ELECTRÓNICA ANALÓGICA

Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
ELECTRÓNICA
ANALÓGICA
1
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I.E.S. Río Miño
Códigos y series de las Resistencias
Código de colores
Colores
1ª Cifra
Negro
2ª Cifra
Multiplicador
0
0
Tolerancia
Marrón
1
1
x 10
1%
Rojo
2
2
x 102
2%
Naranja
3
3
x 103
Amarillo
4
4
x 104
Verde
5
5
x 105
Azul
6
6
x 106
Violeta
7
7
x 107
Gris
8
8
x 108
Blanco
9
9
x 109
0.5%
Oro
x 10-1
5%
Plata
x 10-2
10%
Sin color
20%
Ejemplo:
Si los colores son: ( Marrón - Negro - Rojo - Oro ) su valor en ohmios es:
10x 100 5 % = 1000
= 1K
Tolerancia de 5%
5 bandas de colores
También hay resistencias con 5 bandas de colores, la única diferencia
respecto a la tabla anterior, es qué la tercera banda es la 3ª Cifra, el
resto sigue igual.
Descargue (CodRes.exe) Programa freeware para el cálculo de las
resistencias, cortesía de Cesar Pérez.
Codificación en Resistencias SMD
En las resistencias SMD ó de montaje en superficie su codificación más usual es:
1ª Cifra = 1º número
2ª Cifra = 2º número
3ª Cifra = Multiplicador
En este ejemplo la resistencia tiene
un valor de:
1200 ohmios = 1K2
1ª Cifra = 1º número
La " R " indica coma decimal
3ª Cifra = 2º número
En este ejemplo la resistencia tiene
un valor de:
1,6 ohmios
La " R " indica " 0. "
2ª Cifra = 2º número
3ª Cifra = 3º número
En este ejemplo la resistencia tiene
un valor de:
0.22 ohmios
2
Tecnología 4º ESO
1.
I.E.S. Río Miño
Condensadores
Un condensador está constituido por dos placas conductoras separadas
por una capa de material aislante. Según estén paralelas o enrolladas
concéntricamente, el condensador podrá ser plano o cilíndrico.
La característica principal de un condensador es su capacidad.. Esta
representa la cantidad de
carga que es capaz de
almacenar
(q)
proporcionalmente
al
voltaje que se le aplica V,
según la relación:
q = cv
En el Sistema Internacional
la capacidad se mide en
faradios (F), una unidad
muy grande, por lo que es
frecuente
es
uso
de
submultiplos como mili o
microfaradios.
Carga y descarga de condensadores
Durante el proceso de carga de un condensador; este se carga con
una diferencia de potencial igual a la suministrada por la pila o fuente de
alimentación
empleada.
Durante el tiempo que
dura el proceso de carga,
existe un movimiento de
electrones por el circuito
que podemos detectar por
el brillo del led colocado
en
serie
con
el
condensador. La duración
del
tiempo de carga
dependerá del valor de la
resistencia R. A mayor
resistencia más tiempo
tardará en cargarse el
condensador.
Al apretar el pulsador de descarga, los electrones que se
desplazaron regresarán a su posición original, al no haber un potencial
mayor que se lo impida. De nuevo puede observarse este paso de
electrones a través de un dispositivo luminoso, que se encenderá entonces
por un tiempo, perdiendo intensidad al pasar la carga.
3
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
Práctica: Carga y descarga de un condensador
1.1.
Monta el siguiente circuito sobre una placa de proyectos.
Observa como al accionar el pulsador el
LED brilla durante un instante mientras el
condensador se carga.
1.2.
Retira la pila y une los cables directamente (quizás necesites
darle la vuelta al diodo si el condensador es electrolítico).
Observa como al accionar el pulsador el LED
durante un instante mientras el condensador
se descarga.
1.3.
Intercala resistencias de distintos valores (100, 330, 820Ω...)
en el circuito.
Repite
la
experiencia
anterior.
Observa
como ahora el LED brilla durante más
tiempo
(el
condensador
tarda
más
en
descargarse) aunque con menos intensidad.
Asocia ahora dos pilas en serie para obtener
una mayor d.d.p. ¿Qué observas en este
caso?.
4
Tecnología 4º ESO
2.
I.E.S. Río Miño
Diodos
Un diodo está constituido básicamente por dos semiconductores
distintos, unidos entre sí y encapsulados. El terminal conectado a uno de los
semiconductores es el ánodo o terminal positivo, y el terminal conectado al
otro semiconductor recibe el nombre de cátodo o terminal negativo.
La principal característica de los diodos es que dejan pasar la corriente
eléctrica en un sentido y no en el contrario.
Una de las aplicaciones
más importantes de los
diodos es la de convertir
corriente
alterna
en
continua, ya que permiten
el paso de corriente para
voltajes positivos y la
bloquean
para
voltajes
negativos. También se usan
para
proteger
circuitos
contra
sobretensiones,
desviando la corriente si se
supera un cierto voltaje
límite.
Las aplicaciones de los diodos LED merecen mención aparte, ya que la
emisión de luz los hace útiles en situaciones muy distintas a las del resto de
los diodos.
Los LED de colores son muy utilizados como indicadores luminosos en
multitud de aparatos.
Es frecuente usar grupos
de LEDs (displays) como
visualizadores de caracteres,
pudiendo llegar incluso a
formar
grandes
pantallas
informativas
y
anuncios
luminosos
que
muestran
texto e imágenes mediante
cuadrículas o matrices de
LED.
5
Tecnología 4º ESO
2.1.
I.E.S. Río Miño
Monta el siguiente circuito sobre una placa de proyectos:
Invierte la polaridad del diodo. ¿Qué sucede con el led?.
2.2.
Monta el siguiente circuito sobre una placa de proyectos:
Realiza empleando un polímetro la medida
de la ddp existente en los extremos de la
pila, del diodo y de la resistencia. Invierte
la polaridad de la pila y repite la
experiencia. Anota los resultados en la
siguiente tabla:
Pila
Diodo
Resistencia
Directa
Inversa
6
Tecnología 4º ESO
2.3.
I.E.S. Río Miño
Monta el siguiente circuito sobre una placa de proyectos:
¿Qué sucede con el led?. Explica la razón.
•
Simulación: Emplea el programa Crocolie Clips para simular el
funcionamiento de los circuitos de las tres prácticas anteriores.
7
Tecnología 4º ESO
•
Estudia
I.E.S. Río Miño
las
siguientes
formas
de
onda.
Di
cuales
de
ellas
corresponden a corriente continua y cuales a corriente alterna. Indica
las magnitudes que se representan en cada eje.
•
Dibuja la forma de onda resultante de aplicar un diodo rectificador
sobre las siguientes formas de onda.
8
Tecnología 4º ESO
2.4.
Práctica: Monta el siguiente circuito
funcionamiento del diodo como rectificador.
I.E.S. Río Miño
y
comprueba
el
ü Observarás como al cambiar la polarización del diodo este permite o
no el paso de la corriente eléctrica.
ü Comprueba con un polímetro cual es la caída de tensión en el diodo.
9
Tecnología 4º ESO
2.5.
I.E.S. Río Miño
Práctica: rectificador de doble onda
1
V1
2
12 V
50 Hz
0Deg
D1
4
LED1
4
1
3
R1
240Ω
3
1B4B42
0
0
2
1
V1
2
12 V
50 Hz
0Deg
4
D1
1
LED1
4
3
R1
240Ω
3
0
1B4B42
C1
1500uF-POL
0
2
0
Existe un fallo en el circuito superior, ¿puedes decirme cuál es?.
•
Simulación: Emplea el programa EWB
para simular el
funcionamiento de los circuitos de las dos prácticas anteriores.
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Tecnología 4º ESO
3.
I.E.S. Río Miño
Transistores
Un transistor se compone de tres capas de material semiconductor
formando una especie de «sándwich».
