Robótica con Arduino

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Principios de la electrónica

Como hemos aprendido en el colegio, un flujo constante de pequeñas partículas conocidas como electrones genera lo que es conocido como corriente eléctrica.

La electrónica es una rama de la física, que estudia como tratar con la emisión, el flujo y el control de los electrones. Por ejemplo cuando encendemos una bombilla dirigimos mediante un circuito eléctrico el flujo de electrones desde la fuente hasta la bombilla.

Por lo tanto es posible controlar el flujo de electricidad a nuestro antojo y no solo eso, sino que también podemos elegir el momento en el que enviaremos los electrones y en que momento no.

En la imagen anterior vemos que hay un clip móvil que nos permite cortar el flujo de energía a la bombilla, este aparato es conocido como interruptor y como su nombre indica, permite interrumpir el flujo de electrones desde la fuente a la bombilla.

Esta forma de electrónica es la que se veía al principio, pero a medida que los aparatos eléctricos se iban haciendo mas complejos, la electrónica utilizada en ellos también se iba haciendo mas detallada.

Sin embargo, el gran salto se dio cuando en los años 30 se invento el transistor. Este componente permite entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada.

Aunque no entendamos del todo este concepto, debemos entender que este componente permitió dar un gran salto no solo en la electrónica sino también fue un gran salto para la humanidad.

Es gracias a este invento que nace la electrónica digital.

 

Electrónica digital (Estados de energía)

Como mencionamos antes, gracias al transistor se pudo avanzar a la electrónica digital ya que las diferentes combinaciones entre ellos permitían generar lo que se conoce como puertas lógicas.

Sin embargo antes debemos conocer qué son los bits.

En la electrónica, los estados de energía pueden ser: con energía o sin energía.

Debido a esto se empezó a utilizar el cero para representar el estado sin energía y el uno para el estado con energía. Al ser estos dos números los únicos que intervienen, se le llama representación binaria de la energía (binario viene de dos elementos). La palabra BIT es por tanto una mezcla de dos palabras en ingles Binary Digit.

Más adelante volveremos sobre este tema, ya que lo necesitaremos para poder entender otros conceptos mas complejos para nuestros proyectos. Solo debemos quedarnos con el concepto de estados de energía.

Resistencias

Como vimos en el ejemplo de la bombilla, lo único que necesitábamos era una fuente de energía y un destino para dicha energía. Pero, ¿y qué pasa si nuestro elemento destino no es una bombilla, sino mas bien es un componente mas sensible a las tensiones eléctricas altas o que requiere de una tensión exacta para su correcto funcionamiento?

Tal vez podría solucionarse con una fuente de menos potencia, pero la mayoría de fuentes no son del todo regulables y en algunos casos el componente requiere una tensión precisa.

Las resistencias vienen a solventar nuestro problema, ya que siendo colocadas en el camino del flujo de energía, ejercen una resistencia al flujo de energía lo cual hace que este disminuya. Para entender mejor este concepto vamos a ver un ejemplo sencillo.

Supongamos que queremos llevar agua de un punto a otro, para este fin utilizamos tuberías desde la fuente de agua al destino. Sin embargo la fuerza de la corriente de agua es tan fuerte que si dejamos que fluya, haría que el destino se inundara. Podemos pensar que si cerramos y abrimos el grifo muchas veces podríamos llenarlo hasta el nivel que queremos, pero esto sería una perdida de energía y tiempo. Se nos ocurre una mejor idea: colocamos en el camino una tubería en espiral. Esta tubería refrena la corriente de agua y podemos obtener un flujo mas manejable, ya que la tubería en espiral ejerce una resistencia en la corriente.

Las resistencias tienen el mismo principio: nos permiten regular la tensión haciéndola bajar (nunca subir). Además las resistencias pueden agruparse por diferentes valores para conseguir tensiones de salida exactas.

En las próximas clases veremos como es el uso real de las resistencias en muchos proyectos.

La placa de Arduino

Este componente surgió como un proyecto de una universidad italiana, el cual pretendía proporcionar una forma fácil y económica de que principiantes y profesionales crearan dispositivos que pudieran interactuar con su entorno mediante sensores y actuadores.

Arduino nos permite programar las salidas mediante el uso de un lenguaje de programación, de forma tal que podemos dar comportamientos complejos a nuestro proyectos de electrónica.

Este hecho sumado a que la placa también es capaz de leer señales de otros componentes electrónicos facilita la creación de aparatos capaces de recibir estímulos del exterior y comportarse de acuerdo a las circunstancias.

Por ejemplo, si conectamos un sensor de luz podemos programarlo para que cuando la intensidad de la luz sea muy baja (este oscuro) se encienda alguna bombilla, etc.

El IDE de programación

Para programar la placa de Arduino, utilizamos una plataforma de programación especial. En ella escribiremos todo el código que ingresaremos en la placa, para manipular tanto las señales de entrada como de salida.

El lenguaje de programación que utiliza es C++ pero en este curso no veremos muy en profundidad este lenguaje, solo lo mas básico y necesario para nuestros proyectos.

 

 

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