Unidad didáctica 2: Electrónica.

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1 Unidad didáctica 2: Electrónica. CONTENIDOS: En este tema aprenderás: - Qué es la electrónica. - Cuales son los elementos electrónicos. - Efectos y aplicaciones generales de la electrónica. - Magnitudes, fórmulas, y cálculos electrónicos. - Herramientas específicas para electrónica. OBJETIVOS: Al final serás capaz de: - Diseñar, calcular y construir circuitos electrónicos. - Conocer los elementos electrónicos presentes en el teatro. - Analizar circuitos electrónicos. Índice: Unidad didáctica 3; 1 Principios de electrónica Historia Conceptos básicos Elementos eléctricos Elementos electrónicos Circuitos electrónicos básicos Arduino; Pure Data Señales y protocolos de control DMX MIDI Pablo Pujol Pérez. 1

2 1 Principios de electrónica 1.1 Historia Electricidad SXIX: motores, pila, bombilla, alternador 1900 Radio diodo de vacío; inicio de la electrónica Triodo o audión (De Forest), que fue el primer dispositivo amplificador Transistor (Bardeen, y Brattain): revolución en la electrónica Material Silicio Kilby inventa el Circuito Integrado para Texas Instruments Microprocesador. 1.2 Conceptos básicos La electrónica se encarga del estudio de la electricidad en cuerpos semiconductores donde esta es portadora de información y en la que podemos modificar la corriente amplificándola, atenuándola, filtrándola o rectificándola. Según la corriente podemos distinguir entre; Electrónica analógica: Trata señales continuas Electrónica digital: Trata señales discretas. Toma valores 0 ó 1 (binario). Electrónica analógica y electrónica digital Bit: 0 o 1. 2e1=2 valores. Byte: un octeto de bits ( ). 2e8=256 valores. Pablo Pujol Pérez. 2

3 1.3 Elementos eléctricos En un circuito electrónico encontramos elementos eléctricos como: Resistencia Objetivo: se oponen al paso de la corriente, según el valor de la resistencia la corriente variará según la ley de Ohm (V = I x R) Código de colores: Color 1ª cifra 2ª cifra Multiplicador Tolerancia Negro Marrón Rojo Naranja Amarillo Verde Azul Violeta Gris Blanco Oro Plata X1 X10 X100 X1000 X10000 X X X X X X0.1 X % +-2% +-5% +-10% +-20% Ejemplo; Rojo, rojo, marrón, oro: 220 Ohms, tolerancia 5%. Tipos de resistencias: Fijas Variables (potenciómetros) Dependientes: de la luz (LDR), temperatura (TDR) Condensador Elemento capaz de almacenar energía en un momento determinado para después devolverla cuando sea necesario. Formado por dos placas metálicas conductoras separadas por un material aislante Q = C x V Q: cantidad de energía (culombios) C: capacidad (Faradios) V: tensión aplicada Pablo Pujol Pérez. 3

4 En un condensador los datos que lo definen son la capacidad y la tensión de trabajo, que es la tensión máxima a la que puede funcionar de forma continua sin dañarse. Tipos de condensadores: Papel impregnado Plástico Cerámicos Electrolíticos. Se diferencian de los demás porque tienen polaridad, la patilla mas larga es la positiva. Aplicaciones: Circuitos de acción retardada, filtros, corrección del factor de potencia... Identificación de condensadores: Codigo de colores. Da el valor en pf. Color 1ª cifra 2ª cifra Multiplicador Tolerancia Tensión de trabajo Negro Marrón Rojo Naranja Amarillo Verde Azul Violeta Gris Blanco Oro Plata X1 X10 X100 X1000 X10000 X X X X X X0.1 X % +-1% +-2% +-5% +-10% 250V 400V 100V 630V Codificacion mediante letras: 0,047J630= 0,047pF= 47nF, 5% tolerancia y 630v tensión de trabajo. K: 10% M: 20% J: 5% Codigo 101: A las dos primeras cifras se le añade los ceros de la tercera y dan pf. 561=560pF 403=40000pF=40nF Pablo Pujol Pérez. 4

