Aquest llibre és una obra col·lectiva concebuda , dissenyada i creada al Depar tament d ’ Edicions de Grup Promotor / Santillana , dirigit per Teresa Grence Ruiz i Anna Sagristà Mas. En l ’elaboració ha par ticipat: Car l os Lamparero Garc í a Laura Muñoz Ceba l l os EDICIÓ Pere Mac i à Arqué Laura Muñoz Ceba l l os Es fera , SL EDICIÓ EXECUTIVA Dav i d Sánchez Gómez DIRECCIÓ DEL PROJECTE Antonio Brandi Fernández Les activitats d’aquest llibre no s’han de fer mai al llibre mateix. Les taules, els esquemes i altres recursos que s’hi inclouen són models perquè l ’alumnat els traslladi a la llibreta. Tecnologia 4 E S O
Uni tat Si tuac ió d ’aprenentatge. P R O J E C T E Sabers bàs i cs 1 Projecte: llum en la foscor 6 Construir un sistema que, sense aixecar-se del llit, proporcioni una llum indirecta que ermeti veure-s’hi en la foscor sense molestar ningú. 1. El mètode de projectes. 2. Buscar idees. 3. Fase d ’empatia. 4. Fase de definició. 5. Fase d ’ideació. 6. Fase de prototipatge i testatge. 7. Electricitat i electrònica. 8. Resistències. 9. Díodes. 10. Muntar circuits amb resistències i díodes. 11. Condensadors. 12. Transistors. 13. Resistències variables. 14. Multivibrador. 15. Món digital. 16. Àlgebra de Boole. 17. Portes lògiques. 18. Mapes de Karnaugh. 19. Circuits integrats. 20. Tècniques de planificació. 21. Planificació del projecte. 22. Fase de construcció. 23. Verificació. TECNOLOGIA EN EL DIA A DIA. Obsolescència programada. 2 Projecte: robot de concurs 58 Participar en un concurs de robòtica anomenat «El gat i la rata». Dissenyar, construir i programar un robot (el gat) que en caci un altre ( la rata) en el menor temps possible. 1. Plantejar el problema. 2. Pensar en 3D. 3. Dissenyar el robot. 4. Dissenyar el xassís. 5. Dissenyar els forats per al motor i la bateria. 6. Dissenyar l’eix de les rodes. 7. Dissenyar l’adaptador de l’eix motriu i les rodes. 8. Muntar el projecte. 9. Imprimir en 3D. 10. Algoritmes i diagrames de flux. 11. Arduino. 12. Llums. Primers programes. 13. Sons. 14. Display. 15. Connexions del robot. 16. Encesa gradual. 17. Polsador. 18. Sensors. 19. Controlar el robot amb el mòbil. 20. Verificació. TECNOLOGIA EN EL DIA A DIA. Robots en el nostre entorn. 3 Projecte: aprofitament de la llum solar 114 Controlar un sistema de plaques solars. 1. Plantejar el problema. 2. L’energia. Energies renovables. 3. Plaques fotovoltaiques. Instal·lació fotovoltaica. Classes d ’instal·lacions fotovoltaiques. 4. Components d ’una instal·lació fotovoltaica aïllada de la xarxa. 5. Càlculs per a una Instal·lació fotovoltaica. 6. Arquitectura bioclimàtica. Eficiència energètica. 7. Factura de la llum. 8. Transport i sostenibilitat. 9. Principis de pneumàtica. 10. Internet de les coses: IoT. 11. Sensors. Sensors d ’energia. Sensor de voltatge. Sensor d ’intensitat de corrent. Sensor de potència. 12. Muntar el projecte. 13. Microprocessador. Programar les plaques en l’entorn IDE d ’Arduino. 14. Connexió a internet. Protocol HTTP. Protocol MQTT (Message Queue Telemetry Transport). 15. Plataforma IoT. 16. Intel·ligència artificial (IA). 17. Programació. Control amb Google Assistant. TECNOLOGIA EN EL DIA A DIA. Energia sostenible. Índex 2
Habi l i tat s Entendre les necessitats i recollir informació. Identificar els problemes clau i seleccionar la informació rellevant. Generar idees. Seleccionar una idea. Entendre millor la idea. Fer una infografia. Testar el prototip. CONVERTIR NOMBRES D’UNA BASE A UNA ALTRA. ESCRIURE EN LLENGUATGE MÀQUINA. OBTENIR UNA TAULA DE VERITAT A PARTIR D’UN CIRCUIT LÒGIC. DISSENYAR UN CIRCUIT A PARTIR DE LA TAULA DE VERITAT. SIMPLIFICAR UNA FUNCIÓ LÒGICA. CONTROLAR EL FUNCIONAMENT D’UNA CINTA TRANSPORTADORA. SIMULAR EL FUNCIONAMENT DE LA CINTA TRANSPORTADORA. Fer el diagrama de Pert. Crear l’esquema electrònic. Crear un component nou a Fritzing. Fer el muntatge a la placa de proves. Dissenyar la placa PCB. Imprimir el fotolit. Emmagatzemar informació al núvol. Treballar de manera col·laborativa. Fabricar la placa de coure al taller. Instal·lar la tira de leds. Elaborar la memòria del projecte. Millorar el projecte. Avaluar el circuit electrònic amb sensor de picament de mans per veure-hi en la foscor. Divulgar el projecte. Identificar els problemes clau i seleccionar la informació rellevant. Dissenyar. Xassís en 2D. Cos exterior del robot. Parets davanteres i posteriors. Obertures laterals. Ranura per introduir la placa Arduino. Motors en 2D. Motors. Allotjament dels cargols. Forat per als motors bateria. Eix de les rodes. Adaptador per a les rodes en 2D. Fer el model de les rodes. Elaborar la llista de les peces que s’han d ’imprimir i de les no imprimibles. Muntar el robot. Imprimir en 3D. Primer pas. Dibuixar un model en 3D. Segon pas. Generar un fitxer en format STL . Tercer pas. «Filetejar-lo» (slicing). Quart pas. Enviar els G-code a la impressora. ENCENDRE UN LED DE MANERA INTERMITENT. ENVIAR UN MISSATGE DE SOCORS EN CODI MORSE (ÚS DE FUNCIONS). SIMULAR ELS BATECS D’UN COR AMB UN LED. SIMULAR EL SO I LES LLUMS D’UNA AMBULÀNCIA. ENCENDRE DOS LEDS EN MODE ALEATORI, RANDOM. COMPONDRE MELODIES (ÚS DE VARIABLES). Col·locar la bateria. Col·locar els servomotors. Fer servir l’escut de connexions. Programar el robot. PROGRAMAR. LLUM D’UNA ESPELMA. BUCLES. UNA RULETA DE LA FORTUNA AMB MOTOR DC. FER SERVIR CONDICIONALS. DAU ELECTRÒNIC (FUNCIONS AMB PARÀMETRES). SENSOR D’INFRARROJOS. BLANC I NEGRE . ROBOT QUE SEGUEIX LÍNIES. FANAL AMB SENSOR DE LLUM (LDR). Programar un robot rastrejador. «El gat». FER SERVIR UN REGULADOR DE LLUM (POTENCIÒMETRE ). FER SERVIR EL MONITOR SÈRIE . Connectar el mòbil i el robot per Bluetooth. Establir les connexions del robot «rata». Controlar el robot per Bluetooth. Desenvolupar l’app per al mòbil. Dissenyar la interfície. Programar per blocs. Construir una placa fotovoltaica a partir de la unió de varies cèl·lules. Calcular l’energia necessària per a una instal·lació fotovoltaica. Calcular l’energia que podem obtenir del Sol. Calcular la potència dels panells. Calcular la potència de la bateria. Dimensionar l’inversor. Calcular les característiques del regulador de càrrega i del fusible. INTERPRETAR LA FACTURA DE LA LLUM. Fer servir un sensor de potència. Programar el mòdul INA219. Programar les plaques en l’entorn Arduino. Crear un compte en una plataforma IoT. Crear els feed. Crear un dashboard. Programar el projecte. Avaluar el projecte. Proposar millores per al projecte. 3
