En este blog vamos a aprender un poco mas a cerca de la tecnología y de todas las cosas útiles que podemos hacer gracias a ella.
Para comenzar vamos a hablar de La Electrónica Analógica, La Lógica Binaria y Las Puertas Lógicas.
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
Mientras que la electricidad trabaja con conductores, la electrónica lo hace con semiconductores.
La electrónica ha permitido la miniaturización de los aparatos, la posibilidad de automatización y programación de procesos y un gran desarrollo de las tecnologías de la información y la comunicación.
1.1 Componentes eléctricos.
Los componentes electrónicos mas importantes y que aparecen al abrir cualquier aparato electrónico son:
- Resistencias
- Potenciómetros
- LDR
- Termisores
- Diodos y diodos LED
- Condensadores
- Transistores
- Circuitos impresos e integrados
2. Resistencias electrónicas.
Resistencias Fijas
En electricidad, el hecho que hace que las resistencias produzcan calor es la oposición al paso de la corriente.
Una cocina electrica, un horno, una tostadora...
En electrónica las resistencias limitan el valor de la intensidad que pasa por el circuito puesto que la ser tan pequeñas se oponen al paso de la corriente.
Las resistencias en ambos caso se pueden representar como vemos a continuación, y se mide en ohmios:
Cuantos más ohmios, más se opone la resistencia al paso de la corriente y más baja es ésta. Como en electrónica se trabaja a veces con resistencias muy altas, pueden emplearse múltiplos kΩ, que equivale a mil ohmios.
Códigos de Resistencia
Los 4 anillos de colores que vemos, en las resistencias nos indican su valor, es decir, de cuantos ohmios son.
Casi siempre en las resistencias, el último color es dorado o plateado por lo que para saber si estamos leyendo los colores bien o mal tenemos que colocar la resistencia con el dorado o el plateado a la derecha.
Potenciómetros
Los potenciómetros o reóstatos son resistencias de valor variable; algunos potenciómetros tienen una palanca para que podamos modificar su valor girándola, en otros su valor se modifica haciendo girar la pieza de dentro con un destornillador.
Aquí tenemos un potenciómetro con palanca y otro sin ella.
Resistencias dependientes
Las resistencias dependientes son resistencias cuyo valor óhmico varía en función de diferentes características, como la luz ambiental, la temperatura y la tensión.
Las resistencias dependientes son resistencias cuyo valor óhmico varía en función de diferentes características, como la luz ambiental, la temperatura y la tensión.
Distinguimos dos tipos de resistencias dependientes:
· Fotorresistencias o LDR:
· Fotorresistencias o LDR:
LDR ( Ligth Dependant Resistor, es decir, resistencia que varía con la luz ) Estos componentes son conocidos como fotorresistencia o fotorresistores.
Son resistencias variables como los potenciómetros, pero tienen la propiedad de que su valor varía en función de la luz que reciben.
Cuando no reciben luz, tienen una muy buena resistencia, pero si reciben mucha luz su resistencia es bastante baja, por lo que dejaría pasar la corriente.
Su símbolo es igual del de la resistencia, pero posee unas flechas que representan la luz que incide sobre ellas. Su valor se mide en ohmios o kiloohmios, como cualquier resistencia.
· Termistores:
Son resistencias de valor variable que varían con la temperatura, y tenemos dos tipos:
NTC ( Negatuve Temperature Coefficient ), cuya resistencia disminuye con la temperatura.
PTC ( Positive Temperature Coefficient ), cuya resistencia aumenta con la temperatura.
Distinguimos estos termistores por estos signos:
Cuando en ellos vemos +t, hablamos de un PTC, si por lo contrario vemos -t, entonces hablamos NTC.
NTC ( Negatuve Temperature Coefficient ), cuya resistencia disminuye con la temperatura.
PTC ( Positive Temperature Coefficient ), cuya resistencia aumenta con la temperatura.
Distinguimos estos termistores por estos signos:
Cuando en ellos vemos +t, hablamos de un PTC, si por lo contrario vemos -t, entonces hablamos NTC.
NTC PTC
Formado por dos placas conductoras o armaduras y un aislante entre ellas son componentes capaces de acumular carga eléctrica que luego pueden liberar cuando nos interese; es decir, pueden funcionar como pilas durante un tiempo limitado.
Existen dos tipos de condensadores:
Los electrolíticos son más grandes y presentan polaridad; es decir, tienen un polo positivo y uno negativo y no debemos colocarlos en polarización directa.
Se representan de esta forma:
Condensador cerámico sin polaridad. Condensador electrolítico.
