Ley de Ohm – Voltaje Corriente y Resistencia

Ley de Ohm

Ley de Ohm es una teoría básica para explicar cómo se comporta la electricidad. Para esto debemos tener en cuenta tres conceptos que conforman en la electricidad.

  1. Intensidad o corriente.
  2. Voltaje.
  3. Resistencia.

La definición de estos conceptos es:

  • Intensidad: Es la circulación de electrones que va de un punto a otro. Su unidad de medición son los amperios.
  • Voltaje: Es la fuerza que deja a los electrones que puedan tener movimiento a través del material conductor. Su unidad de medición son los voltios.
  • Resistencia: Es la obstrucción que se le presenta a los electrones dentro de un conducto. Su unidad de medición son los ohmios.

La fórmula dice que la intensidad que circula por un conductor de electricidad es directamente suministrada a la variación de voltaje y paralela e inversamente a la resistencia. Su importancia es debido a que en un circuito se puede saber desde antes la forma en que va funcionar antes de conectar. Teniendo en cuenta la información de dos de los tres elementos que se manejan. Las fórmulas para saber con anticipación como funcionara tu circuito son las siguientes:

ley de ohmFigura 1. formulas que conforman la ley de Ohm.

Comportamiento de la corriente con otros elementos

grafica de reaccion de corriente cuando hay voltaje

En esta figura representamos el eje vertical como la corriente y la horizontal es el voltaje. La línea azul explica como la corriente aumenta en cuanto se le va agregando más voltaje y caso contrario es que va disminuyendo.

grafica de reaccion de corriente cuando hay resistencia

En esta figura se representa el eje vertical como la corriente y la horizontal como la resistencia. La línea naranja nos muestra que cuando no hay resistencia la corriente tiende a llegar a infinito, pero cuando ya se le va agregando más resistencia hay una disminución de corriente que tiende a llegar muy cerca de cero.

Hasta el momento todavía no existe ningún dispositivo que pueda soportar la corriente infinita, ya que solamente pueden aguantar cierta cantidad de amperaje. Al hacer que un conductor tenga flujos muy altos de corriente que no alcancen a soportar hace que se fundan, saquen chispas o quemen debido a que no pueden almacenar tanta energía, a este fenómeno se le llama corto circuito.

Resistores

La resistencia tiene una amplia gama de cantidades, los cuales tienen colores diferentes y eso es lo que determina el valor de ohmios que hay en el resistor.

La resistencia es una opción para tener un control sobre la corriente y causar una baja de voltaje. La forma de conexión en que tú pongas tus resistencias puede cambiar el valor.

Conexiones en serie y paralelo

Conexión en serie

conexion en serie

La conexión en serie se da cuando juntamos una pata de la resistencia con otra, sin que haya algo que obstruya el flujo de corriente entre estas. Su principal característica es que solo sigue un camino en la conducción de electricidad.

Conexión en paralelo

conexion en paralelo

La conexión en paralelo se da cuando dos resistencias unen sus patas entre si abriendo más caminos para que la corriente llegue a tierra.

Resistor equivalente

La resistencia equivalente es con la que podemos deducir un solo valor agrupando varios resistores según su conexión. Esto no cambia el valor de la corriente ya que solo se reemplaza toda una serie de resistores a una sola.

Resistor equivalente en circuito serie

Si queremos sacar la resistencia equivalente de 3 resistores solo bastaría sumar las resistencias.

Por ejemplo: tenemos un resistor de 1kOhm otro de 330Ohms y uno más de 220Ohms.

ejemplo de resistencia equivalente en serieSi queremos saber su resistencia equivalente seria sumar 1000+330+220. Su resistencia equivalente seria 1550Ohms haciendo la suma de un solo resistor.resistencia equivalente en serie

Resistor equivalente en circuito paralelo

En el caso de un circuito en paralelo sacar la resistencia equivalente es diferente.

formula para sacar resistencia equivalente en circuito paraleloejemplo de resistencia equivalente en circuito en paraleloSustituyendo valores seria que:

resistencia equivalente en circuito paraleloEn comparación con el circuito en serie la cantidad de resistencia es menor porque se divide la corriente.

Con estas operaciones de  resistencias ya es posible que puedas calcular un circuito con la ley de Ohm.