Llums leds Un díode led és un díode que emet una petita quantitat de llum quan hi circula el corrent elèctric. Els leds tenen moltes aplicacions, perquè són de mida petita i tenen un consum energètic baix. Es fan ser vir en televisors, ordinadors i altres aparells electrònics. En els darrers anys se n’ ha generalitzat el consum a les llars, ja que són molt pràctics com a llum de suport en zones de pas o en escales, per crear ambients diferents o per ressaltar elements decoratius... 1 Projecte: llum en la foscor 6
L’electrònica fa possible que funcionin televisors, aparells de música, calculadores, telèfons mòbils, ordinadors, comandaments a distància i molts altres aparells. Però, en què es diferencien l’electricitat i l’electrònica? Com es mouen les càrregues en un circuit elèctric? En què es diferencien els aparells electrònics d ’altres aparells elèctrics? Quins avantatges té fer servir components petits en calculadores i ordinadors? INTERPRETO LA IMATGE En què es diferencien els aparells electrònics d ’altres aparells elèctrics? Quina classe de components formen el circuit electrònic de la imatge? Per a què serveixen les línies o les pistes que podem identificar en els circuits electrònics? P R OJ E C T E D ’ U N I TAT La Júlia comparteix habitació amb la seva germana Laura. I sovint es lleva a mitja nit a les fosques, per no despertar a ningú. Com que l’habitació està una mica «desendreçada», és habitual que topi amb la cantonada de la taula o que s’entrebanqui amb la motxilla que va deixar tirada per terra... Cal buscar una solució ràpida i senzilla per ajudar la Júlia. Per això, en aquesta unitat aprendràs a construir un sistema que, sense aixecar-se del llit, proporcioni una llum indirecta que permeti veure-s’hi en la foscor sense molestar ningú. Per aconseguir-ho, en primer lloc hauràs d ’aprendre algunes coses sobre els circuits elèctrics i també una mica d ’electrònica. Després, serà bufar i fer ampolles. F E S M E M Ò R I A 7
1. El mètode de projecte Procés de resolució de problemes Els problemes no es resolen per art de màgia . Per emprendre aquesta tasca desafiant cal seguir un procés de resolució que ajudi a trobar una solució al problema que es planteja . En l’àmbit tecnològic, aquest procés s’anomena mètode de projectes i consta de diverses fases. Definir el problema Resulta que he canviat la decoració de l’ habitació (que ja li tocava!); alguns mobles han canviat de lloc i ara no tinc l’interruptor per encendre el llum a prop del llit. M’ he de ficar al llit a les palpentes i esperant no trepitjar cap peça del trencaclosques que pugui tenir per terra . Si a mitja nit tinc set o he d’anar al lavabo, m’ he de llevar desorientada enmig de la foscor i sempre acabo llençant alguna cosa per terra . Repte: Moure’s en la foscor. Plantejament Definir un problema o una necessitat porta a cercar idees de manera creativa que tindran com a resultat una solució tecnològica. Disseny Estudiar les funcionalitats dels operadors tecnològics i els materials. Disseny, plànols, llista de components i pressupost. Planificació Fer una llista de tasques i de com estan relacionades entre elles. Assignar recursos i temps d’execució per acabar en el temps i amb els costos previstos. Verificació Avaluar, fer propostes de millora i després difondre el projecte. Tot això es recull en una memòria i una presentació. Construcció Fabricar el producte. És a dir, la solució tecnològica que obtindrem com a resultat del procés de resolució de problemes. Plantejament El punt de par tida de qual se v ol project e és e studi ar l e s n e ce ssit at s de l ’ entorn prop er. Pot ser una necessitat d’una persona individual o bé d’un col·lectiu , com ara l’institut, el barri o la ciutat. Quan s’ ha detectat un problema tecnològic, s’ ha de def inir amb rigor i s’ han de generar l es i dees creatives i innovadores p er poder abordar la solució amb garanties d’èxit. Entendre bé el problema ens ajuda a trobar la solució més adequada . Plantejament Disseny Planificació Verificació Construcció 8
2. Buscar idees 1 Tècniques per indagar En aquest punt, es tracta d’aplicar metodologies properes a la investigació científica per entrenar i potenciar la creativitat i , d’aquesta manera , generar idees i solucions eficients i innovadores des d’una perspectiva interdisciplinària , fent ser vir coneixements de totes les matèries i tots els àmbits. Design Thinking és un dels mètodes que fan servir més les empreses petites i grans. El nom fa referència a la manera com pensen les persones que es dediquen al disseny i es basa en la conjunció de diversos factors. Les característiques fonamentals d’aquest mètode són : D esign Thinking és un procediment it eratiu , no lineal . En qual se v ol moment es poden fer passes enrere o endavant i , f ins i tot, saltar a fases no consecutives. Consta de diverses fases. Ambient lúdic. Es tracta de gaudir del procés en un ambient tranquil i de respecte. Fomentar la creativitat i la comunicació gràfica fent ser vir materials visuals: retoladors, notes adhesives, imatges o fotografies. Treball en equip. Intercanviar idees permet treure partit dels coneixements del grup. Com més divers sigui l’equip i com més punts de vista diferents hi hagi , millor. Actitud curiosa i creativa . Les persones que int egren l ’equip han de ser curioses i innovadores, amb esperit emprenedor, capaces d’empatitzar, sense por d’equivocar -se i ober t es a idees noves. Espai còmode. Un espai ampli , lluminós i còmode amb pissarres on col·locar la informació que es generi ajuda a sentir-se a gust i a concentrar-se més en la feina. Qualsevol idea s’ ha de validar abans de donar-la per bona . Convertir una idea en realitat ajuda a descobrir, a millorar i a solucionar alguns errors. Validar els prototips, identificar els errors i les propostes de millora . S’inicia una cerca d’idees nova fins aconseguir la solució final que estàvem buscant. Solució Negoci El model de negoci viable econòmicament. Persones Les necessitats de les persones usuàries. Tecnologia La solució factible tecnològicament. Prototipatge Prova Entendre les necessitats i els desitjos de les persones usuàries. Per aconseguir-ho hem de recollir molta informació. Identificar els problemes claus i filtrar la informació que sigui rellevant i que aporti valor. Empatia Definició Ideació Es generaran una infinitat de preguntes, i cal deixar de banda els prejudicis i perdre la por d’equivocar-se. 9
