Este libro es una obra colectiva concebida , diseñada y creada en el Depar tamento de Ediciones de Santillana , bajo la dirección de Teresa Grence Ruiz. En su elaboración han par ticipado: Car l os Lamparero Garc í a Laura Muñoz Ceba l l os EDICIÓN Laura Muñoz Ceba l l os EDICIÓN E JECUTIVA Dav i d Sánchez Gómez DIRECCIÓN DEL PROYECTO Antonio Brandi Fernández Las actividades de este libro no deben ser realizadas en ningún caso en el propio libro. Las tablas, esquemas y otros recursos que se incluyen son modelos que deberán ser trasladados a un cuaderno. Tecnología 4 E S O
Unidad Si tuac ión de aprendizaje. P R O Y E C T O Saberes bás i cos 1 Proyecto: luz en la oscuridad 6 Construir un sistema que, sin levantarse de la cama, proporcione una luz indirecta que permita ver en la oscuridad sin molestar a nadie. 1. El método de proyectos. 2. Búsqueda de ideas. 3. Fase de empatía. 4. Fase de definición. 5. Fase de ideación. 6. Fase de prototipado y testeo. 7. Electricidad y electrónica. 8. Resistencias. 9. Diodos. 10. Montaje de circuitos. 11. Condensadores. 12. Transistores. 13. Resistencias variables. 14. Multivibrador. 15. Mundo digital. 16. Álgebra de Boole. 17. Puertas lógicas. 18. Mapas de Karnaugh. 19. Circuitos integrados. 20. Técnicas de planificación. 21. Planificación de proyecto. 22. Fase de construcción. 23. Verificación. TECNOLOGÍA EN MI VIDA. Obsolescencia programada. 2 Proyecto: robot de concurso 58 Participar en un concurso de robótica denominado «El ratón y el gato». Diseñar, construir y programar un robot (el gato) que dé caza a otro (el ratón) en el menor tiempo posible. 1. Planteamiento del problema. 2. Piensa en 3D. 3. Diseño del robot. 4. Diseñar el chasis. 5. Diseñar los huecos de motores y batería. 6. Diseñar eje de las ruedas. 7. Diseñar el adaptador del eje motriz y las ruedas. 8. Montaje del proyecto. 9. Impresión 3D. 10. Algoritmos y diagramas de flujo. 11. Arduino. 12. Luces. Primeros programas. 13. Sonidos. 14. Display. 15. Conexiones del robot. 16. Encendido gradual. 17. Pulsador. 18. Sensores. 19. Controlar el robot con el móvil. 20. Verificación. TECNOLOGÍA EN MI VIDA. Robots en nuestro entorno. 3 Proyecto: aprovechamiento de la luz solar 114 Controlar un sistema de placas solares. 1. Planteamiento del problema. 2. La energía. Energías renovables. 3. Placas fotovoltaicas. Instalación fotovoltaica. Tipos de instalaciones fotovoltaicas. 4. Componentes de una instalación fotovoltaica aislada de la red. 5. Cálculos de una instalación fotovoltaica. 6. Arquitectura bioclimática. Eficiencia energética. 7. Factura de la luz. 8. Transporte y sostenibilidad. 9. Principios de neumática. 10. Internet de las cosas: IoT. 11. Sensores. Sensores de energía. Sensor de Voltaje. Sensor de Intensidad de corriente. Sensor de Potencia. 12. Montaje del proyecto. 13. Microprocesador. Programación de estas placas en el entorno IDE de Arduino. 14. Conexión a internet. Protocolo HTTP. Protocolo MQTT (Message Queue Telemetry Transport). 15. Plataforma IoT. 16. Inteligencia artificial (IA). 17. Programación. Control con Google Assistant. TECNOLOGÍA EN MI VIDA. Energía sostenible. Índice 2
Dest rezas ENTENDER LAS NECESIDADES Y RECOPILAR INFORMACIÓN. IDENTIFICAR LOS PROBLEMAS CLAVE Y SELECCIONAR INFORMACIÓN RELEVANTE . GENERAR IDEAS. SELECCIONAR UNA IDEA. ENTENDER MEJOR UNA IDEA. REALIZAR UNA INFOGRAFÍA. TESTAR UN PROTOTIPO. CONVERTIR NÚMEROS DE UNA BASE A OTRA. ESCRIBIR EN LENGUAJE MÁQUINA. OBTENER UNA TABLA DE VERDAD A PARTIR DE UN CIRCUITO LÓGICO. DISEÑAR UN CIRCUITO A PARTIR DE LA TABLA DE VERDAD. SIMPLIFICAR UNA FUNCIÓN LÓGICA. CONTROLAR EL FUNCIONAMIENTO DE UNA CINTA TRANSPORTADORA. SIMULAR EL FUNCIONAMIENTO DE LA CINTA TRANSPORTADORA. Crear nuestro diagrama de Pert. Crear un esquema electrónico. Crear un componente nuevo en Fritzing. Realizar el montaje en la placa de pruebas. Diseñar la placa PCB. Imprimir el fotolito. Almacenar información en la nube. Trabajar de manera colaborativa. Fabricar la placa de cobre en el taller. Elaborar la memoria del proyecto. Mejorar el proyecto. Evaluar el circuito electrónico con sensor de palmada para ver en la oscuridad. Divulgar el proyecto. Identificar los problemas claves y seleccionar la información relevante. Diseñar. Chasis en 2D. Cuerpo exterior del robot. Paredes delanteras y traseras. Aperturas laterales. Ranura para deslizar la placa Arduino. Motores en 2D. Motores. Alojamiento de los tornillos. Hueco para los motores. Batería. El eje de las ruedas. Adaptador para ruedas en 2D. Realizar el modelo de las ruedas. Elaborar el listado de piezas a imprimir y piezas no imprimibles. Montar el robot. Imprimir en 3D. Primer paso. Dibujar un modelo 3D. Segundo paso. Generar un archivo en formato STL . Tercer paso. «Filetearlo» (slicing). Cuarto paso. Enviar los G-Code a la impresora. ENCENDER UN LED DE FORMA INTERMITENTE. ENVIAR UN MENSAJE DE SOCORRO EN CÓDIGO MORSE (USO DE FUNCIONES). SIMULAR LOS LATIDOS DE UN CORAZÓN CON UN LED. SIMULAR SONIDO Y LUCES DE UNA AMBULANCIA. ENCENDER DOS LEDES EN MODO ALEATORIO, RANDOM. COMPONER MELODÍAS (USO DE VARIABLES). Colocar la batería. Colocar los servomotores. Usar el Shield de conexiones. Programar el robot. PROGRAMAR. LUZ DE UNA VELA. BUCLES. UNA RULETA DE LA FORTUNA CON MOTOR DC. USAR CONDICIONALES. DADO ELECTRÓNICO (FUNCIONES CON PARÁMETROS). SENSOR DE INFRARROJOS. BLANCO Y NEGRO. ROBOT SIGUELÍNEAS. FAROLA CON SENSOR DE LUZ (LDR). Programar un robot rastreador. «El gato». USAR UN REGULADOR DE LUZ (POTENCIÓMETRO). USAR EL MONITOR SERIE . Conectar por bluetooth el móvil y el robot. Establecer las conexiones del robot «ratón». Controlar el robot por bluetooth. Desarrollar la app para el móvil. Diseñar la interface. Programar por bloques. Construir una placa fotovoltaica a partir de la unión de varias células. Calcular la energía necesaria para una instalación fotovoltaica. Calcular la energía que podemos obtener del Sol. Calcular la potencia de los paneles. Calcular la potencia de la batería. Dimensionar el inversor. Calcular las características del regulador de carga y fusible. INTERPRETAR UNA FACTURA DE LA LUZ. Usar un sensor de potencia. Programar el módulo INA219. Programar las placas en el entorno de Arduino. Crear una cuenta en una plataforma IoT. Crear los feed. Crear un dashboard. Programar el proyecto. Evaluar el proyecto. Proponer mejoras para el proyecto. 3
