Componentes Electrónicos

1. Introducción2. Resistencias 3. Condensador 4. Reóstatos5. Transformador6. Diodo7. Bobina8. Pila (acumulador, batería)9. Fusible10. Relé11. Transistores12. Circuitos integrados

INTRODUCCIÓN

A finales de la década de 1940, la electrónica no tenia mayor consideración que la de ser una rama secundaria de la electricidad. Aunque por aquel entonces ya existían aparatos que podrían tener al menos exteriormente, cierto aspecto de "electrónicos", como receptores de radio, tocadiscos o rudimentarias máquinas de calcular no dejaban de ser circuitos y piezas puramente eléctricas unidas mediante cables.

Las investigaciones en busca de mejoras, tanto en las propiedades como, sobre todo, en el tamaño de las válvulas, dieron origen a la aparición de unos nuevos materiales llamados semiconductores, que a su vez provocaron la creación de una nueva disciplina tecnológica denominada electrónica.

Sea como fuere, tanto en electricidad como en electrónica, el movimiento de los electrones es el motivo fundamental del funcionamiento de sus circuitos; la única diferencia es que la segunda utiliza componentes tales como las válvulas, los semiconductores y los circuitos integrados, a los que genéricamente se denomina elementos activos en oposición a los usados en electricidad (resistencias, condensadores, bobinas etc.), llamados elementos pasivos

Gracias a tales elementos activos, la electrónica se constituye en una ciencia cuyo objetivo primordial es ser una perfecta herramienta para obtener, manejar y utilizar información.

Como ya hemos dicho, los componentes son elementos básicos con los que se construyen circuitos, y desempeñan, por lo tanto, las funciones elementales de la electrónica.

Cada circuito, ya sea eléctrico o electrónico ha de contener, por lo menos, un componente pasivo que actué como conductor y que provoque la circulación de una corriente eléctrica por dicho circuito.

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RESISTENCIAS

Propiedad de un objeto o sustancia que hace que se resista u oponga al paso de una corriente eléctrica. La resistencia de un circuito eléctrico determina según la llamada ley de Ohm cuánta corriente fluye en el circuito cuando se le aplica un voltaje determinado. La unidad de resistencia es el ohmio, que es la resistencia de un conductor si es recorrido por una corriente de un amperio cuando se le aplica una tensión de 1 voltio. La abreviatura habitual para la resistencia eléctrica es R, y el símbolo del ohmio es la letra griega omega, Ω.

En algunos cαlculos eléctricos se emplea el inverso de la resistencia, 1/R, que se denomina conductancia y se representa por G. La unidad de conductancia es siemens, cuyo símbolo es S. Aún puede encontrarse en ciertas obras la denominación antigua de esta unidad, Ohm.

Se denomina resistencia o resistor (en lenguaje técnico) al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. En otros casos, como en las planchas, calentadores, etc., las resistencias se emplean para producir calor aprovechando el Efecto Joule. Es frecuente utilizar la palabra resistor como sinónimo de resistencia.

La corriente máxima de una resistencia viene condicionada por la máxima potencia que puede disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación. Los valores más corrientes son 0.25 W, 0.5 W y 1 W.

Código de colores

Las resistencias de potencia pequeña, empleadas en circuitos electrónicos, van rotuladas con un código de franjas de colores. Para caracterizar una resistencia hacen falta tres valores: resistencia eléctrica, disipación máxima y precisión.Los otros datos se indican con un conjunto de rayas de colores sobre el cuerpo del elemento. Son tres, cuatro o cinco rayas; dejando la raya de tolerancia

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(normalmente plateada o dorada) a la derecha, se leen de izquierda a derecha. La última raya indica la tolerancia (precisión). De las restantes, la última es el multiplicador y las otras las cifras.

CONDENSADOR (CAPACITOR)

El condensador es uno de los componentes mas utilizados en los circuitos eléctricos.

Un condensador es un componente pasivo que presenta la cualidad de almacenar energía eléctrica. Esta formado por dos laminas de material conductor (metal) que se encuentran separados por un material dieléctrico (material aislante). En un condensador simple, cualquiera sea su aspecto exterior, dispondrá de dos terminales, los cuales a su vez están conectados a las dos laminas conductoras.

 

Condensador no polarizado Condensador variable

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 REÓSTATOS

Son resistencias bobinadas variables dispuestas de tal forma que pueda variar el valor de la resistencia del circuito en que esta instalada, como ya sabemos, son capaces de aguantar mas corriente. . A las resistencias variables se le llaman reóstatos o potenciómetros, con un brazo de contacto deslizante y ajustable, suelen utilizarse para controlar el volumen de radios y televisiones.

 

TRANSFORMADOR

Dispositivo eléctrico que consta de una bobina de cable situada junto a una o varias bobinas más, y que se utiliza para unir dos o más circuitos de corriente alterna (CA) aprovechando el efecto de inducción entre las bobinas. La bobina conectada a la fuente de energía se llama bobina primaria. Las demás bobinas reciben el nombre de bobinas secundarias. Un transformador cuyo voltaje secundario sea superior al primario se llama transformador elevador. Si el voltaje secundario es inferior al primario este dispositivo recibe el nombre de transformador reductor. El producto de intensidad de corriente por voltaje es constante en cada juego de bobinas, de forma que en un transformador elevador el aumento de voltaje de la bobina secundaria viene acompañado por la correspondiente disminución de corriente. La cantidad de terminales varía según cuantos bobinados y tomas tenga. Como mínimo son tres para los auto- transformadores y cuatro en adelante para los transformadores. No tienen polaridad aunque si orientación magnética de los bobinados.

 

TRANSFORMADOR NÚCLEO DE AIRE TRANSFORMADOR

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DIODO

Componente electrónico que permite el paso de la corriente en un solo sentido. Los primeros dispositivos de este tipo fueron los diodos de tubo de vacío, que consistían en un receptáculo de vidrio o de acero al vacío que contenía dos electrodos: un cátodo y un ánodo. Ya que los electrones pueden fluir en un solo sentido, desde el cátodo hacia el ánodo, el diodo de tubo de vacío se podía utilizar en la rectificación. Los diodos más empleados en los circuitos electrónicos actuales son los diodos fabricados con material semiconductor. El más sencillo, el diodo con punto de contacto de germanio, se creó en los primeros días de la radio, cuando la señal radiofónica se detectaba mediante un cristal de germanio y un cable fino terminado en punta y apoyado sobre él. En los diodos de germanio (o de silicio) modernos, el cable y una minúscula placa de cristal van montados dentro de un pequeño tubo de vidrio y conectados a dos cables que se sueldan a los extremos del tubo.

