FUNDAMENTACIÓN EN LA ELECTRÓNICA
Empiezo primero pidiendo disculpas al lector, dado que tanto sea de perfil técnico o aprendiz conozco de sobra lo que la física y las matemáticas dificultan a veces esta disciplina de programar sistemas electrónicos, comunicaciones y ordenadores. Intentaré explicar en forma llana y sencilla, los principios básicos que se esconden detrás de un circuito, un sensor o nuestro sistema Arduino, viendo una introducción a la electrónica.
¿Qué es medir? ¿Por qué es tan importante?
Bueno, la primera pregunta, es inicialmente la que se formula cualquier persona iniciada en las ciencias exactas, ¿qué es medir?
Todo lo que nos rodea tiene unos parámetros que podemos observar y cuantificar, es decir, podemos saber cuanto tiene de esa característica que estamos observando. Por ejemplo, estamos viendo una persona y podemos decir que es mas alta que aquella otra.
Si os dais cuenta, en el ejemplo, lo he puesto como una comparación. El medir una característica es compararla con otra. Si esa otra la definimos como universal, obtenemos la unidad de medida estándar que define esa magnitud. En el caso anterior, podemos compararla con el patrón universal de distancia (es una barra de platino-iridio situada en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas en París), y decir, es tantas veces igual a dicho patrón. En el ejemplo anterior, es igual a decir que una persona mide 1,82 metros, es decir, mide como 1 barra más 0.82 partes de dicha barra.
Esto es importante porque a nosotros nos sirve para poder basarnos en algo solido y poder definir como va a evolucionar un sistema. Por lo tanto podemos ver como crece una persona a lo largo de su vida y ver una relación entre la edad y la altura. En esencia es lo que cualquier físico intenta realizar en su trabajo, medir y predecir como evoluciona un sistema.
En nuestro caso, el Arduino es perfecto para poder medir y ver como se comporta el entorno y obtener mediciones de varias variables, como la temperatura, presión atmosférica, inclinación, posición en el eje magnético (rumbo), etc …
Electricidad y electrónica
Al medir lo que nos rodea, también nos preguntamos, ¿de qué esta formado todo lo que nos rodea?. Esta pregunta, hoy en día, no tiene una solución sencilla. En física, a lo largo de los siglos han aparecido varias teorías sobre la composición de lo que nos rodea. La primera de ella, y que se retomó muchos siglos después, aparece en la Grecia clásica de mano de Demócrito, quien dijo, que “si tomamos un trozo de materia y lo dividiéramos en trozos más pequeños, llegaríamos a un trozo que no se puede dividir más”, al cual lo llamó Átomo (parte indivisible).
La evolución de este pensamiento, nos ha llevado a varias teorías, siendo la más reciente la teoría cuántica. Si alguien esta interesado en profundizar os dejo el enlace a la cronología y evolución del modelo atómico, y los diferentes modelos atómicos de la historia.
Uno de los modelos atómicos, el de Rutherford, describe el átomo como pequeñas partículas con carga eléctrica que se mueven (electrones) alrededor de un núcleo con carga opuesta a los electrones.
Ley de Ohm
En la analogía anterior, hemos descrito tres propiedades que tiene que tener un circuito para que funcione, y son las siguientes
- Voltaje: Para el caso del estanque y las tuberías, hemos dicho, que el estanque inicial tiene que estar a una altura del final. Pues bien, para que un circuito funcione, el polo positivo tiene que tener muchas más carga negativa (electrones) que el polo negativo. Esto lo que hace, es que haya una diferencia de potencial, que hace que los electrones vayan del polo positivo al negativo para intentar igualar la carga en ambos polos. A esto se le llama Voltaje.
- Intensidad: En el caso del estanque el agua tendrá una mayor velocidad o caudal si mayor es la altura. En el caso del circuito, tendremos que para una sección del circuito pasarán más o menos cargas dependiendo del voltaje. A la cantidad de carga que pasa por un punto le llamaremos intensidad.
- Resistencia: Si os dais cuenta, cuando he descrito el modelo del estanque he dicho que habían tuberías de diferente grosor. Esto lo que hace es que el agua se frene más (baje su intensidad) si la tubería es más estrecha y vaya más rápido si la tubería es más grande (suba la intensidad). En un circuito pasa algo similar, el paso de las cargas a través de materiales se dificulta dependiendo de la resistencia que tenga este material al paso de cargas.
Inevitablemente, al definir estas propiedades, se hace referencia a las otras. Pues esto es porque todas ellas están relacionadas y todas las magnitudes dependen de las otras, ¿cómo?, por la ley de Ohm. Esta ley nos dice que el voltaje de una sección del circuito depende de la intensidad de carga que hay en dicha sección y de la resistencia que ofrezca el material de dicha sección. Se relaciona mediante esta formula:
Voltaje = Resistencia x Intensidad
Esta relación la usaremos muy a menudo en circuitos electrónicos.
INTRODUCCIÓN A LA ROBOTICA
Hay muchos trabajos que las personas no les gusta hacer, sea ya por ser aburrido o bien peligroso, siempre se va a tratar de evitar para no hacerlo. La solución más práctica era obligar a alguien para que hiciera el trabajo, esto se le llama esclavitud y se usaba prácticamente en todo el mundo bajo la política de que el fuerte y el poder dominan al débil.
Ahora los robots son ideales para trabajos que requieren movimientos repetitivos y precisos. Una ventaja para las empresas es que los humanos necesitan descansos, salarios, comida, dormir, y una área segura para trabajar, los robots no. La fatiga y aburrimiento de los humanos afectan directamente a la producción de una compañía, los robots nunca se aburren por lo tanto su trabajo va a ser el mismo desde que abra la compañía a las 8:00 AM hasta las 6:00PM.
El noventa por ciento de robots trabajan en fábricas, y más de la mitad hacen automóviles. Las compañías de carros son tan altamente automatizadas que la mayoría de los humanos supervisan o mantienen los robots y otras máquinas.
Otro tipo de trabajo para un robot es barajar, dividir, hacer, etc. en fábricas de comidas. Por ejemplo, en una fábrica de chocolates los robots arman las cajas de chocolates. ¿Cómo lo hacen? Son guiados por un sistema de visión, un brazo robótico que localiza cada pieza de chocolate y de forma gentil sin dañar al producto lo separa y divide
