Automatismos y Robots

Automatismos

Los automatismos o sistemas de control de lazo abierto siempre realizan la misma función sin tener en cuenta la salida, por lo que no toma datos del exterior.

Robots

Los robots o sistemas de control de lazo cerrado también realizan siempre la misma función pero para ello, analizan mediante un sensor lo que ocurre en el exterior.

Ejemplo de puertas lógicas

Ventanas para la ventilación de la vivienda

Aquí os dejo el circuito de puertas lógicas que se correspondería con el ejemplo anterior

Álgebra de Boole

El Álgebra de Boole es una sistema algebraico que esquematiza las operaciones de puertas lógicas.

Puertas lógicas

Una puerta lógica es un dispositivo electrónico con una función booleana (Álgebra de Boole). En esta entrada veremos 6 tipos diferentes de puertas:

Transistores

Los transistores son componentes electrónicos fabricados con materiales semiconductores cuya función principal es amplificar una onda débil en otra más fuerte. Como se ve en el símbolo del transistor, este tiene dos entradas: por una de ellas entra la señal débil, y por la otra, el voltaje en que queremos transformar dicha señal. Tras esto, sale por la salida la señal ya amplificada. Otra función de este componente consiste en dejar pasar o cortar señales eléctricas a partir de una pequeña señal de mando, como puede ser un interruptor.

El funcionamiento de un transistor se basa en la repulsión que se crea entre los electrones. La corriente de mayor intensidad entra en la zona positiva y ocupa los huecos, pero no continúa su camino debido a que después de esta zona, hay electrones. A continuación, entra la corriente de menor intensidad por la zona negativa, repeliendo así a los electrones, y dejando un camino libre para que la corriente más fuerte pueda pasar. Así, esta última corriente, una vez que ha amplificado la señal pequeña, pasa a la siguiente zona, que es positiva. Por último, los electrones atraviesan la zona positiva y continúan circulando. 

Los transistores son de uso muy habitual, ya que podemos encontrarlos en aparatos como ordenadores, alarmas, radios, etc. Actualmente se utilizan mucho en los USBs.

Diodos

Los diodos son componentes electrónicos fabricados con materiales semiconductores que solo permiten el paso de la corriente eléctrica en un sentido. La flecha del símbolo del diodo muestra la dirección en la cual puede fluir la corriente. 
Un LED, por ejemplo, es un diodo que emite luz cuando pasa corriente a través de él.
El funcionamiento de un diodo consiste en mezclar una parte negativa y otra positiva y poner un cable conductor que cierre el circuito. Una corriente eléctrica negativa repele a los electrones existentes en la zona negativa, los cuales ocupa los huecos de la zona positiva. Una vez que los electrones ocupan los huecos, se ven atraídos por el polo positivo, y circulan hacia él. Así se conduce la corriente eléctrica en un único sentido, lo que se conoce como diodo de polarización directa. En cambio, si la corriente eléctrica trata de pasar del polo positivo al negativo, debido a que el diodo solo deja pasar la corriente en una dirección, esta no lo atravesará y, por tanto no se producirá corriente. Esto se conoce como diodo de polarización inversa.

Polarización directa

Polarización inversa

Efectos eléctricos

Los principales efectos que se producen a causa de la corriente eléctrica son:

Calor

El calor es la forma de energía que se transfiere entre diferentes cuerpos  que se encuentran a distintas temperaturas. Normalmente hablamos del calor como transferencia de energía. Esta se produce cuando un conductor es atravesado por una corriente eléctrica. El continuo choque entre electrones de la corriente y los átomos del conductor hace que este se caliente. Esta propiedad se aprovecha en estufas, planchas, secadores,etc.       