3. Fase d’empatia Tècniques per a la fase d’empatia En cada fase es pot fer ser vir una tècnica o més d’una . Mapa d’actors És una representació gràfica de les connexions entre els diferents actors que inter venen segons si el problema els afecta més o menys. Ser veix per identificar les persones afectades pel problema de cara a organitzar les entrevistes i classificar les solucions futures. Immersió Es tracta d’experimentar o, com a mínim, posar -se en la pell d’un usuari o usuària per entendre quin problema o quina necessitat té. Has de prendre nota de l’experiència des d’un punt de vista objectiu o racional . Apunta també el que sigui subjectiu o emocional . Obser vació encoberta Consisteix en obser var un usuari o una usuària sense interferir, passant desapercebut. Podràs descobrir quines necessitats té i et ser virà per provar la idea a la fi del procés. Pren notes i fes fotos i vídeos de tot. També pots demanar a la persona que porti una càmera per veure l’experiència a través dels seus ulls. Entrevista Es busca conversar i empatitzar amb la persona usuària per obtenir informació sobre l’experiència, les necessitats i els problemes que té. Ens interessa conèixer les seves motivacions, les emocions i com pensa. Organitza una pluja d’idees sobre els temes i les preguntes que es tractaran . L’entrevista anirà des de la part racional , amb preguntes sobre la seva rutina o l’ús d’un producte, a l’emocional , amb preguntes de l’estil «si poguessis…?», «com t’imagines…?» Tauler d’inspiració És un tauler amb informació gràfica que ser veix per transmetre idees i sentiments. Es fa ser vir per resumir tota la informació que calgui per entendre les necessitats i els desitjos de les persones usuàries. També ens ser virà com a font d’inspiració en la fase d’ideació. Recull materials gràfics, fotos, imatges, esquemes, paraules... Posa’ ls en un mural i estableix relacions entre aquests materials. Mapa mental Es posa un tema principal al centre d’un full gran i s’ hi connecten conceptes de manera ramificada mitjançant dibuixos i línies corbes de colors. Amb aquesta tècnica , les mans i la ment treballen juntes i combinen la imaginació i l’associació. Es pot fer ser vir en qualsevol fase; ser veix per desenvolupar una idea i quina relació pot tenir amb d’altres, organitza les idees i ajuda a recordar la informació amb memòria fotogràfica . 10
1 entendre les necessitats i recollir informació 1 Apliquem algunes de les tècniques d ’empatia al problema per poder entendre millor les necessitats i obtenir informació. a) Immersió. Aquesta nit, fica’t al llit amb el llum apagat. Després ves al lavabo sense encendre el llum i apunta com ho has viscut. b) Observació. Demana a diverses persones que facin el mateix que has fet tu i observa i apunta tot allò que et cridi l’atenció. 2 Organitza una pluja d ’idees sobre els temes i les preguntes que s’han de plantejar. Para atenció a aquestes claus per fer una bona entrevista. 3 Finalment, pots recollir tota la informació en un tauler d ’inspiració o en un mapa mental. Aquestes tècniques són més visuals i ajuden a organitzar la informació i a desenvolupar idees. Observa els exemples següents: Claus per dur a terme una bona entrevista : Escolta. Deixa que la persona parli , no omplis els silencis, ja que els acostumen a seguir ref lexions amb informació rellevant. Preguntes neutrals. No expressis opinions i prejudicis, no suggereixis les respostes amb preguntes de l’estil: «aleshores, no estàs gaire content, oi?» Preguntes obertes. Evita preguntes que es puguin respondre amb monosíl·labs. Convida a ref lexionar : per què?, per a què? Històries. Fes preguntes que convidin a explicar històries, ja que és quan la gent revela què pensa realment. L’entrevista la fan dues persones, una pregunta i l’altra pren nota de tot o bé ho grava amb el mòbil . Para atenció a la comunicació no verbal. Preguntes possibles per a una entrevista : Què fas quan et despertes a mitja nit totalment desorientat (o desorientada)? Quants cops t’ has de llevar? Vas al lavabo o a algun altre lloc? Obres algun llum? Prefereixes llums generals o localitzats? Per què? T ’ has fet mal per anar a les fosques? Et costa localitzar l’interruptor del llum? El tens a mà? Com t’agradaria encendre el llum? Què fas quan has de caminar a les fosques? T ’és fàcil o impossible? T ’agradaria tenir un superpoder? Quin? Com s’ ho fan les persones malaltes que no es poden llevar? 11
identificar els problemes clau i seleccionar la informació rellevant 4 Observa l’exemple i crea el teu mapa d ’empatia per poder identificar els problemes. Filtra la informació recopilada en la fase d ’empatia i queda’t amb la que realment aporta valor i és rellevant. 