Simbología y Polarización.Los diodos son componentes semiconductores que dejan pasar la corriente en un sentido y la bloquean en el otro sentido. En la siguiente imagen vemos dos diodos:
En la última imagen, podemos ver a qué patilla corresponde cada terminal. Dentro de ellos, según como sea la conexión de sus componentes, hay dos tipos, los NPN y los PNP. Su símbolo es así:
NPN PNPTransistores en corte o saturación.
El funcionamiento del transistor depende de la cantidad de corriente que pase por su base.Cuando no pasa corriente por la base, no puede pasar tampoco por sus otros terminales; entonces el transistor está en corte, es como un interruptor abierto. El transistor está en saturación cuando la corriente en la base es muy alta; entonces se permite la circulación de corriente entre el colector y el emisor y el transistor sería como un interruptor cerrado.El transistor trabaja en conmutación cuando puede pasar de corte a saturación según la cantidad de corriente que reciba su base.
Transistor como Amplificador.
Los circuitos integrados o chips son dispositivos que contienen una gran cantidad de componentes electrónicos (diodos, transistores, resistencias, etc.) de muy pequeño tamaño y conectados entre sí. De esta forma se ahorra espacio y se reduce la posibilidad de error en las conexiones.
7. Instrumentos de medida
El aparato específico para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el amperímetro. El polímetro se puede emplear también para medir intensidad. El amperímetro (o el polímetro empleado para medir intensidad) se representa mediante una A dentro de un círculo.
Cuando la corriente en la base no es tan pequeña como para cortar la corriente en los otros terminales se produce un caso entre corte y saturación pero tampoco tan grande como para permitirla pasar completamente.
En ese caso el transistor funciona como un amplificador que nos proporciona entre el colector y el emisor un múltiplo de la corriente que pasa por la base.
En ese caso el transistor funciona como un amplificador que nos proporciona entre el colector y el emisor un múltiplo de la corriente que pasa por la base.
En las siguientes imágenes se ve como al regular con el potenciómetro la corriente que pasa por la base, la bombilla brilla más o menos.
6. Miniaturas de circuitos.
Circuitos integrados.
Los circuitos integrados o chips son dispositivos que contienen una gran cantidad de componentes electrónicos (diodos, transistores, resistencias, etc.) de muy pequeño tamaño y conectados entre sí. De esta forma se ahorra espacio y se reduce la posibilidad de error en las conexiones.
Circuitos impresos.
Todos los componentes electrónicos (diodos, condensadores, resistencias,transistores, circuitos integrados, etc.) anteriormente vistos se sueldan sobre una placa de material conductor, configurando así lo que se conoce por circuito impreso.
7. Instrumentos de medida
Medición de tensión
La tensión en un circuito eléctrico o electrónico se mide con un aparato llamado voltímetro. El voltímetro es el aparato específico para medir tensión, pero muchas veces se emplea el polímetro.
Aquí vemos, a la derecha aparatos de medida analógicos y una imagen de un polímetro digital.
El voltímetro (o el polímetro cuando se utiliza para medir tensión) se representa mediante una V dentro de un círculo. El polo positivo se indica con un punto.
Con el siguiente instrumento podemos medir el voltaje:
El aparato específico para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el amperímetro. El polímetro se puede emplear también para medir intensidad. El amperímetro (o el polímetro empleado para medir intensidad) se representa mediante una A dentro de un círculo.
En este caso la A se ha sustituido por mA porque la corriente es mucho menor que un amperio y por lo tanto se mide en miliamperios (90 mA = 0,09 A). El punto indica, como en el voltímetro, el polo positivo.
Puede medir un valor negativo si la corriente va en el sentido contrario del que se supone.
Puede medir un valor negativo si la corriente va en el sentido contrario del que se supone.
Medición de resistencia
La resistencia se mide con un óhmetro o con un polímetro. Se representa mediante una Ω dentro de un círculo.
El aparato que se emplea para medir la potencia es el vatímetro. En este caso no hay alternativa, puesto que por lo general los polímetros no miden la potencia. El vatímetro se representa mediante una W dentro de un círculo.
Su conexión es más compleja que la del resto de aparatos de medida y no es objeto de estudio en esta quincena.
LÓGICA BINARIA
1 Código binario, decimal y hexadecimal
Un sistema electrónico maneja información en código binario, es decir ceros y unos: el cero quiere decir que no pasa corriente y el uno que sí.
Habitualmente trabajamos con el sistema decimal que consiste en que los números enteros menores que diez tienen una cifra asignada: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
Para el diez ya no existe una cifra, sino que lo que hacemos es volver al 0 y colocar delante un 1.
En el sistema binario, solamente el cero y el uno tienen asignada una cifra: 0, 1. Para el dos ya no existe cifra, por lo que tenemos que volver al 0 y colocar un 1 delante.
El ordenador no puede entender el dos, pero sí puede entender que en un circuito no haya corriente (0) y en el otro sí (1). Para el tres añadimos uno a las cifras anteriores, con lo que tendremos 11.