 

Diodo rectificador Diodo emisor de luz (LED)

BOBINA

Las bobinas (también llamadas inductores) consisten en un hilo conductor enrollado. Al pasar una corriente a través de la bobina, alrededor de la misma se crea un campo magnético que tiende a oponerse a los cambios bruscos de la intensidad de la corriente. Al igual que un condensador, una bobina puede utilizarse para diferenciar entre señales rápida y lentamente cambiantes (altas y bajas frecuencias). Al utilizar una bobina conjuntamente con un condensador, la tensión de la bobina alcanza un valor máximo a una frecuencia específica que depende de la capacitancia y de la inductancia. Este principio se emplea en los receptores de radio al seleccionar una frecuencia específica mediante un condensador variable.

 

BOBINAS

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PILA (Acumulador, Batería)

Dispositivo que convierte la energía química en eléctrica. Todas las pilas consisten en un electrolito (que puede ser líquido, sólido o en pasta), un electrodo positivo y un electrodo negativo. El electrolito es un conductor iónico; uno de los electrodos produce electrones y el otro electrodo los recibe. Al conectar los electrodos al circuito que hay que alimentar, se produce una corriente eléctrica.

Las pilas en las que el producto químico no puede volver a su forma original una vez que la energía química se ha transformado en energía eléctrica (es decir, cuando las pilas se han descargado), se llaman pilas primarias o voltaicas. Las pilas secundarias o acumuladores son aquellas pilas reversibles en las que el producto químico que al reaccionar en los electrodos produce energía eléctrica, puede ser reconstituido pasando una corriente eléctrica a través de él en sentido opuesto a la operación normal de la pila.

PILA-ACUMULADOR-BATERÍA

FUSIBLE

Dispositivo de seguridad utilizado para proteger un circuito eléctrico de un exceso de corriente. Su componente esencial es, habitualmente, un hilo o una banda de metal que se derrite a una determinada temperatura. El fusible está diseñado para que la banda de metal pueda colocarse fácilmente en el circuito eléctrico. Si la corriente del circuito excede un valor predeterminado, el metal fusible se derrite y se rompe o abre el circuito. Los dispositivos utilizados para detonar explosivos también se llaman fusibles.

Un fusible cilíndrico está formado por una banda de metal fusible encerrada en un cilindro de cerámica o de fibra. Unos bornes de metal ajustados a los extremos del fusible hacen contacto con la banda de metal. Este tipo de fusible se coloca en un circuito eléctrico de modo que la corriente fluya a través de la banda metálica para que el circuito se complete. Si se da un exceso de corriente en el circuito, la conexión de metal se calienta hasta su punto de fusión y se rompe. Esto abre el circuito, detiene el paso de la corriente y, de ese modo, protege al circuito.

 

FUSIBLES

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RELÉ

Conmutador eléctrico especializado que permite controlar un dispositivo de gran potencia mediante un dispositivo de potencia mucho menor. Un relé está formado por un electroimán y unos contactos conmutadores mecánicos que son impulsados por el electroimán. Éste requiere una corriente de sólo unos cientos de miliamperios generada por una tensión de sólo unos voltios, mientras que los contactos pueden estar sometidos a una tensión de cientos de voltios y soportar el paso de decenas de amperios. Por tanto, el conmutador permite que una corriente y tensión pequeñas controlen una corriente y tensión mayores. Técnicamente un relé es un aparato electromecánico capaz de accionar uno o varios interruptores cuando es excitado por una corriente eléctrica.

 

Relé rápido Relé con doble bobinado

TRANSISTORES

Los transistores se componen de semiconductores. Se trata de materiales, como el silicio o el germanio, dopados (es decir, se les han incrustado pequeñas cantidades de materias extrañas), de manera que se produce un exceso o una carencia de electrones libres. En el primer caso, se dice que el semiconductor es del tipo n, y en el segundo, que es del tipo p. Combinando materiales del tipo n y del tipo p se puede producir un diodo. Cuando éste se conecta a una batería de manera tal que el material tipo p es positivo y el material tipo n es negativo, los electrones son repelidos desde el terminal negativo de la batería y pasan, sin ningún obstáculo, a la región p, que carece de electrones. Con la batería invertida, los electrones que llegan al material p pueden pasar sólo con muchas dificultades hacia el material n, que ya está lleno de electrones libres, en cuyo caso la corriente es prácticamente cero.

 

Transistor NPN Transistor PNP

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CIRCUITOS INTEGRADOS

La mayoría de los circuitos integrados son pequeños trozos, o chips, de silicio, de entre 2 y 4 mm2, sobre los que se fabrican los transistores. La fotolitografía permite al diseñador crear centenares de miles de transistores en un solo chip situando de forma adecuada las numerosas regiones tipo n y p. Durante la fabricación, estas regiones son interconectadas mediante conductores minúsculos, a fin de producir circuitos especializados complejos. Estos circuitos integrados son llamados monolíticos por estar fabricados sobre un único cristal de silicio. Los chips requieren mucho menos espacio y potencia, y su fabricación es más barata que la de un circuito equivalente compuesto por transistores individuales.

(IC)Circuito integrado símbolo genérico

El TRIAC

El Triac es un dispositivo semiconductor que pertenece a la familia de los dispositivos de control por tiristores. El triac es en esencia la conexión de dos tiristores en paralelo pero conectados en sentido  opuesto y compartiendo la misma compuerta.

El triac sólo se utiliza en corriente alterna y al igual que el tiristor, se dispara por la compuerta. Como el triac funciona en corriente alterna, habrá una parte de la onda que será positiva y otra negativa.