Según el orden de colocación de las
capas, tenemos un transistor PNP o un
transistor NPN. La parte central se llama
base, y las otras dos, emisor y colector
respectivamente.
Los transistores pueden alcanzar
tamaños muy reducidos y, al igual que
los
diodos,
son
de
un
tamaño
proporcional a la corriente que pueden
soportar.
El transistor: estados de
funcionamiento.
Se diferencian tres estados de
funcionamiento, que dependen de las
características dinámicas del circuito en el que va conectado. Estas
características son:
a. Saturación. El transistor permite el paso de corriente desde el
colector al emisor. De todas formas esta corriente no puede ser demasiado
elevada, ya que la propia corriente
calienta al transistor por efecto Joule y si
se
calienta
excesivamente,
puede
estropearse de forma permanente.
Para un transistor de silicio que se
encuentra en saturación la tensión entre
la base y el emisor es de 0,7 V y entre la
base y el colector de unos 0,5 V, de
donde se deduce que la tensión entre el
colector y el emisor será de unos 0,2 V.
b. Corte. En este estado el transistor no
permite el paso de corriente entre el colector
y el emisor, se comporta como si fuera un
interruptor abierto.
Para un transistor de silicio que se
encuentra en corte las corrientes de emisor y
de colector son nulas y las tensiones entre la
base y el emisor y entre la base y el colector
son ambas menores de 0,7 V.
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Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
c. Amplificación. Cuando un transistor se encuentra en este estado de
funcionamiento, permite amplificar la potencia de una señal.
Por lo tanto si lo que se pretende es que el transistor se comporte
como un interruptor controlado electrónicamente, lo único que hay que
conseguir es que pase de los estados de saturación a corte y viceversa. Eso
sí hay que tener en cuenta las limitaciones de corriente, para no
deteriorarle.
En electrónica digital, los transistores suelen estar funcionando en
saturación o en corte.
Estudio de las corrientes
El análisis del transistor se
realizará para una estructura NPN,
y es análogo para el PNP.
Un transistor sin polarizar se
comporta como dos diodos en
contraposición,
y
no
existen
corrientes notables circulantes por
él. Si se polariza, aparecen tres
corrientes distintas, la corriente de
base, IB, corriente de emisor, IE, y
por último la corriente de colector,
IC. En la figura siguiente están
dibujadas estas corrientes según
convenio, positivas hacia adentro.
De estas tres corrientes, la del emisor es la más grande, puesto que éste
se comporta como fuente de electrones. La corriente de base es muy
pequeña, no suele llegar al 1% de la corriente de colector.
Aplicando la ley de Kirchhoff se tiene la siguiente relación:
IB + IC - IE = 0 ; IE = IB + IC
Existen un
parámetro que relacionan las distintas corrientes: la
ganancia de corriente beta, b.
El factor Beta. La ganancia de corriente b se define como el cociente
entre la corriente de colector y la de base.
b = IC / IB
Para transistores de baja potencia b tiene valores entre 100 y 300.
Questión: ¿Qué diferencia de potencial existirá entre Colector y Emisor
cuando el transistor de encuentra en corte?. ¿Y en saturación?.
12
Tecnología 4º ESO
Ejemplo 1:
I.E.S. Río Miño
TRANSISTOR EN SATURACIÓN Y BLOQUEO
El encendido de un foco luminoso, por ejemplo, se puede realizar
directamente, en cuyo caso el interruptor debe ser el adecuado a la
potencia de la lámpara, y su accionamiento manual puede entrañar algún
riesgo. Para evitarlo, en
la actualidad, se emplean
circuitos electrónicos a
base de transistores.
Sabes que en el
transistor,
una
débil
corriente aplicada a la
base
es
capaz
de
gobernar otra mayor en
el
circuito
emisorcolector.
Por
eso,
tenemos la ocasión de
encender,
sin
ningún
peligro,
una
lámpara
valiéndonos
de
un
transistor, componiendo
un circuito análogo a los
que se utilizan en la
realidad,
pero
naturalmente mucho más
simple.
Realiza el montaje indicado en el plano.
Cuando pulsas P1, la lámpara se enciende. Esto quiere decir que en la
acción de pulsar introducimos corriente en la base a través de R9, con lo
que el transistor se hace conductor (se comporta como un interruptor
cerrado). Se dice entonces que el transistor está en saturación.
Si dejas de pulsar P1, la lámpara se apaga, porque al no existir corriente
de base al transistor no se hace conductor (se comporta como un
interruptor abierto). Se dice entonces que el transistor está en bloqueo.
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Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
Ejemplo 2: CONTROL DE LA ILUMINACIÓN DE UNA LÁMPARA MEDIANTE
UN TRANSISTOR
A veces interesa poder graduar la intensidad de luz producida por una
lámpara, como en el caso de un estudio fotográfico o una sala de
proyección cinematográfica. Estas instalaciones
requieren
circuitos
electrónicos
algo
más
complicados, pero su fundamento es el mismo que
el reflejado en el siguiente montaje.
Realiza el montaje indicado en el plano.
A
Al girar el cursor del potenciómetro de 20.000 ohmios obtendrás una
variación de la intensidad luminosa en la lamparita.
Puedes deducir de este fenómeno, que el grado de conducción
eléctrica del transistor depende de la intensidad de corriente que pasa por
su base. Efectivamente, cuando el cursor del potenciómetro esté arriba, R9
queda conectada a la máxima tensión y por tanto, la corriente que circula
por la base es también máxima; entonces el transistor conduce y la lámpara
se enciende. Con el cursor abajo la tensión aplicada es nula, no se produce
corriente de base y la lámpara estará apagada. Para posiciones intermedias
del cursor se obtienen diferentes grados de conducción del transistor.
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Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
Ejemplo 3: CIRCUITO DE INTERRUPTOR CREPUSCULAR
El circuito de la figura inferior puede servir como ejemplo de esta
aplicación. Se trata de un Interruptor crepuscular automático, que
encenderá la bombilla cuando no haya luz suficiente.
desactivará apagando la bombilla.
La LDR presentará una
gran resistencia en la
oscuridad.
En
esta
situación, la corriente se
desviará hacia la base del
transistor, que se activará
y hará que la bombilla se
encienda.
Con una iluminación
adecuada,
la
LDR
presentará
poca
resistencia. La corriente
pasará por ella y no por el
transistor,
que
se
Se puede modificar el grado de oscuridad que activa el transistor
variando la resistencia del potenciómetro.
La unión entre base y emisor del transistor actúa como un diodo a
través del que se controla la conducción entre colector y emisor. Si llega
corriente a la base, el transistor permitirá el paso de corriente entre colector
y emisor, impidiéndolo en caso contrario.
La corriente que pase del colector al emisor será proporcional a la
que se introduzca por la base, produciéndose un efecto amplificador muy
útil.
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Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
Ejemplo 4: El siguiente montaje puede funcionar como detector de
humedad. Identifica los componentes y describe la función de cada uno de
ellos en el montaje.
Un detector electrónico de nivel puede proteger tu casa, cuando falla
el sistema de boya, del derramado del agua en cisternas, depósitos,
bañeras, etc.
El agua tiene sales disueltas, por este motivo es eléctricamente
conductora. El detector que vamos a montar se basa en esta propiedad del
agua, cerrándose a través de ella el circuito de base de un transistor.
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Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
Ejemplo 5: AVISADOR CON UN TRANSISTOR
Pasarás ahora a realizar en este proyecto y en los tres siguientes
cuatro
circuitos
sencillos
correspondientes
a
las
cuatro
funciones lógicas fundamentales del
álgebra binaria utilizadas en las
computadoras.
En
cada
circuito
incorporaremos uno o dos transistores
con objeto de separar el circuito de
mando del de la lámpara, y a la vez
beneficiarnos de las ventajas propias del transistor: conseguir controlar
grandes corrientes mediante otra, muy débil, de base.