4. Fase de definició Tècniques per a la fase de definició Diem que aquesta fase és convergent perquè intentem organitzar i f i ltrar l a informació. En cada fase es pot fer ser v ir una tècnica o més d’una . Mapa d’empatia És una manera visual d’organitzar la informació que s’ ha recopilat durant una entrevista . Es fa ser vir un requadre gran dividit en quatre zones i un altre rectangle a sota amb dues zones, i s’omplen amb notes adhesives que responguin un seguit de preguntes: Què diu?, què fa?, què pensa?, què sent?, què veu?... Es poden fer ser vir notes adhesives de colors diferents per ressaltar les informacions rellevants. Estic realment amoïnat quan m’he de llevar a les fosques a mitja nit. Què l’importa realment? Què creu i què opina? Quines emocions el mouen? Què l’amoïna? Frases significatives. Comportament, actitud. Llenguatge no verbal. Què percep de l’entorn? Què li diuen les seves amistats? Qui l’influeix? Què hi ha al seu voltant? Què fan les seves amistats? Quina oferta hi ha al mercat? Què PENSA i què SENT? Què PENSA i què SENT? Què SENT? Què VEU? Què li SAP GREU? Què el frustra, a què té por? Quins esforços fa? Quins obstacles impedeixen que es compleixi el que desitja? A què ASPIRA? A on vol arribar? Quina motivació té? Com mesura l’èxit? Normalment vaig a les palpentes perquè la llum em desvetllaria, per tant, hi estic acostumat. Dormo amb el meu germà a la mateixa habitació, per tant no puc encendre el llum del sostre perquè el despertaria. La mare sempre em diu que no camini a les fosques per casa, que em faré mal. A vegades l’excursió nocturna és tan intensa que després em costa moltíssim tornar-me a adormir. No sóc un ratpenat que es pot orientar en la foscor. L’ésser humà està mal fet, hauria de poder veure-hi en la foscor. Quan em van enguixar i no em podia moure li deia al meu germà que obrís el llum. I el llum s’encenia! Hi ha d ’haver mil maneres d ’obrir un llum a distància com el comandament del televisor. Quan entres en alguns llocs, alguna cosa et detecta i el llum s’encén sol. El pitjor és quan t’entrebanques amb les joguines que ha deixat al mig el meu germà. Alguna cosa que em porti volant al lavabo i em torni al llit sense despertar-me. Arribar al lavabo sense entrebancar-me, tornar al llit i quedar-me adormit en 5 min. 12
identificar els problemes clau i seleccionar la informació rellevant 5 Observa l’exemple i crea el teu clustering per poder identificar els problemes. Dibuixa diversos cercles i escriu-hi la informació per temes. Situa els insights i les preguntes Com podríem...? al lloc que els correspongui. 1 Insights Els insights són troballes d’informació rellevant a partir de la qual podríem estirar del fil i , probablement, arribar a bones idees. Fes ser vir notes adhesives de color taronja per ressaltar aquestes informacions clau . Com podríem...? Consisteix en definir preguntes a partir de les informacions rellevants, les respostes a les quals podrien representar una solució innovadora . Fes ser vir notes adhesives de color verd per a aquestes preguntes. Clustering Ordena la informació agrupant las notes adhesives per temes. Es poden posar les notes adhesives al voltant d’uns cercles amb els títols de cada tema. Em desperto a mitja nit i necessito anar al lavabo. A vegades he d ’anar a beure aigua a la cuina. El llum del sostre em desvetlla i em costa tornar-me a adormir. El llum del sostre pot despertar el meu germà. Com podríem anar al lavabo sense entrebancar-nos? Com s’ho fan les persones malaltes que no es poden llevar? Els ratpenats s’orienten en la foscor. Si vaig a les palpentes, amb els braços estirats, trigo una eternitat. I si unes sabatilles amb rodes em portessin al lavabo? Com ens podríem orientar sense encendre els llums? Tinc més sentits, a part de la vista. Com podríem encendre el llum a distància? No tinc l’interruptor del llum a mà. Anar-hi o no anar-hi Amb llum Sense llum Com podríem encendre el llum sense despertar el meu germà? 13
Tècniques per a la fase d’ideació En aquesta fase es generaran una infinitat d’idees mitjançant activitats que afavoreixin el pensament expansiu . A vegades les idees més estranyes són les que triomfen. Es tracta de generar el nombre d’idees més gran possible. Partim de les preguntes Com podríem…? , i durant 15 minuts per pregunta, com a mínim, buscarem respostes inversemblants i sense filtres. Escriurem o dibuixarem cada resposta en una nota adhesiva. Selecció d’idees Cada membre de l’equip tindrà tres vots que estaran representats per estrelles , i les haurà d’assignar a les idees que consideri que tenen més potencial . Estaria bé mantenir alguna idea arriscada . En aquesta fase també es poden proposar activitats per f i ltrar o per triar quina de les idees que s’ han proposat convé més. 5. Fase d’ideació Pluja d’idees generar d’idees 6 Deixa de banda els prejudicis i la por d ’equivocar-te i fes una pluja d ’idees. Comença a partir de les preguntes que s’han generat en la tècnica Com podríem...? de la fase anterior. Després de la pluja d ’idees, filtra les més interessants mitjançant la tècnica de selecció d ’idees. I si no hagués d ’anar al lavabo, sinó que el lavabo vingués a mi? Dormint amb un antifaç. Amb l’assistent de veu. Un passamà enganxat a la paret. Interruptor de proximitat. Uns auriculars que sonin quan t’acostis a un objecte. Sensors làser Vàter amb rodes teledirigit. Amb unes ulleres d ’infrarojos. Amb sensors de pressió al terra. Llit amb rodes. Posant el vàter al costat del llit. Fent servir llums led enganxats a terra. Amb sons, picant de mans. Instal·lar una corda des del lavabo al llit. Mitjançant un temporitzador que s’encengui cada nit a la mateixa hora. Sensors de moviment. Unes sabatilles amb rodes. Un orinal o un orinal pla. Sabates amb llums. Amb un anell que fos un polsador. Cinta transportadora. Fer servir bolquers. Rajoles que s’il·luminen quan es xafen. . Com podríem anar al lavabo sense entrebancar-nos? Com podríem encendre el llum sense despertar el meu germà? Com podríem encendre el llum a distància? Com ens podríem orientar sense encendre els llums? Com ens podria detectar el llum i encendre’s? Com ens podríem transportar al lavabo? 14