Código de colores de resistencia

Código de colores de resistencia

Introducción

En la actualidad existen una gran variedad de resistencias, son  indispensables para los circuitos que utilizamos hoy en día. Analizaremos el código de colores en las resistencias para averiguar los valores que tienen. Este código es de gran utilidad debido a que no siempre tendremos un aparato para medir nuestras resistencias. Recordemos que la unidad de medida de estos componentes es el Ohm. El código de colores de resistencia nos indica cuantos Ohms tiene esa resistencia. Además nos indica otros parámetros que veremos a continuación.

Hay resistencias que sus valores vienen impresos sobre ellas, ya que tienen un tamaño grande. Pero cuando son muy pequeñas es más difícil, de manera que es mejor utilizar un código de colores en las resistencias para que allá una mejor facilidad de manejar el componente.

 Resistencias de 4 y 5 bandas

código de colores de resistencia de 4 bandas
Estas resistencias cada color representa un valor, como en el caso de la primera (1) le agregaremos su valor con la tabla inferior.

Las primeras dos bandas establecen el valor del resistor como en el caso del primer color es  (verde) observamos en la tabla el color equivale a 5 entonces es  la primer cifra.  Luego la segunda banda es de color  (blanco) observamos de nuevo en la tabla su valor es 9 esta seria la segunda cifra. La tercera es el multiplicador en esta es la que nos  indicara los ceros  al final,  la tercera es de color  café esta vale un 0 y posteriormente encontraremos su  valor que es 590 Ohm.

Tabla de colores  de las resistencias

Tabla de código de colores de resistencia

La cuarta banda de color dorado que es la tolerancia, es donde la resistencia tiene un porcentaje. En el cual el valor de la resistencia se puede encontrar entre  un valor máximo y un mínimo.Como la resistencia es de 590 Ohm pero tiene una tolerancia de 5%. Entonces su valor máximo sería 619.5 Ohm y el valor mínimo 560.5 Ohm.

La resistencia tendría cualquier  valor que  estaría entre el rango del valor máximo y mínimo (619.5 – 560.5). Entonces no sería precisamente los 590 Ohm, a causa de la tolerancia. También en  código de colores de resistencia, en la banda de la tolerancia para no utilizar tantos ceros simplificamos con múltiplos una K (Kilo) o M(Mega). ya que hay veces que  es necesario hacer alguna operación y  podríamos confundirnos con demasiados ceros, la K equivalen 3 ceros y la M 6 , existen mas múltiplos pero estos son los comunes. Un ejemplo con una resistencia de 1000 Ohm  esta seria 1k 0hm, otra de 4700 esta aplica igual se pone 4 luego un punto esto para indicar que ya no son miles 4.7K entonces para una de 1000,000 esta es 1M 0hm.

También están las resistencias de 5 bandas, para estas aplica lo mismo lo que cambia es la multiplicadora sería la cuarta banda, las tres primeras bandas son los valores a indicar cuál es la necesaria y la quinta es la tolerancia.

Código de colores en las resistencias 5 bandas

Si la resistencia tiene la tolerancia mínima se obtendrá más cercano al valor deseado.

¿Cuál es la causa de que existan estas tolerancias?

Porque hay valores de resistencias en los circuitos,  que  no son muy comunes, entonces es muy difícil encontrarlas en el mercado. Con la tolerancia te pueden ser útil para  llegar aproximado  al valor deseado a la hora de realizar un proyecto.

Los valores comerciales mas comunes son de 100, 220, 330, 1K, 4.7k y 10k.

código-de-colores-de-resistencia

 

 

 

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Motores DC, brushless y a pasos

MOTORES

Motores a pasos

Los motores a pasos tienen 3 tipos:

  • Imán permanente
  • Reluctancia variable
  • Híbridos

Sin embargo se hablara unicamente sobre los de imán permanente, ya que son los más utilizados en las empresas.

En particular hay 2 tipos de motores de imán permanente los bipolares y los unipolares.

Motores bipolares

Los bipolares son aquellos con 4 cables y cada par va directo hacia una de las terminales de las bobinas.

