Tensión, Corriente y Ley de Ohm

    Coloquialmente hablando, solemos confundir  los términos "tensión eléctrica" con "corriente eléctrica", pero son dos magnitudes completamente diferentes, no es lo mismo la tensión o voltaje a la que está sometido un circuito eléctrico, que la corriente que circula por él, aunque si existe una importante relación entre ellas, la Ley de Ohm.

     Pero primero, vamos a aclarar unos cuantos términos:

• Tensión eléctrica: La tensión eléctrica o voltaje, es la diferencia de potencial que existe entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada, para poder moverla entre dos puntos determinados. La unidad de medida de la tensión eléctrica es el Voltio (V) y el instrumento utilizado para poder medirla se llama Voltímetro. Como se puede apreciar en la siguiente imagen el voltimetro debe colocarse en paralelo con la carga cuya diferencia de potencial vamos a medir, en este caso el voltaje en los extremos de una resistencia.

 

• Corriente eléctrica: La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de electrones que recorre un material en la unidad de tiempo. La unidad de corriente o intensidad eléctrica es el Amperio (A) y el instrumento utilizado para poder medirla se llama Amperímetro. El amperímetro, como se puede apreciar en la siguiente imagen, se tiene que colocar en serie con la carga (en este caso una resistencia) para poder medir la corriente que pasa a traves de ella, ¡OJO! Nunca debemos colocarlo en paralelo con la carga, porque podemos cargarnos el amperímetro.

 

     El voltímetro y el amperímetro junto con el ohmetro que nos sirve para medir las resistencias, están incluidos en el instrumento, para mi, más importante de todo electrónico que es el polimetro o multimetro, al que dedicaremos más adelante un tutorial para el solo.

Partes de un polimetro digital

     Corriente Continua y Corriente Alterna

• La corriente continua (CC en español, DC en ingles): Es toda corriente que mantiene siempre la misma polaridad, o lo que es lo mismo, los electrones siempre circulan en la misma dirección, del polo positivo hacia el polo negativo. El más claro ejemplo de corriente continua es la que suministran las pilas, en las que siempre hay un polo positivo (+) y un polo negativo (-). Si observamos la imagen siguiente podemos ver que la forma de onda de la corriente continua es una línea continua, que mantiene siempre el mismo valor de voltaje y la misma polaridad.

Forma de onda de la corriente continua

                    

• La corriente alterna (CA en español, AC en ingles): Es toda corriente cuya polaridad varía cíclicamente a una determinada frecuencia, normalmente en forma sinusoidal o senoidal, aunque en algunas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilación como triangular, cuadrada, etc. La corriente alterna es la que nos llega a los enchufes de nuestros hogares, normalmente con un voltaje de 230 Voltios (V) y una frecuencia de oscilación de 50 Hercios (Hz). Al contrario que la corriente continua que siempre tiene el mismo valor de voltaje, la corriente alterna va teniendo diferentes valores de voltaje, tanto positivos como negativos, en función del tiempo e incluso en algunos instantes este voltaje llega a ser de 0 voltios.

Forma de onda de la corriente alterna y sus valores característicos

• Valor máximo (Vmax): es el valor máximo de la cresta que alcanza la corriente alterna, puede ser positivo o negativo, también se le conoce como valor de pico (Vp). Para la tensión de la red es de ± 325 V.

 

• Valor instantáneo (Vi): Es el valor que toma la corriente en un momento determinado. Se calcula a partir de la fórmula:

• Valor eficaz (Vef): Es el valor de corriente continua por el que debemos sustituir la corriente alterna para que produzca el mismo efecto. Se calcula con la fórmula:

 

• Periodo (T): Es el tiempo que tarda en producirse un ciclo completo de la corriente. Corresponde con 360º. Para la corriente de red es de 20 ms.

 

• La frecuencia (F): Es el número de ciclos completos que se producen en un segundo. Se calcula con la fórmula:

La Ley de Ohm

 

     La ley de Ohm establece que la intensidad eléctrica que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es directamente proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica en dicho circuito, o lo que es lo mismo, que la intensidad eléctrica es igual al cociente entre la tensión eléctrica y la resistencia.