Luces ledes Un diodo led es un diodo que emite una pequeña cantidad de luz cuando la corriente eléctrica circula por él . Los ledes tienen múltiples aplicaciones debido a su reducido tamaño y su bajo consumo energético. Se emplean en televisores, ordenadores y otros aparatos electrónicos. En los últimos años su consumo se ha generalizado en nuestros hogares, pues son muy prácticos como luz de apoyo en zonas de paso o escalera , para crear diferentes ambientes o para resaltar elementos decorativos... 1 Proyecto: luz en la oscuridad 6
La electrónica hace posible que funcionen televisores, equipos de música, calculadoras, teléfonos móviles, ordenadores, mandos a distancia y muchos otros aparatos. Pero qué otras aplicaciones de la electrónica conoces. ¿Cuáles usas a diario? ¿Cómo se mueven las cargas en un circuito eléctrico? ¿En qué se diferencian los aparatos electrónicos de otros aparatos eléctricos? ¿Qué ventajas tiene usar componentes de pequeño tamaño en calculadoras y ordenadores? INTERPRETO LA IMAGEN ¿En qué se diferencian los aparatos electrónicos de otros aparatos eléctricos? ¿Qué tipos de componentes forman el circuito electrónico de la imagen? ¿Para qué sirven las líneas o pistas que podemos identificar en los circuitos electrónicos? P R OY E C T O D E U N I DA D Andrea comparte habitación con su hermana Lara. Y muchas veces se levanta en mitad de la noche a oscuras, por no despertar a nadie Como su habitación muestra cierto «desorden», es habitual que choque con la esquina de la mesa o que tropiece con la mochila que dejó tirada en el suelo... Hay que buscar una solución rápida y sencilla para ayudar a Andrea. Por eso, en esta unidad aprenderás a construir un sistema que, sin levantarte de la cama, proporcione una luz indirecta que te permita ver en la oscuridad sin molestar a nadie. Para ello, primero tendrás que aprender algo sobre circuitos eléctricos y también algo de electrónica. Luego, será pan comido. H A Z M E M O R I A 7
1. El método de proyecto Proceso de resolución de problemas Los problemas no se resuelven por arte de magia , para abordar esta desafiante tarea tenemos que seguir un proceso de resolución que nos ayude a encontrar una solución al problema planteado. En el ámbito tecnológico, este proceso se denomina método de proyectos y consta de varias fases. Definición del problema Resulta que he cambiado la decoración de mi habitación , ¡que ya hacía falta!, y con ello algunos muebles han cambiado de sitio, así que ahora no tengo el interruptor de la luz cerca de la cama . Tengo que ir a tientas al acostarme y con suerte no pisar alguna pieza de rompecabezas que hubiese por el suelo. Si tengo sed en medio de la noche o quiero ir al baño, he de levantarme desorientado en la oscuridad y acabo tirando alguna cosa por el suelo. Reto: Desenvolverse en la oscuridad . Planteamiento La definición de un problema o una necesidad nos lleva a una búsqueda creativa de ideas que dará como resultado una solución tecnológica. Diseño Estudio de las funcionalidades de los operadores tecnológicos y los materiales. Diseño, planos, lista de componentes y presupuesto. Planificación Listado de tareas y dependencia entre ellas. Asignación de recursos y tiempo de realización para terminar en el tiempo y costes previstos. Verificación La evaluación, propuestas de mejora y posterior difusión del proyecto se plasman en una memoria y presentación . Construcción Fabricación del producto. Es decir, la solución tecnológica que obtendremos como resultado del proceso de resolución de problemas. Planteamiento El punto de partida de cualquier proyecto es e l e stu d i o d e l a s n e c e s i d a d e s d e l e n t o r n o c e r c a n o . P u e d e s e r un a n e c e s i d a d d e un a persona individual , o de un colectivo como el instituto, el barrio o la ciudad . Una vez detectado un problema tecnológico, h ay qu e d e f i n i r l o c on e x a c t i tu d y ge n e ra r las ideas creativas e innovadoras para poder abordar con garantías de éxito su solución . Ent ender bien el probl ema nos ayuda a encontrar la solución más adecuada . Planteamiento Diseño Planificación Verificación Construcción 8
2. Búsqueda de ideas 1 Técnicas de indagación En este punto, se trata de aplicar metodologías cercanas a la investigación científica para entrenar y potenciar la creatividad y generar así ideas y soluciones eficientes e innovadoras desde una perspectiva interdisciplinar, utilizando conocimientos de todas las materias y ámbitos. Design Thinking es una de las más utilizadas por grandes y pequeñas empresas. Viene a signif icar la forma en la que piensan los diseñadores, y se basa en la conjunción de varios factores:. Las características fundamentales de este método son : Design Thinking es un proceso iterativo, no lineal . En cualquier momento se pueden dar pasos hacia atrás o hacia adelante, saltando incluso a fases no consecutivas. Se compone de varias fases. Ambiente lúdico. Se trata de disfrutar el proceso con un ambiente tranquilo y de respeto. Fomentar la creatividad y la comunicación gráfica utilizando materiales visuales: rotuladores, notas adhesivas, imágenes o fotografías. Trabajo en equipo. El intercambio de ideas permite sacar partido a los conocimientos del grupo. Cuanto más diverso sea el equipo y más puntos de vista distintos haya , mejor. Actitud curiosa y creativa . Quienes int egran el equipo deben ser curiosos e innovadores, con espíritu emprendedor, capaces de empati zar, sin miedo a equivocarse, abier tos a nuevas ideas. información transcendent e. Espacio cómodo. Un espacio amplio, luminoso y cómodo con pizarras donde colocar la información que se vaya generando ayuda a sentirse a gusto y concentrarse más en la tarea. Toda idea debe ser validada antes de darla por buena . Convertir una idea en realidad nos ayuda a descubrir, mejorar y solucionar ciertos fallos. Validar los prototipos, identificar los fallos y propuestas de mejora . Se inicia una nueva búsqueda de ideas hasta conseguir la solución final que estábamos buscando. Solución Negocio El modelo de negocio económicamente viable. Personas Las necesidades de los usuarios. Tecnología La solución tecnológicamente factible. Prototipado Prueba Entender las necesidades y deseos de los usuarios. Para ello, debemos recoger mucha información. Identificar los problemas claves y filtrar la información que sea relevante y que aporte valor. Empatía Definición Ideación Se generarán un sinfín de ideas dejando de lado los prejuicios y perdiendo el miedo a equivocarse. 9