seleccionar una idea 7 A partir de les dades que heu obtingut en l’activitat anterior, feu servir la tècnica matriu cost-benefici para triar les idees que us interessen més. En aquest cas, las idees destacades són les que estan al quart quadrant i tenen més estrelles: Amb l’assistent de veu. Amb sons, picant de mans. Sensors de moviment. 8 Finalment, amb les idees seleccionades en la matriu anterior fes una taula amb els pesos ponderats. Hem de filtrar les idees fins a trobar la millor solució al problema . 1 Assistent de veu Sensor de picament de mans Sensor de movimient Materials i construcció És molt còmode, només li hem de donar una ordre i s’encendrà el llum. 4 No és tan còmode com la veu, i picar de mans a la nit podria despertar algú. 3 No s’ha de fer ni dir res. 5 Dificultat de construcció Necessita una connexió wifi, conceptes de loT (internet de les coses) i fer servir un mòbil. 2 És fàcil de fer, només s’ha de fabricar una placa de circuit imprès. 5 El circuit és igual de senzill, però el sensor necessita estar en una posició concreta que en complica la instal·lació. 3 Fiabilitat Molt bona. 5 Bona, tot i que a vegades falla. 4 Regular, no ens podem moure massa si no volem que s’encengui el llum. 3 Cost econòmic Fins i tot si no comptem el cost del mòbil, la connexió wifi costa diners. 4 És molt barat. 5 El sensor de moviment i la instal·lació serà el més car. 3 Total 15 17 14 Consisteix a situar les idees en uns quadrants per facilitar la presa de decisions. L’eix X representa el benefici i l’eix Y representa el cost. Les idees que ens interessen són les que es situen al quart quadrant. Es defineixen les funcionalitats i les restriccions que ha de complir el producte i s’assigna un pes a cada funció/restricció. Després es pondera cada idea , així les podrem valorar numèricament. Interruptor de proximitat. Sensors de moviment. Fer servir bolquers. Sabates amb llums. Amb un anell que fos un polsador. Vàter amb rodes teledirigit. Amb sons, picant de mans. Uns auriculars que sonin quan t’acostis a un objecte. Amb sensors de pressió al terra. Amb unes ulleres d ’infrarojos. Fent servir llums led enganxats a terra. Amb l’assistent de veu. Un orinal o un orinal pla. Instal·lar una corda des del lavabo al llit. Rajoles que s’il·luminen quan es xafen. . Benefici Benefici Cost Cost No interessa Dubtós Interessa Minúcies Matriu cost-benefici Pesos ponderats 15
Tècniques per a la fase de prototipatge Consisteix en ensenyar una idea mitjançant un prototip ràpid . Així podem entendre-ho millor i podem tocar les idees que estem desenvolupant. El prototip ràpid el pots construir amb qualsevol material que tinguis a mà, com ara cartró, cinta aïllant, escuradents, teles, etc. Després de desenvolupar les fases anteriors del Desing Thinking hem trobat una solució possible al problema i passem a la fase de prototipatge. Idea seleccionada Per la facilitat de construcció, el cost baix i la fiabilitat, triem el circuit electrònic sensor de picament de mans per encendre una tira de leds col·locada al sòcol , a prop de terra , per tal que no s’ hagi d’encendre el llum del sostre i no es desperti ningú . Prototipatge Instal·la una tira de leds en un lloc estratègic que et permeti albirar el camí des del llit al lavabo, connecta una bateria i fes el simulacre des que et despertes i piques de mans fins que et tornes a ficar al llit, i acabes amb un altre cop de mans. entender millor la idea 9 Prepara un storyboard amb la seqüència d ’accions que ha de dur a terme la persona des que surt del llit fins que hi torna. Observa l’exemple de la dreta. 10 Transforma la solució en un dibuix. Primer fes un esbós a mà alçada, després un croquis i, finalment, un dibuix tècnic amb la representació delineada i acotada de l’objecte definit amb tots els detalls. Stor yboard Sketch Infografia Els stor yboard consisteixen en una seqüència de vinyetes i un text breu a sota , on es dibuixen les escenes de la història que vols explicar. En aquest cas, la seqüència d’accions de la persona que fa ser vir un producte. La millor manera de descriure amb precisió un objecte o una idea que només tenim al cap és amb un dibuix. Segons el grau de precisió i de detall , podem distingir tres classes de dibuixos: esbossos, croquis i dibuixos tècnics o delineats. És una manera d’explicar la solució que s’ ha triat de manera resumida i molt visual , mitjançant imatges, diagrames amb textos explicatius, símbols... 6. Fase de prototipatge i testatge 16
fer una infografia 11 Fes una infografia de la solució que hem triat. Hi poden aparèixer alguns dels elements que necessitarem. Tècniques per a la fase de testatge L’última fase de la tècnica d’indagació Desing Thinking és la fase de testatge. testar el prototip 12 Fes un apunt de testatge en aquesta matriu de feedback que reculli les impressions de les persones que han fet servir el prototip. Comentaris positius, què els ha agradat Crítiques constructives que ajudin a millorar Inconvenients que han detectat Idees noves sorgides del procés de testatge Jocs de rol Cada membre de l’equip interpretarà una persona en una situació hipotètica mentre fa ser vir el prototip que s’ ha ideat. Apunts de testatge Es tracta de recollir informació, en una matriu de feedback, de les primeres impressions de les persones usuàries quan fan ser vir el prototip. 1 17
Per dur a terme la solució tecnològica és imprescindible estudiar els operadors tecnològics i quines funcionalitats tenen . En les pàgines següents el s estudiarem amb profunditat i farem algunes pràctiques per entendre com funcionen . El corrent elèctric El corrent elèctric, que habitualment s’anomena electricitat, es pot definir com un mov iment ordenat de càrregu es el èctri qu es (normalment el ec - trons). El corrent surt del pol positiu de la pila i arriba al pol negatiu a través d’un camí tancat format per cables conductors. Circuit bàsic El circuit bàsic per encendre una bombeta consta d’una pila des de la qual sortirà el corrent, un interruptor que deixarà passar o no el corrent elèctric, uns cables que conduiran el corrent i una bombeta que aprofitarà el pas del corrent per il·luminar. El s circuits es di bui xen mitjançant símbo l s de forma simpli f icada , per veure més clarament el camí que segu ei x el corrent . El podr í em representar d’aquesta manera : Plantejament Disseny Planificació Verificació Construcció Resistència De la mateixa manera que l’aigua del riu mou una sínia, quan els electrons passen a través d’un component vencen la resistència (R) d’aquest component i el fan funcionar. Una bombeta il·lumina , un timbre sona , un motor gira , una torradora escalfa o un electroimant atreu el ferro. La resistència és l’oposició que presenta un component quan el corrent passa a través seu . La seva unitat de mesura en el SI és l’ohm (Ω). Intensitat El trànsit o