Componiendo circuitos

    ¡Hola a todos! ¿Cómo andamos? En el post anterior estuvimos hablando de la placa Arduino y de los usos que tenían estas placas. Hoy vamos a continuar informándonos acerca de este programa y de los componentes de los circuitos eléctricos, pero a través de la práctica. 

   En la página de TinkerCad, con la que hemos realizado trabajos previos y ya estamos familiarizados, existen muchas variantes a la hora de hacer proyectos. Hasta ahora, nosotros siempre habíamos accedido a la sección de 'objetos', ya que no teníamos intención de hacer otra cosa. Sin embargo, en la entrada de hoy, les mostrare mi primer circuito eléctrico. Para desarrollarlo tuve que acceder a la sección de circuitos esta vez, que brinda muchísimos componentes útiles a la hora de formar esta clase trabajos.

   No obstante, antes de proceder a mostrarles lo que hice, deberíamos hablar sobre los distintos componentes que constituyen los circuitos.

imagen de https://pygmalion.tech/

   Todo en un circuito eléctrico se conecta a la protoboard, un tablero con orificios que se encuentran conectados eléctricamente entre sí de manera interna en los cuales se pueden insertar componentes eléctricos y cables para el armado de circuitos, sin que sea necesario la realización de soldaduras de forma permanente. Ésta se encuentra dividida en columnas y filas, que son llamadas buses o pistas, dependiendo de donde estén ubicadas. 

   Los buses son aquellos filas que se ubican en los dos extremos del protoboard. Estos están representados por unas líneas de color rojo, que son los buses de voltaje positivo y los de color azul, que son los buses negativos. Las pistas, en cambio, están localizadas en la parte del medio del protoboard y conforman el canal central, la región del protoboard que se encuentra ubicaba en el centro de esta placa y se utiliza para la colocación de los circuitos integrados.

Sensor de temperatura DHT11
imagen de http://j-rpm.com/

   Toda la información que luego de transforma en instrucciones se detecta a través de los sensores, que miden cualquier variable del entorno y perciben los cambios en ellas. Pueden captar desde la humedad y temperatura, hasta el movimiento o la presión y desde el sonido hasta la luz, por lo que son considerados los dispositivos de entrada. 

   Una vez que se captan y transfieren estas características del entorno, entran en juego los actuadores, dispositivos que reciben ordenes y emiten instrucciones para activar un elemento final en función a ellas. Los actuadores son considerados los dispositivos de salida y entre ellos se pueden encontrar las luces LED de dos o tres patas, los motores, los servomotores, los buzzers, y el  Arduino nano, entre otros.

Luces LED
imagen de https://www.teachoo.com/

   Las luces LED son diodos que se iluminan cuando la electricidad para por él y, como todos los diodos, la electricidad solo pasa en una dirección por estos componentes. El ánodo, es la clavija más larga y tiene carga positiva, mientras que el cátodo es la más corta y tiene carga negativa.

   Los motores convierten la energía eléctrica en energía mecánica cuando se aplica electricidad a sus clavijas y los servomotores son un tipo de motor de engranajes que solo puede girar 180º y tiene capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación, que se controla enviando impulsos eléctricos desde Arduino. Estos impulso le dicen al motor en qué posición debe colocarse.

   El buzzer es un componente eléctrico que puede usarse para detectar vibraciones y crear ruidos y el Arduino nano es un dispositivo que puede afectar el entorno transformando un valor digital en un movimiento mecánico.

Transistor NPN
imagen de http://www.majju.com/

   Ahora, todo esto comienza a funcionar una vez que se enciende el transistor o, en el caso de TinkerCad, el interruptor deslizante. Existen miles de tipos de diferentes de transistores, normalmente lo utilizamos como un interruptor electrónico y son útiles para controlar los componentes, ya que una clavija se conecta a la protoboard, otra al componente que está siendo controlado, y la tercera se conecta al Arduino, aunque en este caso también la conectamos a la protoboard. Cuando éste se activa, el componente recibe voltaje en la clavija conectada a la placa, y consecuentemente se inicia por la corriente que se transmite. Todo esto se conecta a través de cables de conexión eléctrica, que sirven para interconectar los dispositivos eléctricos entre sí. 

Resistencia 
imagen de https://miriamgm10.wordpress.com/

   Por último, se encuentran las resistencias, pequeños componentes que limitan el flujo de energía eléctrica en un circuito. Estas son necesarias para limitar la corriente y evitar que el circuito se queme y explote. Los valores de las resistencias se miden en Ohmios (representados por Ω), y las bandas de colores nos indican su valor aunque siempre podemos utilizar un polímetro o multímetro para averiguarlo. Dependiendo de los Ohmios que tenga limitará más o menos la corriente.

   Bueno, ahora que ya aclaramos que artefactos componen nuestros circuitos en Arduino, me gustaría mostrarles el circuito que realicé en TinkerCad.

   Lo primero que hice fue conectar una batería de 1.5 V a la protoboard, que a su vez estuviera conectada a un transistor, la terminal negativa siempre conectándose al bus negativo y la positiva al positivo. Luego, añadí la luz LED, conectando siempre el ánodo a la sección de carga positiva y de la forma inversa con el cátodo. Al probar la simulación y encender el interruptor, la luz LED se prendió sin ningún problema. 

   Sin embargo, después agregué una segunda batería, generando así un voltaje de 3.0 V. Esto produjo que la luz explotara al encender el transistor, lo que demostraba que la carga de las baterías era demasiado alta para ella.

   Fue entonces que incluí el multímetro al circuito, un instrumento que permite medir directamente magnitudes eléctricas activas como corriente y voltajes. De esta forma pude  comprobar mis suposiciones anteriores: los 3.0 V de las baterías superaban los 2.86 V que precisaba la luz, por lo que el voltaje era demasiado alto.

   

   Para poder evitar que la LED explotara debí agregar resistencia, y así compensar el voltaje. Con una resistencia de 1 Ω bastó para que se lograra prender la luz sin que esta explotara, de lo que me sentí muy feliz de lograr, así que acá está el producto final: una luz LED prendida y funcionando, aunque no se note en la foto.

   Este fue un trabajo que me tomó bastante tiempo y dedicación, ya que tuve que aprender todos estos nuevos conceptos de cero y saber aplicarlos a mi circuito. Sin embargo, estoy orgullosa de poder haber logrado mi objetivo. Espero que les haya gustado y ¡hasta la próxima!