En el álgebra binaria se utilizan solamente dos números 0 y 1 para
indicar estados contrarios. En términos eléctricos podemos asociar estos
mismos números con causas y efectos:
CAUSAS
0
pulsador no accionado
1
pulsador accionado
EFECTOS
0
lámpara apagada
1
lámpara encendida
Este circuito realiza la función lógica "o". Se representa por la
igualdad lógica L=AUB, que quiere decir: al accionar cualquiera de los dos
pulsadores (A o B) se enciende la lámpara L.
Realiza el montaje según el plano.
Observarás
que
accionando cualquiera de
los
dos
pulsadores
la
lámpara se enciende, como
corresponde a la función
realizada.
Un
1
en
cualquiera de las entradas
(pulsadores A o B) da un 1
en la salida (la lámpara se
enciende). Esto es posible
porque la corriente aplicada
a la base por P1 y R13, o
bien por P2 y R9 consigue
saturar
el
transistor,
conectándose entonces la lámpara a la batería.
Las cuatro situaciones posibles del circuito quedan indicadas en su
"tabla de verdad".
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
L
0
1
1
1
Ambos pulsadores sin accionar: lámpara apagada Accionado el
pulsador B: lámpara encendida Accionado el pulsador A: lámpara encendida
Accionados los dos pulsadores: lámpara encendida
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Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
Amplifier Transistors
BC546,
B
BC547, A,
B,
C
BC548, A,
B,
C
NPN Silicon
MAXIMUM RATINGS
Rating
Symbol
BC 546 BC 547
BC 548
Unit
Collector- Emitter Voltage
VCEO
65
45
30
Vdc
Collector-Base Voltage
VCBO
80
50
30
Vdc
Emitter-Base Voltage
VEBO
6.0
Vdc
Collector Current — Continuous
IC
100
mAdc
Total Device Dissipation @ TA = 25°C Derate above 25°C
PD
625 5.0
mW mW/°C
Total Device Dissipation @ TC = 25°C Derate above 25°C
PD
1.5 12
Watt mW/°C
TJ, Tstg
-55 to +150
°C
Symbol
Operating and Storage Junction Temperature Range
THERMAL CHARACTERISTICS
Max
Unit
Thermal Resistance, Junction to Ambient
Characteristic
R
8JA
200
°C/W
Thermal Resistance, Junction to Case
R8JC
83.3
°C/W
Collector-Emitter Breakdown Voltage
1.0 mA, IB = 0)
BC546 (IC =
BC547 BC548
V(BR)CEO
65
45
30
—
—
V
Collector-Base Breakdown Voltage
100|iAdc)
BC546 (IC =
BC547 BC548
V(BR)CBO
80
50
30
—
—
V
Emitter-Base Breakdown Voltage
10|iA, IC = 0)
BC546 (IE =
BC547 BC548
V(BR)EBO
6.0
6.0
6.0
—
—
V
ICES
—
0.2
0.2
0.2
15 15
15
4.0
Collector Cutoff Current (VCE = 70 V, VBE = 0)
BC546 (VCE = 50 V, VBE = 0)
BC547 (VCE = 35
V, VBE = 0)
BC548 (VCE = 30 V, TA = 125°C)
BC546/547/548
nA
MA
18
Tecnología 4º ESO
4.
I.E.S. Río Miño
Darlington
Circuito Darlington. Cuando el circuito necesita más corriente que la que
puede suministrar un simple transistor, como cuando se quiere controlar un
motor o un relé, necesitas emplear un dispositivo que sea capaz de
suministrar esta corriente. Este dispositivo puede ser un circuito Darlington,
también llamado par Darlington o transistor Darlington, en honor a Sidney
Darlington de los Laboratorios Bell.
Estructura y características. Está formado
conectados como puedes ver en la figura.
por
dos
transistores
El hecho de que la salida del
emisor del transistor de la izquierda,
esté conectado a la base del otro
transistor hace que la ganancia de
corriente sea mucho más alta que para
un único transistor -de hecho es el
producto de las ganancias de corriente
individuales de los dos transistores que
forman el par- y la corriente que soporta
en el emisor-colector sea mayor lo que
permite que esta configuración sea
interesante por ejemplo para alimentar
una carga como un pequeño motor de
corriente continua.
Un valor típico de ganancia de
corriente puede ser de 1000. Lo que quiere decir que la corriente que pasa
por el colector hacia el emisor, es unas mil veces mayor que la corriente
que entra por la base.
Un ejemplo de Darlington. El TIP120 es un ejemplo de
par Darlington, tiene un encapsulado del tipo TO220 como
el de la figura.
La
ganancia
de
corriente
según
las
especificaciones del fabricante es de 1000, y la máxima
corriente que puede circular por el colector es de 5 A.
Además de los dos transistores propios del par
Darlington, este dispositivo, lleva un diodo adicional y un
par de resistencias con fines de protección.
19
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
Ejemplo de aplicación
Un ejemplo sencillo de aplicación es el siguiente:
Cuando el pulsador permanece sin accionar la tensión en la base del
Darlington es cero y por lo tanto está en corte, no circulan corrientes y el
motor permanece parado.
Si se acciona el pulsador,
la tensión en la base aumenta y se
pasa a saturación, en este
momento, el Darlington permite el
paso de corriente y el motor se
pone en marcha.
Como la ganancia de
corriente
es
de
1000
aproximadamente, si se hace
circular una corriente de 1 mA por
la base por el colector circulará
una corriente de 1000 mA es decir
de un Amperio.
La resistencia R1 limita la
corriente que entra por la base.
Por otra parte la caída de
tensión entre la base y el emisor del Darlington se corresponde con la caída
de tensión en dos diodos de silicio en polarización directa, es decir 1,4 V.
El diodo en paralelo con el motor protege al Darlington del pico de
corriente que produce el bobinado del motor en el mismo momento en el
que el Darlington pasa de saturación a corte debido a la fuerza
contralectromotriz.
20
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
El rele
Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes: un circuito
electromagnético (electroimán) y un circuito de contactos, al cual
aplicaremos el circuito que queremos controlar. En la siguiente figura se
puede ver su simbología así como su constitución (rele de armadura).
Símbolo del relé de un
circuito
Símbolo del relé de dos
circuitos
Partes de un relé de armaduras
Su funcionamiento se basa en el fenómeno electromagnético. Cuando la
corriente atraviesa la bobina, produce un campo magnético que magnetiza
un núcleo de hierro dulce (ferrita). Este atrae al inducido que fuerza a los
contactos a tocarse. Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse.
Los símbolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos,
pero existen relés con un mayor número de ellos.
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Parte electromagnética
•
•
•
•
Corriente de excitación.- Intensidad, que circula por la bobina,
necesaria para activar el relé.
Tensión nominal.- Tensión de trabajo para la cual el relé se activa.
Tensión de trabajo.- Margen entre la tensión mínima y máxima,
garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo.
Consumo nominal de la bobina.- Potencia que consume la bobina
cuando el relé está excitado con la tensión nominal a 20ºC.
Contactos o Parte mecánica
•
•
•
Tensión de conexión.- Tensión entre contactos antes de cerrar o
después de abrir.
Intensidad de conexión.- Intensidad máxima que un relé puede
conectar o desconectarlo.
Intensidad máxima de trabajo.- Intensidad máxima que puede
circular por los contactos cuando se han cerrado.
21
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
Los materiales con los que se fabrican los contactos son: plata y
aleaciones de plata que pueden ser con cobre, níquel u óxido de cadmio. El
uso del material que se elija en su fabricación dependerá de su aplicación y
vida útil necesaria de los mismos.
RELES MÁS UTILIZADOS
DE ARMADURA
El electroimán hace vascular la armadura al ser excitada, cerrando los
contactos dependiendo de si es normalmente abierto o normalmente
cerrado.
DE NÚCLEO MÓVIL
Tienen un émbolo en lugar de la armadura. Se utiliza un solenoide para
cerrar los contactos. Se suele aplicar cuando hay que manejar grandes
intensidades.