La parte positiva de la onda (semiciclo positivo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de arriba hacia abajo (pasará por el tiristor que apunta hacia abajo), de igual manera:

La parte negativa de la onda (semiciclo negativo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de abajo hacia arriba (pasará por el tiristor que apunta hacia arriba)

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Para ambos semiciclos la señal de disparo se obtiene de la misma patilla (la puerta o compuerta).

Lo interesante es, que se puede controlar el momento de disparo de esta patilla y así, controlar el tiempo que cada tiristor estará en conducción. (recordar que un trisitor solo conduce cuando ha sido disparada (activada) la compuerta y entre sus terminales hay un voltaje positivo de un valor mínimo para cada tiristor)

Entonces, si se controla el tiempo que cada tiristor está en conducción, se puede controlar la corriente que se entrega a una carga y por consiguiente la potencia que consume.

Ejemplo: Una aplicación muy común es el atenuador luminoso de lámparas incandescentes (circuito de control de fase).

Donde: - Ven: Voltaje aplicado al circuito (A.C.) - L: lámpara - P: potenciómetro - C: condensador (capacitor) - R: Resistencia - T: Triac - A2: Anodo 2 del Triac - A3: Anodo 3 del Triac - G: Gate, puerta o compuerta del Triac

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El triac controla el paso de la corriente alterna a la lámpara (carga), pasando continuamente entre los estados de conducción (cuando la corriente circula por el triac) y el de corte (cuando la corriente no circula)

Si se varía el potenciómetro, se varía el tiempo de carga del condensador causando que se incremente o reduzca la diferencia de fase de la tensión de alimentación y la que se aplica a la compuerta

Nota: la diferencia de fase o la fase entre dos señales u ondas se define como el ángulo (diferencia de tiempo) que existe entre los dos orígenes de las mismas.

El DIODO

Es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede encontrar, prácticamente en cualquier circuito electrónico. Los diodos se fabrican en versiones de silicio (la más utilizada) y de germanio.

Los diodos constan de dos partes, una llamada N y la otra llamada P, separados por una juntura llamada barrera o unión. Esta barrera o unión es de 0.3 voltios en el germanio y de 0.6 voltios aproximadamente en el diodo de silicio.

Símbolo del diodo ( A - ánodo,  K - cátodo)

El diodo se puede puede hacer funcionar de 2 maneras diferentes:

Polarización directa: Es cuando la corriente que circula por el diodo sigue la ruta de la flecha (la del  diodo), o sea del ánodo al cátodo. En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad  comportándose prácticamente como un corto circuito.

Diodo en polarización directa

Polarización inversa: Es cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o se del cátodo al ánodo. En este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prácticamente como un circuito abierto.

Diodo en polarización inversa

Nota: El funcionamiento antes mencionado se refiere al diodo ideal, ésto quiere decir que el diodo se toma como un elemento perfecto (como se hace en casi todos los casos), tanto en polarización directa como en polarización inversa.  

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Aplicaciones del diodo: Los diodos tienen muchas aplicaciones, pero una de las más comunes es el proceso de conversión de corriente alterna (C.A.) a corriente continua (C.C.). En este caso se utiliza el diodo como rectificador 

CONCLUSIÓN

Los componentes electrónicos han venido evolucionando a través del tiempo que cada día, mas pequeños y complejos son los circuitos eléctricos, esto se debe a que los componentes son elaborados con la finalidad de realizar diversas tareas dentro del circuito en el caso de los circuitos integrados su desarrollo ha revolucionado los campos de las comunicaciones, la gestión de la información y la informática. Los circuitos integrados han permitido reducir el tamaño de los dispositivos con el consiguiente descenso de los costes de fabricación y de mantenimiento de los sistemas. Al mismo tiempo, ofrecen mayor velocidad y fiabilidad. Los relojes digitales, las computadoras portátiles y los juegos electrónicos son sistemas basados en microprocesadores.

Otro avance importante es la digitalización de las señales de sonido, proceso en el cual la frecuencia y la amplitud de una señal de sonido se codifica digitalmente mediante técnicas de muestreo adecuadas, es decir, técnicas para medir la amplitud de la señal a intervalos muy cortos. La música grabada de forma digital, como la de los discos compactos, se caracteriza por una fidelidad que no era posible alcanzar con los métodos de grabación directa. De igual manera pasa con los transistores, ha reemplazado casi completamente al tubo de vacío en la mayoría de sus aplicaciones. Al incorporar un conjunto de materiales semiconductores y contactos eléctricos, el transistor permite las mismas funciones que el tubo de vacío, pero con un coste, peso y potencia más bajos, y una mayor fiabilidad.

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Fuente de tensión (Alimentación)

Muchos circuitos necesitan para su funcionamiento, una alimentación de corriente continua (C.C.), pero lo que normalmente se encuentra es alimentación de corriente alterna (C.A.)

En el gráfico siguiente se ve el funcionamiento de una fuente, con ayuda de un diagrama de bloques.

También se muestran las formas de onda esperadas al inicio (Entrada en A.C.), al final (Salida en C.C.) y entre cada uno de ellos.

 

La señal de entrada, que va al primario del transformador, es una onda senoidal cuya amplitud dependerá del lugar en donde vivimos (110 / 220 Voltios c.a. u otro).

 - El transformador entrega en su secundario una señal con una amplitud menor a la señal de entrada y ésta deberá tener un valor que esté de acorde a la tensión (voltaje) final de corriente continua que se desea obtener.Por ejemplo si se desea obtener una tensión final en corriente directa de 12 Voltios, el secundario del transformador deberá tener una tensión en c.a. no menor a los 9 voltios, quedando este valor muy ajustado (recordar que el valor pico el secundario es: Vp = 1.41 x Vrms = 1.41 x 9 =   12.69 Voltios). Si se toman en cuenta las caídas de tensión en las diferentes etapas (bloques) de la fuente de poder, posiblemente ya no se puedan obtener los 12 voltios esperados. En este caso se escogería un transformador con una tensión en el secundario de 12 voltios c.a.. Con esta tensión en c.a. se obtiene una tensión pico: Vp = 1.41 x 12 = 16.92 voltios.

