1 00:00:00,620 --> 00:00:08,859 Bueno, pues empezamos con la explicación del tema 3, el tema de la electrónica, es el tema más largo del curso y sobre el cual luego vamos a realizar el proyecto. 2 00:00:09,460 --> 00:00:25,359 Bien, si os fijáis, el tema tiene 6 puntos. Un primer punto donde vamos a ver una introducción, conceptos básicos, repasaremos cosas que ya hemos visto en segundo, vamos a ver que la electrónica y sobre todo lo nuevo de este año es la diferencia entre electrónica analógica y electrónica digital. 3 00:00:25,359 --> 00:00:41,920 A continuación, los puntos 2, 3 y 4, vamos a ir viendo poco a poco todos los componentes electrónicos que se utilizan en los circuitos reales. Está dividido en tres puntos porque son muchos y si no sería demasiado largo, algunos ya los hemos visto en electricidad, otros son nuevos. 4 00:00:42,640 --> 00:00:46,799 En el punto 5, una vez que ya conocemos los componentes, vamos a ver cómo se pueden conectar, 5 00:00:47,179 --> 00:00:50,979 cuáles son las tres modalidades, las tres formas de conectarlos para formar circuitos de verdad. 6 00:00:51,719 --> 00:00:55,979 Y por último, veremos las puertas lógicas, que son unos circuitos especiales de electrónica digital 7 00:00:55,979 --> 00:00:58,539 que vamos a tener que utilizar en el proyecto. 8 00:00:59,219 --> 00:01:03,299 Bueno, pues empezamos con el punto número 1 y vamos a ver cuáles son los conceptos básicos de la electrónica. 9 00:01:04,060 --> 00:01:08,120 Bien, hoy en día prácticamente no podemos vivir sin electricidad ni electrónica. 10 00:01:08,120 --> 00:01:18,980 Fijaros, cualquier electrodoméstico de las viviendas, el control de los semáforos, la iluminación de las calles, las máquinas de las fábricas y de los talleres, los aviones, los PCs, los móviles... 11 00:01:18,980 --> 00:01:26,200 Existe una gran cantidad de máquinas y sistemas, por no decir prácticamente todo lo que funciona con electricidad, que utiliza electrónica. 12 00:01:27,400 --> 00:01:37,260 Tanto electricidad como electrónica se basan en el mismo principio físico, que es el movimiento de electrones por los componentes del circuito, como ya hemos visto en primero y en segundo de la ESO para la electricidad. 13 00:01:37,260 --> 00:01:47,379 Pues la electrónica es igual por los componentes, lo que hay por su interior es movimiento de electrones. Por tanto, ¿en qué se diferencian los circuitos eléctricos de los circuitos electrónicos? 14 00:01:47,379 --> 00:01:58,540 Si os fijáis, el ejemplo que está puesto en la transparencia es un circuito eléctrico. Esto no es un circuito electrónico, es un circuito eléctrico porque tiene los componentes que hemos visto en el tema de electricidad. 15 00:01:58,540 --> 00:02:23,500 Si os fijáis, tenemos un generador, que sería la pila, que es el que produce la tensión para mover los electrones, tenemos tres lámparas, tres bombillas, que son los tres receptores que reciben esos electrones para convertir la electricidad en algo útil, que en este caso es luz, tenemos un interruptor como elemento de maniobra para encender y apagar el circuito, y luego tenemos uno, dos, tres, cuatro, cinco, seis y siete cables para que los electrones tengan un camino por el que moverse. 16 00:02:23,500 --> 00:02:29,800 Bien, entonces, ¿en qué se diferencia este circuito, que es un circuito eléctrico, de los circuitos electrónicos que vamos a ver durante el tema? 17 00:02:29,900 --> 00:02:30,960 Pues hay varias diferencias. 18 00:02:31,520 --> 00:02:36,639 La primera diferencia es que en electricidad, para que haya movimiento de electrones, para que estos electrones se muevan, 19 00:02:37,240 --> 00:02:43,300 todos los componentes están hechos de materiales conductores, que normalmente van a ser metales o aleaciones 20 00:02:43,300 --> 00:02:51,180 y que casi siempre va a ser hecho de cobre, porque el cobre es un material conductor muy bueno y que además es relativamente barato. 21 00:02:52,080 --> 00:03:02,539 Sin embargo, en electrónica, aunque también vamos a ver que utilizamos materiales conductores, sin embargo existen componentes puros de electrónica porque utilizan un componente que se llama semiconductor. 22 00:03:03,060 --> 00:03:10,360 Existen dos, el silicio y el germanio, hoy en día por razones económicas, al igual que pasa con el cobre, prácticamente todo se hace de silicio. 23 00:03:10,360 --> 00:03:18,500 Luego esa es la primera diferencia, en que en electrónica solo utilizamos metales como materia prima para hacer los componentes eléctricos 24 00:03:18,500 --> 00:03:22,180 y en cambio en electrónica utilizamos un material nuevo que es el silencio. 