Es decir, dos circuitos en los que hay corriente. Para el cuatro se nos han acabado las combinaciones con dos cifras, hay que añadir una tercera (100) y así sucesivamente.
Habitualmente trabajamos con el sistema decimal que consiste en que los números enteros menores que diez tienen una cifra asignada: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
Para el diez ya no existe una cifra, sino que lo que hacemos es volver al 0 y colocar delante un 1.
En el sistema binario, solamente el cero y el uno tienen asignada una cifra: 0, 1. Para el dos ya no existe cifra, por lo que tenemos que volver al 0 y colocar un 1 delante.
El ordenador no puede entender el dos, pero sí puede entender que en un circuito no haya corriente (0) y en el otro sí (1). Para el tres añadimos uno a las cifras anteriores, con lo que tendremos 11.
Es decir, dos circuitos en los que hay corriente. Para el cuatro se nos han acabado las combinaciones con dos cifras, hay que añadir una tercera (100) y así sucesivamente.
De binario a decimal
En sistema decimal, las cifras que componen un número son las cantidades que están multiplicando a las distintas potencias de diez (10, 100, 1000, 10000, etc.)
Por ejemplo, 745 = 7 · 100 + 4 · 10 + 5 · 1
O lo que es lo mismo: 745 = 7 · 102 + 4 · 101 + 5 · 100
En el sistema binario, las cifras que componen el número multiplican a las potencias de dos (1, 2, 4, 8, 16, ….)
20=1, 21=2, 22=4, 23=8, 24=16, 25=32, 26=64, ...
Por ejemplo, para pasar a binario un número decimal, empezamos por la derecha y vamos multiplicando cada cifra por las sucesivas potencias de 2, avanzando hacia la izquierda:
101102 = 0 · 1 + 1 · 2 + 1 · 4 + 0 · 8 + 1 · 16 = 2 + 4 + 16 = 2210
1102 = 0 · 1 + 1 · 2 + 1 · 4 = 2 + 4 = 610
De decimal a binario Para hacer la conversión de decimal a binario, hay que ir dividiendo el número decimal entre dos y anotar en una columna a la derecha el resto (un 0 si el resultado de la división es par y un 1 si es impar).
2. Tabla de verdad
El objetivo de un sistema electrónico es producir un cierto resultado, al que llamamos salida, si se cumplen unas condiciones a las que llamamos entradas.
Por ejemplo, a una máquina que funciona con un motor que puede ser peligroso, además del interruptor de encendido (A) le añadiremos otro interruptor de seguridad (B).
El motor sólo debe arrancar cuando el interruptor está cerrado y además cuando el interruptor de seguridad también lo está. Este sería el esquema eléctrico de funcionamiento de nuestra máquina.
Si uno de los interruptores está cerrado (A = 1) y el otro también lo está (B = 1), entonces el motor se pondrá en marcha (S = 1). En el caso de que A o B estén abiertos (valen 0), el motor seguirá quieto (S = 0).
A esta tabla, que muestra la relación entre el estado de las salidas y de las entradas de un sistema, se le llama tabla de la verdad.
3. Funciones lógicas básicas
Suma Lógica
Producto lógico
Negación o inversión lógica.
Puerta OR
Puerta NOT
Puerta NAND
Para obtener A' B' C debemos multiplicar las variables correspondientes mediante puertas AND.
Por ejemplo, 745 = 7 · 100 + 4 · 10 + 5 · 1
O lo que es lo mismo: 745 = 7 · 102 + 4 · 101 + 5 · 100
En el sistema binario, las cifras que componen el número multiplican a las potencias de dos (1, 2, 4, 8, 16, ….)
20=1, 21=2, 22=4, 23=8, 24=16, 25=32, 26=64, ...
Por ejemplo, para pasar a binario un número decimal, empezamos por la derecha y vamos multiplicando cada cifra por las sucesivas potencias de 2, avanzando hacia la izquierda:
101102 = 0 · 1 + 1 · 2 + 1 · 4 + 0 · 8 + 1 · 16 = 2 + 4 + 16 = 2210
1102 = 0 · 1 + 1 · 2 + 1 · 4 = 2 + 4 = 610
De decimal a binario Para hacer la conversión de decimal a binario, hay que ir dividiendo el número decimal entre dos y anotar en una columna a la derecha el resto (un 0 si el resultado de la división es par y un 1 si es impar).
Para hacer la conversión de decimal a binario, hay que ir dividiendo el número decimal entre dos y anotar en una columna a la derecha el resto (un 0 si el resultado de la división es par y un 1 si es impar)
La lista de ceros y unos leídos de abajo a arriba es el resultado.