3. Fase de empatía Técnicas para la fase de empatía En cada fase se pueden utilizar una o varias técnicas. Mapa de actores Es una representación gráfica de las conexiones entre los distintos actores que inter vienen según les afecte más o menos el problema . Sir ve para identificar a las personas afectadas por el problema de cara a organizar las entrevistas y clasificar las futuras soluciones. Inmersión Se trata de experimentar, o al menos, imaginarse en la piel de un usuario para entender su problema o necesidad . Debes tomar nota de la experiencia desde un punto de vista objetivo o racional . Anota también lo subjetivo o emocional . Obser vación encubierta Consiste en obser var a un usuario sin interferir, pasando inadvertido. Podrás descubrir sus necesidades y te ser virá para probar la idea al final del proceso. Toma notas, fotos y vídeos de todo. También puedes pedir al usuario que lleve una cámara para ver la experiencia a través de sus ojos. Entrevista Se busca conversar y empatizar con el usuario para obtener información sobre su experiencia , sus necesidades y problemas. Interesa conocer sus motivaciones, emociones y forma de pensar. Organiza una lluvia de ideas sobre los temas y las preguntas que se tratarán . La entrevista irá desde lo racional , con preguntas sobre su rutina o uso de un producto, a lo emocional , con preguntas del tipo ¿si pudieras…?, ¿cómo te imaginas…? Tablero de inspiración Es un tablero con información gráfica que sir ve para transmitir ideas y sentimientos. Se utiliza a modo de resumen de toda la información para entender las necesidades y deseos de los usuarios. También nos va a ser vir como fuente de inspiración en la fase de ideación . Recaba materiales gráficos, fotos, imágenes, esquemas, palabras... Colócalos en un mural y establece relaciones entre ellos. Mapa mental Se coloca un tema principal en el centro de una hoja grande, se van conectando a él conceptos de forma ramificada mediante dibujos y líneas cur vas de colores. Con esta técnica , mano y mente trabajan juntas combinando la imaginación y la asociación . Se puede utilizar en cualquier fase, nos sir ve para desarrollar una idea y su posible relación con otras, organiza las ideas y ayuda a recordar la información con memoria fotográfica . 10
1 entender las necesidades y recopilar información 1 Apliquemos algunas de las técnicas de empatía a nuestro problema para poder entender mejor así las necesidades y obtener información. a) Inmersión. Esta noche, acuéstate con la luz apagada, luego levántate al servicio sin encender la luz y anota tu experiencia. b) Observación. Pide a varias personas que hagan el mismo ejercicio, observa y anota todo lo que te llame la atención. 2 Organiza una lluvia de ideas sobre los temas y las preguntas a tratar. Presta atención a las siguientes claves para realizar una buena entrevista. 3 Por último, puedes recabar toda la información en un tablero de inspiración o un mapa mental. Estas técnicas son más visuales y nos ayudan a organizar la información y desarrollar ideas. Observa los siguientes ejemplos: Claves para realizar una buena entrevista : Escucha. Deja hablar a la persona , no rellenes los silencios, ya que después de estos suelen venir ref lexiones con información relevante. Preguntas neutrales. No expreses opiniones ni prejuicios, no sugieras las respuestas con preguntas del tipo: ¿entonces no estás muy contento, verdad? Preguntas abiertas. Evita preguntas que se puedan responder con monosílabos. Invita a la ref lexión : ¿por qué?, ¿para qué? Historias. Haz preguntas que inviten a contar historias, pues es ahí donde la gente revela lo que realmente piensa . La entrevista la realizan dos personas, una pregunta y la otra toma nota de todo o lo graba con el móvil . Presta atención a la comunicación no verbal. Posibles preguntas para una entrevista : ¿Qué haces cuando te despiertas en medio de la noche totalmente desorientado? ¿Cuántas veces necesitas levantarte? ¿Vas al baño o a algún otro lugar? ¿Enciendes alguna luz? ¿Prefieres luces generales o localizadas? ¿Por qué? ¿Te has hecho daño por ir a oscuras? ¿Te cuesta localizar el interruptor de la luz?, ¿Lo tienes accesible? ¿Cómo te gustaría encender la luz? ¿Qué haces cuando tienes que andar en la oscuridad? ¿Te resulta fácil o imposible? ¿Te gustaría tener algún superpoder? ¿Cuál? ¿Cómo actún los enfermos que no se pueden levantar de la cama? 11
identificar los problemas clave y seleccionar la información relevante 4 Observa el ejemplo y crea tu propio mapa de empatía para poder identificar los problemas. Filtra la información recopilada en la fase de empatía y quédate con la que realmente aporta valor y es relevante. 4. Fase de definición Técnicas para la fase de definición Decimos que esta fase es convergente porque tratamos de organizar y filtrar la información En cada fase se pueden utilizar una o varias técnicas. Mapa de empatía Es una forma visual de organizar la información recopilada de una entrevista . Se utiliza un recuadro grande dividido en cuatro zonas y otro rectángulo abajo con dos zonas y se rellenan con notas adhesivas que respondan a una serie de preguntas: ¿Qué dice?, ¿qué hace?, ¿qué piensa?, ¿qué siente?, ¿qué ve?, ¿qué oye?... Se pueden utilizar notas adhesivas de varios colores para resaltar las informaciones relevantes. Siento verdadera preocupación cuando me tengo que levantar a oscuras en mitad de la noche. ¿Qué le importa realmente? ¿Qué cree y opina? ¿Qué emociones le mueven? ¿Qué le preocupa? Frases significativas Comportamiento, actitud Lenguaje no verbal. ¿Qué percibe de su entorno? ¿Qué le dicen sus amigos? ¿Quién influye sobre él? ¿Qué hay en su entorno? ¿Qué hacen sus amigos? ¿Qué oferta el mercado? ¿Qué PIENSA y SIENTE? ¿Qué DICE y qué HACE? ¿Qué OYE? ¿Qué VE? ¿Qué le DUELE? ¿Qué le frustra, a qué teme? ¿Qué esfuerzos hace? ¿Qué