Relé de armaduras Relé de armaduras
Relé en encapsulado
tipo DIP
Relé en
encapsulado tipo
DIP
Relé Reed
Aplicación de los reles como
módulos de interface
Las aplicaciones de este tipo de componentes son múltiples: en
electricidad, en automatismos eléctricos, control de motores industriales; en
electrónica: sirven básicamente para manejar tensiones y corrientes
superiores a los del circuito propiamente dicho, se utilizan como interfaces
para PC, en interruptores crepusculares, en alarmas, en amplificadores...
22
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
Fabricación de Circuitos Impresos
Las Placas
Una placa para la realización de circuitos impresos consiste en una
plancha base aislante – cartón endurecido, baquelita o fibra de vidrio – de
diversos espesores; los más comunes son unos 2 mm, y sobre la cual se ha
depositado una fina lámina de cobre que está firmemente pegada a la base
aislante.
Diseño del Circuito
Aunque cada caso
requiere un tratamiento
especial se deben de tener
en cuenta unas reglas
básicas
que
podrían
considerarse comunes y
que pasamos a enumerar:
1. Se tratará de
realizar un diseño lo más
sencillo
posible;
cuanto
más cortas sean las pistas y más simple la distribución de componentes,
mejor resultará el diseño.
2. No se realizarán pistas con
ángulos de 90º; cuando sea preciso
efectuar un giro en una pista, se hará
con dos ángulos de 135º ; si es
necesario ejecutar una bifurcacion en
una pista, se hará suavizando los
ángulos con sendos triángulos a cada
lado.
3. Los puntos de soldadura
consistirán en círculos cuyo diámetro
será, al menos, el doble del ancho de la
pista que en él termina.
4. El ancho de las pistas dependerá de la intensidad que vaya a
circular por ellas. Se tendrá en cuenta que 0,8 mm puede soportar,
dependiendo del espesor de la pista, alrededor de 2 amperios; 2 mm, unos
5 amperios; y 4,5 mm, unos 10 amperios. En general, se realizarán pistas
de unos 2 mm aproximadamente.
5. La distancia mínima entre
pistas y los bordes de la placa será de
dos
décimas
de
pulgada,
aproximadamente unos 5 mm.
6. Todos los componentes se
colocarán paralelos a los bordes de la
placa.
23
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
Fabricación del Circuito
Para transferir el diseño terminado a la placa, procederemos del
modo siguiente:
· Se toma la placa virgen y se coloca bajo el diseño realizado,
haciendo que coincidan los bordes de éste con los de aquélla y de forma
que la cara de cobre de la placa toque el papel. Para que no se muevan ni el
papel ni la placa, se aconseja sujetarlos con cinta adhesiva.
· Con una punta de trazar o un punzón, pinchar exactamente en el
centro del punto de soldadura, con el fin de que esta marca quede señalada
en la cara de cobre. Se tendrá cuidado de no olvidar ningún punto de
soldadura.
· Una vez hecho esto, se separan la placa y el papel del diseño; se
notarán los punteados realizados en la operación anterior.
· Se limpia la cara de cobre de manera que no conserve ningún tipo
de suciedad. Esta operación se puede hacer de diversas formas: con agua y
jabón, con estropajo en seco o con agua, etc., pero se aconseja hacerlo con
goma de borrar.
· Con un rotulador resistente al ataque ácido y, a ser posible, con
ayuda de una plantilla de círculos, se dibujarán los círculos correspondientes
a los puntos de soldadura, cuidando de que queden perfectamente
centrados sobre los puntos marcados. Se tendrá la precaución de no tocar
el cobre con la mano, para evitar mancharlo.
· Cuando se haya terminado de dibujar los círculos, con el mismo
rotulador y la ayuda de una regla, se trazarán las pistas sobre la cara de
cobre, cuidando que sean exactas a las que se trazaron en el papel de
diseño.
· Alcanzado este punto, se puede optar por taladrar o por atacar; se
aconseja atacar primero para evitar rayar las pistas dibujadas.
· Para proceder al atacado, se puede recurrir a varios tipos de
mordiente líquido atacador) : El Cloruro Férrico (muy lento, pero poco
corrosivo), el Ácido Clorhídrico (rápido, pero muy corrosivo), u otros
métodos que se distribuyen como atacadores rápidos en el comercio. Si el
atacado se realiza en el domicilio, se aconseja usar Cloruro Férrico, pues
prácticamente carece de emisión de gases nocivos; en cualquier caso, úsese
en lugares bien ventilados; se tendrá que evitar el contacto de cualquier
metal con el mordiente, pues aquél sería atacado.
- Depositada la mezcla en una cubeta de plástico (nunca metálica),
ya se puede introducir la placa. Dejar actuar a la mezcla dando un ligero
movimiento a la cubeta, sin perder de vista la placa, puesto que suele
tardar muy poco tiempo en eliminar el cobre sobrante. Cuando se vea que
en la placa no queda más cobre que el propio de las pistas, con ayuda de
unas pinzas de plástico, extraer la placa y, cuidando el goteo que se
produce, colocarla bajo el grifo y lavarla con agua abundante.
· Cuando ya esté la placa seca, se eliminara la tinta que cubre el
cobre; para ello se puede utilizar disolvente o estropajo.
24
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
· A continuación se procede al taladrado.
- Para el taladrado de los puntos de soldadura, se usará una broca de
0.9 mm, exceptuando los puntos de soldadura de espadines y resistencias
ajustables, que se efectuarán con broca de 1,25 mm.
· Terminado el taladrado, sólo queda soldar los componentes a la
placa: éstos se insertarán por el lado del aislante para que las patillas del
componente sobresalgan por la cara de pistas de cobre y así poder
soldarlas.
- Cuando se hayan terminado las soldaduras, con un alicate de corte
se cortarán los trozos sobrantes de las patillas.
25
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ELECTRÓNICA
DIGITAL
26
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ELECTRÓNICA DIGITAL
1. Sistemas de Numeración
Sistema de numeración binario
Las calculadoras y los ordenadores utilizan el sistema de numeración
binario, ya que es el sistema de numeración más simple.
Hasta ahora hemos hecho las operaciones con el sistema decimal,
que utiliza diez símbolos diferentes.
El sistema de numeración binario
sólo utiliza dos: el O y el 1. Cada
uno de estos dos símbolos, o
dígitos, se denomina bit.
La tabla muestra la relación entre
los números decimales (de O a 15)
y los
binarios correspondientes.
Por ejemplo, el número decimal 11
en sistema binario se escribe 1011.
Igual que en el decimal, podemos
realizar operaciones aritméticas. A
continüación puedes ver algunas
sumas hechas en sistema binario.
2. Puertas lógicas
Las puertas lógicas son elementos electrónicos muy pequeños que
tienen en su interior las calculadoras y los ordenadores y que permiten
realizar operaciones con números binarios. Estos elementos tienen diversos
conductores eléctricos por los que puede entrar corriente y uno solo por el
cual puede salir. Para comprender su funcionamiento, mira el ejemplo de la
siguiente figura que representa una puerta lógica llamada AND de dos
entradas. En este caso sólo sale corriente cuando ésta llega a las dos
entradas.
27
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
Las tres puertas lógicas fundamentales son: OR, AND y NOT.Para
entender como funcionan monta los tres circuitos de
la figura y comprueba la salida en cada uno de los
casos. Un « 1 » corresponde a una bombilla
encendida y una pinza apretada; un «0» corresponde
a una bombilla apagada y una pinza no apretada.
Para representar todas las combinaciones posibles de
«0» y « 1 » se utilizan las tablas de verdad.
•
Ejercicio 1:
Detección
de
intrusos.
Deseamos diseñar un sistema de alarma para
un habitación con dos ventanas y una puerta.
Los sensores son interruptores magnéticos que
producen una salida a nivel alto (un 1 lógico)
cuando son abiertos. Diseña un circuito que
active la alarma al abrir cualquiera de las
ventanas o la puerta.
