1
00:00:09,009 --> 00:00:13,630
Bienvenidos a todos los asistentes al curso de investigación y método científico en el aula

2
00:00:13,630 --> 00:00:18,750
y en completo a la serie de vídeos dedicados a los sensores y actuadores habituales empleados en tecnología.

3
00:00:19,530 --> 00:00:26,309
En este caso, el vídeo de hoy mostrará los actuadores habituales que podemos utilizar en tecnología

4
00:00:26,309 --> 00:00:31,550
y algunas de las posibles aplicaciones y el control que requieren estos dispositivos.

5
00:00:32,009 --> 00:00:33,609
En primer lugar, definir qué es un actuador.

6
00:00:33,609 --> 00:00:38,369
Podemos definir un actuador como un dispositivo que realiza una acción sobre el exterior,

7
00:00:38,689 --> 00:00:46,570
al sistema de control programado y evidentemente lo realizará en función de la información facilitada o recibida por el sensor

8
00:00:46,570 --> 00:00:49,609
y del programa almacenado en el sistema de control.

9
00:00:50,869 --> 00:00:57,250
Como particularidad comentar que en algunas ocasiones estos actuadores requieren de un consumo de corriente elevado

10
00:00:57,250 --> 00:01:01,710
que no puede suministrar el sistema de control, en este caso una tarjeta Arduino.

11
00:01:01,710 --> 00:01:24,450
En este caso tendríamos que emplear o bien un relé, del que no vamos a detallar mucho porque se entiende que realmente es un dispositivo electromecánico que vamos a alimentar ese elemento que queremos controlar y con una fuente de alimentación externa y el relé podremos controlarlo sin ningún problema.

12
00:01:24,450 --> 00:01:36,030
Sin embargo, vamos a detallar en este caso un dispositivo que se emplea mucho para el control de motores de corriente continua, que en este caso sería el puente NH.

13
00:01:37,890 --> 00:01:48,230
El puente NH es un circuito integrado, en concreto el módulo L298, que tiene este aspecto que vemos aquí y que en realidad es muy sencillo de utilizar.

14
00:01:48,230 --> 00:01:52,430
En realidad es un doble puente en H. Ahora veremos qué significa esto de puente en H.

15
00:01:52,930 --> 00:01:58,510
Y básicamente nos va a permitir controlar, mediante estas dos salidas que vemos aquí, dos motores de corriente continua.

16
00:01:59,090 --> 00:02:07,150
El control de esos motores de corriente continua, tanto su sentido de giro como su velocidad, se va a realizar a través de estos cuatro pines.

17
00:02:07,329 --> 00:02:13,030
Estos dos de aquí controlarán esta salida y estos dos pines que vemos aquí controlarán esta otra salida.

18
00:02:13,930 --> 00:02:23,530
La velocidad podemos controlarla en el caso de que quisiéramos realizar ese control también a través de estos pines que vemos aquí, que normalmente suelen venir desatados.

19
00:02:23,870 --> 00:02:26,990
Bueno, vamos en primer lugar a comentar qué es esto de puente en H.

20
00:02:27,750 --> 00:02:34,490
Básicamente, el control del sentido de giro de un motor podemos realizarlo con cuatro transistores dispuestos, como vemos aquí.

21
00:02:34,969 --> 00:02:40,729
Y estos cuatro transistores nos van a permitir controlar el sentido de giro porque si, por ejemplo, activamos el transistor T1 y T4,

22
00:02:40,729 --> 00:02:48,669
nos vamos a encontrar que la corriente eléctrica circula por este sentido y, por lo tanto, el motor girará en un sentido concreto.

23
00:02:48,930 --> 00:02:55,189
Sin embargo, si activamos los transistores en saturación T2 y T3, pues entonces el sentido de la corriente será al contrario

24
00:02:55,189 --> 00:02:57,969
y, por lo tanto, se entiende que el motor girará en sentido contrario.

25
00:02:59,030 --> 00:03:06,409
El circuito integrado simplifica el control con estos cuatro transistores y nos encontramos simplemente que podemos controlar con estos dos pines

26
00:03:06,409 --> 00:03:12,169
una única salida en función de los valores que tengamos activados en esos pines.