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 - El rectificador convierte la señal anterior en una onda de corriente continua pulsante, y en el caso del diagrama, se utiliza un rectificador de 1/2 onda (elimina la parte negativa de la onda.)

 - El filtro, formado por uno o más condensadores (capacitores), alisa o aplana la onda anterior eliminando el componente de corriente alterna (c.a.) que entregó el rectificador. Los capacitores se cargan al valor máximo de tensión entregada por el rectificador y se descargan lentamente cuando la señal pulsante del desaparece. (ver el diagrama)

 - El regulador recibe la señal proveniente del filtro y entrega una tensión constante sin importar las variaciones en la carga o del voltaje de alimentación.

 - Los transformadores se utilizan para disminuir o elevar voltajes de corriente alterna. - Los rectificadores están formados por diodos y se utilizan el proceso de transformación de una señal de corriente alterna a corriente continua, permitiendo el paso o no de los semiciclos de ondas de corriente alterna.  - Los filtros, pueden ser de varios tipos y se utilizan para eliminar los componentes de C.A. no deseados. - Los reguladores son un grupo de elementos o un elemento electrónico. 

Fuente de alimentación variable 0-15 volts.

Componentes a utilizarR1.-    Potenciómetro lineal de 10 KohmsR2.-    Resistor de 820 ohms 1/2 WattR3.-    Resistor de 1 Kohm 1/2 WattC1.-    Capacitor 100 uF 35 voltsC2.-    Capacitor 0.02 uF 50 voltsC3.-    Capacitor 470 uF 25 voltsD1,D2.- Diodo de silicio 1N4001 1A 50PIVQ1.-    Transistor de potencia NPN C1173T1.-    Transformador de potencia secundario 50V derivado central Z1.-    Diodo Zener 1N5246B 16 volts 500 mWatts

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Fuente de alimentación regulada a 5 volts

Componentes a utilizar     C1, C2.-  Capacitor electrolítico de 2200 uF, 16V     D1 a D4.- Diodo de silicio 1N5400     IC1.-     Regulador de voltaje 7805 (5V)     T1.-      Transformador de voltaje de 8 a 12 V, 1.5A aprox.

Fuente regulada de 12 voltios automóvil a 5, 6 o 7

Componentes:

Circuito integrado de regulación de voltaje L7808  (máx 35V entrada/máx 1A salida). Una cucaracha disipadora de calor para el circuito integrado (ver foto al final del

documento) Un pequeño tornillo y tuerca para agarrar el circuito integrado al disipador de calor. 1 Condensador de tántalo de 0,1µF y 35V. 1 Condensador de tántalo de 1 µF y 35V. (opcional pero altamente recomendado) 1 diodo 4007 para proteger al circuito en caso

de que se introduzca la corriente en la polaridad incorrecta.

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ADC - CDA

En el mundo real las señales analógicas varían constantemente, pueden variar lentamente como la temperatura o muy rápidamente como una señal de audio. Lo que sucede con las señales analógicas es que son muy difíciles de manipular, guardar y después recuperar con exactitud.

Si esta información analógica se convierte a información digital, se podría manipular  sin problema. La información manipulada puede volver a tomar su valor analógico si se desea con un DAC (convertidor Digital a Analógico)

Hay que definir que tan exacta será la conversión entre la señal analógica y la digital, para lo cual se define la resolución que tendrá.

Primero se define el número máximo de bits de salida (la salida digital). Este dato permite determinar el número máximo de combinaciones en la salida digital. Este número máximo está dado por:  2n donde n es el número de bits.

También la resolución se entiende como el voltaje necesario (señal analógica) para lograr que en la salida (señal digital) haya un cambio del bit menos significativo.(LSB)

Para hallar la resolución se utiliza la siguiente fórmula: Resolución = ViFS / [ 2n - 1]

Donde: n = número de bits del ADCViFS = es el voltaje que hay que poner a la entrada del convertidor para obtener una conversión máxima (todas las salidas son "1")

Ejemplo # 1:

Si se tiene un convertidos analógico / digital de 4 bits y el rango de voltaje de entrada es de 0 a 15 voltios

 

Con  n = 4 y   ViFS = 15 Voltios

La resolución será =

ViFS / [2n -1]  = 15 / [24 - 1] = 15 / 15 = 1 voltio / variación en el bit menos significativo

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Esto significa que un cambio de 1 voltio en la entrada, causará  un cambio del bit menos significativo (LSB) a la salida. En este caso este bit es D0. Ver la siguiente tabla.

De esta manera se construye una tabla de que muestra la conversión para este ADC:

Entrada analógica

Salida digital de 4 bits

 Voltios D3 D2 D1 D0

0 0 0 0 0

1 0 0 0 1

2 0 0 1 0

3 0 0 1 1

4 0 1 0 0

5 0 1 0 1

6 0 1 1 0

7 0 1 1 1

8 1 0 0 0

9 1 0 0 1

10 1 0 1 0

11 1 0 1 1

12 1 1 0 0

13 1 1 0 1

14 1 1 1 0

15 1 1 1 1

CDA - DAC

En el mundo real las señales analógicas varían constantemente, pueden variar lentamente como la temperatura o muy rápidamente como una señal de audio. Lo que sucede con las señales analógicas es que son muy difíciles de manipular, guardar y después recuperar con exactitud.

Si esta información analógica se convierte a información digital, se podría manipular  sin problema. La información manipulada puede volver a tomar su valor analógico si se desea con un DAC (convertidor Digital a Analógico)

Un DAC contiene normalmente una red resistiva divisora de tensión, que tiene una tensión de referencia estable y fija como entrada.Hay que definir que tan exacta será la conversión entre la señal analógica y la digital, para lo cual se define la resolución que tendrá.

En la siguiente figura se representa un convertidor Digital - Analógico de 4 bits. cada entrad digital puede ser sólo un "0" o un "1". D0 es el bit menos significativo (LSB) y D3 es el más significativo (MSB). El voltaje de salida analógica tendrá uno de 16 posibles valores dados por una de las 16 combinaciones de la entrada digital.

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La resolución se define de dos maneras:

Primero se define el número máximo de bits de salida (la salida digital). Este dato permite determinar el número máximo de combinaciones en la salida digital. Este número máximo está dado por: 2n donde n es el número de bits.