obstáculos impiden que se cumplan sus deseos? ¿A qué ASPIRA? ¿Qué desea alcanzar? ¿Cuál es su motivación? ¿Cómo mide el éxito? Normalmente voy a tientas porque la luz me desvelaría, así que ya estoy acostumbrado. Duermo con mi hermano en la misma habitación, así que no puedo encender la luz del techo porque lo despertaría. Mi madre siempre me dice que no camine a oscuras por la casa, que me voy a hacer daño. En ocasiones la excursión nocturna es tan intensa que luego me cuesta horrores volver a dormirme. No soy un murciélago que pueda orientarse en la oscuridad. El ser humano está mal hecho, debería ser capaz de ver en la oscuridad. Cuando estuve escayolado, y no podía moverme, le decía a mi hermano que encendiera la luz. ¡Y la luz se encendía! Tiene que haber mil maneras de encender una luz a distancia como el mando del televisor. Cuando entras en ciertos lugares, algo te detecta y la luz se enciende sola. Lo peor es cuando tropiezas con los juguetes que mi hermano ha dejado por medio. Algo que me lleve al baño en volandas y me devuelva a la cama sin despertarme. Llegar al baño sin tropezar con nada, volver a la cama y quedarme dormido en 5 min. 12
identificar los problemas clave y seleccionar la información relevante 5 Observa el ejemplo y crea tu propio clustering para poder identificar los problemas. Dibuja varios círrculos y escribe en ellos la información por temas. Coloca los insights y las preguntas ¿Cómo podríamos...? según corresponda en cada uno de ellos. 1 Insights Los insights son hallazgos de información relevante a partir de la cual podríamos tirar del hilo y posiblemente llegar a buenas ideas. Utiliza notas adhesivas de color naranja para resaltar estas informaciones clave. ¿Cómo podríamos...? Consiste en definir preguntas a partir de las informaciones relevantes cuyas posibles respuestas podrían constituir una solución innovadora . Utiliza notas adhesivas de color verde para estas preguntas. Clustering Ordena la información agrupando las notas adhesivas por temas. Se pueden colocar las notas adhesivas en torno a círculos con los títulos de cada tema. Me despierto en mitad de la noche y necesito ir al baño. A veces tengo que ir a beber agua a la cocina. La luz del techo me desvela y luego tardo en dormirme. La luz del techo puede despertar a mi hermano. ¿Cómo podríamos ir al baño sin tropezar? Cómo hacen sus necesidades los enfermos que no pueden levantarse de la cama. Los murciélagos se orientan en la oscuridad. Si voy a tientas con los brazos extendidos, tardo un montón. Y si me llevaran al baño unas zapatillas con ruedas. ¿Cómo podríamos orientarnos sin encender luces? Tengo más sentidos aparte de la vista. ¿Cómo podríamos encender la luz a distancia? No tengo el interruptor de la luz a mano Ir o no ir Con luz Sin luz ¿Cómo podríamos encender una luz sin despertar a mi hermano? 13
Técnicas para la fase de ideación En esta fase se generarán un sinf ín de ideas mediant e activ i dades qu e propi ci en el pensami ento expansiv o. A veces las ideas más raras son las que triunfan . Se trata de generar el mayor número posible de ideas. Partimos de las preguntas ¿Cómo podríamos…? Y durante al menos 15 minutos por pregunta buscaremos respuestas inverosímiles y sin filtros. Escribiremos o dibujaremos cada respuesta en una nota adhesiva. Selección de ideas Cada miembro del equipo tendrá tres votos, representados por estrellitas , que asignará a las ideas que considere con mayor potencial . Sería bueno mantener alguna idea arriesgada . En esta fase también se pueden proponer actividades para f i ltrar o elegir cuál de las ideas propuestas es más conveniente. 5. Fase de ideación Lluvia de ideas generador de ideas 6 Deja a un lado tus prejuicios y el miedo a equivocarte y crea una lluvia de ideas. Parte de las preguntas generadas en la técnica ¿cómo podríamos...? de la fase anterior. Tras la lluvia de ideas filtra las más interesantes mediante la técnica selección de ideas. Y si no tuviese que ir al baño, sino que el baño viniese a mí. Durmiendo con antifaz. Mediante el asistente de voz. Pasamanos fijado a las paredes. Interruptor de proximidad. Unos auriculares que emitan pitidos cuando te acercas a un obstáculo. Sensores láser Inodoro con ruedas teledirigido. Con unas gafas de infrarrojos. Con sensores de presión en el suelo. Cama con ruedas. Colocando el inodoro al ladito de la cama. Usando ledes pegados al suelo. Por sonido, mediante palmada. Instalando una cuerda desde el baño a la cama. Mediante un temporizador que se encendiera todas la noches a la misma hora. Sensores de movimiento. Unas zapatillas con ruedas. Un orinal o una cuña. Zapatillas con luces. Con un anillo que fuese un pulsador. Cinta transportadora. Usar pañales. Baldosas que se iluminan al pisar. ¿Cómo podríamos ir al baño sin tropezar? ¿Cómo podríamos encender una luz sin despertar a mi hermano? ¿Cómo podríamos encender la luz a distancia? ¿Cómo podríamos orientarnos sin encender luces? ¿Cómo nos podría detectar la luz y encenderse? ¿Cómo nos podrían transportar al baño? 14
seleccionar una idea 7 Partiendo de los datos obtenidos en la actividad anterior utilizad la técnica matriz coste-beneficio para seleccionar las ideas que más nos interesan. En este caso, las ideas destacadas son las que están en el cuarto cuadrante y tienen el mayor número de estrellas: Mediante el asistente de voz. Por sonido mediante palmada. Sensores de movimiento. 8 Por último, con las ideas seleccionadas en la matriz anterior realiza una tabla con los pesos ponderados. Debemos filtrar las ideas hasta dar con la mejor solución al problema . 1 Asistente de voz Sensor de palmada Sensor de movimiento Materiales y construcción Es muy cómodo, solo hay que darle una orden y se encenderá la luz. 4 No es tan cómodo como la voz, y la palmada por la noche podría despertar a alguien. 3 No hay que hacer ni decir nada. 5 Dificultad de construcción Requiere una conexión wifi, conceptos de loT (Internet de las cosas) y el uso de un móvil. 2 Es sencillo de hacer, basta con fabricar una placa de circuito impreso. 5 El circuito es igual de sencillo, pero el sensor requiere una posición concreta que complica la instalación. 3 Fiabilidad Muy buena. 5 Buena, aunque a veces falla. 