Los componentes electrónicos son aquellos dispositivos diseñados para ser conectados entre ellos y formar circuitos con diferentes funcionalidades dependiendo de qué componentes se usen y cómo se conecten. Esta serie de artículos se centra en el análisis de los componentes del Zum Kit y los conocimientos transversales necesarios para comprender el funcionamiento de dichos componentes de forma que seamos capaces de utilizar estos componentes para diferentes aplicaciones.

Antes de empezar a hablar de los componentes electrónicos, vamos a tener en cuenta algunos conceptos que nos ayudarán a utilizarlos de forma correcta:

¿Sensor o actuador?

Lo primero que tenemos que tener en cuenta es si nuestro componente es un sensor o un actuador, o si es una combinación de ambas cosas.

Un sensor es un componente que nos proporciona información sobre algo que ocurre alrededor. ¿Cuánta luz hay? ¿Hay algún objeto próximo? ¿Cuál es la temperatura?

Un actuador es un componente que puede realizar alguna acción, como por ejemplo emitir una luz, un sonido o moverse. En este caso somos nosotros quienes le damos información de lo que debe hacer.

¿Digital o analógico?

En el caso de los sensores va a ser muy importante saber si nuestro componente es digital o analógico, ya que esto determina dónde debe ser conectado, si a los pines digitales o a los analógicos.

Un sensor digital es aquel que solo puede diferenciar entre dos estados (cierto o falso), no es capaz de dar una información intermedia. Por ejemplo, un pulsador está pulsado o no lo está, no puede quedarse a medio pulsar.

Un sensor analógico es aquel que puede tener más de dos valores, por lo que no se puede transmitir de forma digital. Por ejemplo, si queremos informar sobre intensidad de luz de la habitación, no nos vale con decir “cierto” o “falso”, necesitamos más valores para indicar si hay mucha o poca luz. En una placa Arduino, un sensor analógico puede transmitir valores entre el 0 y el 1023.

Antes de empezar con los componentes es necesario conocer la placa controladora, el cerebro, donde se conectarán el resto de componentes para coordinarlos para una aplicación concreta; a continuación de la misma se presentan los diferentes componentes del Kit de Robótica en orden de dificultad creciente:

Placa controladora: Zum Core

Una placa controladora es una placa formada por un microcontrolador y puertos de entrada/salida. Es decir, consta de un circuito integrado programable que será capaz recibir y procesar datos e instrucciones que programemos en su memoria. A través de las entradas y salidas que tiene integradas se pueden realizar lecturas del entorno y generar respuestas a través de los diferentes componentes. Se pueden encontrar este tipo de placas en proyectos de robótica o impresoras 3D entre otros.

Sensores

Pulsador

Un pulsador es un sensor digital que al presionarlo se activa (1 o verdadero) y al dejar de pulsarlo se desactiva (0 o falso). En nuestra vida diaria estamos rodeados de pulsadores, desde los botones del ascensor a los botones de stop de los autobuses o las teclas del ordenador.

Sensor IR

El sensor infrarrojo o IR es un dispositivo que emite una luz infrarroja y detecta la cantidad de luz infrarroja reflejada. De esta forma es capaz de diferenciar entre blanco y negro o de medir distancias en algunos casos. El sensor infrarrojo que vamos a utilizar es digital y devuelve un 1 cuando detecta mucha luz (o detecta blanco) y un 0 cuando no detecta luz (o detecta negro). Hay muchos tipos de sensores infrarrojos, y en ellos se pueden codificar mensajes en la señal del emisor que podrán ser leídos por el receptor, lo que los hace idóneos para por ejemplo mandos de televisión y diferentes dispositivos.

Sensor LDR

El sensor de luz, también conocido como LDR o fotorresistencia, es un sensor analógico que nos da una medida de la intensidad de luz. Como todos los sensores analógicos, puede dar valores comprendidos entre 0 y 1023, dando un 0 cuando se encuentra totalmente a oscuras y aumentando el valor a medida que aumenta la luz. En este tipo de sensores el rango de medida abarca también el espectro de luz visible por el ser humano por lo que es ideal en aplicaciones como las de luces automáticas (se encienden o no en función de la cantidad de luz).

