PONENCIA: CONSTRUCCIÓN DE UN TELEMANDO (CONTROL REMOTO)

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES PLANTEL ORIENTE PONENCIA: CONSTRUCCIÓN DE UN TELEMANDO (CONTROL REMOTO) PRESENTADA POR: YURI POSADAS VELÁZQUEZ

2 ASIGNATURA, APRENDIZAJES Y TEMAS QUE APOYA Asignatura: Física II. Tema 2.5 (Ondas electromagnéticas): 1) Energía del campo electromagnético; y 2) Importancia tecnológica de las ondas electromagnéticas. Aprendizajes: 1) Conocer que las ondas electromagnéticas transportan energía; y 2) Describir algunos usos y aplicaciones de las ondas electromagnéticas. INTRODUCCIÓN Las aplicaciones de las ondas electromagnéticas, tanto en la ciencia, la tecnología y la sociedad contemporánea, son innumerables. El uso de los teléfonos celulares, los hornos de microondas, los detectores de billetes falsos, las radiografías, los controles remotos, etc. son sólo una reducida muestra de un amplio universo de usos de dichas ondas. De particular interés, debido a su extendido uso y facilidad de disponibilidad, son los telemandos o controles remotos. Aunque son muy populares estos dispositivos, rara vez se entiende cómo funcionan y, aún más extraña, es la posibilidad de construir uno de éstos con unos cuantos elementos que se encuentran con facilidad en el mercado electrónico: un LED emisor infrarrojo, un LED receptor infrarrojo, un par de resistores, un LED de luz visible y dos baterías de 9 Volts. Esto es todo lo que se requiere para construir un telemando y, de paso, ilustrar algunas de las propiedades de las señales electromagnéticas: su propagación en el espacio en forma continua o en pulsos y su capacidad para transmitir energía.

3 APERTURA SUGERENCIA DE ESTRATEGIA DIDÁCTICA 1. Guiar la discusión en clase para recordar qué es el espectro electromagnético y cuáles son las propiedades más relevantes de las ondas electromagnéticas. 2. Investigar, mediante una plática dirigida con los alumnos, qué usos y aplicaciones conocen de las ondas electromagnéticas. 3. Centrar la atención en los telemandos o controles remotos. Alguien sabe cómo funcionan? Tienen alguna relación con alguna señal del espectro electromagnético? Las ondas electromagnéticas transmiten energía? DESARROLLO 4. Realización de la actividad experimental propuesta (vid. infra). 5. Investigación o exposición en clase para conocer las propiedades básicas de las ondas electromagnéticas, en general, y de las ondas infrarrojas, en particular. CIERRE 6. Establecer las propiedades observadas por la señal electromagnética en el telemando construido. Cómo se demuestra que la señal infrarroja transporta energía? 7. Proponer modificaciones al dispositivo para observar otras propiedades como la transparencia de la señal infrarroja a ciertos materiales, su amplificación, su reflexión, etc.

4 CONSTRUCCIÓN DE UN TELEMANDO (CONTROL REMOTO) Objetivo: ejemplificar uno de los usos y algunas propiedades de la radiación infrarroja en la construcción de un telemando. Aprendizajes que apoya: 1) describir algunos usos y aplicaciones de las ondas electromagnéticas; y 2) conocer que las ondas electromagnéticas transportan energía. Material un fototransistor infrarrojo de 5 mm un LED infrarrojo de 5 mm dos resistores de 1 kω un LED de 5 mm de color rojo dos tabletas de experimentación electrónica (protoboard) dos baterías de 3, 6 ó 9 Volts un control remoto de cualquier tipo (radio-grabadora, videocasetera, televisión, etc) dos pares de caimanes dobles Procedimiento Primera parte: construcción del circuito emisor 1. Ensambla el circuito emisor con el resistor, el LED infrarrojo y la batería, según el esquema de la figura 1 (en la figura 2 se hace la representación pictórica). Conecta la batería al circuito hasta que construyas el receptor.

5 FIGURA 1 FIGURA 2 LED INFRARROJO Segunda parte: construcción del circuito receptor 2. Arma el circuito receptor con el led rojo, la resistencia y el fototransistor- esquematizado en la figura 3 (en la figura 4 se representa el circuito en forma pictórica). Nota que la terminal corta (cátodo) del fototransistor se conecta al negativo de la batería, mientras que la terminal larga del led rojo (ánodo) se une directamente al positivo de la batería.

