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3.5. Circuitos electrónicos para la sostenibilidad

 

Glosario

Prototipado

En la imagen se muestra el proceso de prototipado

Definición:

 Proceso de crear un prototipo o modelo inicial de un producto o servicio, para probar y validar su funcionalidad y diseño antes de la producción final. 

Ejemplo:

El prototipado permite dar forma a una solución imaginada.

Simulación

En la imagen se muestra una captura de un circuito simulado en Tinkercad

Definición:

Acción de representar o imitar algo,  reproduciendo su apariencia o comportamiento.

Ejemplo:

La simulación de circuitos permite encontrar fallos antes de la construcción de los mismos.

Diseña tus circuitos, de la simulación al reto

Mapa con la ruta en este apartado: Simulación, placa prototipo y circuitos propuestos para el retoAhora que ya conoces los componentes eléctricos y electrónicos básicos, es hora de combinarlos para crear circuitos que puedan ayudar a la sostenibilidad del planeta.

Primero, realizarás montajes en un simulador empleando Tinkercad (Abre en ventana nueva) que es un programa que seguramente hayas empleado en otro momento. Pregunta a tu docente para que te guíe en el acceso.

Después, conocerás la placa prototipo, el soporte que se emplea para hacer pruebas de circuitos y que emplearás en el reto.

Por último, realizarás medidas en la simulación que te ayudarán a entender los circuitos y a encontrar errores cuando los materialices con componentes reales.

La propuesta incluye dos ejemplos de circuitos electrónicos para un futuro sostenible: uno que detecta cuándo el riego de un suelo es suficiente y otro que enciende una luz cuando oscurece.

¡La tecnología puede ayudar a cuidar el planeta de forma inteligente!

Lectura facilitada

Es hora de combinar componentes electrónicos para crear circuitos que puedan ayudar a la sostenibilidad del planeta.

Primero, realizarás montajes en un simulador empleando Tinkercad.

Después, conocerás la placa prototipo, que es el soporte de los circuitos.

Por último, realizarás medidas en la simulación.

Simulación de circuitos

Para comprender mejor el funcionamiento de los circuitos electrónicos, te propongo unas prácticas guiadas. A través de simulaciones, podrás ensayar diferentes circuitos que servirán como base para desarrollar las soluciones propuestas para el reto.

Para la simulación, emplearás una aplicación en línea llamada Tinkercad. Tu docente te proporcionará el enlace para unirte a su clase, junto a unas claves de acceso.

Recuerda: ¡Las claves de acceso son exclusivas para ti, debes recordarlas y no compartirlas con otros usuarios!

Conceptos básicos de Tinkercad

Conoce el simulador

Cuando entres en la aplicación de Tinkercad circuitos, podrás ver la siguiente interfaz:

En la imagen puede verse la interfaz de Tinkercad

  • Área de trabajo: En ella se realiza el desarrollo y prototipado de circuitos.
  • Biblioteca de componentes: en ella aparecen todos los componentes disponibles, organizados por categorías (de entrada, de salida, de potencia, etc.).
  • Teclas de simulación y prototipado: permiten simular el funcionamiento de los circuitos y realizar la programación de circuitos automáticos.
  • Opciones de visualización: existe la posibilidad de ver la lista de componentes empleados y el esquema simbólico del circuito que has creado.

Conecta componentes

La conexión de componentes para el montaje de los circuitos es muy sencilla. Fíjate en el siguiente ejemplo:

Exporta el circuito

Puedes sacar tus circuitos electrónicos de la aplicación Tinkercad en forma de imagen instantánea, de archivo compatible con otra aplicación o incluso invitar a otras personas a colaborar en tu diseño.

Solo tienes que hacer clic sobre la tecla "Enviar a" y podrás visualizar estas opciones:

En la imagen se muestran las opciones de exportación de circuitos: descarga como imagen o archivo compatible con otra aplicación o envío al email de otras personas

Haz una simulación

Una vez que tengas conectado el circuito, puedes pulsar el botón superior "Iniciar simulación". Podrás interactuar con distintos componentes como elementos de control (pulsadores, interruptores...) y otros como resistencias variables, etc.




Toma medidas

Puedes incorporar multímetros a tus proyectos para realizar medidas eléctricas.

En el siguiente circuito, tienes dos resistencias conectadas en paralelo a una fuente de alimentación de 5 Voltios. En cada rama del circuito en paralelo hay un multímetro configurado para medir la intensidad de corriente en cada una de las resistencias. 



