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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