quantitat d’electrons que passen per un cable en un segon s’anomena intensitat (I) de corrent. En el SI es mesura en amperes (A). Depèn de dos factors: El voltatge: com més voltatge, més velocitat. La resistència : com més resistència , menys velocitat. Si els electrons troben una resistència en el seu camí podem calcular la intensitat aplicant la llei d’Ohm: I 5 V R Voltatge La pila proporciona energia a les càrregues elèctriques que es mouen pel circuit. El voltatge (V) de la pila representa l’energia proporcionada per unitat de càrrega. La unitat que el representa en el SI és el volt (V). Podem pensar en el voltatge com la caiguda d’un objecte des de 5 m d’altura fins al terra . El voltatge entre dos punts, A (positiu) i B (negatiu), seria equivalent a la diferència d’altura . També s’anomena : Potencial o diferència de potencial . Tensió o baixada de tensió. A B 5 m +5 V M +V +V +V +V +V 7. Electricitat i electrònica 18
Resistències Una resistència és un petit component electrònic de forma cilíndrica que presenta alguna resistència quan hi passa el corrent elèctric, per això s’anomena així . En els circuits té la missió de regular les intensitats i els voltatges per protegir altres components. El valor d’una resistència s’indica amb unes franges de colors. Per llegir-lo s’han de seguir aquests passos: 1. Posa l’anella de color or o argent a la dreta. 2. Apunta el número de les dues primeres anelles. 3. Posa-hi tants zeros com indiqui la tercera franja. 4. Afegeix-hi el signe d ’ohms (Ω): 2700 Ω. Llegir el valor d’una resistència Polímetre El polímetre és un aparell que es fa ser vir per mesurar les magnituds elèctriques: resistència , voltatge i intensitat. Per fer-lo servir de manera correcta, segueix aquests passos: 1. Situa la roda del selector en un valor més alt que el que mesuraràs. 2. Connecta cada cable a una pota de la resistència i apunta la lectura. 3. Afegeix-hi la unitat correcta. Llegir el valor d’una resistència amb el polímetre Per mesurar: 500 kΩ → 2000 kΩ 50 kΩ → 200 kΩ 10 kΩ → 20 kΩ 500 Ω → 2000 Ω 100 Ω → 200 Ω 13 Tria quatre resistències diferents, pinta les anelles i escriu a la llibreta el valor resistiu segons el codi de colors. Tot seguit, mesura-ho amb el polímetre i apunta els valors reals. a) b) c) d) A C T I V I T A T S 8. Resistències 1 0 Negre 1 Marró 2 Vermell 3 Taronja 4 Groc 5 Verd 6 Blau 7 Violeta 8 Gris 9 Blanc Or 5 % Argent 10 % Codi de colors. Valors numèrics. Tolerància. 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 Or: 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 Mesura: 820 Ω 19
Díodes Els materials poden ser : Conductors, com ara els metalls, que deixen passar l’electricitat. Aïllants, com ara els plàstics, que no deixen passar l’electricitat. Semiconductors, com ara els díodes, que normalment són aïllants, però, si hi apliquem un voltatge de manera adequada, es transformen en conductors. El funcionament d’un díode és molt senzill . Quan es polaritza directament, dei xa passar el corrent. Però si s’ hi aplica polarització inversa , impedei x que el corrent passi . Díode emissor de llum, led (light emiting diode) Un led és un díode que emet llum quan hi circula corrent elèctric. Funciona de la mat ei xa manera que un díode normal . Si es polaritza directament, deixa passar el corrent i i l·lumina ; però si es polaritza de manera inversa , no deixa passar el corrent i no il·lumina . Un díode té forma de cilindre petit con una franja grisa . Els díodes tenen dos terminals diferents que s’anomenen ànode (+) i càtode (-). El seu símbol és: A K 14 Indica, en cada cas, si les làmpades s’encenen o no. A la llibreta, pinta de groc les que sí que s’encenen. a) c) e) g) b) d) f ) h) A C T I V I T A T S Un led té dos terminals: Ànode (+): És la pota més llarga . La que acaba en punta de f letxa . Si es mira des de dalt, la del costat corb. Càtode (-): És la pota més curta . La que acaba en forma de bandera . Si es mira des de dalt, la del costat recte. El símbol que té als circuits és: Ànode (+) Càtode (-) Ànode (+) Càtode (-) A K + - + - 9. Díodes Quan connectem el positiu d’una pila a l’ànode i el negatiu al càtode deixa passar el corrent, com si fos un interruptor tancat. Polarització directa Quan connectem el negatiu d’una pila a l’ànode i el positiu al càtode, el díode no deixa passar el corrent, com si fos un interruptor obert. Polarització inversa + - A K A K 20
Els leds sempre han d ’estar acompanyats per una resistència en sèrie que els protegeixi del voltatge de la pila. 1. El color del led determina el voltatge i la intensitat a la qual ha de funcionar. Per exemple, un led vermell estàndard funciona a 1,5 V i amb un corrent de 15 mA. 2. Després, calcula el voltatge que ha de caure a la resistència de protecció. VR 5 Vpila - Vled 5 5 V -1,5 V 5 3,5 V 3. Tot seguit, fes servir la llei d ’Ohm per calcular la resistència adequada: R 5 VR IR 5 3,5 V 15 mA 5 0,23 kΩ 4. Finalment, aproxima el resultat a un valor normalitzat de resistència: 220 Ω. 15 Calcula les resistències de protecció d ’aquests leds. a) b) c) Calcular la resistència de protecció d’un led Els forats de les files superiors i inferiors estan connectats horizontalment. Normalment es fan ser vir per connectar la massa GND i el positiu +5 V. Placa de proves Per ge st ionar c ompon ent s el e ctrònics i connectar -los entre el l s fem ser vir la placa de proves. És un a p l a c a p l en a d e f o ra t s un i t s e n c o l u m n e s , d e m a n e r a q u e , q u a n s’ i n t r o d u e i x l a p o t a d ’ u n c omp on ent en un forat , e s c onnecta a una altra pota d’un altre compon ent qu e posem a l a mateixa columna . Led Vled ( V ) Iled (mA) Vermell estàndard 1,5 15 Groc estàndard 1,8 15 Verd estàndard 2,0 15 Blanc estàndard 2,8 20 Blau estàndard 3,4 20 Vermell brillant 2,0 20 Verd brillant 3,4 20 Blau brillant 4,6 20 1 2 1 2 Positiu Negatiu (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 Resistència de protecció Vled VR R 5 VR IR 5 R 5 kV R 5 V +4,5 V Resistència de protecció Vled VR R 5 VR IR 5 R 5 kV R 5 V +9 V Resistència de protecció 1 21