4 Regular, no hay que moverse demasiado si no queremos que se encienda la luz. 3 Coste económico Aun sin considerar el coste del móvil, la conexión wifi tiene su coste. 4 Es muy económico. 5 El sensor de movimiento y su instalación será lo más costoso. 3 Total 15 17 14 Consiste en situar las ideas en unos cuadrantes para facilitar la toma de decisiones. El eje X representa el beneficio y el eje Y representa el coste. Las ideas que nos interesan son las situadas en el cuarto cuadrante. Se definen las funcionalidades y restricciones que debe cumplir el producto y se le asigna un peso a cada función/restricción . Luego se pondera cada idea , de esta forma podremos valorar numéricamente cada una . Interruptor de proximidad Sensores de movimiento Usar pañales Zapatillas con luces Con un anillo que fuese un pulsador Inodoro con ruedas teledirigido Por sonido, mediante palmada Unos auriculares que emitan pitidos cuando te acercas a un obstáculo Con sensores de presión en el suelo Con unas gafas de infrarrojos Usando leds pegados al suelo Mediante el asistente de Google o Alexa Un orinal o una cuña Instalando una cuerda desde el baño a la cama Baldosas que se iluminan al pisar Beneficio Beneficio Coste Coste No interesa Dudoso Interesa Nimiedades Matriz coste-beneficio Pesos ponderados 15
Técnicas para la fase de prototipado Consi ste en mostrar una idea mediante un prototipo rápido. De esta forma podemos entender mejor y tocar las ideas que estamos desarrollando. El prototipo rápido se puede realizar con cualquier material que tengas a mano, como cartón, cinta aislante, palillos, telas, etc. Tras desarrollar las fases anteriores del Desing Thinking hemos encontrado una posible solución al problema y pasamos a la fase de prototipado. Idea seleccionada Por su facilidad de construcción , bajo coste y fiabilidad elegimos el circuito electrónico sensor de palmada para encender una tira de ledes colocada en el rodapié, cerca del suelo, de forma que no haya que encender la luz del techo y no se desvele nadie. Prototipado Instala una tira de ledes en un lugar estratégico que te permita vislumbrar el camino de tu cama al baño, conecta una batería y haz el simulacro desde que te despiertas y das una palmada hasta que te vuelves a meter en la cama , y terminas con otra palmada . entender mejor la idea 9 Realiza un storyboard con la secuencia de acciones que debe realizar el usuario desde que sale de la cama hasta que vuelve. Observa el ejemplo de la derecha. 10 Transforma la solución en un dibujo. Dibuja primero un boceto a mano alzada, después un croquis y, por último, un dibujo técnico con la representación delineada y acotada del objeto definido con todo detalle. Stor yboard Sketch Infografía Los stor yboard consisten en una secuencia de viñetas y un breve texto debajo, en las que se dibujan las escenas de la historia que quieres contar. En nuestro caso, la secuencia de acciones de un usuario utilizando un producto. La mejor manera de describir con precisión un objeto o una idea que solo esté en nuestra cabeza es con un dibujo. Según la precisión y detalle, se pueden distinguir tres tipos de dibujos: bocetos, croquis y dibujos técnicos o delineados. Es una forma de explicar la solución seleccionada de forma resumida y muy visual , a través de imágenes, diagramas con textos explicativos, símbolos... 6. Fase de prototipado y testeo 16
realizar una infografía 11 Realiza una infografía de la solución seleccionada. En ella pueden aparecer algunos de los elementos que vamos a necesitar. Técnicas para la fase de testeo La última fase de la técnica de indagación Desing Thinking es la fase de testeo. testear el prototipo 12 Realiza un apunte de testeo en la siguiente matriz de feedback recogiendo las impresiones de los usuarios usando el prototipo. Comentarios positivos, lo que les ha gustado Críticas constructivas que ayuden a mejorar Inconvenientes que han detectado Nuevas ideas surgidas del proceso de testeo Juegos de roles Cada miembro del equipo interpretará a un usuario en una hipotética situación haciendo uso del prototipo ideado. Apuntes de testeo Se trata de recoger en una matriz de feedback información de las primeras impresiones de los usuarios haciendo uso del prototipo. 1 17
Para poder llevar a cabo la solución tecnológica es imprescindible estudiar los operadores tecnológicos y sus funcionalidades. En las siguientes páginas estudiaremos con profundidad y realizaremos algunas prácticas para entender su funcionamiento. La corriente eléctrica La corri ent e el éctrica , comúnment e denominada el ectricidad , se puede definir como un movimiento ordenado de cargas eléctricas (normalmente electrones). La corriente sale del polo positivo de la pila y llega al polo negativo a través de un camino cerrado formado por cables conductores. Circuito básico El circuito básico para encender una bombilla consta de una pila desde la que saldrá la corriente, un interruptor que dejará o no pasar la corriente e l é ctr i ca , uno s cabl e s qu e c onduc i rán l a c or r i ent e y una b ombi l l a qu e aprovechará el paso de la corriente para lucir. L o s c i rcui to s se di bujan medi ant e s í m b o l o s d e f o r m a s i m p l i f i c a d a , para ver con más claridad el camino qu e si gu e l a c o r r i en t e . Po d r í amo s representarlo de esta forma : Planteamiento Diseño Planificación Verificación Construcción Resistencia Al igual que el agua del río mueve una noria realizando un trabajo, cuando los electrones pasan a través de un componente, vencen su resistencia (R) y lo hacen funcionar. Una bombilla luce, un timbre suena , un motor gira , un tostador calienta o un electroimán atrae al hierro. La resistencia es la oposición que ofrece un componente al paso de la corriente a su través. Su unidad de medida en el SI es el ohmio (Ω). Intensidad El tráfico o cantidad de electrones que pasan por un cable en un segundo se denomina intensidad (I) de corriente. Se mide en amperios (A) en el SI. Depende de dos factores: El voltaje: a más voltaje más velocidad La resistencia : a más resistencia menos velocidad Si los electrones encuentran una resistencia en su camino podemos calcular la intensidad aplicando la ley de Ohm: I 5 V R Voltaje La pila proporciona energía a las cargas eléctricas que se mueven por el circuito. El voltaje (V) de la pila representa la energía proporcionada por unidad de carga. Su unidad en el SI es el voltio (V). Podemos pensar en el voltaje como la caída de un objeto desde 5 m de altura hasta el suelo. El voltaje entre dos puntos, A (positivo) y B (negativo), sería equivalente a la diferencia de altura . También se denomina : Potencial o diferencia de potencial . Tensión o caída de tensión . A B 5 m +5 V M +V +V +V +V +V 7. Electricidad y electrónica 18
