Automatismos y robots

Los automatismos y los robots son sistemas de control muy parecidos pero con una diferencia fundamental: los automatismos no toman datos del entorno y los robots si.

Automatismos

Los automatismos (o sistemas de control lazo abierto) siempre ralizan la misma función y no toman datos del exterior.

Robots

Los robots (o sistemas de control lazo cerrado) siempre realizan la misma función pero toman datos del exterior.

Operaciones matemáticas binarias

Las operaciones binarias se llevan a cabo según un sistema algebraico diferente al normal, denominado Álgebra de Boole:

Suma                                             Producto

a+b = b+a                                     a·b = b·a

a+0 = a                                            a·1 = a

a-a= 1                                             a/a = 0

(a+b)+c = a+(b+c)                     (a·b)·c = a·(b·c)

a+(b·c) = (a+b)·(a+c)        a·(b+c) = (a·b)+(a·c)

a+a = a                                             a·a = a

a+a·b = a                                     a·(a+b) = a

                            a+1 = 1

Puertas lógicas

Hay diferentes tipos de puertas lógicas que se pueden usar según la que más convenga. Os mostraré en esta ocasión seis puertas:

Puerta OR

En esta puerta siempre saldrá (por S) un 1 excepto cuando no entra (ni por a ni por b) ningún 1.

S = a + b

a	b	S
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Puerta AND En esta puerta solo saldrá (por S) un 1 cuando entre un 1 por a y b.
S = a · b

a	b	S
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Puerta NOT

En esta puerta saldrá (por S) el valor contrario al que entre por a. 

a	S
0	1
1	0

Puerta NAND (NOT + AND)
En esta puerta siempre saldrá (por S) un 1 excepto cuando entran (por a y b) dos 1.

a	b	S
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Puerta NOR (NOT + OR) En esta puerta solo saldrá (por S) un 1 cuando no entre ningún 1 ni por a ni por b.

a	b	S
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

Puerta XOR (OR exclusiva) En esta puerta solo saldrá (por S) un 1 cuando entre un 1 por a o por b, pero no por las dos.

a	b	S
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Circuito de puertas lógicas

a	b	c	S
0	0	0	0
0	0	1	0
0	1	0	1
1	0	0	0
1	1	0	0
1	1	1	1
0	1	1	1
1	0	1	1

Aquí os enlazo el circuito de puertas lógicas para que podáis verlo y probar las combinaciones.

Transistores

El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para amplificar una onda débil en otra más fuerte. Lo lleva a cabo ya que este tiene dos entradas y una salida: por una entrada entra la onda débil y por la otra, el voltaje en el que queremos que se convierta la onda; y por la salida sale la onda fuerte con el voltaje determinado. Estos elementos se usan en la mayoría de objetos de la vida cotidiana, como en radios, televisores y relojes analógicos (de cuarzo).

Hay muchos tipos de transistores, entre los que se encuentran el PNP y el NPN, pero me voy a centrar en el transistor PNP.

Este transistor está formado por dos zonas positivas (P) y una central negativa (N), como su nombre indica. La manera de la que se forman estas zonas lo explique en la entrada anterior. Su funcionamiento se basa en la repulsión que se genera entre los electrones. El voltaje fuerte entra en la zona positiva llena de huecos, pero no puede continuar ya que entre esta zona positiva y la siguiente hay electrones. Aquí es donde entra en juego el voltaje pequeño, que se conecta a la zona negativa. Al llegar este voltaje la zona de electrones se "repliega" y deja pasar una determinada cantidad de electrones la primera zona positiva a la siguiente. Como el voltaje pequeño llega en ondas, la "barrera de electrones" va abriendo más o menos según la amplitud de la onda en ese instante. Cuando los electrones llegan a la segunda zona positiva "ven" el polo negativo de la pila al que le faltan más electrones y se sienten atraídos hacia él. De esta manera los electrones van fluyendo.

Transistor PNP sin paso de electrones

Transistor PNP con paso de electrones

Los transistores también pueden ser digitales, con un funcionamiento similar, pero que en vez de modular la electricidad lo que hace es dejar o no pasar la electricidad.

Diodos

Es un componente eléctrico que solo permite el paso de la electricidad en un solo sentido. El uso más común que se le da es en iluminación (LEDs).

LEDs

Está formada por una zona negativa y otra positiva. En la negativa está formada por muchos electrones donde no se puede meter ninguno más. En la positiva hay "huecos" en los que faltan electrones y se necesitan.

Al pasar los electrones primero por la zona negativa "expulsan" a los electrones que hay ahí y los "mandan" a la zona positiva, que al estar ahí ven la zona positiva de la pila en la que faltan muchos más electrones y van hacia ella. Entonces en ese sentido puede pasar la electricidad, pero no puede volver. Por eso solo puede usarse con corriente continua.

Dibujo esquemático que he elaborado

De esta manera los electrones no vuelven

Efectos eléctricos

Los efectos eléctricos más conocidos son el calor y la luz.

Calor

El calor es la energía que se transfiere entre diferentes cuerpos que se encuentran a diferentes temperaturas, aunque se suele conocer únicamente como la transferencia de energía. El calor se mide en el Sistema Internacional (SI) como cualquier otra energía en Julios (J). Con la siguiente fórmula se puede emitir el calor que emite una resistencia:

E_q = I² · R · T

Luz

La luz es una radiación que se propaga en forma de ondas. Las ondas que se pueden propagar en el vacío se llaman ondas electromagnéticas. La luz es una radiación electromagnética. Se puede emitir por:

Bombilla de bajo consumo

· Bombilla incandescente: La luz se produce por la incandescencia de un filamento por el que pasan muchos electrones. El filamento, al ponerse al rojo vivo, produce mucho calor.

· Tubo de luz: Tienen un elemento metálico y un gas noble en su interior. Cuando pasa electricidad por el elemento metálico el gas se "excita" y produce luz.

· Bombilla de bajo consumo: Aprovechan la tecnología del tubo de luz y la llevan a cabo de una manera compacta para poder sustituir a las bombillas incandescentes pudiendo sustituirlas. 

Tubo de luz

Bombilla incandescente

Unidades de consumo eléctrico

Potencia eléctrica

La potencia eléctrica es la relación entre el voltaje (V) y la intensidad (I). En el Sistema Internacional (SI) se mide en Watios (W).

P = V · I

Energía transformada

La energía transformada es la relación entre la potencia eléctrica (P) y el tiempo (T). En el Sistema Internacional (SI) se mide en Julios (J).

E_t = V · I · T = P · T