27
00:03:12,909 --> 00:03:19,229
Si tenemos, por ejemplo, los dos pines a nivel bajo, en este caso, pues entonces el motor estará parado.

28
00:03:19,689 --> 00:03:25,969
Si uno de los pines lo tenemos a nivel alto y el otro a nivel bajo, entonces el motor girará en un sentido

29
00:03:25,969 --> 00:03:29,870
y si lo tenemos al contrario, es decir, uno de los pines a nivel bajo y el otro a nivel alto,

30
00:03:30,210 --> 00:03:31,349
pues girará en sentido contrario.

31
00:03:32,330 --> 00:03:41,050
El control, como vemos, es muy sencillo, con una tarjeta de control Arduino para controlar con dos pines el sentido de giro del motor en una de las salidas.

32
00:03:41,490 --> 00:03:43,849
Estos otros dos pines serían para la otra salida.

33
00:03:43,849 --> 00:03:57,310
Si quisiéramos controlar además la velocidad, estos dos jumpers que tenemos en los laterales nos permitirían, quitando el jumper y aplicando una señal PWM, nos permitiría controlar además la velocidad.

34
00:03:58,189 --> 00:04:05,250
Si no queremos controlar la velocidad, estos jumpers podrían dejarse como están y simplemente controlaríamos el sentido de giro del motor.

35
00:04:05,889 --> 00:04:12,569
La alimentación de la placa se realiza con estos dos bornes de conexión que vemos aquí, en este caso GND,

36
00:04:12,569 --> 00:04:21,629
y la tensión de entrada que se aconseja que sea entre 6 y 12 voltios, para que la salida a través del regulador sea de 5 voltios en estas dos salidas.

37
00:04:21,629 --> 00:04:27,509
y de esta manera nos aseguramos que no hay ningún problema de sobretensiones.

38
00:04:27,970 --> 00:04:32,329
Si descartamos el regulador y este jumper lo quitamos,

39
00:04:32,470 --> 00:04:35,790
entonces ya la alimentación tendría que realizarse a través de estos dos pines

40
00:04:35,790 --> 00:04:41,149
y en este caso tendría que tener evidentemente los 5 voltios para la alimentación de la placa.

41
00:04:41,149 --> 00:04:48,069
Sin embargo, el control es más peligroso porque no utilizamos el regulador propiamente dicho.

42
00:04:48,069 --> 00:04:52,069
resumiendo es una tarjeta muy fácil de utilizar

43
00:04:52,069 --> 00:04:54,850
ahora vamos a ver una conexión muy sencillita

44
00:04:54,850 --> 00:04:58,850
y por ejemplo el lenguaje Arduino Blocks

45
00:04:58,850 --> 00:05:01,410
lo que tiene es ya implementado un módulo

46
00:05:01,410 --> 00:05:04,589
en el que tenemos todos los pines que identificar

47
00:05:04,589 --> 00:05:06,509
para poder conectar

48
00:05:06,509 --> 00:05:10,430
en este caso si quisiéramos conectar los dos motores