En cuanto al sentido del giro del motor es importante recalcar que eso depende de la dirección que tenga la corriente, esto induce al embobinado del estator un campo magnético que crea una atracción de polos para que el rotor gire según el sentido donde se atraigan.diagrama de un motor a pasos

Figura 1. Conexión de un motor a pasos bipolar.

Características:

  • Paso ángulo (grados): 1,8° por paso.
  • Alta resolución: 200 pasos por vuelta.
  • 2- Fase.
  • Voltaje: 3.75V.
  • Corriente nominal: 1,3 Amper / Fase.
  • Diámetro 5mm Drive Shaft (EJE).
  • Largo del cuerpo (sin eje): 48 mm.
  • Par de torsión Max. : 5,1 Kg-cm.
  • NEMA 17 factor de forma.

Motores unipolares

Los motores unipolares están integrados por 2 bobinas y 5 o 6 cables de salida según la conexión que tengan.

Los que son de 5 cables es porque tienen un solo común en las bobinas para la fuente de alimentación y las otras líneas son para los que van a tierra y los que tienen 6 es porque cada bobina tiene su propio común así como se ve en la figura 2.

motores bipolar y unipolarFigura 2. Motores unipolares de 5 y de 6 cables.

Secuencias para manejar motores paso a paso (Unipolar)

Paso simple:

Esta serie de pasos es la más simple de todas ya que solo vas encendiendo cada una de las bobinas lo cual no da mucha fuerza porque solo se usa una cada vez que fricciona y sujeta el rotor del eje.

secuencia de un paso simple

Paso doble:

Se activan las bobinas de dos en dos para que esto crea un campo magnético más fuerte que atraerá con más fuerza y retendrá el rotor en un sitio. La secuencia de activado será más brusco por la acción del campo magnético.

secuencia de un paso doble

Medio Paso:

Al combinar la secuencia de paso simple y paso doble podemos observar que el rotor gira medio paso, esto genera más precisión al momento del torque y podemos ver como el motor gira los 360°.

secuencia de un medio paso

Motores DC

Motor DCFigura 3. Motor DC.

El funcionamiento está basado en la interacción de campos magnéticos del imán permanente y el generador por las bobinas, ya sea una atracción o repulsión. Cuando hay baja inercia es más fácil que el motor acelere o frene, esto hace que sea productivo debido al posicionamiento que maneja el eje. La gran velocidad que ofrecen, control, flexibilidad, amplio rendimiento para una variedad de velocidades y sobrecargas los hace más apropiados que un motor de corriente alterna.

 

Motores Brushless

Motor Brushless

Figura 4. Motor Brushless.

El motor Brushless es un motor que no lleva escobillas,pero lleva aplicado un regulador de tensión o variador según como sea el modelo del motor. En este motor la corriente va dirigida a las bobinas del estator, por lo que no son necesarias las escobillas y el colector que se utilizan en los brushed. La corriente genera un campo electromagnético que interactúa con el campo magnético creado por los imanes permanentes del rotor haciendo una fuerza que hace girarlo y también al eje. En la industria son muy utilizados estos motores ya que consumen menos energía que cualquier otro motor se usa mucho para los robot de montaje, pintura, soldadura, en los ventiladores para la PC y en los extractores de humo, aire, etc.

 

Resistencia pull up y pull down

Resistencia pull

Introducción

En alguna ocasión te habrás encontrado, con circuitos que lleven una configuración de resistencias pull up y pull down. Sin embargo  si  has iniciado  a manejar microcontroladores es probable que te encuentres con resistencia pull de este tipo. De otro modo analizaremos su funcionamiento y el rango de tensión eléctrica que se maneja, comencemos.

 

Existen 2 estados lógicos en particular, que se utiliza en la mayoría del sistema digital  estos niveles son “0” (Low)  y  “1” (High).  En estos niveles hay un rango de voltaje en el cual se puede mostrar como cero y uno obviamente.

Rango de voltaje (Resistencia pull )

En la zona intermedia del cero y uno, es donde hay problema con el voltaje, en donde no se puede precisar si está en un estado lógico bajo o alto, ya que hay una variación producido por ruido eléctrico, la solución sería este tipo de resistencia pull . Por ejemplo en esta imagen en la tecnología TTL muestra  especialmente donde  se encuentran los voltajes con los que se  pueden trabajar. 