28
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
•
Ejercicio 2: Detección de nivel. Una planta de fabricación utiliza
dos tanques para almacenar un determinado líquido químico que se
requiere en un proceso de fabricación. Cada tanque dispone de un
sensor que detecta cuando el nivel de líquido baja del 25% del total,
generando una tensión de 5 V cuando esto sucede. Debemos diseñar
un sistema que active un diodo LED ROJO en un panel cuando ambos
tanques contengan menos de un 25%. Otro sistema digital debe
iluminar un LED AMARILLO cuando uno cualquiera de los tanques
esté por debajo del 25%.
•
Ejercicio 3: Diseñar un sitema que permita activar un timbre desde
tres puntos de una casa empleando puertas lógicas.
•
Ejercicio 4: Diseñar un sistema automático para un automovil que
active el limpiaparabrisas cuando este lloviendo, la llave de contacto
este puesta y el sistema no este desactivado.
29
Tecnología 4º ESO
•
I.E.S. Río Miño
Ejercicio 5: Diseñar un sistema que active un motor para bombear
agua de un pozo a un depósito cuando se cumplan las siguientes
condiciones:
o Exista agua en el pozo.
o No exista agua en el depósito.
o Sea de noche.
o Se active un pulsador de funcionamiento independientemente
de las condiciones anteriores.
Se supone que los detectores de nivel de agua y luz generan un nivel
alto de tensión (5 V) en ausencia de agua o luz.
•
Ejercicio 6: Diseñar un sistema digital que permita controlar el
funcionamiento de la calefacción de un edificio en función de las
siguientes condiciones:
o Es sistema esté activado.
o La temperatura interior sea menor de 15ºC.
o Exista presion de agua adecuada.
o No este presionado un pulsador de paro de emergencia.
•
Ejercicio 7: La siguiente figura representa el sistema de control
de una bomba de achique de agua de un barco. Diseña un
sistema equivalente empleando puertas lógicas.
30
Tecnología 4º ESO
3.
I.E.S. Río Miño
Familias lógicas
Los operadores lógicos más comunes pueden realizarse mediante
circuitos electrónicos en los cuales se sustituyen los valores lógicos, 0 y 1
por niveles de tensión(voltaje) o corriente(intensidad). Estos circuitos que
realizan operaciones lógicas se denominan PUERTAS LÓGICAS
Estas puertas lógicas pueden diseñarse de forma discreta o en forma de
circuito integrado.
Los CI presentan otras ventajas:
• bajo coste.
• bajo consumo.
• alta fiabilidad.
• velocidad de operación alta.
• reduce el número de conexiones externas.
Según la escala de integración, los circuitos pueden clasificarse en:
•
•
•
•
SSI (Small Scale of Integration). Pequeña escala de integración.
<20
MSI (Medium Scale of Integration). Escala de integración
mediana.
Entre 20 y 100 aproximadamente
LSI (Large Scale of Integration). Gran escala de integración. Entre
100 y 1000
VLSI (Very Large Scale of Integration): Escala de integración muy
grande: Comprende aquellos CI que contienen más de 1000
puertas
31
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I.E.S. Río Miño
ESQUEMAS DE LOS CI
Inversor 74LS04
AND 74LS08
OR 74LS32
32
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PROGRAMACIÓN
MSWOLOGO
33
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
Dibujando con MSWLOGO.
Todas las órdenes que le demos a nuestra “tortuga” deben
tener la misma estructura:
Comando
Argumento
¡qué debe hacer!
¡cuántas veces debe hacerlo!
Ejemplo AV 100. En esta orden el comando es AV
(avanza) mientras que el argumento es 100. Por tanto la
tortuga avanzará 100 unidades.
Veremos a continuación algunas de las órdenes básicas que
podemos darle a la tortuga a la hora de dibujar:
ORDEN
SL
BL
AV
RE
GD
GI
SIGNIFICADO
Sube el lápiz
Baja el lápiz
Avanza
Retrocede
Gira a la derecha. Ej. GD 90
Gira a la izquierda Ej. GI 120
Actividad 1: Intenta dibujar las siguientes figuras.
Recuerda levantar el lápiz entre dibujo y dibujo.
o Un triángulo equilátero.
o Un cuadrado.
Una nueva orden: REPITE
Observa que con esta orden dibujar el cuadrado sería más
sencillo:
REPITE 4 [
AV 100
GD 90]
Actividad 2: Intenta dibujar un círculo empleando la
orden repite.
34
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
Programando con MSWLOGO.
2.1.
Procedimientos.
¿Cada vez que deseemos dibujar un cuadrado debemos escribir
todas esas órdenes?
¡Debe existir una forma más fácil!
Hasta ahora hemos estado escribiendo órdenes en la pantalla,
pero una vez ejecutadas se “pierden” y debemos teclearlas de
nuevo. Existe una forma de almacenar un conjunto de órdenes y
guardarlas con un nombre de forma que cada vez que las
deseemos ejecutar sólo tengamos que “invocarlas”. Estos
conjuntos de ordenes los denominaremos “procedimientos” o
“funciones”.
Procedimiento “cimiento”
Procedimiento “tejado”
Para tejado
para cimiento
SL
AV 100
BL
PONRUMBO 30
AV 100
PONRUMBO 150
AV 100
REPITE 4 [
AV 100
GD 90]
fin
fin
Dentro de un procedimiento podemos hacer llamadas a otros
procedimientos. Así podemos crear un procedimiento “casa” que
llame a “cimiento” y “tejado”. De esta forma sólo tendremos que
teclear “casa” para obtener nuestra nueva vivienda...
para casa
cimiento
tejado
fin
35
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
Actividad 3: Intenta crear un procedimiento pueblo que
“construya” 5 casas equidistantes.
Crear un procedimiento.
Para crear un procedimiento tenemos tres opciones:
1. Teclear directamente desde la línea de comandos la orden
“para” seguido del nombre que deseemos darle al
procedimiento. Automáticamente se abre una nueva
ventana en la que vamos introduciendo línea a línea las
instrucciones del procedimiento. Para terminar la
introducción tecleamos “fin”
2. Teclear el comando ED “ seguido del nombre del
procedimiento. Se abre la ventana del editor de
procedimientos y podemos ir escribiendo todos los
comandos.
3. Ir al menú “Fichero”, “Editar” y luego seleccionar el
nombre del procedimiento.
36
Tecnología 4º ESO
2.2.
I.E.S. Río Miño
Utilización de variables en MSWLogo.
Vamos a ver como trabajar con
algunas actividades.
variables y luego haremos
MSWLogo utiliza la forma:
Haz “mivariable unvalor
para asignarle un valor a una variable, donde Haz “ es la
orden para declarar una variable. mivariable representa el nombre de
la variable y unvalor el valor que le estamos asignado.
El valor de la variable se puede mostrar en cualquier otro punto
del programa mediante la orden
Rotula :mivariable
¡Observa que los dos puntos van delante de la variable!
Practiquemos con el siguiente procedimiento:
Haz “numero1 100
Haz “numero2 200
Rotula :numero1
Av 200
Rotula :numero2
AV 100
BP
AV :numero1
GD 90
AV :numero2
37
Tecnología 4º ESO
2.3.
I.E.S. Río Miño
Estructuras condicionales
Todos los lenguajes de programación cuentan
if
con una estructura condicional simple, con una
"condición"
salida afirmativa y otra negativa como la
representada en la figura.
Else
Planteamos una condición, si ésta se cumple
(then) el programa ejecuta una serie de
instrucciones, en caso contrario (else) el
programa ejecuta otras distintas.
La sintaxis común de esta estructura condicional, expresada
en código, suele ser la siguiente:
Lenguaje
Declaración
MSWLogo
Sisino “condición”
[“Acción1”]
[“Acción2”]
MSWLogo
Si “condición”
[“Acción1”]
Then
Significado
La sintaxis es nuevamente
similar a los casos anteriores.
En logo las sentencias que
deseemos utilizar irán entre
corchetes.
