agua

Intensidad

Ahora imagina que dentro de la tubería hay piedras u otros objetos. En este caso, al agua le costaría más recorrer la tubería y su cantidad será menor.

En un circuito eléctrico, un componente que dificulta la circulación de intensidad se llama resistencia eléctrica o simplemente resistencia. La resistencia se opone a la circulación de intensidad.

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La resistencia eléctrica se representación una línea “dentada”, como se muestra en las imagen siguiente.

Circuito hidráulico Obstáculos

Circuito electrónico Resistencia

Para un mismo voltaje (es decir, con la misma batería), si la resistencia es alta, la intensidad que circulará por el circuito será baja (a mayor resistencia, más le cuesta a la intensidad “fluir”). Por tanto, la bombilla se iluminará poco.

Mucha resistencia

Poca intensidad

En cambio, si la resistencia es baja, la intensidad será alta (la intensidad circula más “fácilmente”). Por tanto, la bombilla se iluminará mucho.

Poca resistencia

Mucha intensidad

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En resumen: Hemos visto que la corriente que circula por un circuito depende de la resistencia que tenga dicho circuito. 

Si el circuito tiene mucha resistencia, la intensidad será baja.

Si el circuito tiene poca resistencia, la intensidad será alta.

Pregunta: ¿Cómo podemos aplicar lo anterior para que mOway pueda detectar las variables del ambiente que le rodea (temperatura, luz,…)? Respuesta: El robot mOway puede saber la temperatura de la habitación, la luz que recibe, medir el nivel de su batería, etc., gracias a sus sensores internos. Un sensor es un elemento electrónico que permite detectar diferentes variables del entorno. Las variables del entorno pueden ser temperatura, luz, ruido, etc. Un sensor tiene cierta resistencia eléctrica. Esta resistencia varía dependiendo de las variables del entorno. Como hemos visto antes, al variar la resistencia de un circuito eléctrico, también varía la intensidad que circula por dicho circuito. Esta intensidad puede ser medida por el robot mOway, por medio de su microprocesador (el “cerebro” del robot). Por ejemplo, la resistencia del sensor de luz de mOway disminuye cuando la luz del entorno aumenta.

Sensor de luz

Cuando la resistencia del sensor de luz disminuye, la intensidad que circula por su circuito es mayor. El microprocesador de mOway se encarga de medir esta intensidad y por tanto puede “saber” que la luz del ambiente ha aumentado.

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En la imagen siguiente se muestra el caso en que la luz ambiental es alta:

Mucha luz Mucha intensidad

Resistencia del sensor baja Batería

Microprocesador

En el caso siguiente, la imagen muestra el caso en que la luz ambiental es baja:

Poca luz Poca intensidad

Resistencia del sensor alta Batería

Microprocesador

En resumen:

Ambiente

Sensor

Circuito

Luz sube

Resistencia baja

Intensidad sube

Luz baja

Resistencia sube

Intensidad baja

Las personas también tenemos “sensores”: 

En la piel sentimos si hace frío o calor (sensor de temperatura)

Con los ojos vemos si hay mucha luz o si está oscuro (sensores de luz)

etc.

EJERCICIO: Puedes pensar en otros “sensores” que tenemos las personas para conocer el mundo que nos rodea.

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