49
00:05:10,430 --> 00:05:12,790
en este caso como vemos

50
00:05:12,790 --> 00:05:16,709
el pin denominado Enable A sería este de aquí

51
00:05:16,709 --> 00:05:18,870
enable B sería este de aquí

52
00:05:18,870 --> 00:05:20,810
si quisiéramos controlar la velocidad

53
00:05:20,810 --> 00:05:22,930
sino simplemente no nos conectaríamos

54
00:05:22,930 --> 00:05:24,329
y luego aquí tendríamos los

55
00:05:24,329 --> 00:05:26,850
pines denominados IN1

56
00:05:26,850 --> 00:05:29,290
IN2, IN3, IN4 que corresponderían

57
00:05:29,290 --> 00:05:30,870
exactamente con estos cuatro pines de aquí

58
00:05:30,870 --> 00:05:33,449
vamos a ver

59
00:05:33,449 --> 00:05:34,250
aquí por ejemplo

60
00:05:34,250 --> 00:05:37,269
un circuito muy sencillo

61
00:05:37,269 --> 00:05:39,230
muy básico en el que podemos por ejemplo

62
00:05:39,230 --> 00:05:40,889
controlar el sentido de giro de un motor

63
00:05:40,889 --> 00:05:42,629
a través de un sensor

64
00:05:42,629 --> 00:05:44,930
de ultrasonidos y en concreto

65
00:05:44,930 --> 00:05:46,589
podríamos controlar por ejemplo

66
00:05:46,589 --> 00:05:48,970
una puerta, la apertura y el cierre

67
00:05:48,970 --> 00:05:50,970
de una puerta, sencillamente con un sensor

68
00:05:50,970 --> 00:05:52,550
en este caso un sensor de ultrasonidos

69
00:05:52,550 --> 00:05:54,350
y utilizando

70
00:05:54,350 --> 00:05:56,629
un puente en H, un doble puente en H

71
00:05:56,629 --> 00:05:58,850
L298 que controlaría

72
00:05:58,850 --> 00:06:00,589
un motor, ni que decir

73
00:06:00,589 --> 00:06:02,769
tiene que el negativo

74
00:06:02,769 --> 00:06:04,610
tanto de la placa Arduino como de

75
00:06:04,610 --> 00:06:06,230
la alimentación del

76
00:06:06,230 --> 00:06:08,689
puente en H, tiene que estar referenciado

77
00:06:08,689 --> 00:06:10,370
los dos a negativo y por lo tanto

78
00:06:10,370 --> 00:06:12,990
esta conexión de aquí es muy importante

79
00:06:12,990 --> 00:06:14,750
porque evidentemente

80
00:06:14,750 --> 00:06:17,610
la alimentación de la placa requiere

81
00:06:17,610 --> 00:06:22,750
una alimentación concreta como habíamos comentado antes y por otro lado

82
00:06:22,750 --> 00:06:26,550
la tarjeta Arduino también controlará los dos pines para

83
00:06:26,550 --> 00:06:30,189
controlar el sentido de giro del motor y como vemos aquí

84
00:06:30,189 --> 00:06:34,029
el programa por ejemplo para hacer que

85
00:06:34,029 --> 00:06:38,649
el motor gire en un sentido o en otro en función de que se haya

86
00:06:38,649 --> 00:06:42,490
detectado o no la presencia de un objeto en una determinada distancia

87
00:06:42,490 --> 00:06:50,370
pues es tan sencillo como configurar, como vemos aquí, en este caso el sensor de ultrasonidos con sus correspondientes pines,

88
00:06:50,449 --> 00:06:55,829
en este caso los pines 2 y 3, guardar la información de la distancia de una variable llamada distancia

89
00:06:55,829 --> 00:06:59,569
y luego comprobar si esa distancia es menor o un valor.

90
00:06:59,730 --> 00:07:03,850
Si es menor o un valor significa que la persona quiere entrar, por ejemplo, en este caso,

91
00:07:04,410 --> 00:07:08,970
quiere abrir una puerta y al acercarse a este sensor a menos de 20 centímetros,

92
00:07:08,970 --> 00:07:18,610
pues entonces ya actuaríamos con los pines 8 y 9 que son los encargados de establecer el sentido de giro del motor.

93
00:07:19,110 --> 00:07:26,889
Entonces activaríamos en un sentido concreto activando los pines 8 y 9 en ON y en OFF

94
00:07:26,889 --> 00:07:33,689
y de esa manera durante un tiempo, durante 3 segundos, estaría en este caso el motor funcionando y por lo tanto abriéndose la puerta.

95
00:07:34,129 --> 00:07:38,629
Después pararíamos, en este caso, la puerta durante un tiempo, en este caso 5 segundos,

96
00:07:38,629 --> 00:07:43,430
y de nuevo volveríamos a cerrar la puerta esperando otros 3 segundos.

97
00:07:43,850 --> 00:07:45,949
Y este proceso se establecería siempre.

98
00:07:47,649 --> 00:07:52,149
Inicialmente, como se supone que la puerta estará cerrada, pues evidentemente el motor tendrá que estar parado

99
00:07:52,149 --> 00:07:59,069
y por lo tanto en el bloque inicializar, aparte de establecer la distancia a la variable inicializarla, en este caso a 0,

100
00:07:59,069 --> 00:08:11,600
pues además los dos pines que controlan el motor estarían apagados a nivel bajo para que el motor estuviera en este caso apagado.