Ejecuta un grupo de acciones
en caso de que la sentencia
sea cierta y no ejecuta nada si
la sentencia es falsa.
Ejemplo:
para edades :edad
sisino :edad>18 [escribe [Eres mayor de
edad] ] [escribe [Eres menor de edad]]
escribe “Adios
fin
38
Tecnología 4º ESO
2.4.
I.E.S. Río Miño
Estructuras de repetición.
Gracias a las estructuras condicionales ya podemos controlar
qué sentencias de nuestro programa son ejecutadas en cada
caso, de tal manera que dicha ejecución no es completamente
secuencial. Con una condición (If, Si) podemos saltarnos la
ejecución de una o más sentencias, pero en realidad no nos
sirve si precisamos la realización reiterada de una o más
sentencias.
Supón que deseamos realizar un programa para que la
tortuga avance y gire hasta que se cumpla una determinada
condición. ¿Podemos hacerlo simplemente con una condicional?.
La respuesta es no. Necesitamos una nueva estructura conocida
como bucle.
Un bucle estará formado por una o más sentencias que
deben repetirse, para lo cual se delimitan con las órdenes
adecuadas para hacer posible la ejecución reiterada.
Generalmente un bucle siempre tiene asociada una expresión
condicional cuyo resultado “verdadero” o “falso”, condiciona que
el bucle se siga ejecutando o no.
El tipo de bucle más común, existente en todos los
lenguajes de programación, tiene una sintaxis similar a esta:
mientras condicional
sentencias
Veamos algunos ejemplos en distintos lenguajes:
Lenguaje
Declaración
Haz.mientras
MSWLogo [listainstrucciones]
[condición]
Significado
Ejecuta una lista de instrucciones
mientras que se cumpla una
determinada condición. Observa
que en MSWLogo la condición es
el segundo argumento.
Haz.mientras [listainstrucción] [condición]
39
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
Ejemplo:
haz "i 0
haz.mientras [haz "i :i+1 escribe :i] [:i<3]
El procedimiento mostraría:
1
2
3
40
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
Control del puerto paralelo con MSWLOGO.
1. Esquema del puerto paralelo:
Los terminales D0 a D7 son salidas que podemos activar o desactivar
mediante órdenes adecuadas de
Mswlogo.
Los terminales S4 a S6 son
entradas que podemos emplear
para enviar información (finales
de
carrera,
detectores
electrónicos…) a Mswlogo.
2. ¿Cómo controlar el puerto paralelo?.
Emplearemos la orden:
escribepuerto 888 valor decimal
Donde el valor decimal puede ser cualquiera entre 0 y 255 en función
de las salidas que queramos activar. Por ejemplo:
Decimal
0
1
2
3
4
255
Salidas activa
ninguna
D1
D2
D1 y D2
D3
todas
Nota:
Estos
valores
proceden de la conversión
binario-decimal de los bits
de estado del puerto.
Teclea la orden “escribepuerto 888” con distintos valores
decimales
3. Un ejemplo: Escribe el siguiente programa.
Para escribir el programa selecciona el menú
“fichero”, luego “editar” ponle el nombre
que quieras y pincha en “OK” como puedes
ver en la imagen.
bp
escribepuerto 888 0
prueba sinobox [Hola][¿Quieres encender todos los leds?]
sicierto [escribepuerto 888 255]
sifalso [mensaje [Adios][Otra vez será…]]
41
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
EJERCICIOS
•
Bloque I. Dibujo.
1. Crea un procedimiento que dibuje un cuadrado.
2. Crea un procedimiento que dibuje un rectángulo.
3. Crea un procedimiento que dibuje un triángulo equilátero.
4. Crea un procedimiento que dibuje un círculo.
5. Crea el procedimiento necesario para dibujar la siguiente figura:
6. Crea el procedimiento necesario para dibujar la siguiente figura:
7. Crea el procedimiento necesario para dibujar la siguiente figura:
8. Crea un procedimiento que dibuje una casa. Puedes lograrlo
fácilmente combinando los procedimientos que
dibujan el cuadrado y el triángulo.
9. Intenta
crear
un
procedimiento
pueblo
que
“construya” 5 casas equidistantes.
10. Crea un procedimiento que dibuje un cuadrado con
un círculo en su interior. El procedimiento debe funcionar en
cualquier punto de la pantalla.
11. Crea un procedimiento que permita dibujar los anillos olímpicos.
42
Tecnología 4º ESO
•
I.E.S. Río Miño
Bloque II. Operadores y presentación de datos.
12. Crea un procedimiento que multiplique el número 100 por 3 y rotule
el resultado.
13. Crea un procedimiento que sume los números 150, 200 y 300 y
rotule el resultado.
14. Crea un procedimiento que divida 3000 entre 7 y escriba el
resultado.
15. Crea un procedimiento que dados los números 500 y 7 los sume,
reste, divida y multiplique. Debe escribir y rotular el resultado de
estas cuatro operaciones.
16. Crea un procedimiento que realice la media de dos notas.
17. Vamos a ver las diferentes posibilidades de la primitiva Escribe.
Intenta que tu ventana de
textos tenga éste aspecto
usando sólo la primitiva
Escribe y la primitiva Car
(consulta el apartado de
primitivas
para
trabajar
con listas). El símbolo ~ que aparece en el texto tiene el código
ASCII 126 y los espacios en blanco tienen el código ASCII 32.
•
Bloque III. Uso de variables.
18. Modifica el procedimiento del ejercicio 1 para que podamos modificar
el valor del lado mediante el uso de una variable.
19. Modifica el procedimiento del ejercicio 2 para que podamos modificar
el valor de los lados mediante el uso de dos variables.
20. Modifica el procedimiento del ejercicio 4 para que podamos modificar
el valor del radio mediante el uso de una variable.
21. Crea un procedimiento que dibuje un cuadrado de lado 100 en las
coordenadas X e Y introducidas por el usuario.
22. Crea un procedimiento mediante el cual introduzcamos nuestro
nombre y LOGO lo rotule en la ventana de dibujo.
23. Crea un procedimiento mediante el cual introduzcamos nuestro
nombre y LOGO lo escriba en la ventana de Textos.
43
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
24. Crea un procedimiento que permita sumar dos números introducidos
por el usuario.
25. Crea un procedimiento que permita restar dos números introducidos
por el usuario.
26. Crea un procedimiento que nos de la suma, resta, división y
multiplicación de dos números introducidos por el usuario.
27. Crea un procedimiento que convierta el valor de una resistencia
expresado en Ω a mΩ, KΩ y MΩ.
28. Crea un procedimiento que dado el valor de tres resistencias calcule
el valor de su asociación tanto en serie como en paralelo.
29. Crea un procedimiento que aplique la ley de Ohm para calcular el
voltaje entre los extremos de una resistencia en función de los
valores de I y R.
30. Crea un programa que nos permita calcular la energía consumida por
un electrodoméstico en función de su potencia y las horas de
funcionamiento. Debe mostrar el resultado tanto en KWh como en
julios. Emplea ventanas para entrar los datos y añade comentarios
explicativos. (E=P∙t).
•
Bloque IV. Condicionales.
31. Diseña un procedimiento que dibuje un cuadrado o un círculo en
función de lo que decida el usuario.
32. Crea un procedimiento que en función de nuestra edad nos diga si
podemos conducir un coche o no.
33. Crea un procedimiento que realice la media de dos notas introducidas
por el usuario. Si la media es menor de cinco
dirá que estamos
suspensos. Si es mayor dirá que estamos aprobados.
34. Crea un procedimiento que dibuje una figura geométrica de tu
elección. El usuario debe introducir el nombre correcto de la figura. Si
se equivoca se le presenta un mensaje de error y si acierta un
mensaje de felicitación.
35. Juego de las figuras geométricas. Modifica el procedimiento
anterior de forma que presente un recuento de número de errores del
usuario. Si se equivoca más de 5 veces se detiene el juego.