Resistencias Una resistencia es un pequeño componente electrónico con forma cilíndrica que ofrece cierta resistencia al paso de la corriente eléctrica a su través, de ahí su nombre. Su misión en los circuitos es la de regular intensidades y voltajes para proteger a otros componentes. El valor de una resistencia viene indicado por unas franjas de colores. Para leerlo hay que seguir estos pasos: 1. Coloca el anillo de color oro o plata a la derecha. 2. Anota el número de los dos primeros anillos. 3. Ponle tantos ceros como indique la tercera franja. 4. Añade el símbolo de ohmios (Ω): 2700 Ω. Leer el valor de una resistencia Polímetro El polímetro es un aparato empleado para medir las magnitudes eléctricas: resistencia , voltaje e intensidad . Para usarlo correctamente sigue estos pasos: 1. Coloca la rueda selectora en un valor más alto que aquel que vas a medir. 2. Conecta cada cable a una pata de la resistencia y anota la lectura. 3. Añade la unidad correcta. Leer el valor de una resiestencia con el polímetro Para medir: 500 kΩ → 2000 kΩ 50 kΩ → 200 kΩ 10 kΩ → 20 kΩ 500 Ω → 2000 Ω 100 Ω → 200 Ω 13 Escoge cuatro resistencias diferentes, colorea sus anillos y anota en tu cuaderno su valor resistivo según el código de colores. A continuación, mide con el polímetro y anota sus valores reales. a) b) c) d) A C T I V I D A D E S 8. Resistencias 1 0 Negro 1 Marrón 2 Rojo 3 Naranja 4 Amarillo 5 Verde 6 Azul 7 Violeta 8 Gris 9 Blanco Oro 5 % Plata 10 % Código de colores. Valores numéricos. Tolerancia. OFF hFE V A V Ω 600 600 200 200µ 200k 200m 200 200 200m 10 2000µ 2000k 2000m 2000 20m 20k 20 820,0 10A VΩmAhFE COM Oro: 5 % 2 7 2 7 00 OFF hFE V A V Ω 600 600 200 200µ 200k 200m 200 200 200m 10 2000µ 2000k 2000m 2000 20m 20k 20 820,0 10A VΩmAhFE COM OFF hFE V A V Ω 600 600 200 200µ 200k 200m 200 200 200m 10 2000µ 2000k 2000m 2000 20m 20k 20 820,0 10A VΩmAhFE COM OFF hFE V A V Ω 600 600 200 200µ 200k 200m 200 200 200m 10 2000µ 2000k 2000m 2000 20m 20k 20 820,0 10A VΩmAhFE COM OFF hFE V A V Ω 600 600 200 200µ 200k 200m 200 200 200m 10 2000µ 2000k 2000m 2000 20m 20k 20 820,0 10A VΩmAhFE COM Medida: 820 Ω 19
Diodos Los materiales pueden ser : Conductores, como los metales, que dejan pasar la electricidad . Aislantes, como los plásticos, que no dejan pasar la electricidad . Semiconductores, como los diodos, que normalmente son aislantes, pero, si aplicamos un voltaje de forma adecuada, se convierten en conductores. El funcionamiento de un diodo es muy sencillo. Cuando se polariza directamente, deja pasar la corriente. Pero en caso contrario, con polarización inversa , impide el paso de la corriente. Diodo emisor de luz, led (light emiting diode) Un led es un diodo que emite luz cuando circula corriente eléctrica por él . Su funcionamiento es igual que el de un diodo normal . Si se polariza directamente, dejará pasar la corriente y lucirá ; pero si se polariza inversamente, no dejará pasar la corriente y no lucirá . Un diodo tiene foma de cilindro pequeño con una banda gris. Los diodos tienen dos terminales diferentes denominados ánodo (+) y cátodo (-). Su símbolo es: A K 14 Indica si se encienden o no las lámparas en cada caso. Colorea de amarillo en tu cuaderno las que sí. a) c) e) g) b) d) f ) h) A C T I V I D A D E S Un led tiene dos terminales: Ánodo (+): Es la patita más larga . La que termina en punta de f lecha . Visto desde arriba , la del lado cur vo. Cátodo (-): Es la patita más corta . La que termina en forma de bandera . Visto desde arriba , la del lado recto. Su símbolo en los circuitos es: Ánodo (+) Cátodo (-) Ánodo (+) Cátodo (-) A K + - + - 9. Diodos Cuando conectamos el positivo de una pila al ánodo y el negativo al cátodo deja pasar la corriente, como si fuese un interruptor cerrado. Polarización directa Cuando conectamos el negativo de una pila al ánodo y el positivo al cátodo, el diodo no deja pasar la corriente, como si fuese un interruptor abierto. Polarización inversa + - A K A K 20
Los ledes deben ir acompañados siempre por una resistencia en serie que les proteja del voltaje de la pila. 1. El color del led determina el voltaje y la intensidad a la que este debe funcionar. Por ejemplo, un led rojo estándar funciona a 1,5 V y con una corriente de 15 mA. 2. Después, calcula el voltaje que debe caer en la resistencia de protección. VR 5 Vpila - Vled 5 5 V -1,5 V 5 3,5 V 3. A continuación, utiliza la ley de Ohm para calcular la resistencia adecuada: R 5 VR IR 5 3,5 V 15 mA 5 0,23 kΩ 4. Por último, aproxima a un valor normalizado de resistencia: 220 Ω. 15 Calcula las resistencias de protección de estos ledes. a) b) c) Calcular la resistencia de protección de un led Los agujeros de las filas superiores e inferiores están conectados horizontalmente. Normalmente se utilizan para conectar la masa GND y el positivo +5 V. Placa protoboard Para manejar componentes elect r ó n i c o s y c o n e c t a r l o s e n t re s í utilizaremos la placa protoboard. E s u n a p l a c a l l e n a d e a g u j e r o s unidos en columnas, de tal forma qu e , i nt ro du c i endo l a p a t i t a d e un componente en un agujero, se c on e c t a rá a o t ra p a t i t a d e o t ro componente que metamos en la misma columna . Led Vled ( V ) Iled (mA) Rojo estándar 1,5 15 Amarillo estándar 1,8 15 Verde estándar 2,0 15 Blanco estándar 2,8 20 Azul estándar 3,4 20 Rojo brillante 2,0 20 Verde brillante 3,4 20 Azul brillante 4,6 20 1 2 1 2 Positivo Negativo (GND) Separador + + - - VR 3,5 V 1,5 V 5 V +5 V Vled 10 12 15 16 22 27 33 39 47 56 68 82 Vled VR R 5 VR IR 5 R 5 kV R 5 V +6 V Resistencia de protección Vled VR R 5 VR IR 5 R 5 kV R 5 V +4,5 V Resistencia de protección Vled VR R 5 VR IR 5 R 5 kV R 5 V +9 V Resistencia de protección 1 21