Ejemplo: vamos a pasar a binario 7910
79 1 (impar). Entre dos:
39 1 (impar). ''
19 1 (impar). ''
9 1 (impar). ''
4 0 (par). ''
2 0 (par). ''
1 1 (impar). ''
Por tanto, 7910 = 1001111 en binario
Sistema Hexadecimal
Consiste en utilizar las letras A, B, C, D, E y F para representar los números del diez al quince, mientras que para el dieciséis emplearemos el 1 y el 0.
1016 = 1610
1B16 = 16 + 11 = 2710
3E16 = 3 · 16 + 14 = 6210
La razón para el uso del sistema hexadecimal es que su conversión a binario o la conversión de binario a hexadecimal es muy simple, puesto que, al ser dieciséis igual a dos elevado a cuatro, cuatro números binarios componen un número hexadecimal.
La lista de ceros y unos leídos de abajo a arriba es el resultado.
Ejemplo: vamos a pasar a binario 7910
19 1 (impar). ''
9 1 (impar). ''
4 0 (par). ''
2 0 (par). ''
1 1 (impar). ''
1B16 = 16 + 11 = 2710
3E16 = 3 · 16 + 14 = 6210
2. Tabla de verdad
El objetivo de un sistema electrónico es producir un cierto resultado, al que llamamos salida, si se cumplen unas condiciones a las que llamamos entradas.
Por ejemplo, a una máquina que funciona con un motor que puede ser peligroso, además del interruptor de encendido (A) le añadiremos otro interruptor de seguridad (B).
El motor sólo debe arrancar cuando el interruptor está cerrado y además cuando el interruptor de seguridad también lo está. Este sería el esquema eléctrico de funcionamiento de nuestra máquina.
Si uno de los interruptores está cerrado (A = 1) y el otro también lo está (B = 1), entonces el motor se pondrá en marcha (S = 1). En el caso de que A o B estén abiertos (valen 0), el motor seguirá quieto (S = 0).
A esta tabla, que muestra la relación entre el estado de las salidas y de las entradas de un sistema, se le llama tabla de la verdad.
3. Funciones lógicas básicas
Es necesario que nuestro sistema electrónico se comporte según lo establecido en la tabla de la verdad.
Para conseguirlo, se reduce la tabla de la verdad a una sola expresión que se llama función lógica.
Las funciones lógicas pueden ser muy complejas, pero siempre van a ser una combinación de las tres operaciones lógicas básicas.
Para conseguirlo, se reduce la tabla de la verdad a una sola expresión que se llama función lógica.
Las funciones lógicas pueden ser muy complejas, pero siempre van a ser una combinación de las tres operaciones lógicas básicas.
A estas operaciones lógicas básicas y a las que derivan de ellas se las denomina de forma genérica álgebra de Boole.
PUERTAS LÓGICAS
Introducción
Las puertas lógicas son circuitos electrónicos capaces de realizar operaciones lógicas básicas. Por ejemplo, para realizar la operación producto utilizamos un circuito integrado a partir del cual se obtiene el resultado S = A · B
1.1 Diferentes tipos de puertas lógicas.
Puerta AND
La señal de salida se activa sólo cuando se activan todas las señales de entrada.
Equivale al producto lógico S = A · B.
La señal de salida se activa si se enciende cualquiera de las señales de entrada.
Equivale a la suma lógica S = A + B.
La señal de salida se activa al apagarse la de entrada. Es la inversa.
Equivale a la negación o inversión S = A'
Puerta NAND
La señal de salida se activa siempre que no se activen todas las de entrada. Equivale a combinar una puerta AND y una NOT.
Equivale al inverso del producto lógico S = (AB)'
Puerta NOR
La señal de salida se activa cuando todas las señales de entrada están inactivas. Equivale a combinar una puerta OR y una NOT.
Equivale al inverso de la suma lógica S = (A+B)'
1.2 Implementación de una función lógica con puertas básica
Una vez obtenida y simplificada la función que relaciona la salida con las entradas en un sistema electrónico, dicha función puede implementarse, es decir, llevarse a la práctica, mediante un circuito de puertas lógicas básicas.
La simplificación de la función es importante porque nos ahorra el uso de puertas lógicas.
Ejemplo: Obtención del circuito de la función S = A' B' C + A B' C'
Comenzamos por dibujar las tres entradas, A, B y C, y situar al lado de ellas tres puertas NOT que nos permitan obtener las funciones negadas A', B', C'.
Hacemos lo mismo para obtener el producto A B' C' mediante puertas AND.
Por último, mediante una puerta OR sumamos A B' C' y A' B' C, obteniendo ya la función de salida S.
Espero que os sirva de ayuda.
Por último, mediante una puerta OR sumamos A B' C' y A' B' C, obteniendo ya la función de salida S.
Espero que os sirva de ayuda.
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