Este efecto eléctrico se mide en el Sistema Internacional (SI) en Julios (J). Con la siguiente fórmula podemos calcular el calor que emite una resistencia cuando es atravesada por una corriente eléctrica:     

                                     

Luz

La luz es una radiación electromagnética que se propaga en forma de ondas. Las formas en las que se puede emitir luz son:

• Bombilla incandescente: en este caso, la luz se produce cuando hacemos pasar una corriente de electrones a través de un filamento de metal que hay en el interior de la bombilla, el cual emite luz cuando se calienta.
• Bombilla de bajo consumo: este tipo de bombilla aprovecha la tecnología de los tubos fluorescentes para hacer bombillas de menor tamaño y con menor consumo que las anteriores
• Tubo de luz o fluorescente: en su interior, tienen un filamento de un elemento metálico y un gas noble. Al pasar la electricidad, el gas se excita provocando el choque de partículas, lo cual produce luz.
• LED: es un diodo emisor de luz. Tiene un tamaño pequeño y reduce la emisión de calor.

Bombilla de bajo consumo

    

      Bombilla incandescente

        

       Tubo de luz

LED

Unidades de consumo eléctrico

Potencia eléctrica

La potencia eléctrica es la relación entre el voltaje y la intensidad. En el Sistema Internacional (SI) se mide en Watios (W).

P= V · I

Energía transformada

La energía transformada es la relación entre la potencia eléctrica y el tiempo. En el SI se mide en Julios (J).

E= V· I· t = P· t

Corriente alterna

La corriente alterna se basa en la atracción y repulsión de los electrones. Así se hace a los electrones ir y venir cambiando el polo de un imán que según nos interesa los puede atraer o repeler. Estos cambian de sentido 50 veces por segundo y, además, no circulan siempre con igual intensidad. Los electrones alcanzan una velocidad o voltaje máximo, y cuando lo alcanzan, deceleran hasta 0 y regresan a los polos. Una vez aquí, volvemos a cambiar el polo del imán para que se repelan de nuevo, y así sucesivamente. 

Este tipo de corriente eléctrica no se puede utilizar en aparatos que no puedan encenderse y apagarse constante y rápidamente, ya que hay un momento determinado en el que no pasa electricidad (cuando el voltaje es igual a 0).

Cuando queremos convertir la corriente continua en corriente alterna, para lo cual se utiliza el alternador, debemos tener en cuenta que el voltaje eficaz de corriente continua se calcula dividiendo el voltaje máximo en corriente alterna entre 1,41:

Veficaz= Vmáx / 1,41

Cuando queremos convertir la corriente alterna en continua usamos la dinamo y cuando queremos producir movimiento, el motor eléctrico.

Circuitos eléctricos

El circuito eléctrico es el recorrido preestablecido por por el que se desplazan las cargas eléctricas (electrones). Consta de los siguientes elementos: un generador que proporciona energía, un hilo conductor, un interruptor y un receptor (bombilla, timbre,etc.).

Las cargas eléctricas que constituyen una corriente eléctrica pasan de un punto que tiene mayor potencial eléctrico a otro que tiene un potencial inferior. Para mantener permanentemente esa diferencia de potencial, llamada también voltaje, se necesita un dispositivo llamado generador (pilas, baterías, dinamos, alternadores...) que tome las cargas que llegan a un extremo y las impulse hasta el otro. El flujo de cargas eléctricas por un conductor constituye una corriente eléctrica.

Según la posición de las resistencias en un circuito eléctrico, estos pueden ser:

1. En serie.  La salida de una es la entrada de la siguiente, es decir, las resistencias se colocan una a continuación de otra. Para calcular la resistencia total o equivalente del circuito, se suman todas las resistencias.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
2. En paralelo.  Las resistencias del circuito se colocan de tal manera que todas tengan la misma entrada y la misma salida. Para calcular la resistencia total o equivalente del circuito, se aplica la siguiente fórmula:        
   
   
   
   
   
         
3. Mixto. En un mismo circuito existen elementos conectados en serie y en paralelo. Para determinar la resistencia equivalente o total del circuito, se calculan las resistencias parciales de cada tramo y se suman.