 

     Para poder despejar cualquiera de las tres magnitudes implicadas en la ley de Ohm (corriente, tensión y resistencia), podemos utilizar el llamado triángulo o pirámide de la Ley de Ohm:

    

La ESA prueba un 'rover' completamente autónomo en el entorno ‘marciano’ de Atacama

     La Agencia Espacial Europea (ESA) ha planteado a un equipo de ingenieros el reto de idear un método para que los robots de la agencia puedan navegar en otros planetas. Ahora, un vehículo completamente autónomo ha trazado su propia ruta a través del desierto de Atacama, en Chile, en el marco de la  campaña de ensayos del rover Seeker ('Buscador', en inglés).

El rover de la ESA en el desierto de Atacama.

      “El reto consistió en demostrar cómo un rover de exploración planetaria – equipado con un programa de última generación que le permite tomar decisiones y navegar de forma completamente autónoma – era capaz de realizar una travesía de 6 km en un entorno similar a la superficie de Marte, y regresar al punto de partida”, explica el investigador Gianfranco Visentin.

Fuente: ESA

Autor: ESA

 

Videos de Robots

     En bricotronika somos muy aficionados a la robótica y esperamos poder pronto comenzar algún proyecto de robótica para compartirlo con todos vosotros, entre tanto, ahí van unos vídeos de robots, que hemos encontrado navegando por la red, para que la espera se haga más llevadera. Esperamos que os gusten.

La Bobina

     La bobina, también llamada inductor, es otro componente electrónico de los llamados pasivos. En la tabla siguiente podeis ver los simbolos utilizados para cada tipo de bobina:

     Las bobinas, al igual que las resistencias y los condensadores, pueden ser fijas o variables y según el tipo de núcleo sobre el que están devanadas o enrolladas pueden ser:

• Con núcleo de aire: Se realiza un devanado sobre un material no conductor, o se retira el material no conductor, dejando el aire como nucleo de la bobina.

 

• Con núcleo de ferrita: Como núcleo se utiliza un material ferro magnético.

 

• Con núcleo de hierro: Se utilizan en bajas frecuencias, ya que en altas frecuencias las pérdidas serian muy elevadas. 

     La magnitud asociada a la bobina es la inductancia, que se representa por la letra “L” y la unidad de medida es el Henrio (H). Al igual que pasaba con el Faradio,  también utilizaremos normalmente submúltiplos del Henrio como el milihenrio (mH) y el microhenrio (µH).

     Una bobina almacena energía eléctrica en forma de campo magnético mientras aumenta la intensidad de la corriente que circula por el circuito y devolviéndola cuando ésta disminuye, oponiéndose así a las variaciones bruscas de la corriente.

     Si introducimos en el núcleo de la bobina un material férrico, como por ejemplo un destornillador y aplicamos una corriente eléctrica, obtenemos un electroimán. Por cierto este truco es muy útil para imantar las puntas de los destornilladores para poder posicionar los tornillos sin que estos se nos caigan.

 

     Al utilizar una bobina conjuntamente con un condensador, la tensión en la bobina alcanza un valor máximo a una frecuencia determinada que depende de la capacitancia y de la inductancia.

     Este principio se emplea en los circuitos de sintonía de los receptores de radio. Cuando giramos el mando de la sintonía de la radio, lo que hacemos es girar un condensador variable que en combinación con una bobina, nos permite seleccionar una frecuencia determinada, correspondiente a una emisora de radio.

     En la siguiente imagen podéis ver el circuito de sintonía de una radio de Galena:

     Si estáis interesados en construir una  radio de Galena, podéis acceder al siguiente enlace, donde disponéis del esquema y las instrucciones para construir la bobina.

Montaje de una Radio de Galena

 

Software para conocer el valor de los Condensadores

     Como complemento al tutorial sobre el condensador, os dejo en este post varios programas que nos seran de gran ayuda, para poder descifrar las diferentes formas de marcado de los valores de capacidad sobre los condensadores.     

• Kondenzátor es un software sencillo, pero no por ello menos útil, que con solo introducir el número que tiene el condensador marcado sobre su cuerpo, nos da el valor de su capacidad.

Descárgalo aquí

• Kondansator Tipleli nos permitira decodificar condensadores de diferentes tipos, como podemos observar en las imagenes siguientes. 