Puedes aplicar la ley de Ohm y comprobar que las medidas del simulador concuerdan con los valores esperados.

Completa medidas en el siguiente circuito

Captura de pantalla de circuito con botón copiar y modificar resaltadoTienes el circuito de ejemplo para tomar medidas, que puedes copiar y modificar si accedes a él desde este enlace (Abre en ventana nueva).

Modifica el circuito y añade una nueva resistencia fija. Llámala resistencia 3 y configúrala para un valor de 500 Ω. 

Completa 

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  • Resistencia 1:
    • Valor @@2.20|2,20|2.2|2,2@@ kΩ 
    • Código de colores: @@rojo|roja@@ - @@rojo|roja@@ - @@rojo|roja@@ - @@dorado|dorada@@
    • Intensidad de corriente: @@2.22|2,27@@ mA
  • Resistencia 2:
    • Valor @@4.70|4,70|4.7|4,7@@ kΩ 
    • Código de colores: @@amarillo|amarilla@@ - @@morado|morada|violeta@@ - @@rojo|roja@@ - @@dorado|dorada@@
    • Intensidad de corriente: @@1.06|1,06@@ mA
  • Resistencia 3:
    • Valor: 500 Ω 
    • Código de colores: @@verde@@ - @@negro|negra@@ - @@marrón@@ - @@dorado|dorada@@
    • Intensidad de corriente: @@10.0|10,0|10@@ mA
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Soporte para los circuitos

Antes de ponerte manos a la obra, es importante que conozcas el soporte sobre el que se realiza el montaje de los circuitos electrónicos: la placa de pruebas o protoboard.

Apariencia

Una placa de pruebas (protoboard) es un tablero de plástico (aislante) compuesto por orificios que están interconectados eléctricamente entre sí mediante pequeñas láminas metálicas.

En la imagen se muestra una placa de pruebas por dentro y por fuera


Partes

Estas láminas siguen un patrón vertical u horizontal que necesitas conocer.

La imagen muestra las conexiones internas de una placa protoboard

- Zonas de alimentación: Se ubican a ambos lados de la placa. Se representan mediante líneas rojas y azules, que corresponden a los buses positivos y negativos de voltaje, respectivamente. A estos orificios se conecta la fuente de alimentación.

- Canal central: Separa las pistas superiores de las inferiores de la placa.

- Pistas: forman filas interconectadas entre sí (indicadas con números). Cada orificio de una pista forma parte de una columna (indicada con una letra).

Montajes en placa de pruebas

En estos orificios es posible insertar componentes electrónicos (como resistencias, transistores, diodos, etc.) y cables para el montaje y prototipado de circuitos electrónicos.

Fíjate en el siguiente montaje:

En la imagen se muestra un circuito con dos bombillas en serie montadas en una placa de pruebas

En el siguiente vídeo puedes ver cómo se monta un circuito sencillo en una placa de pruebas:

Utilidad

Se utiliza para comprobar el funcionamiento de circuitos electrónicos antes de su fabricación definitiva de manera comercial.

Tú la utilizarás para experimentar en ella tus proyectos y diseños de forma sencilla. Verás qué fácil resulta modificarlos cuando lo necesites.

Apoyo visual

Tu primer montaje en Tinkercad

Completa el circuito que encontrarás en Tinkercad en el siguiente enlace (Abre en ventana nueva) para tener tres resistencias en paralelo. Configura los multímetros para medir la intensidad de corriente por cada rama del circuito y comprueba que coincide con la simulación de la actividad "Completa medidas en el siguiente circuito".

Simula antes de construir

En la imagen puede verse la portada de  un Diario de aprendizajeEs tu turno. Reflexiona en tu diario de aprendizaje sobre la simulación de circuitos. Es el momento de que contestes a otras cuestiones sobre todo lo visto en esta fase.

  • ¿Qué has aprendido sobre el uso de un simulador de circuitos? ¿Qué ventajas tiene simular antes de construir?
  • ¿Qué has aprendido sobre los peligros de la electricidad y cómo puedes aplicar estos conocimientos al diseño seguro del circuito?
  • ¿Qué te ha enseñado el análisis de la factura de la luz sobre el consumo energético? 
  • ¿Qué ideas tienes para que tu circuito contribuya a la sostenibilidad? (detectores de humedad, luz, temperatura...)

Por último, valora los nuevos conocimientos y habilidades que has trabajado en esta fase.

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