Potenciómetro

Un potenciómetro es una resistencia eléctrica variable, es decir, un componente que permite regular la intensidad de la corriente eléctrica de un circuito. Se utilizan en muchos dispositivos, como en lámparas para regular la intensidad de luz o en equipos de música para ajustar el volumen. Como todos los sensores analógicos, el potenciómetro devolverá valores entre 0 y 1023.

Joystick

El joystick es un dispositivo de control con dos ejes en nuestro caso; es en realidad la combinación de tres sensores en un mismo componente, con dos sensores analógicos para controlar las posiciones horizontal y vertical, y uno digital que actúa como pulsador.

Para controlar la posición horizontal (eje x) y vertical (eje y) tiene dos potenciómetros, uno para cada dirección, que nos darán valores comprendidos entre 0 y 1023. El pulsador al ser digital, tan solo podrá dar los valores ‘0’ y ‘1’.

Por esta razón, el joystick tiene tres cables de conexión, donde si nos fijamos en las conexiones podemos ver que indica XVG (para el movimiento horizontal) YVG (para el movimiento vertical) y KVG (para el pulsador). Se puede ver el uso de este componente en los mandos para controlar videoconsolas así como en los mandos de control de algunos aviones modernos.

Botonera

La botonera no es más que un conjuntos de botones o pulsadores; se trata de un sensor de tipo analógico que transmite una señal analógica (entre 0 y 1023) que será interpretada por la placa para saber qué botón ha sido pulsado. Podría parecer un sensor digital, puesto que tiene pulsadores (que se han definido como digitales), pero se trabaja con una señal analógica ya que si no sería imposible determinar qué botón ha sido pulsado si la placa recibe tan solo un ‘1’ o un ‘0’. Este componente se puede encontrar por ejemplo (con muchos mas botones) en los teclados de ordenador.

Ultrasonido

Un sensor de ultrasonidos es un componente capaz de medir distancias. Utiliza ondas de alta frecuencia y mide el tiempo que tarda la onda en regresar para medir la distancia a un objeto. Este tipo de sensores tiene dos partes, una es el emisor que emite la señal y la otra el receptor que recibe la señal si ésta rebota sobre algún obstáculo cercano. Pueden ser utilizados para detectar cualquier material capaz de rebotar las ondas de sonido, lo que incluye líquidos e incluso material en suspensión

Este sistema es el mismo que utilizan los murciélagos para orientarse y debido a las propiedades que se han explicado es muy útil para medir el nivel de llenado de tanques con líquido, que dejarían pasar la luz utilizada por otros sensores.

Actuadores

LED

Un LED (light-emitting diode) es un componente capaz de emitir luz; más concretamente se trata de un diodo, un componente que solo deja pasar la electricidad en un sentido y la bloquea en el otro. En el caso de los LED, cuando circula electricidad emiten luz. Los LED son baratos, gastan muy poca energía y pueden llegar a ser muy luminosos. Se utilizan mucho en sistemas electrónicos y están sustituyendo a la iluminación tradicional por su eficiencia.

Zumbador

El zumbador o buzzer, es un componente capaz de producir sonidos a diferentes frecuencias. Son utilizados en multitud de sistemas para producir señales o avisos, como en despertadores, timbres, temporizadores de electrodomésticos (como el de un horno), etc.

Miniservo

Un servomotor es un pequeño motor que es capaz de girar entre 0 y 180 grados, por lo que no puede dar vueltas completas, aunque lo interesante de los servomotores es que nosotros decidimos a qué posición o ángulo deben moverse. Se pueden encontrar en aeromodelismo, en el timón de los aviones donde es necesario conocer la posición del motor (ángulo de giro).

Servo de rotación continua

Un servo de rotación continua es un motor cuyo circuito electrónico nos permite controlar la dirección de giro así como la velocidad del mismo. A diferencia del miniservo, no se detiene en una posición, sino que gira continuamente.

Son muy utilizados en robótica y en muchas aplicaciones electrónicas, como en lectores de DVD, escaleras mecánicas, ascensores, etc., donde es necesario conocer la velocidad y dirección de giro.