Fritzing Fritzing es un software en el que se pueden realizar montajes paso a paso de un circuito electrónico. Podemos trabajar en varios entornos según la necesidad o proyecto que queramos realizar. 1. En la pestaña inserta los componentes: una resistencia, un led. Para ello, solo tienes que seleccionar los componentes y arrastrarlos al área de trabajo. 2. Puedes girar los componentes, editar u ocultar el color del led pulsando el botón derecho. 3. Inserta los símbolos Power symbol y Ground symbol y únelos con cables. 4. Cambia a la pestaña y observa los componentes que has insertado. Se puede trabajar en cualquiera de las vistas. 5. Conecta el cátodo del led a la resistencia. 6. Conecta la otra pata de la resistencia al negativo o masa GND de la placa. 7. Por último, conecta el ánodo del led al positivo +5 V. Montar un circuito para encender un led Dibuja en Fritzing el montaje paso a paso del circuito electrónico que enciende un led. Luego puedes montarlo en una placa protoboard real con componentes reales y conectar unas pilas para comprobar que funciona. cap001 Pestañas para cambiar los entornos Propiedades de los componentes. El valor de una resistencia , el color de un led , el tipo de componente... Área de trabajo Componentes 10. Montaje de circuitos con resistencias y diodos 22
16 Dos ledes en serie. 17 Dos ledes en paralelo. 18 Dos ledes en paralelo con resistencia común. 19 Dos ledes en paralelo y pulsador. 20 Dos ledes en paralelo y dos pulsadores. 21 Pulsar para apagar el led. Montar circuitos con uno o dos diodos Dibuja en Fritzing los siguientes esquemas electrónicos y luego coloca los componentes en la placa protoboard. Realiza el montaje conectando una fuente de alimentación y comprueba su funcionamiento. Cambiar el color del cable. Selecciona el cable, pulsa botón derecho, Color del cable y elige el color. 1 23
Polarizados. Tienen un terminal positivo y otro negativo. No polarizados. Sus dos patitas son intercambiables. Condensadores Un condensador es un componente que almacena cierta cantidad de ener - gía acumulando carga eléctrica , como si fuese una batería recargable, para devolverla después al circuito. Está constituido por dos placas conductoras (armaduras) separadas por una capa aislante (dieléctrico). La capacidad de acumulación de energía del condensador se mide en faradios (F) en el SI. Pero como es una unidad muy grande se utilizan submúltiplos. 1. Si hay espacio suficiente, la capacidad viene escrita directamente. Esto ocurre en los electrolíticos y en los de plástico: 4700 mF 5 4,7 mF 2. Si son muy pequeños, como los cerámicos, su capacidad se expresa en picofaradios mediante un código de colores o numérico de tres cifras similar al que usábamos en las resistencias. 10 + 4 ceros: 100 000 pF 5 100 nF 5 0,1 mF 22 ¿Qué capacidad tienen los siguientes condensadores? Leer la capacidad de un condensador Tipos de condensadores Primera banda Segunda banda Multiplicador Tolerancia Tensión máxima Unidad Símbolo Valor Milifaradio mF 10-3 F Microfaradio nF 10-6 F Nanofaradio nF 10-9 F Picofaradio pF 10-12 F + 104 101 681 102 222 103 333 473 104 334 104 11. Condensadores Electrolíticos Cerámicos Tántalo Plásticos Número de ceros 24
23 Calcula la resistencia de protección de los ledes. a) b) c) 24 Calcula y cronometra: a) Carga el condensador conmutador a la izquierda. b) Descarga el condensador conmutador a la derecha. Montar un circuito de carga y descarga de un condensador 4. Conecta el condensador al negativo. 5. Conecta el led verde al negativo. 6. Conecta el led rojo al positivo. 1. Conecta las dos resistencias al conmutador. 2. Conecta los dos ledes. 3. Conecta el condensador al conmutador. VR Vled R 5 VR IR 5 R 5 kV R 5 V +5 V Resistencia de protección Vled VR R 5 VR IR 5 R 5 kV R 5 V +5 V Resistencia de protección +5 V +5 V t2 5 5 ? R2 ? C t2 5 5 ? R2 ? C t2 5 5 ? ? t2 5 ms t2 5 s t (s) VC (V) t1 5 5 ? R1 ? C t1 5 5 ? R1 ? C t1 5 5 ? ? t1 5 ms t1 5 s t (s) VC (V) 1 25
Transistores Los transi stores son di spositivos hechos con materiales semiconductores. Su funcionamiento es muy sencillo, cuando recibe una p equ eña c or r i ent e por su base actúa c omo un pul sador permitiendo el paso de otra corrient e mayor entre colector y emisor. Por tanto, el transistor se puede comportar como amplificador de señales o como conmutador. Ant es podí amos encender y apagar el l ed con un pul sador. Ahora vamos a encender y apagar el led con un transi stor. Y ¿cómo pul samos un transi stor? Pues aplicando un voltaje mayor de 0,7 V en la base. 1. Tenemos una pila de 5 V, un led rojo de Vled 5 1,5 V y una resistencia de 220 Ω. Calcula la corriente del colector aplicando la ley de Ohm. IC 5 VR R 5 Vpila 2 Vled R 5 5 V 2 1,5 V 220 Ω 5 16 mA 2. Mira las características técnicas del transistor. Búscalas en internet usando el térmico datasheet seguido del nombre del componente. Vemos que soporta voltajes en el colector de hasta 45 V, luego soporta nuestro voltaje de 5 V. Maneja corrientes de hasta 100 mA. Van a circular 16 mA, por lo que nos vale. Y por último, el valor de ganancia es hFE 5 110. 3. Calcula la corriente de base y multiplícala por un factor de seguridad. IB 5 IC hFE ? 3 5 16 mA 110 ? 3 5 0,145 mA ? 3 5 0,435 mA 4. Aplica la ley de Ohm para calcular la resistencia base y aproxima a un valor normalizado: RB 5 Vpila 2 VBE IB 5 5 V 2 0,7 V 0,435 mA 5 9,88 kΩ 5 10 kΩ 25 En el circuito de la derecha, la bombilla tiene una resistencia de 100 Ω y se conecta a una fuente de alimentación de 12 V. Si el transistor tiene una ganancia hFE de 100, calcula la resistencia base cuando se conecta a una entrada de 6 V. Calcular la resistencia base Los transistores están constituidos por tres terminales: Su símbolo en los circuitos es: El transistor está en corte cuando no hay corriente por su colector, por tanto, tampoco habrá corriente por su base. El transistor está en saturación cuando el voltaje entre colector y emisor es cero. Por tanto, debe haber una corriente alta por su base. El transistor está en zona activa cuando hay una pequeña corriente por la base y una gran corriente por el colector. Se produce una amplificación . Transistor BC547 Soporta voltajes en colector de hasta VCEO 5 45 V. Maneja corrientes en el colector de hasta IC 5 100 mA. Rango de temperaturas: de 0 8C a 100 8C. Ganancia, hFE = 110. Base Emisor Base Colector +5 V V B C E VC VB RB RC 12. Transistores Colector Emisor 26