44
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
36. Juego de las imágenes. Similar al anterior pero en este caso en
vez de adivinar el nombre de una figura geométrica deberemos
averiguar el nombre del lugar o persona que muestre una fotografía.
37. Modifica el juego anterior de manera que el usuario deba acertar el
nombre de tres figuras que se le van presentando de forma
consecutiva.
38. Crea un procedimiento que resuelva una ecuación de segundo grado.
Si la solución no está dentro de los números reales debe mostrar un
mensaje de error y volver a preguntar los valores de los coeficientes.
39. Escribe un procedimiento llamado “cruzar” que dé a un peatón la
orden de cruzar o no en función del estado de una variable que
represente el estado de la luz verde.
40. Crea un juego para adivinar un número del 1 al 10. Una vez que se
acierte el número nos mostrará los intentos y los fallos.
•
Bloque V. Bucles.
41. Crea un procedimiento que dibuje cuadrados cada vez mayores hasta
que el valor del lado sea igual a 200.
42. Modifica el procedimiento anterior para que el valor máximo del lado
sea introducido por el usuario.
43. Crear un programa que dibuje círculos cada vez mayores hasta que
se alcanza un valor del radio introducido por el usuario
44. El siguiente programa tiene un error. ¿Sabes cuál es?.
para saludo
es "hola
saludo
fin
45. Escribe un procedimiento que dibuje un cuadrado y lo desplace
lentamente en sentido horizontal hasta que alcance un valor de la
coordenada X introducido por el usuario.
46. Escribe un procedimiento que en función de dos variables iniciales
cuente desde una hasta otra con incrementos de dos en dos. La
segunda variable ha de ser mayor que la primera, en caso contrario
el programa dará un mensaje de error.
47. Modifica el procedimiento anterior para que las dos variables sean
introducidas por el usuario mediante ventanas de Windows. Añade
mensajes explicativos al programa.
45
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
48. Diseña un programa que realice una cuenta atrás a partir del número
que se desee.
•
Bloque VI. Control del puerto paralelo.
49. Escribe un procedimiento que encienda todos los leds.
50. Escribe un procedimiento que apague todos los leds.
51. Escribe un procedimiento que encienda el led del dato D3.
52. Escribe un procedimiento que encienda el led del dato D0…D7
especificado por el usuario.
53. Escribe un procedimiento que haga parpadear el led del dato D0.
54. Modifica el ejercicio consistente en adivinar un número de manera
que si nos equivocamos se encienda el led D0 y si acertamos se
enciendan todos los leds.
55. Modifica el juego de las figuras geométricas de manera que encienda
el led D0 cuando acertemos la primera pregunta. Los leds D0 y D1 al
acertar la segunda y todos los leds al terminar el juego.
56. Modifica el procedimiento anterior para que se puedan
ajustar los
tiempos Ton/Toff.
57. Escribe un procedimiento que encienda de forma secuencial a
intervalos de tiempo regulables los leds D0..D7.
58. Escribe un procedimiento que encienda de forma secuencial a
intervalos de tiempo regulables los leds D0..D7 de en bucle infinito.
59. Escribe un procedimiento que encienda la salida del Dato 0 (M1) al
ser activada la entrada S3.
60. Ejecuta el procedimiento que llame al procedimiento del ejercicio 51
al pulsar la entrada S3.
46
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Robótica
PICAXE
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Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
El microcontrolador PIC (microcontrolador programable)
es a menudo descrito como un "ordenador en un chip". Es un
circuito integrado que contiene memoria, unidades
procesadoras y circuitos de entrada/salida, en una sola
unidad.
Los microcontroladores son comprados en "blanco" y
luego programados con un programa específico de control. Una vez programado, este
microcontrolador es introducido en algún producto para hacerlo más inteligente y fácil de
usar.
A manera de ejemplo, un horno de microondas puede utilizar
un solo microcontrolador para procesar información
proveniente del teclado numérico, mostrar información para el
usuario en la pantalla y controlar los dispositivos de salida
(motor de la mesa giratoria, luz, timbre y magnetrón).
Un microcontrolador puede a menudo reemplazar a un gran número de partes
separadas, o incluso a un circuito electrónico completo. Algunas de las ventajas obtenidas
con el uso de microcontroladores en el diseño de productos son:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
aumento en la confiabilidad debido al menor
número de partes
reducción en los niveles de existencia ya que un
microcontrolador reemplaza varias partes
simplificación del ensamblaje del producto y productos finales
más pequeños
gran flexibilidad y adaptabilidad del producto ya que las funciones del producto
están programadas en el microcontrolador y no incorporadas en el hardware
electrónico
rapidez en modificaciones y desarrollo del producto mediante cambios en el
programa del microcontrolador, y no en el hardware electrónico
Algunas de las aplicaciones que utilizan microcontroladores incluyen artefactos
domésticos, sistemas de alarma, equipo médico, subsistemas de automóviles y equipo
electrónico de instrumentación. Algunos automóviles modernos contienen mas de treinta
microcontroladores - utilizados en una amplia variedad de subsistemas desde el control del
motor hasta el cierre a control remoto!
En la Industria, los microcontroladores son usualmente programados utilizando
programación en lenguaje C. Sin embargo, debido a la complejidad de este lenguaje, es
muy difícil para estudiantes muy jóvenes de bachillerato el uso adecuado de dichos
lenguajes.
48
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
PROGRAMANDO PICAXE
Utilización de variables en programación de PICAXE.
En el Basic empleado por los PICAXE se deben nombrar las variable
empleando la letra “b” seguida de un valor numérico: b0, b1, b2… hasta
b13.
Como puede este sistema hace difícil recordar el significado de cada
variable podemos emplear el comando “symbol” al inicio de cada
programa para asignar nombre distintos a las variables. Por ejemplo:
symbol
symbol
symbol
symbol
contador = b0
estado = b1
entrada1= b9
salida2 = b5
Para asignar un valor a una variable empleamos la instrucción “let” de la
siguiente forma:
let nombrevariable = valor numérico
ejemplos:
let b0 = 3
let contador = 5
También se puede modificar el valor de una variable mediante
operadores matemáticos de la siguiente forma:
let contador = contador + 2
De esta forma incrementamos el valor de la variable “contador” en dos
unidades cada vez que se ejecute esta instrucción.
49
Tecnología 4º ESO
I.E.S. Río Miño
1.1. Operandos y operadores
Para conseguir que un programa haga algo útil, aparte de almacenar
y recuperar valores de la memoria también será necesario manipular
esos valores con el fin de obtener resultados. Supón que tienes que
calcular el total de una factura. Deberías tomar los importes parciales
almacenados en varias celdillas de memoria y luego sumarlos para
obtener un total.
Con el fin de manipular los datos o tomarlos como base para actuar
de alguna manera se crean expresiones que pueden ser de distintos
tipos: aritméticas, relacionales y lógicas principalmente. En dichas
expresiones intervienen dos elementos fundamentalmente: los
operandos y los operadores. El ejemplo más simple lo constituiría una
multiplicación:
operando
resultado = 20 * 20
operador
Si ejecutas esta instrucción obtendrás el resultado de la operación.
Como hemos dicho antes los operadores se agrupan básicamente en
tres categorías: aritméticos, relacionales y lógicos.
Veamos algunos de los más habituales en cada una de estas
categorías:
+
*
/
Aritméticos
Suma
Resta
Multiplicación
División
<
>
<>
=
Relacionales
Menor
Mayor
Distinto
Igualdad
And
Or
Not
Lógicos
Si
O
Negación
50
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1.2. Control de flujo de un programa.
Actualmente todos los ordenadores funcionan en base a una
arquitectura conocida como Neumann, llamada así en honor a su creador, el
matemático Louis von Neumann.