También la resolución se entiende como el voltaje necesario (señal analógica) para lograr que en la salida (señal digital) haya un cambio del bit menos significativo (LSB).

Para hallar la resolución se utiliza la siguiente fórmula:  Resolución = VoFS / [ 2n - 1]

Donde: - n = número de bits del ADC

 - VoFS = es el voltaje que hay que poner a la entrada del convertidor para obtener una conversión máxima (todas las salidas son "1")

Ejemplo:Se tiene un convertidor digital - analógico de 8 bits y el rango de voltaje de salida de 0 a 5 voltios.

Con  n = 8, hay una resolución de 2N =  256 o lo que es o mismo: El voltaje de salida puede tener 256 valores distintos  (contando el "0")

También: resolución =  VoFS / [ 2n - 1]  =  5 / 28-1  =  5 / 255  =  19.6 mV / variación en el bit menos significativo

Con n = 4 bits, se consiguen 2n = 16 posibles combinaciones de entradas digitales

La salida analógica correspondiente a cada una de las 16 combinaciones dependerá del voltaje de referencia que estemos usando, que a su vez dependerá del voltaje máximo que es posible tener a la salida analógica.

Si V máximo es 10 Voltios, entonces el Vref. (voltaje de referencia) será 10 / 16 = 0.625 Voltios.

Si el voltaje máximo es 7 voltios, Vref = 7 / 16 = 0.4375 Voltios

Se puede ver estos voltajes de referencia serán diferentes (menores) si se utiliza un DAC de 8 o mas bits. Con el de 8 bits se tienen 256 combinaciones

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en vez de 16. Esto significa que el voltaje máximo posible se divide en mas partes, lográndose una mayor exactitud.

Si el Vref = 0.5 Voltios

Entrada digitalSalida

analógica

D3 D2 D1 D0 Voltios

0 0 0 0 0

0 0 0 1 0.5

0 0 1 0 1.0

0 0 1 1 1.5

0 1 0 0 2.0

0 1 0 1 2.5

0 1 1 0 3.0

0 1 1 1 3.5

1 0 0 0 4.0

1 0 0 1 4.5

1 0 1 0 5.0

1 0 1 1 5.5

1 1 0 0 6.0

1 1 0 1 6.5

1 1 1 0 7.0

1 1 1 1 7.5

Se puede ver que mientras más bits tenga el convertidor más exacta será la conversión

Si se tiene diferentes tipos de DAC y todos ellos pueden tener una salida máxima de 15 voltios, se puede ver que la resolución y exactitud de la salida analógica es mayor cuando más bits tenga. Ver siguiente cuadro

# de bits del DAC Resolución

4 bits 15 voltios / 15 = 1Voltio

8 bits 15 voltios / 255 = 58.8 miliVoltios

16 bits 15 voltios / 65536 = 0.23 milivoltios

32 bits 15 voltios / 4294967296 = 0.0000035 milivoltios

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De forma similar a los seres vivos, los sensores facilitan la información necesaria para que los robots interpreten el mundo real. Todo robot debe tener al menos un sensor con el que interactuar. La mayoría de los sistemas robóticas incluyen al menos sensores de obstáculos (bumpers) y algún sensor de guiado por infrarrojos o ultrasonidos. Los sensores avanzados, además de detectar algo, son capaces de reportar una medida de lo detectado, como puede ser un sensor de temperatura, o un medidor de distancias ultrasónico por ejemplo.

SENSORESS300468 SENSOR DE INCLINACION PARA ROBONOVA

Sensor de Inclinación Analógico de +-60 Grados

Sensor de inclinación analógico que proporciona una tensión de salida proporcional al grado de inclinación. El sensor se conecta directamente en el circuito de control del Robonova en alguna de los conversores analógicos digitales que incorpora y permite saber al robot cual es su grado de inclinación actual, de una forma muy sencilla. El sensor resulta especialmente útil para hacer que el Robonova se ponga de pie automáticamente si se cae por cualquier motivo. El sensor se conecta directamente al circuito de control del Robonova como si fuera un servo , alimentandose directamente de este. Características técnicas: Rango de medida +- 60º. Resolución: 0,1 º. Tiempo de respuesta: 0,5 Sec. Alimentación: 5V 1 mA. Peso 5 g. Sensibilidad: 30 uS/º. Medidas 15 x 19 x 12 mm.

S320085 SENSOR TERMICO DE 8 PIXELES CON BARRIDO TPA81

Piro Sensor de Matriz Lineal.

TPA81 es un sensor térmico de 8 pixeles capaz de medir la temperatura de un objeto a distancia. Este sensor esta formado en realidad por una matriz de 8 sensores colocados linealmente de forma que puede medir 8 puntos adyacentes simultáneamente. A diferencia de los sensores pir utilizados en sistemas de alarmas y detectores para encender luces, el sensor térmico no necesita que haya movimiento para detectar el calor, por lo que su aplicación en el campo de la robótica, abre gran cantidad de aplicaciones no disponibles hasta ahora. El sensor se conecta por bus I2C y además se le puede conectar un servo estándar que es controlado por el propio sensor para hacer un barrido y tomar 32 mediciones diferentes, obteniendose un mapa térmico de 180 grados. El TPA81 es capaz de detectar la llama de una vela a 2 metros de distancia y además no le afecta la luz ambiental.

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S320095 SENSOR INFRARROJOS SHARP GP2D02

Medidor de Distancias por Infrarrojos

El Sharp GP2D02 es un sensor medidor de distancias por infrarrojos con un rango de trabajo de 10 a 80 cm, con un consumo mínimo cuando esta en reposo. El sensor utiliza solo una línea de entrada y otra de salida para comunicarse con el procesador principal. Su utilización es tan sencilla como mandar un pulso bajo en la entrada de control, esperar 70 ms y mandar 8 pulsos de reloj para leer el valor de la distancia medida. El sensor se entrega con un conector de 4 pines y un diodo para poder conectarlo a cualquier circuito CMOS/TTL. Tensión de funcionamiento 5V, Temperatura funcionamiento:-10 a 60ºC, Consumo Max - Min: 35 mA, 3uA.