  

Descárgalo aquí

•  Color Codes de Marc De Meyer, que además del codigo de condensadores, tambien tiene código de resistencias y calculo de resistencias en serie y en paralelo.

 

Descárgalo aquí

 

El Condensador

     El condensador es otro dispositivo de los llamados “componentes pasivos”, que es capaz de almacenar una cantidad determinada de electricidad y que está formado por dos superficies conductoras, llamadas armaduras o placas y entre ambas, a modo de sándwich, un aislante llamado dieléctrico, además de dos terminales que permiten su conexionado.

     La capacidad en un condensador es directamente proporcional a la superficie de sus placas o armaduras e inversamente proporcional a la distancia que las separa, o lo que es lo mismo, al grosor del dieléctrico.

     La magnitud eléctrica asociada al condensador es la capacidad eléctrica, que se representa por la letra "C" y cuya unidad fundamental es el Faradio (F). No obstante en la práctica, como el faradio es una unidad demasiado grande, se utilizan sus submúltiplos como son el picofaradio (pF), el nanofaradio (nF) y el microfaradio (µF).

 

1 pF  (picofaradio) =  10⁻¹²  Faradios

1 nF (nanofaradio)  =  10⁻⁹  Faradios

 1 µF (microfaradio) =  10⁻⁶  Faradios

     Los símbolos utilizados para representar en los circuitos los diferentes tipos de condensadores, son los siguientes:

                   

          Condensador           Condensador               Condensador           Condensador
                   fijo                      electrolítico                    variable                     ajustable


     Los condensadores, al igual que las resistencias, pueden ser fijos o variables:
 

Condensadores fijos

Condensadores variables

     Ademas existen una gran variedad de condensadores según el tipo de dieléctrico con el que se fabrican, los más utilizados son:

• Condensadores de papel.
• Condensadores cerámicos.
• Condensadores de mica.
• Condensadores de poliéster. 
• Condensadores de poliestireno o styroflex.
• Condensadores de policarbonato.
• Condensadores de polipropileno.
• Condensadores electrolíticos de aluminio.
• Condensadores electrolíticos de tantalio.

 

 

 Diferentes tipos de condensadores fijos

     Los condensadores electrolíticos tienen polaridad, por lo que hay que fijarse muy bien, que el terminal marcado en el cuerpo del condensador como (+) o como (-) se corresponda con el (+) y (-) del circuito al cual le vamos a conectar. De lo contrario, puede llegar a ser incluso peligroso, ya que el condensador podría explotar.

         Condensadores electrolíticos radiales                 Condensador electrolítico SMD

  

     Otra precaución que hay que tener con los condensadores electrolíticos, es que aunque tengamos desconectado el circuito de la red, pueden darnos un pequeño susto en forma de descarga, ya que suelen quedarse cargados de electricidad. 

CÓDIGO DE COLORES DE LOS CONDENSADORES

 

     Para determinar el valor de algunos condensadores, al igual que con las resistencias, se utiliza un código de colores como el de la siguiente imagen:

     Otros condensadores, al igual que pasaba con las resistencias, vienen marcados con un valor numérico sobre su cuerpo, como podemos observar en la siguiente imagen:

En este caso, la capacidad del condensador de la imagen será de:

10x10000 = 100.000 pF = 100 K 

ASOCIACIÓN DE CONDENSADORES 

 

     Los condensadores como las resistencias pueden asociarse en serie o paralelo. Para calcular el valor de capacidad total o equivalente (Ct), utilizaremos las siguientes formulas según el caso: 

• Circuito en serie de (n) condensadores:
  

•  Circuito en paralelo de (n) condensadores:

El vehículo 'Platero' recorre 100 km sin conductor

     Gracias a un sistema de posicionamiento desarrollado por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) el vehículo Platero ha logrado completar este domingo  un recorrido de aproximadamente 100 kilómetros sin necesidad de ser manejado por un conductor.

     Durante la prueba, la investigadora del Centro de Automática y Robótica (centro mixto del CSIC y la Universidad Politécnica de Madrid) Teresa de Pedro, responsable del proyecto, ha expresado que Platero representa “el futuro de la conducción, en el que el vehículo es capaz de desplazarse de forma autónoma para satisfacer las necesidades humanas”.