101
00:08:12,660 --> 00:08:18,459
Los siguientes actuadores que vamos a ver son actuadores también muy sencillos y habituales también en tecnología,

102
00:08:19,019 --> 00:08:27,259
que son estos diodos LED o diodos RGB, que al fin y al cabo son más que unos dispositivos que nos van a avisar,

103
00:08:27,259 --> 00:08:33,700
nos van a señalizar un estado concreto, y bueno, pues aquí tenemos las dos modalidades,

104
00:08:33,840 --> 00:08:37,519
un diodo LED, simplemente recuerda la polaridad, y en este caso los LED RGB,

105
00:08:37,519 --> 00:08:42,700
que incluyen, como ya sabemos, tres colores, el rojo, el verde y el azul,

106
00:08:43,139 --> 00:08:47,080
y uno de los pines, pues en este caso que es el pin negativo o positivo,

107
00:08:47,220 --> 00:08:50,879
dependiendo de si el LED RGB es de ánodo común o de catódico.

108
00:08:51,460 --> 00:08:56,139
Si se presenta en un módulo, como vemos aquí, en un módulo concreto, pues exactamente lo mismo,

109
00:08:57,259 --> 00:09:11,980
Lo único que no es necesario en este caso es la inclusión de las correspondientes resistencias limitadoras, porque recordemos que nuestros diodos LED como componentes discretos requieren una resistencia limitadora para evitar que estos dispositivos sufran.

110
00:09:11,980 --> 00:09:21,860
Y luego tenemos ya presiones comerciales que incluyen, por ejemplo, los tres colores para registrar un semáforo y con los pines preparados incluso para insertar en una tarjeta de control sin malo.

111
00:09:21,860 --> 00:09:45,159
Una aplicación muy interesante, un pequeño proyecto interesante y divertido sería por ejemplo el diseño y la construcción de un pequeño juego tipo frontón donde los LEDs se van a ir iluminando progresivamente y cuando se pulse, en este caso el pulsador, cuando llegue a uno de los extremos el recorrido de los LEDs se realizaría de forma inversa.

112
00:09:46,139 --> 00:09:51,360
Otro de los actuadores habituales empleados en tecnología son los famosos servomotores.

113
00:09:51,919 --> 00:10:01,360
Son esos motores que solamente recorren un giro concreto, en este caso los tenemos los servomotores que solamente giran 180 grados,

114
00:10:01,759 --> 00:10:06,240
o existen los servomotores que giran 360 grados, es decir, no se comportan como un motor de corriente continua,

115
00:10:06,240 --> 00:10:10,960
pero su consumo es menor y por lo tanto se pueden conectar directamente a la tarjeta de ruido.

116
00:10:10,960 --> 00:10:23,519
Entonces dependiendo para qué aplicaciones estos servomotores de 360 grados equivaldrían a los motores de corriente continua y por lo tanto para la robótica móvil serían muy adecuados.

117
00:10:23,519 --> 00:10:42,200
Para los servomotores de 180 grados también podemos encontrar aplicaciones interesantes y simplemente comentar que el control de estos servomotores de rotación de 180 grados requieren el control preciso del grado de giro,

118
00:10:42,200 --> 00:10:48,440
utilizando en este caso las famosas salidas PWM, es decir, la modulación por ancho de pulso,

119
00:10:48,440 --> 00:10:59,480
porque el ancho del pulso que nosotros enviamos por estas salidas PWM, que recordamos en Arduino están identificadas con el simbolito famoso de la ñ,

120
00:10:59,879 --> 00:11:10,940
pues estas entradas en concreto, con estas salidas nos va a permitir controlar el grado de giro por la duración del pulso que enviamos.

121
00:11:10,940 --> 00:11:29,039
Aquí tenemos un esquema de cómo sería esto. Si por ejemplo la duración es de 1 milisegundo, entonces el servomotor giraría a la posición de 0 grados. Si quisiéramos que avance hasta 90 grados, el pulso tendría que ser de 1,5 milisegundos y de 2 milisegundos si queremos que gire justamente a 180 grados.