S320100 SENSOR INFRARROJOS SHARP GP2D05

Medidor de Distancias por Infrarrojos

El Sharp GP2D05 es un sensor medidor de distancias por infrarrojos que indica mediante una salida lógica (0 o 1) si hay algún objeto dentro del alcance preestablecido. El rango se ajusta entre 10 y 80 cm con la ayuda de una resistencia variable fácil de regular. El sensor utiliza solo una línea de entrada y otra de salida para comunicarse con el procesador principal. Su utilización es tan sencilla como mandar un pulso bajo en la entrada de control, esperar 28 -56 MS y leer el estado 1, (no detección), o 0 (detección) de la línea de salida para saber si se ha detectado un objeto dentro del rango ajustado. El sensor se entrega con un conector de 4 pines y un diodo para poder conectarlo a cualquier circuito CMOS/TTL. Tensión de funcionamiento 5V, Temperatura funcionamiento:-10 a 60ºC, Consumo Max - Min: 24 mA, 3uA.

S320103 SENSOR INFRARROJOS SHARP GP2D12

Medidor Analógico de Distancias por Infrarrojos.

El Sharp GP2D12 es un sensor medidor de distancias por infrarrojos que indica mediante una salida analógica la distancia medida. La tensión de salida varia de forma no lineal cuando se detecta un objeto en una distancia entre 10 y 80 cm. La salida esta disponible de forma continua y su valor es actualizado cada 32 ms. Normalmente se conecta esta salida a la entrada de un convertidor analógico digital el cual convierte la distancia en un numero que puede ser usado por el microprocesador. La salida también puede ser usada directamente en un circuito analógico. Hay que tener en cuenta que la salida no es lineal. El sensor utiliza solo una línea de salida para comunicarse con el procesador principal. El sensor se entrega con un conector de 3 pines. Tensión de funcionamiento 5V, Temperatura funcionamiento:-10 a 60ºC, Consumo Medio: 35 mA. Margen de medida 10cm a 80 cm.

S320104 SENSOR INFRARROJOS SHARP GP2D120

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Medidor Analógico de Distancias Cercanas por

Infrarrojos.

El Sharp GP2D120 es un sensor medidor de distancias por infrarrojos que indica mediante una salida analógica la distancia medida en un rango entre 4 y 30 cm. Funcionalmente el GP2D120 es idéntico al GP2D12 pero con un rango de trabajo diferente gracias al empleo de una lente especial que proporciona una distancia de detección menor. La tensión de salida varia de forma no lineal cuando se detecta un objeto en una distancia entre 4 y 30 cm. La salida esta disponible de forma continua y su valor es actualizado cada 32 ms aproximadamente. Normalmente se conecta esta salida a la entrada de un convertidor analógico digital el cual convierte la distancia en un número que puede ser usado por el microprocesador. La salida también puede ser usada directamente en un circuito analógico. Hay que tener en cuenta que la salida no es lineal. El sensor utiliza solo una línea de salida para comunicarse con el procesador principal. El sensor se entrega con un conector de 3 pines. Tensión de funcionamiento 5V, Temperatura funcionamiento:-10 a 60ºC, Consumo Medio: 35 mA. Margen de medida 4cm a 30 cm.

S320105 SENSOR INFRARROJOS SHARP GP2D15

Medidor de Distancias Preajustado a 24 cm.

El Sharp GP2D15 es un sensor medidor de distancias por infrarrojos que indica mediante una salida digital si hay un objeto a menos de 24 cm. De forma continua, esto significa que no es necesario ningún tipo de circuito de control ni temporización externo. Basta con aplicar tensión para que la medida esté disponible cada 50 ms. El sensor utiliza solo una línea de salida para comunicarse con el procesador principal. El sensor se entrega con un conector de 3 pines. Tensión de funcionamiento 5V, Temperatura funcionamiento:-10 a 60ºC, Consumo Medio: 35 mA. Margen de medida 24cm +- 3 cm.

S320106 SENSOR INFRARROJOS SHARP GP2Y0D02YK

Medidor Analógico de Distancias por Infrarrojos.

El sensor Sharp GP2Y0D02YK es un sensor de distancia por infrarrojos cuyas características eléctricas son idénticas a la del sensor GP2D15, pero emplea unas lentes especiales que le proporcionan un rango de trabajo mucho mayor. La distancia de detección viene fijada de fábrica a 80 cm +- 10 cm. La salida esta disponible de forma continua, esto significa que no es necesario ningún tipo de circuito de control ni temporización externo. Basta con aplicar tensión para que la medida esté disponible cada 50 ms. El sensor utiliza solo una línea de salida para comunicarse con el procesador principal. El sensor se entrega con un conector de 3 pines. Tensión de funcionamiento 5V, Temperatura funcionamiento:-10 a 60ºC, Consumo Medio: 35 mA. Margen de medida 80cm +- 10 cm.Puede descargar el PDF del fabricante aquí;.

S320107 SENSOR INFRARROJOS SHARP GP2Y0A02YK

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Medidor Analógico de Distancias por Infrarrojos 20 a

150 cm para robot

El Sharp GP2Y0A02YK es un sensor de infrarrojos que proporciona una lectura continua de la distancia medida como una tensión analógica dentro de un rango de 20 a 150 cm. La tensión de alimentación es de 5V y la tensión de salida varia unos 2 voltios de diferencia entre el margen mínimo y el máximo de la distancia medida. El encapsulado es similar a otros sensores Sharp, pero presenta una mayor distancia entre la lente y el sensor con el fin de aumentar el rango de trabajo. La conexión se realiza mediante un conector JST (incluido) de 3 vías, 2 para la alimentación y una para la salida. a salida esta disponible de forma continua y su valor es actualizado cada 39 ms. Normalmente se conecta esta salida a la entrada de un convertidor analógico digital el cual convierte la distancia en un numero que puede ser usado por el microprocesador. Puede descargar el PDF del fabricante aquí;.