5 1.3.3 Transformador: Se encarga de transformar la tensión. V 1 N 1 =V 2 N 2 V 1 I 1 =V 2 I Elementos electrónicos Compuestos por materiales semiconductores. El mas utilizado es el silicio Diodo: El diodo es un elemento semiconductor que solo permite el paso de la corriente en un sentido. Ejemplos de circuitos con diodos: Rectificador de media onda. Rectificador de onda completa. Fuente de alimentación. Comprobación estado de un diodo del Con el óhmetro conecta el terminal negro (negativo) al ánodo del diodo (negativo) y la roja (positiva) al cátodo (positivo). El resultado debe ser cercano a cero y haciéndolo al revés el resultado debe ser infinito. Provoca la rotura del diodo; Exceder la tensión inversa de rotura Exceder la potencia máxima nominal Pablo Pujol Pérez. 5

6 1.4.2 LED Diodo emisor de luz, es un dispositivo que emite luz cuando se polariza de forma directa y circula por él una corriente eléctrica El transistor Componente fundamental en los circuitos electrónicos, realiza la función de amplificación, control, conmutación o rectificación. Tipos de transistores NPN (mas usado) PNP Comprobación del estado de un transistor Comprobar los diodos entre B-E y B-C Tubo de vacío La válvula termoiónica, también llamada válvula, bulbo o tubo de vacío, es un componente electrónico basado en la propiedad que tienen los metales en caliente de liberar electrones desde su superficie (Efecto Edison). Se usó ampliamente en la electrónica analógica y digital antes de la invención del transistor, y sobrevive en aplicaciones específicas (como en los amplificadores de sonido). Las válvulas tienen un corte por saturación más suave que los transistores, la distorsión por lo tanto suena más cálida. Pablo Pujol Pérez. 6

7 1.4.5 Triac Se utiliza para el control de corrientes alternas. Su utilización como interruptor estático ofrece ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés. También es usado como dimmer para iluminación y control de motores C.A Circuitos integrados Un circuito integrado (CI) o chip, es una pastilla muy delgada en la que se encuentra una enorme cantidad (del orden de miles o millones) de dispositivos microelectrónicos interconectados, principalmente diodos y transistores, además de componentes pasivos como resistencias o condensadores Microprocesador El microprocesador o micro es un circuito integrado que contiene todos los elementos de una "unidad central de procesamiento" o CPU. Pablo Pujol Pérez. 7

8 1.5 Circuitos electrónicos básicos. Divisor de tensión. Filtros; Filtro paso bajo. Filtro paso alto. Filtro pasa banda. Fuente de alimentación. Pablo Pujol Pérez. 8

9 1.6 Arduino; Arduino es una plataforma de hardware de fuente abierta basada en una sencilla placa con entradas y salidas (E/S), analógicas y digitales, y en un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje Processing/Wiring. Está basado en el procesador Atmega8, un chip sencillo y de bajo coste que permite el desarrollo de múltiples diseños. El hardware de fuente abierta (open source hardware) se refiere al hardware de computadora y electrónico que está diseñado en la misma manera que el software de fuente abierta libre. El hardware de fuente abierta es parte de la cultura de fuente abierta que lleva las ideas de fuentes abiertas a campos diferentes del software. Pablo Pujol Pérez. 9

10 1.7 Pure Data Pure Data (o Pd) es un lenguaje de programación gráfica desarrollado por Miller Puckette durante los años 90 para la creación de música computarizada interactiva y obras de multimedia. Aunque Puckette es el principal autor del software, Pd es un proyecto de código abierto y tiene una gran base de desarrolladores trabajando en nuevas extensiones al programa. Pablo Pujol Pérez. 10

11 2 Señales y protocolos de control 2.1 DMX Digital Multiplex Data Transmision Standard for Dimmers and controllers. DMX fue originalmente pensado para usarlo en controladores de enlace y dimmers de diferentes fabricantes. Sin embargo, pronto se convirtió en el protocolo preferido no sólo para controladores de enlace y dimmers, sino también para controlar aparatos de iluminación como scanners y cabezas móviles, y dispositivos de efectos especiales como máquinas de humo. Capaz de controlar 512 canales de atenuación. Conector XLR de 5 pines. Numeración de los pines; 1. señal común 2. señal invertida - 3. señal 4. No usada 5. No usada 2.2 MIDI Musical Instrument Digital Interface. MIDI es una especie de "partitura" que contiene las instrucciones en valores numéricos (0-127) sobre cuándo generar cada nota de sonido y las características que debe tener; el aparato al que se envíe dicha partitura la transformará en música completamente audible. Conector de tipo DIN de 5 pines. Numeración de los pines; 1. sin conexión. 2. protección cable midi out. 3. sin conexión. 4. fuente de corriente de 5v. 5. Datos MIDI, current sink. Pablo Pujol Pérez. 11