122
00:11:29,039 --> 00:11:57,720
Es decir, que en el caso de los servomotores de rotación continua de 360 grados, o simplemente indicando que la posición sea 0 grados, el servomotor en este caso giraría en un sentido, si le ponemos que el ángulo al que gire sea de 180 grados, lo que hace es realizar el giro contrario, pero constantemente, y si lo ponemos al que gira 90 grados, para los servos, insisto, de rotación continua de 360 grados, lo que hace es pararse.

123
00:11:57,720 --> 00:12:15,399
¿De acuerdo? Y bueno, pues en ArduinoBlock nos encontramos que tenemos un bloque que implementa ya tanto el pin al que está conectado como el ángulo que queremos al que vaya y suele incluir también un pequeño retardo de tiempo, normalmente para dar tiempo a que ese motor alcance la posición que hemos dicho.

124
00:12:15,399 --> 00:12:23,759
otro de los actuadores habituales en tecnología son los altavoces piezoeléctricos

125
00:12:23,759 --> 00:12:28,320
hay que distinguir de los altavoces electromagnéticos, este es otro sistema distinto

126
00:12:28,320 --> 00:12:32,059
y estos altavoces piezoeléctricos conocidos también como zumbadores o buzzers

127
00:12:32,059 --> 00:12:37,080
pues son en realidad materiales que tienen la particularidad, como en el caso de cuarzo

128
00:12:37,080 --> 00:12:43,080
de que la presión o la tensión mecánica ejercida sobre ellos genera una corriente eléctrica

129
00:12:43,080 --> 00:12:49,960
y viceversa, una corriente eléctrica aplicada a estos dispositivos genera también una tensión mecánica.

130
00:12:50,340 --> 00:12:54,740
Y esta propiedad se puede aprovechar para fabricar los famosos transductores electroacústicos,

131
00:12:55,120 --> 00:12:59,980
es decir, dispositivos que van a transformar la señal eléctrica aplicada al dispositivo en sonido.

132
00:13:00,259 --> 00:13:05,899
Igual que lo haría un atador electromagnético, pero en este caso no hay una bobina ni un electroimán que genera ese movimiento,

133
00:13:05,899 --> 00:13:13,580
sino que en este caso es la propia corriente eléctrica la que hace que este dispositivo genere esa tensión mecánica.

134
00:13:14,659 --> 00:13:21,139
Distinguí dos tipos, los buzzers activos, que incorporan ya un propio oscilador interno,

135
00:13:21,240 --> 00:13:24,480
es decir, que ya genera un solo tono aplicándole corriente eléctrica,

136
00:13:24,940 --> 00:13:31,740
y los buzzers pasivos, en los que para poder generar un tono, es decir, para que vibre y podamos escucharlo,

137
00:13:31,740 --> 00:13:38,240
pues tenemos que aplicar una señal PWM porque no incorpora, como digo, un oscilador que ya genere la propiedad del propio sonido.

138
00:13:39,340 --> 00:13:42,919
Y entonces de esta manera podemos incluso generar diferentes tonos y crear melodías.

139
00:13:44,220 --> 00:13:54,460
El lenguaje Arduino Blob incluye varios bloques gráficos que permiten, en este caso, realizar diferentes tonos, diferentes sonidos,

140
00:13:55,019 --> 00:13:59,779
bien como notas musicales, bien añadiendo el tiempo y la frecuencia,

141
00:13:59,779 --> 00:14:06,440
Y como particularidad, indicar que también pueden reproducir sonidos de formato RTTL

142
00:14:06,440 --> 00:14:13,799
e incluir, en este caso, descargando de internet cualquier melodía, cualquier canción ya desarrollada

143
00:14:13,799 --> 00:14:16,480
y colocándola como un bloque más de una canción.

144
00:14:16,980 --> 00:14:22,500
El aspecto externo, tanto que tienen los buffers activos como los pasivos, a priori no se distinguen.

145
00:14:23,460 --> 00:14:26,120
Y bueno, pues simplemente habría que, una vez que conectamos la conexión eléctrica,

146
00:14:26,120 --> 00:14:33,500
ver si ya realiza, se produce ya una señal acústica y entonces ya sabríamos que tendríamos un buffer activo

147
00:14:33,500 --> 00:14:41,000
y en el caso de que necesitamos generar una señal PWM para poder escucharlo, pues ya sabríamos que tendríamos un buffer de tipo pasivo.