Lo revolucionario de la idea de Neumman, propuesta en los años 40
cuando todavía no existían microprocesadores, está en la forma de instruir
al ordenador acerca de lo que debe hacer. Hasta ese momento los
ordenadores eran máquinas con un programa fijo encargado de realizar una
tarea concreta, de tal manera que la única entrada por parte de los usuarios
eran los datos que, tras ser procesador, generaban unos resultados. Es
como funciona hoy en día una calculadora. La idea de von Neumman era
radicalmente distinta: el programa ejecutado por el ordenador no sería un
concepto fijo, sino que podría introducirse en su memoria igual que se
introducían hasta ese momento los datos.
De esta forma los ordenadores comenzaron a utilizar la arquitectura
von Neumman y se convirtieron en máquinas multipropósito.
Ejecución del código.
Cuando se pone en marcha la ejecución de un programa, el proceso
que sigue el ordenador es, básicamente, el siguiente: se toma una
instrucción, se procesa y ejecuta, se toma la siguiente instrucción y así
sucesivamente.
Si un programa se ejecutase siempre secuencialmente, de principio a
fin, lo cierto es que sería complicado lograr algo más que resultados
simples.
Para lograr que un programa pueda ser útil, este debe ser flexible,
ejecutarse de distinta forma en función de algunas variables. Son
necesarias dos estructuras básicas en programación: los condicionales y
los bucles. A continuación aprenderemos algo más sobre ellos.
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Estructuras condicionales
Todos los lenguajes de programación cuentan con
una estructura condicional simple, con una salida
if
"condición"
afirmativa y otra negativa como la representada en la
figura.
Planteamos una condición, si ésta se cumple (then)
Else
el programa ejecuta una serie de instrucciones, en
caso contrario (else) el programa ejecuta otras
distintas. En el caso del lenguaje Basic usado por los
Picaxe no existe la cláusula else. Si la condición se
cumple se ejecuta la acción indicada, en caso contrario se continúa con
el programa.
Ejemplo de un programa en BASIC:
symbol pulsador = input3
inicio:
if pulsador is on then apagar
if pulsador is off then encender
apagar:
low 4
goto inicio
encender:
wait 2
high 4
goto inicio
Actividad 3: El programa del ejemplo tiene un pequeño fallo. ¿Sabes
cuál es?. ¿Cómo lo solucionarías?
Actividad 4: Escribe un programa para controlar una luz en función
de un pulsador. Si el pulsador está abierto la luz estará apagada, si el
pulsador está cerrado la luz estará encendida. Al soltar el pulsador
la luz permanecerá encendida durante 3 segundos más.
La condicional IF también se puede combinar con los operadores
lógicos AND y OR para fijar más de una condición a la vez. Ejemplo:
if pin0 = 0 and pin1 = 0 and pin2 = 1 then enciende
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Then
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Actividad 5: Escribe un programa que permita emplear el PICAXE
como una puerta lógica OR de dos entradas.
Actividad 6: Escribe un programa que simula el funcionamiento de
un timbre. Mientras accionemos el pulsador sonará un sonido de dos
tonos diferentes. Al soltar el pulsador se detiene el sonido.
Bifurcaciones.
Tanto las condicionales como los bucles, según hemos podido ver, lo
que hacen es desviar la ejecución del programa desde un punto hasta otro.
Es lo que se conoce como una bifurcación en el flujo de ejecución de un
programa. Los saltos, no
obstante, están controlados
por el condicional o el propio
bucle, no siendo nosotros, de
Then
if
Resolver 2
forma
explícita,
los
que
"condición"
indicamos a dónde hay que
pasar el control del programa.
Los saltos explícitos, de
Else
un punto a otro del programa,
pueden
utilizarse
en
Salto explícito
situaciones
donde
sea
Resolver 1
necesario cambiar de un
proceso a otro totalmente
distinto.
En BASIC esto podemos
hacerlo de una forma muy
simple. Basta con escribir el nombre del procedimiento al que queramos
saltar.
Ejemplo de un programa en BASIC:
output 0
principal:
let b2 = 0
gosub parpadea
wait 2
let b2 = 4
gosub parpadea
wait 2
goto principal
parpadea:
for b1 = 1 to 3
high b2
pause 500
low b2
pause 500
next b1
return
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Actividad 7: Escribe un programa que permita controlar un faro que
debe emitir dos grupos de destellos 3 y 5 destellos separados 2
segundos entre si.
Actividad 8: Escribe un programa para controlar la velocidad de
parpadeo de un led en función del estado de un pulsador. Si el
pulsador esta accionado parpadea deprisa, en caso contrario
parpadea despacio.
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Estructuras de repetición.
Gracias a las estructuras condicionales ya podemos controlar qué sentencias
de nuestro programa son ejecutadas en cada caso, de tal manera que dicha
ejecución no es completamente secuencial. Con una condición (If, Si)
podemos saltarnos la ejecución de una o más sentencias, pero en realidad
no nos sirve si precisamos la realización reiterada de una o más sentencias.
Supón que deseamos realizar un programa para que la tortuga
avance y gire hasta que se cumpla una determinada condición. ¿Podemos
hacerlo simplemente con una condicional?. La respuesta es no. Necesitamos
una nueva estructura conocida como bucle.
Un bucle estará formado por una o más sentencias que deben
repetirse, para lo cual se delimitan con las órdenes adecuadas para hacer
posible la ejecución reiterada. Generalmente un bucle siempre tiene
asociada una expresión condicional cuyo resultado “verdadero” o “falso”,
condiciona que el bucle se siga ejecutando o no.
El tipo de bucle más común, existente en todos los lenguajes de
programación, tiene una sintaxis similar a esta:
mientras condicional
sentencias
La instrucción que debemos usar con nuestro PICAXE es la siguiente:
for nombrevariable = valor to valor step incremento
acciones a ejecutar
next nombrevariable
Ejemplo:
symbol contador = b0
inicio:
for contador = 1 to 10
high 4
wait 2
low 4
wait 3
next contador
end
En este ejemplo se repetirán 10 veces las instrucciones contenidas dentro
del bucle.
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Actividad 9: Escribe un programa que genere 5 tonos que se
incrementen secuencialmente mediante el altavoz piezoeléctrico
conectado al pin 5 del PICAXE-08.
Actividad 10: Modifica la actividad 4 de forma que al
pulsador la luz parpadee 5 veces antes de apagarse.
soltar el
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Construcción del entrenador de PICAXE-08
1. PCB, disposición de componentes y vista real del montaje:
2. Listado de componentes:
Parte
CT1
TB1
R1
R2
C1
IC2
PIC
H1
H2
TB1
Descripción
3.5mm stereo socket
Borne placa C.I. 2 terminales
10k/0,25W
22k/0,25W
100nF polyester
Zócalo 8 pin
Microcontrolador PICAXE08
Tira 3 pines
Tira 7 pines
Portapilas 4xAA
Características PICAXE08:
Tipo de
PICAXE
Nº
Pines
Memoria
(líneas)
PICAXE08
8
40
Pines
5
Salidas
Entradas
A/D
(bbaja)
Memoria
Datos
Interrupciones
1-4
1-4
1b
128prog
-
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PROBLEMAS
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RESISTENCIAS
1. Indica el código de colores que correspondería a las siguentes resistencias:
•
200Ω, 22KΩ, 3700 Ω, 6MΩ y 10Ω.
2. Disponemos de una fuente de alimentación de 12V dos y dos resistencias de
idéntico valor. Explica cómo podríamos hacer para conectar un dispositivo de
6V sin que este se estropee.
DIODOS
3. Explica para qué sirve un diodo.
4. Para qué sirve el estabilizador 7805 que empleamos en el montaje de la
fuente de alimentación realizado en el taller.
TRANSISTORES
5. Calcula las intensidades de base, emisor y colector que circularán por el
transistor de la figura en los siguientes
casos:
5.1.
Vbe=0,7V. Ganancia=100.
5.2.
Vbe=0,7V. Ganancia=80.
5.3.
Vbe=0,7V. Ganancia=120.
6. Calcula el valor de la resistencia R2 para
que el transistor de la figura derecha
funcione en corte-saturación. El valor de
Ib de saturación es de 10mA y el valor
Vbe=0,8V.
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