Fritzing Fritzing és un programari on es pot muntar un circuit electrònic pas a pas. Podem trebal l ar en entorns di ferents segons ho n ecessit em o segons el projecte que vulguem dur a terme. 1. Insereix els components a la pestanya : una resistència, un led. Per fer-ho, només has de seleccionar els components i arrossegar-los a l’àrea de treball. 2. Pots girar els components, editar o amagar el color del led si prems el botó dret. 3. Insereix els símbols Power symbol i Ground symbol i uneix-los amb cables. 4. Canvia a la pestanya i observa els components que has inserit. Es pot treballar en qualsevol de les vistes. 5. Connecta el càtode del led a la resistència. 6. Connecta l’altra pota de la resistència al negatiu o massa GND de la placa. 7. Finalment, connecta l’ànode del led al positiu +5 V. Muntar un circuit per encendre un led Dibuixa a Fritzing el procés per muntar pas a pas el circuit electrònic que encén un led. Després el pots muntar en una placa de proves real, amb components reals, i connectar-hi unes piles per comprovar si funciona. cap001 Pestanyes per canviar els entorns Propietats dels components. El valor d’una resistència , el color d’un led , la classe de component... Àrea de treball Components 10. Muntar circuits amb resistències i díodes 22
16 Dos leds en sèrie. 17 Dos leds en paral·lel. 18 Dos leds en paral·lel amb resistència comuna. 19 Dos leds en paral·lel i polsador. 20 Dos leds en paral·lel i dos polsadors. 21 Prémer per apagar el led. Muntar circuits amb un díode o dos Dibuixa a Fritzing els esquemes electrònics següents i després posa els components a la placa de proves. Munta’ls connectant una font d ’alimentació i comprova si funcionen. Canviar el color del cable. Selecciona el cable, prem el botó dret, Color del cable i tria el color. 1 23
Polaritzats. Tenen un terminal positiu i un de negatiu . No polaritzats. Les dues potes es poden intercanviar. Condensadors Un condensador és un component que emmagatzema energia acumulant càrrega elèctrica , com si fos una bateria recarregable, i després la torna al circuit . El formen dues pl aques conductores (armadures) separades per una capa aïllant (dielèctric). La capacitat d’acumular energia que té el condensador es mesura en farads (F) en el SI. Però com que és una unitat molt gran es fan servir submúltiples. 1. Si hi ha prou espai, s’escriu la capacitat directament. Això passa en els electrolítics i en els de plàstic: 4700 mF 5 4,7 mF 2. Si són molt petits, com ara els ceràmics, s’expressa la capacitat en picofarads mitjançant un codi de colors o numèric de tres xifres semblant al que es fa servir en les resistències. 10 + 4 zeros: 100 000 pF 5 100 nF 5 0,1 mF 22 Quina capacitat tenen els condensadors següents? Llegir la capacitat d’un condensador Classes de condensadors Primera franja Segona franja Multiplicador Tolerància Tensió màxima Unitat Símbol Valor Milifarad mF 10-3 F Microfarad nF 10-6 F Nanofarad nF 10-9 F Picofarad pF 10-12 F + 104 101 681 102 222 103 333 473 104 334 104 11. Condensadors Electrolítics Ceràmics Tàntal Plàstics Nombre de zeros 24
23 Calcula la resistència de protecció dels leds. a) b) c) 24 Calcula i cronometra: a) Carrega el condensador commutador a l’esquerra. b) Descarrega el condensador commutador a la dreta. Muntar un circuit de càrrega i descàrrega d’un condensador 4. Connecta el condensador al negatiu. 5. Connecta el led verd al negatiu. 6. Connecta el led vermell al positiu. 1. Connecta les dues resistències al commutador. 2. Connecta els dos leds. 3. Connecta el condensador al commutador. VR Vled R 5 VR IR 5 R 5 kV R 5 V +5 V Resistència de protecció Vled VR R 5 VR IR 5 R 5 kV R 5 V +5 V Resistència de protecció +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
Transistors Els transistors són dispositius fets amb materials semiconductors. Funcionen de manera molt senzilla : quan reben una mica de corrent a l a base actuen com un po l sador i permet en que passi un altre corrent més alt entre el col·lector i l’emissor. Per tant, el transistor es pot comportar com un amplificador de senyals o com un commutador. Ab an s p o dí em en c end re i ap a ga r e l l ed amb un p o l s a do r. Ara l ’ e n c e n d rem i l ’ap a ga rem amb un t ran s i st o r. I c om prem em un t ran s i st o r ? D on c s aplicant a la base un voltatge més gran de 0,7 V. 1. Tenim una pila de 5 V, un led vermell de Vled 5 1,5 V i una resistència de 220 Ω. Calcula el corrent del col·lector aplicant la llei d ’Ohm. IC 5 VR R 5 Vpila 2 Vled R 5 5 V 2 1,5 V 220 Ω 5 16 mA 2. Mira les característiques tècniques del transistor. Busca-les a internet fent servir el terme datasheet seguit del nom del component. Veiem que suporta voltatges en el col·lector de fins a 45 V, per tant suporta el voltatge de 5 V. Gestiona corrents de fins a 100 mA. Hi circularan 16 mA, per tant ens serveix. I, finalment, el valor de guany és hFE 5 110. 3. Calcula el corrent de base i multiplica’l per un factor de seguretat. IB 5 IC hFE ? 3 5 16 mA 110 ? 3 5 0,145 mA ? 3 5 0,435 mA 4. Aplica la llei d ’Ohm per calcular la resistència base i aproxima el resultat a un valor normalitzat: RB 5 Vpila 2 VBE IB 5 5 V 2 0,7 V 0,435 mA 5 9,88 kΩ 5 10 kΩ 25 Al circuit de la dreta, la bombeta té una resistència de 100 Ω i es connecta a una font d ’alimentació de 12 V. Si el transistor té un guany hFE de 100, calcula la resistència base quan es connecta a una entrada de 6 V. Calcular la resistència base Els transistors estan formats per tres terminals: El símbol als circuits és: El transistor està en tall quan no passa corrent pel col·lector, per tant tampoc hi haurà corrent a la base. El transistor està en saturació quan el voltatge entre el col·lector i l’emissor és zero. Per tant, hi ha d’ haver un corrent alt a la base. El transistor està en zona activa quan hi ha un corrent baix a la base i un corrent alt en el col·lector. S’amplifica . Transistor BC547 Suporta voltatges en el col·lector de fins a VCEO 5 45 V. Gestiona corrents en el col·lector de fins a IC 5 100 mA. Rang de temperatures: de 0 8C a 100 8C. Guany, hFE = 110. Base Emissor Base Col·lector +5 V V B C E VC VB RB RC 12. Transistors Col·lector Emissor 26