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S320109 SRF235 SENSOR ULTRASONIDOS ALTA FRECUENCIA

Medidor Ultrasónico de Distancias SRF235

SRF235 es un medidor de distancias por ultrasonidos de alta frecuencia y haz estrecho con conexión I2C de múltiples aplicaciones dentro de la robótica. Este sensor de ultrasonidos destaca por utilizar un sensor ultrasónico industrial que funciona a una frecuencia de 235Khz y con un haz de solo 15 grados lo que proporciona una medida de altísima precisión y gran direccionabilidad. Debido a su alta frecuencia, puede efectuar hasta 100 mediciones por segundo, siendo toda la temporización totalmente interna liberando al microcontrolador de retardos y tiempos de espera. Gracias a su bus I2C se pueden conectar hasta 16 unidades con solo dos líneas de entrada y salida, permitiendo montar un completo sonar perimetral en cualquier robot con solo dos pines libres. Este sensor se puede utilizar a la vez que otros sensores de 40 Khz como el srf8 ya que no se hacen interferencias entre si.

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S320110 SRF04 SENSOR DISTANCIAS POR ULTRASONIDOS SRF04

Medidor Ultrasónico de Distancias SRF04

SRF04 es un sensor de distancias por ultrasonidos capaz de detectar objetos y calcular la distancia a la que se encuentra en un rango de 3 a 300 cm. El sensor srf04 funciona por ultrasonidos y contiene toda la electrónica encargada de hacer la medición. Su uso es tan sencillo como enviar el pulso de arranque y medir la anchura del pulso de retorno. De muy pequeño tamaño, destaca por su bajo consumo, gran precisión y bajo precio por lo que esta reemplazando a los sensores Polaroid en los robots mas recientes. Alimentación 5V. Consumo medio 30mA. Medidas 43 x 20 x 17 mm. Totalmente montado es compatible con cualquier microcontrolador como Basic Stamp, OOPIC, BasicX-24, Pic, BX-24, etc.

S320111 SRF05 SENSOR DISTANCIAS ULTRASONIDOS SIMPLE

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Sensor de Distancias de Interfaz Simple

SRF05 es un nuevo sensor de distancias pensado para ser una actualización del clásico SRF04 con el que es compatible, pero además añadiendo nuevas funciones y características. En el modo estándar, el SRF05 se comporta igual que el SRF04 con la diferencia de que el rango de trabajo se ha aumentado de 3 a 4 metros. Esto significa que todo el software que funciona con el SRF04, funciona con el SRF05. Por otro lado, el SRF05 cuenta con un nuevo modo de trabajo que emplea un solo pin para controlar el sensor y hacer la lectura de la medida. Lo que se hace es mandar un impulso para iniciar la lectura y luego poner el pin en modo entrada. Después basta con leer la longitud del pulso devuelto por el sensor, que es proporcional a la distancia medida por el sensor. El SRF05 es mecánicamente igual al SRF04, por lo que puede ser un sustituto de este.

S320112 SRF08 SENSOR DISTANCIAS POR ULTRASONIDOS I2C SRF08

Medidor de Distancias I2C Gran Alcance srf08 para robot

SRF08 es un medidor de distancias por ultrasonidos para robots con conexión I2C, es el mas sensible y preciso del mercado, con muchas mejoras respecto a los sensores Polaroid. El sensor tiene un alcance de 6m y un consumo de 35 mA activo y de solo 3mA en reposo. Gracias a su bus I2C se pueden conectar hasta 16 unidades con solo dos líneas de entrada y salida, permitiendo montar un completo sonar perimetral en cualquier robot con solo dos pines libres. Como valor añadido, incorpora un sensor fotoeléctrico que indica el nivel de iluminación a través también del bus I2C. Su reducido tamaño, su bajo consumo y su posibilidad de multiconexión convierten al srf08 en el sensor ultrasónico de distancias para robots y proyectos de robótica que no tiene rival.

S320114 SRF10 MINI SENSOR DISTANCIAS ULTRASONIDOS I2C

Medidor de Distancias I2C Gran Alcance srf10 para robot

SRF10 es un medidor de distancias por ultrasonidos miniatura para robots con conexión I2C, es el mas sensible y preciso del mercado, con muchas mejoras respecto a los sensores Polaroid. El sensor tiene un alcance de 6m y un consumo de 15 mA activo y de solo 3mA en reposo. Gracias a su bus I2C se pueden conectar hasta 16 unidades con solo dos líneas de entrada y salida, permitiendo montar un completo sonar perimetral en cualquier robot con solo dos pines libres. Su reducidas dimensiones de 32 x 15 x 10 mm lo convierten en el sensor ultrasónico mas pequeño del mundo.

S320115 KIT RASTREADOR DE LINEAS

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Sensor Seguidor de Líneas para robot

El kit rastreador de líneas es un circuito electrónico con 3 sensores de infrarrojos que colocados en la parte frontal de los robots, le permiten detectar una líneas dibujada en el suelo y hacer que el robot siga el trazo de la línea. Se conecta con el microcontrolador mediante 3 salidas digitales correspondientes a cada uno de los sensores. Alimentación 7-12 V sin regular o 5 V regulados. Consumo máximo 75 mA. Disponible en versión SUPER FACIL totalmente montado.

S320135 SENSOR PROXIMIDAD POR INFRARROJOS

Detector Obstáculos por Infrarrojos para robot

Este detector de obstáculos por infrarrojos, permite a los robots hacer una navegación básica evitando los obstáculos. El circuito utiliza dos emisores de infrarrojos modulados y un receptor de IR amplificado, que permite captar las señales reflejadas por los objetos a una distancia de entre 20 y 65 cm. El sensor de infrarrojos se conecta con el microcontrolador principal mediante 2 salidas y 1 entrada digital. Alimentación 5 V regulados. Consumo medio 8 mA. Circuito totalmente montado y ajustado listo para su uso.

S320140 SENSOR PIR PARA ROBOT

Detector de Movimientos por Infrarrojos

El sensor pir detector de movimientos por infrarrojos resulta muy adecuado para su empleo en robots, gracias a su pequeño tamaño y bajo consumo. El sensor incluye una lente tipo fresnel de plástico que le proporciona un alcance de 5 metros y un ángulo de detección de 60 º. La señal de salida es compatible TTL y la alimentación es de 5V con un consumo de tan solo 350 uA mientras esta en reposo. Sus reducidas dimensiones de solo 25 x 35 x 18 mm hacen posible su utilización en todo tipo de robots y dispositivos sensores.