Rango de voltaje (descripción TTL)

Rango de voltaje (TTL Resistencia pull )

Resistencia pull down

La conexión de este tipo de configuración resistencia pull down, lo que hace al no recibir el pulso del switch, es mantenerse en un estado de reposo en el circuito, la resistencia estará en un estado bajo, a causa de que no hay una diferencia de potencial y la señal que enviara a la entrada será  (Low).

Diagrama esquemático (resistencia pull)

 

Resistencia pull up

Por el contrario  a esta configuración resistencia  pull up, el  switch ahora está en la parte inferior, al no estar  presionado dejara pasar la corriente por el cual  entraran los 5V a la entrada, la señal será un estado (High) ya que el interruptor impide que el voltaje se transfiera a tierra.

Materiales para prueba de (pull down y pull up)

Código

Diagrama de conexión

Diagrama de conexión con arduino Resistencia pull

                              Una vez realizado las conexiones,  se observara en el monitor serie el cambio de estado, al presionar el switch.

monitor serie arduino Resistencia pull

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GPS Shield Ublox NEO6M Cuantex

GPS Shield Ublox

El GPS Shield Ublox Cuantex es una herramienta muy útil que nadie puede perder la oportunidad de aprender a usarla. Para este tutorial, vamos a hacer uso de una biblioteca muy conocida y famosa para este circuito NEO6M que es la TinyGPS. Esta biblioteca es de gran ayuda a la hora de programar un GPS Shield Ublox. La biblioteca es libre y se puede descargar de internet en el siguiente enlace:

http://arduiniana.org/libraries/tinygps/

Para este tutorial, solo requerimos el siguiente material:

GPS Shield Ublox

GPS Shield Ublox procedimiento:

La información que se obtendrá básicamente del GPS Shield Ublox Cuantex será solo la longitud y la latitud. Que como ya sabrán en consecuencia la latitud mide el ángulo entre cualquier punto y el ecuador y la longitud mide el ángulo a lo largo del Ecuador desde cualquier punto de la Tierra. Esencialmente se acepta que Greenwich en Londres es la longitud 0 en la mayoría de las sociedades modernas. Las líneas de longitud son círculos máximos que pasan por los polos y se llaman meridianos. Seguidamente las líneas de latitud se denominan paralelos. Una vez instalada la biblioteca TinyGPS primeramente vamos a cargar un ejemplo para trabajar con nuestro GPS.

Código GPS Shield Ublox

Código de ejemplo GPS Tiny

Código de ejemplo

GPS pruebas

Una vez ya conectado y cargado el programa, por consiguiente, es hora de abrir el monitor serial. Es probable que a la primera no funcione como se desea. Además hay que ser un poco pacientes ya que unas antenas se tardan un poco más que otras en conectarse al satélite. Una vez conectada obtendrán una lectura como la siguiente.

Gps shield coordenadas

Vista del monitor serial mostrando las coordenadas

Con este código básicamente obtendremos los valores deseados del satélite. El código hay que cargarlo al Arduino una vez ya montado el GPS Shield Ublox y la antena, que claro, es indispensable para que funcione nuestra GPS Shield. Existen muchos tipos de antenas, se han utilizado dos y cualquiera de las dos se recomienda para utilizar. La antena que viene con la tarjeta es como la de la primera imagen. Del mismo modo, en el caso de corroborar que funcione con antenas externas, también se realizaron las pruebas con una como la segunda imagen de las que se muestran a continuación.

gps shield

Antena interna

Antena GPS shield

Antena externa

Usualmente el tiempo de conexión puede tardar de unos segundos a unos minutos, si tienes problemas para conexión, antes que nada te recomendamos salir al exterior y probar el módulo.

Para terminar y saber si nuestro GPS Shield funciona solo basta con copiar y pegar las coordenadas (latitud y longitud) en aplicación de ubicación preferida, en este ejemploen particular utilizare Google Maps para que se den una idea de cómo hacerlo. De acuerdo a la siguiente imagen corroboramos que en consecuencia el módulo funciona correctamente.

Hetpro con el GPS Shlied Cuantex

Ubicacion de Hetpro con el GPS Shlied Cuantex