Muntarem un circuit que detecti humitat i que encengui un led per indicar-ho. Primer de tot simula’l fent servir Fritzing i després munta’l sobre una placa de proves i comprova si funciona. 1. Insereix el transistor, canvia-li el nom per BC547 i la classe a NPN (CBE ). 2. Insereix dues resistències: una de 220 Ω i una altra d ’1 kΩ. Canvia el valor de la resistència a Propiedades. 3. Posa-hi el led i dibuixa els cables. Recorda que pots canviar el color dels cables. 4. Connecta les piles. Dissenyar un sensor d’humitat Com funciona? Farem el sensor d ’humitat prement el transistor amb aigua: Si no hi ha aigua, el circuit estarà obert i, per tant, no hi haurà corrent a la base i el led no s’encendrà. Si hi ha aigua, el circuit es tancarà i hi haurà un corrent baix a la base. Això farà funcionar el transistor, tancarà el circuit del col·lector i encendrà el led. El transistor funciona com a amplificador de corrent, ja que el dèbil corrent que arriba a la base en el col·lector es transforma en un corrent més intens que és capaç d ’encendre el led. 1 27
Un termistor és una resistència el valor de la qual depèn de la temperatura : NTC (negativa). Com més temperatura , menys resistència . PTC (positiva). Com més temperatura , més resistència . Resistència variable No totes les resistències tenen un valor fix, hi ha resistències variables el valor de les quals depèn d’alguna magnitud, com ara la posició, la llum o la temperatura. Un fotoresistor és una resistència el valor de la qual depèn de la quantitat de llum. Com més llum hi hagi , més petita serà l’LDR . Es fa ser vir com a sensor de llum. Sensors Amb el sensor d’ humitat hem vist que per encendre un led amb un transistor a la base hi ha d’ haver +5 V, tot i que n’ hi hauria prou amb 0,7 V, que és la tensió de polarització d’un transistor. Aquests 0,7 V es poden aconseguir dividint el voltatge de la pila en dues parts, i connectant un divisor de tensió que depengui de la llum o de la temperatura per construir sensors de llum i temperatura. Un potenciòmetre és una resistència variable en funció de la posició d’un cursor. Es fa servir en els circuits per regular volums i configuracions d’usuari . Potenciòmetre Un divisor de tensió és un circuit format per dues resistències, de tal manera que divideix el voltatge de la pila en dos trams. Per resoldre un divisor de tensió: 1. Calcula la resistència equivalent: Req 5 10 Ω + 2 Ω 5 12 Ω. 2. Quan coneguis V i R, calcula I aplicant la llei d ’Ohm: I 5 V R 5 6 V 12 Ω 5 0,5 A 3. Ara que saps la intensitat, aplica la llei d ’Ohm a cada resistència per calcular la baixada de tensió en cadascuna. V1 5 10 Ω ? 0,5 A 5 5 V V2 5 2 Ω ? 0,5 A 5 1 V 26 Resol els divisors de tensió següents: a) b) c) Muntar un divisor de tensió 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 13. Resistències variables -t° NTC +t° PTC LDR 28
1. A la nit hi ha poca llum, per això augmenten la resistència de l’LDR i el voltatge a la base del transistor, de manera que el transistor funciona, tanca el circuit i encén el led. 2. Durant el dia hi ha molta llum, per això disminueixen la resistència de l’LDR i el voltatge a la base del transistor, de manera que el transistor no funciona, obre el circuit i apaga el led. 27 Munta el circuit d ’un sensor de llum. Entendre com funciona un sensor de llum Llum R V muntar un sensor de so Partim del circuit anterior, el sensor de llum, i hi afegim un divisor de tensió format per un potenciòmetre i un micròfon . 1. Insereix un potenciòmetre i un micròfon . 2. Col·loca els components i uneix-los amb cables. 3. Tot seguit, munta’ l en una placa de proves real amb components reals per provar si funciona . 4. Obser va com detecta el picament de mans però el led no es queda encès. Necessites una espècie de circuit d’enclavament. Llum R V El led s’encén El led no s’encén 1 29
Multivibrador Un multivibrador o f lip-f lop és un circuit electrotònic la sor tida del qual pot oscil·lar entre dos estats possibles (alt/baix, on/of f, 0/1), de manera que es genera una gràfica quadrada de sortida . Hi ha tres classes de multivibradors: El temps que el senyal és a dalt o a baix s’obté calculant el temps de descàrrega dels condensadors C1 i C2 a través de les resistències que els corresponen . El període d’aquesta gràfica serà la suma del temps encès i de l’apagat: t1 = 0,69 · C1 · R1 t2 = 0,69 · C2 · R2 T = t1 + t2 V t 0 1 Anastable o d’oscil·lació lliure. No té senyal d’entrada o de disparament, genera una ona quadrada a la sortida de manera permanent. Es fa ser vir en circuits intermitents o en generadors de senyals acústics. VCC 0 V R3 R2 R1 C1 TR1 TR2 C2 R4 Sortida 14. Multivibrador Biestable. A la sortida té dos estats estables i passa d’un a l’altre amb el senyal d’entrada o de disparament, i es queda així fins al proper disparament. Es fa ser vir en circuits d’enclavament. VCC 0 V Sortida 4,7 kV 10 kV TR1 D1 D2 100 nF 100 nF TR2 4,7 kV Entrada 10 kV 10 kV Monoestable. Mitjançant un senyal d’entrada o de disparament, la sortida passa a l’estat alt, s’ hi queda una estona i després torna automàticament a la posició de repòs baix. Es fa ser vir en temporitzadors. t = 0,69 · CT · RT VCC Sortida Temps 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 i un muntatge flip flop En aquesta pràctica dibuixarem a Fritzing l’esquema electrònic d’un multivibrador biestable que permeti encendre un led quan s’acciona un senyal de disparament mitjançant un posador, i que l’apagui amb el senyal de disparament següent. 1. Insereix dos transistors NPN (CBE) i emmiralla’n un . Anomena’ ls TR1 i TR2. 2. Insereix sis resistències i canvia’ ls el nom pel del valor que tenen . 3. Insereix dos díodes: D1 i D2 i dos condensadors ceràmics. 4. Insereix un símbol de +5 V i dos de GND. 5. Uneix els components amb cables. 6. Distribueix els components d’aquesta manera per muntar el circuit a la pestanya Placa de pruebas. Després munta’ l en una placa de proves per provar si funciona . 7. Afegeix-hi un circuit d’entrada format per un polsador i un circuit de sortida amb un led . Entrada Entrada Sortida Sortida 1 4k7 → 4,7 kV 31
RkJQdWJsaXNoZXIy