S320150 SENSOR DE VIBRACION SIN MERCURIO

Sensor Detector Vibración

Sensor de vibración sin mercurio específicamente diseñado para la detección del movimiento y la vibración. No le afecta la posición de montaje, ofreciendo un nivel similar de sensibilidad independientemente de ésta, siendo adecuado para circuitos analógicos o digitales. El sensor reacciona cuando es desequilibrado por un impacto o vibración, produciendo un breve cambio de estado (pasa de abierto a cerrado o viceversa). El tiempo de perturbación dependerá de la cantidad de energía recibida en el momento del impacto. El estado en el que se estabilizará será arbitrario, a menos que la posición de montaje sea elegida para una salida NC. Características: Tensión Max: 24 Vac, Corriente Max: 25 mA, Resistencia Max: 5 ohmio, Temperatura trabajo:-37 a 100ºC. Angulo: Indiferente. Dimensiones aprox: 10 x 8 mm. No cortar los terminales.

S320155 SENSOR DE ACELERACION LINEAL

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Detector de Aceleración e Impactos

Sensor de aceleración formado por una cápsula hermética que contiene un contacto normalmente abierto y que se cierra cuando se produce una aceleración o impacto superior a 5 G +-1,5 G. Cuando en nivel de aceleración decrece por debajo del umbral de disparo, el contacto se habré de nuevo. Este sensor resulta útil para detectar impactos y agresiones en los robots. Dado la brevedad del contacto en caso de impacto, es recomendable utilizarlo junto con alguna entrada de interrupción, o con algún circuito de tipo biestable con memoria que permita reconocer el evento ocurrido. Características Tensión Max: 24Vac, Corriente Max: 250 mA, Resistencia Max: 10 ohmio, Temperatura Trabajo: -20 a 85ºC. Dimensiones 7 x 5 mm. No cortar los terminales.

S320160 SENSOR BRUJULA DIGITAL CMPS03

Sensor de Campos Magnéticos para Robot

Esta brujula digital CMPS03 es un sensor de campos magnéticos que una vez calibrado ofrece una precisión de 3-4 grados y una resolución de décimas. Tiene dos interfaces, mediante pulsos temporizados, o bien por medio de un bus I2C, lo que facilita su comunicación con una amplia gama de microcontroladores, incluyendo los Basic Stamp, OOPIC y otros lenguajes compilados. A destacar: alimentación 5v, 20 ma, dimensiones 32 x 35 mm. Económico. Aplicaciones: Plataformas robóticas móviles, robots autónomos, robots exploradores, sistema de guiado a rumbo para robótica, navegadores, etc

S320165 SENSOR DE INCLINACION

Detector de Inclinación sin Mercurio

Sensor de inclinación completamente exento de mercurio y totalmente autocontenido en una cápsula metálica. El sensor es para montaje horizontal, su estado de conmutación cambia al ser inclinado unos 10º de la horizontal. Los contactos del sensor estarán normalmente abiertos o cerrados, según en la posición en que se monte. La sensibilidad cambia según la posición de montaje. Muy útil para detectar si un robot esta volcado, esta siendo atacado o simplemente cuando el robot colisiona con algo y trata de montarse en el. Tensión Max: 60 Vdc, Corriente Max: 250 mA, Resistencia Max : 30 ohmio, Temperatura trabajo:-37 a 100ºC. Dimensiones Aprox: 10 x 5 mm. No cortar los terminales.

S320170 IC SENSOR DE INFRARROJOS TSOP4838

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Sensor de Infrarrojos Modulado a 38 KHz

TSOP4838 es un sensor de infrarrojos empleado para recibir las señales infrarrojas de los mandos a distancia empleados normalmente en los electrodomésticos. El sensor tiene un su interior un circuito amplificador y un oscilador a 38 Khz que permiten la recepción de las señales incluso en presencia de fuentes de luz intensas. Este sensor se conecta a un microcontrolador permitiendo recibir las señales de control de la mayoría de los mandos a distancias y hacer mediante software que el circuito ejecute diferentes instrucciones en función de las ordenes recibidas. Este sensor reemplaza al TSOP 1838. Hoja de características del fabricante Aquí.

S330225 CABLE PARA SENSOR DE DISTANCIAS POR ULTRASONIDOS

Cable Conexión para SRF04 y SRF08

Cable de conexión de 20 cm. con conectores, especialmente indicado para conectar los sensores de distancia por ultrasonidos SRF04 y SRF08 a cualquier circuito con conexiones de poste como es el caso del circuito Next Step. Se incluye un conector macho acodado que se suelda en el sensor de distancias y sobre el que se conecta el conector de 5 vías. El otro extremo del cable tiene 2 conectores de 2 pines uno para la alimentación y el otro con las dos señales de control del sensor para una mayor flexibilidad.

S360142 SOPORTE PARA MINI SENSOR DE DISTANCIAS

Soporte Metalico de Servo para Sensor de Distancias

SRF10

Soporte de aluminio especialmente desarrollado para utilizarse con el mini sensor de distancias por ultrasonidos srf10. El sensor permite montar el sensor sobre el plato de un servo con la idea de que se pueda mover hacia un lado u otro a modo de radar. El soporte incluye dos arandelas de goma que permiten sostener el sensor por presion sobre los traductores ultrasonicos sin necesidad de emplear tornillos.

S360147 CAJA PARA SENSOR DE DISTANCIAS 2

Soporte de Aluminio para Sensor Ultrasonico

Soporte de aluminio negro especialemnte diseñado para la sujeción de los sensores de distancia por ultrasonidos SRF04 y SRF08 en un servo motor. Con este sistema se puede girar y apuntar el sensor en un angulo de 180 grados a modo de radar. Esta es una buena solución en robots pequeños, ya que evita tener que utilizar varios sensores apuntando a distintas direcciones para cubrir la misma area.

BIBLIOGRAFIA

Ángel Zetina “Electrónica Basica” Editorial LIMUSA

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HERRERA “COMUNICACIÓN DIGITAL Y RUIDO” LIMUSA.

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