6 FIGURA 3 LED ROJO FIGURA 4 FOTOTRANSISTOR 3. Sitúa a un centímetro de distancia, de manera que estén frente a frente el domo del fototransistor con el domo del LED infrarrojo (figura 5). 4. Reduce la iluminación del sitio en el cual estés trabajando y conecta las baterías tanto del circuito emisor como del circuito receptor.

7 FOTOTRANSISTOR FOTOTRANSISTOR LED INFRARROJO CONTROL REMOTO FIGURA 5 FIGURA 6 Qué le sucede al LED rojo cuando el fototransistor del circuito receptor cuando es iluminado por el LED infrarrojo? A qué se debe? Qué sucede con la energía luminosa del LED infrarrojo emisor para que sea capaz de activar el circuito receptor, vía el LED infrarrojo receptor? La iluminación del LED se presenta en forma continua o mediante pulsos?

8 5. Retira y desconecta la batería del circuito emisor. Ahora coloca la zona del sensor del control remoto frente al fototransistor del circuito receptor (figura 6). Pulsa cualquier botón del control remoto sin retirar el dedo de aquél. Qué le sucede al LED rojo cuando el fototransistor del circuito receptor cuando se activa el control remoto? A qué se debe? La iluminación del LED se presenta en forma continua o mediante pulsos? Cuando el circuito receptor recibe la señal infrarroja emitida por el LED del circuito emisor, por qué el LED no parpadea? Si el circuito receptor recibe la señal infrarroja emitida por el control remoto, por qué el LED parpadea? El comportamiento anterior tiene que ver con la forma en la cual se emite la señal infrarroja? Justifica tu respuesta.

9 Escribe tus conclusiones del experimento, haciendo énfasis en la respuesta observada con el LED rojo. Pues bien, el sistema emisor-receptor que acabas de construir, es un sencillo telemando o control remoto de poca sensibilidad que puede activar dispositivos que manejen una corriente eléctrica pequeña. Se te ocurre alguna forma de incrementar el alcance y/o la corriente eléctrica del sistema emisor-receptor? Cuál? Entre el emisor y el receptor (figura 5), interpón diferentes materiales (papel, cartón, plástico transparente y de color, etc) y clasifícalos en transparentes o no transparentes a la radiación infrarroja, según dejen pasar o no la señal (en el circuito esto se manifiesta si se enciende o no el LED visible). Materiales transparentes a la radiación infrarroja: Materiales no transparentes (opacos) a la radiación infrarroja:

10 Para investigar 1. Cómo funcionan los controles remotos? 2. Por qué funcionan los controles remotos con radiación infrarroja? Por qué no con luz visible? Por qué la radiación de los controles remotos se emite en forma de pulsos? 3. En qué otros dispositivos o tecnologías se emplea la radiación infrarroja? 4. cuáles son los rangos de frecuencia y longitud de onda para que una radiación electromagnética sea catalogada como infrarroja?

11 5. Qué otras radiaciones electromagnéticas conoces que sean utilizadas por el ser humano, o bien, aparezcan en diferentes fenómenos naturales? CONCLUSIONES La construcción del telemando o control remoto propuesto en las líneas precedentes, es relativamente simple e ilustra algunas propiedades de las ondas electromagnéticas: la capacidad para transportar energía y viajar por el espacio sin necesidad de un medio físico como un cable, su emisión en forma continua o en pulsos y la transparencia u opacidad a ciertos materiales. Además de promover conocimientos básicos sobre las propiedades de las ondas electromagnéticas e ilustrar una de sus tantas aplicaciones, en mi experiencia he descubierto que la propuesta promueve habilidades (al interpretar el diagrama del circuito para construirlo, en la gama de posibilidades que presenta su operación, etc) y actitudes (que es factible construir y descubrir el funcionamiento básico de algunos dispositivos de uso cotidiano como el control remoto, la posibilidad de investigar más fenómenos realizando las modificaciones convenientes, etc). Como sucede en muchos casos, el nivel de profundidad debe ser planteado por el docente. Esta propuesta puede usarse desde una simple ilustración de un fenómeno, pasando por el desarrollo de un proyecto escolar, o ser la base de una investigación dirigida que ayude al alumno en la adquisición integral de los aprendizajes marcados en el programa de estudio de la asignatura de física II.

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