Vamos a montar un circuito que detecte humedad y encienda un led para indicarlo. Simula primero usando Fritzing y luego móntalo sobre una placa protoboard y comprueba su funcionamiento. 1. Inserta el transistor, cambia el nombre a BC547 y el tipo a NPN (CBE ). 2. Inserta dos resistencias: una de 220 Ω y otra de 1 kΩ. Cambia el valor de la resistencia en Propiedades. 3. Coloca el led y dibuja los cables. Recuerda que puedes cambiar el color de los cables. 4. Conecta las pilas. Diseñar un sensor de humedad ¿Cómo funciona? Elaboraremos el sensor de humedad pulsando el transistor con agua: Si no hay agua, el circuito estará abierto y, por tanto, no habrá corriente por la base y el led no se encenderá. Si hay agua, el circuito se cerrará y habrá una pequeña corriente por la base. Esto hará funcionar al transistor, cerrando el circuito de colector y encendiendo el led. El transistor funciona como amplificador de corriente, puesto que la débil corriente que llega a la base se transforma en una corriente más intensa en el colector capaz de encender el led. 1 27
Un termistor es una resistencia cuyo valor depende de la temperatura : NTC (negativa). A mayor temperatura , menos resistencia . PTC (positiva). A mayor temperatura , más resistencia . Resistencia variable No todas las resistencias tienen un valor fijo, existen resistencias variables cuyo valor depende de alguna magnitud, como la posición, la luz o la temperatura. Un fotorresistor es una resistencia cuyo valor depende de la cantidad de luz. Cuanta más luz haya , menor será la LDR . Se utilizan como sensores de luz. Sensores En el sensor de humedad vimos que para encender un led con un transistor hay que tener +5 V en la base, aunque bastaría con 0,7 V, que es la tensión de polarización de un transistor. Estos 0,7 V en la base se pueden conseguir dividiendo el voltaje de la pila en dos partes, conectando un divisor de tensión que dependa de la luz o la temperatura y así construir sensores de luz y temperatura. Un potenciómetro es una resistencia variable en función de la posición de un cursor. Se utilizan en los circuitos para regular volúmenes y ajustes de usuario. Un divisor de tensión es un circuito formado por dos resistencias, de forma que divide el voltaje de la pila en dos tramos. Para resolver un divisor de tensión: 1. Calcula la resistencia equivalente: Req 5 10 Ω + 2 Ω 5 12 Ω. 2. Conocidas V y R, calcula I aplicando la ley de Ohm: I 5 V R 5 6 V 12 Ω 5 0,5 A 3. Ahora que sabemos la intensidad aplica la ley de Ohm en cada una de las resistencias para calcular la caída de tensión en cada una. V1 5 10 Ω ? 0,5 A 5 5 V V2 5 2 Ω ? 0,5 A 5 1 V 26 Resuelve los siguientes divisores de tensión: a) b) c) Montar un divisor de tensión 0,5 A 6 V 5 V 1 V 10 V 2 V 9 V 12 V 6 V 3 V 22 V 49 V 12 V 2 V 1 V Potenciómetro 13. Resistencias variables -t° NTC +t° PTC LDR 28
1. Por la noche hay poca luz, por lo que la resistencia de la LDR y el voltaje en la base del transistor aumentan, así que el transistor funciona y cierra el circuito encendiendo el led. 2. Por el día hay mucha luz, por lo que la resistencia de la LDR y el voltaje en la base del transistor disminuyen, así que el transistor no funciona y abre el circuito apagando el led. 27 Monta el circuito de un sensor de luz. Entender cómo funciona un sensor de luz Luz R V montar un sensor de sonido Partimos del circuito anterior, el sensor de luz, y le añadimos un divisor de tensión formado por un potenciómetro y un micrófono. 1. Inserta un potenciómetro y un micrófono. 2. Coloca los componentes y une con cables. 3. Luego, móntalo en una protoboard real con componentes reales para probar su funcionamiento. 4. Obser va cómo detecta la palmada , pero el led no se queda encendido. Necesitas una especie de circuito de enclavamiento. Luz R V El led se enciende El led no se enciende 1 29
Multivibrador Un multivibrador o f lip-f lop es un circuito electrónico cuya salida puede oscilar entre dos estados posibles, alto/bajo, on/of f, 0/1, generando así una gráfica de salida cuadrada . Hay tres tipos de multivibradores: El tiempo que está la señal arriba o abajo se obtiene calculando el tiempo de descarga de los condensadores C1 y C2 a través de sus correspondientes resistencias. El periodo de esta gráfica será la suma del tiempo encendido y el apagado: t1 = 0,69 · C1 · R1 t2 = 0,69 · C2 · R2 T = t1 + t2 V t 0 1 Astable o de oscilación libre. No tiene señal de entrada o disparo, genera de forma permanente una onda cuadrada en la salida . Se utiliza en circuitos intermitentes o generadores de señales acústicas. VCC 0 V R3 R2 R1 C1 TR1 TR2 C2 R4 Salida 14. Multivibrador Biestable. Posee en su salida dos estados estables y pasa de uno a otro con la señal de entrada o disparo, permaneciendo así hasta el próximo disparo. Se utiliza en circuitos de enclavamiento. VCC 0 V Salida 4,7 kV 10 kV TR1 D1 D2 100 nF 100 nF TR2 4,7 kV Entrada 10 kV 10 kV Monoestable. Con una señal de entrada o disparo, la salida pasa a su estado alto, permanece un tiempo y luego vuelve automáticamente a su posición de reposo bajo. Se utiliza en temporizadores. t = 0,69 · CT · RT VCC Salida Tiempo Entrada TR1 TR2 t 5 0,7 ? R ? C 100 nF 10 kV 120 kV 10 kV 10 kV 10 kV CT 30
crear un esquema y montaje flip flop En esta práctica vamos a dibujar en Fritzing el esquema electrónico de un multivibrador biestable que nos permita encender un led cuando introducimos una señal de disparo mediante un pulsador y lo apague con la siguiente señal de disparo. 1. Inserta dos transistores NPN (CBE) y espeja uno de ellos. Llámalos TR1 y TR2. 2. Inserta seis resistencias y cambia el nombre por su valor. 3. Inserta dos diodos: D1 y D2 y dos condensadores cerámicos. 4. Inserta un símbolo de +5 V y dos de GND. 5. Une con cables los componentes. 6. En la pestaña Placa de pruebas distribuye los componentes de esta forma para montar el circuito. Luego móntalo en una placa protoboard para probar su funcionamiento. 7. Añade un circuito de entrada formado por un pulsador y un circuito de salida con un led . Entrada Entrada Salida Salida 1 4k7 → 4,7 kV 31
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