El prototipo Platero, en la carretera. Imagen: CSIC

     El dispositivo incluye un sistema de navegación que permite al coche conocer su posición con un margen de error de 50 centímetros. Además, con un sistema de visión artificial puede reconocer la calzada y los obstáculos que puedan aparecer en ella.

     Por su parte, un tercer sistema, de conducción automática, permite al coche simular el comportamiento de un conductor humano y tomar sus propias decisiones en función del estado del tráfico y la vía.

Tecnología Autopía

     El mecanismo es el fruto del proyecto Autopía, que lleva desarrollándose desde hace más de 15 años. Ahora, a través de un sistema de comunicación entre vehículos, Platero ha seguido las indicaciones del coche guía Clavileño situado un tramo por delante de él.

     De Pedro explica: “En este caso, hemos utilizado un coche guía debido a que los navegadores convencionales no tienen mapas con la suficiente precisión ni están totalmente actualizados en términos de desvíos y accidentes”.

     Clavileño transmite su trayectoria a Platero con mensajes de su posición enviados 10 veces por segundo. El vehículo automático conoce su propia posición y hacia la que debe dirigirse, por lo que el sistema Autopía actúa sobre los mandos del vehículo para obtener la conducción autónoma.

     Cuando el vehículo conoce las condiciones exactas de la calzada es perfectamente capaz de circular sin la presencia de un coche guía. Por este motivo, Platero no imita los movimientos del vehículo de referencia, simplemente recibe su información y actúa en consecuencia.

Desde El Escorial a Arganda del Rey

     Con salida en el Monasterio de San Lorenzo de El Escorial y llegada en la sede el Centro de Automática y Robótica en Arganda del Rey (ambas localidades en Madrid) el experimento, ejecutado en vivo y en directo, se ha realizado a una velocidad media de 60 km/h, escoltado por agentes de la Guardia Civil. Además, el trayecto ha sido registrado desde el centro de pantallas de la Dirección General de Tráfico.

     La primera parte del recorrido ha transcurrido por vías urbanas desde la lonja del complejo monumental hasta la carretera M-600. Ambos vehículos se han mantenido en esta vía hasta incorporarse a la AP-6/A-6. 

     El trayecto por la autovía se ha realizado en sentido Madrid hasta la llegada a la M-50, por la que han discurrido hasta alcanzar la A-3, recorrida hasta la Salida 22, que corresponde al punto de acceso para llegar al Centro de Automática y Robótica.

     Aunque aún falta mucho trabajo para que las vías estén pobladas por coches autónomos, De Pedro considera que este “es un gran avance para crear una infraestructura de transporte más eficiente y segura”.

PROYECTO AUTOPÍA

     El nacimiento de Autopía se remonta al año 1996. Desde el principio, su desarrollo ha estado marcado por la obtención de numerosos proyectos de investigación con financiación nacional e internacional. 

     Actualmente, recibe recursos a través de dos proyectos del Plan Nacional de I+D+i: el proyecto Guiade y el proyecto Onda-F. Guiade pretende el guiado automático de vehículos de transporte público mediante percepción multimodal para mejorar la eficiencia. Por su parte, Onda-F persigue que los coches automáticos y los convencionales puedan coexistir en el mismo entorno.

Fuente: CSIC y Agencia SINC

Simulación eléctrica con Crocodile-Clips Elementary

     Crocodile-Clips Elementary es un simulador con el que nos resultará muy fácil comprender el funcionamiento de los circuitos eléctricos. Es un programa de la empresa Crocodile-Clips que se puede descargar gratuitamente.

Pantalla de Crocodile-Clips Elementary

     Los elementos del circuito se arrastran desde la barra de componentes hasta el área de trabajo y se van situando en la zona que se desee, fijandose con un clic. Las conexiones se consiguen haciendo clic con el botón izquierdo del ratón sobre el terminal de cualquier elemento, aparecera un rollo de hilo.

    Una vez realizadas todas las conexiones, se puede empezar la simulación haciendo clic sobre el elemento de control (interruptor o pulsador). Dependiendo del receptor utilizado, observarás un efecto diferente, las bombillas se encenderán, el motor girará y el zumbador sonará.

Enlace de descarga:  Crocodile Clips 3 Elementary Edition