25 00:03:22,939 --> 00:03:25,539 La segunda gran diferencia es lo que veis en la imagen. 26 00:03:26,000 --> 00:03:31,319 Los circuitos eléctricos se utilizan fundamentalmente para usos energéticos, como el que veis, 27 00:03:31,680 --> 00:03:35,800 para dar luz o para dar calor o para producir movimiento o para mover máquinas. 28 00:03:35,800 --> 00:03:59,939 El movimiento de electrones simplemente lo aprovechamos para eso, para esos cuatro usos que si recordáis son los cuatro receptores que vimos en primero y en segundo era eso. Sin embargo, en la electrónica los circuitos los utilizamos para manejar y controlar todo tipo de información. Su objetivo no es encender una luz, mover un motor, provocar calor con una resistencia o que suene algo con un timbre, sino que su objetivo es manejar información. 29 00:04:02,139 --> 00:04:07,659 Bien, pues al final en el fondo, todos los máquinas, todos los sistemas, 30 00:04:08,199 --> 00:04:10,300 pensad por ejemplo en un móvil, pensad en un PC, 31 00:04:10,919 --> 00:04:14,560 electricidad y electrónica están mezclados en los sistemas reales, ¿vale? 32 00:04:14,560 --> 00:04:18,339 De manera que el circuito electrónico lo que va a hacer es captar la información, 33 00:04:18,720 --> 00:04:21,600 manejarla, dar órdenes al circuito eléctrico 34 00:04:21,600 --> 00:04:26,120 y el circuito eléctrico es el que se va a encargar de ejecutar lo que manda el circuito eléctrico. 35 00:04:26,759 --> 00:04:30,660 Luego una parte de la parte eléctrica se encarga de actuar, de hacer cosas 36 00:04:30,660 --> 00:04:36,100 y la parte electrónica se encarga de manejar la información, dar órdenes y controlar. 37 00:04:36,920 --> 00:04:42,519 Luego ahí tenéis un chip de circuito electrónico con diferentes componentes que vamos a ver a lo largo del curso. 38 00:04:43,199 --> 00:04:48,920 Entonces, el circuito electrónico capta la información, con esa información ejecuta órdenes, 39 00:04:49,319 --> 00:04:55,019 acordaros lo que vimos el año pasado en los sistemas de control, ejecuta un programa, ejecuta instrucciones y da órdenes. 40 00:04:55,100 --> 00:04:57,819 ¿A quién? Pues va a dar órdenes al circuito eléctrico. 41 00:04:57,819 --> 00:05:17,600 El circuito eléctrico recibe esas órdenes y se encarga de hacer lo que quiere el circuito electrónico y actuar en consecuencia. Si os fijáis y veis ese ejemplo con el circuito eléctrico, lo que hacemos en un circuito real es quitar los componentes de control manuales que tenemos en los circuitos eléctricos, que son los elementos de maniobra, y sustituirlos por un circuito electrónico. 42 00:05:17,600 --> 00:05:32,800 De manera que en un circuito de verdad tenemos el circuito electrónico que es el que capta las señales y maneja la información y esta información se la da al circuito eléctrico para que en este caso actúe y cuando el circuito electrónico se lo diga las bombillas se enciendan o se apagan. 43 00:05:33,360 --> 00:05:40,860 Luego en los sistemas reales electricidad y electrónica están juntas. La diferencia es el objetivo y los componentes que hemos visto en el punto anterior. 44 00:05:40,860 --> 00:05:46,879 Bien, pues los circuitos electrónicos son de dos tipos claramente diferenciados 45 00:05:46,879 --> 00:05:51,199 Hay circuitos de electrónica analógica y hay circuitos de electrónica digital 46 00:05:51,199 --> 00:05:58,500 Ahí tenéis un componente de electrónica analógica y aquí tenéis un componente con electrónica digital 47 00:05:58,500 --> 00:06:05,480 Vamos a ver cuál es la diferencia entre ambos tipos y luego vamos a ver cómo se puede convertir de analógica a digital y viceversa 48 00:06:06,800 --> 00:06:08,420 ¿Qué es la electrónica analógica? 49 00:06:08,420 --> 00:06:17,939 La electrónica analógica es aquella que trabaja o funciona con señales analógicas, es decir, aquellas señales que pueden tener cualquier valor o cualquier estado posible. 50 00:06:18,699 --> 00:06:21,480 A continuación vais a ver un ejemplo y un componente que maneja. 51 00:06:22,040 --> 00:06:28,759 Aquí tenéis la señal analógica, si os fijáis, esto sería cualquier cosa, tensión, intensidad, resistencia, me da igual. 52 00:06:29,259 --> 00:06:37,379 Y si hacemos una gráfica de la amplitud, el valor de esa variable y el tiempo, veis que la señal puede valer cualquier valor. 53 00:06:37,379 --> 00:06:48,920 Aquí por ejemplo vale 1, aquí vale 2, aquí vale 3, aquí vale 5, aquí vale 0, aquí vale menos 3, aquí vuelve a valer 2, aquí vuelve a valer 1, es decir, es una señal que tiene muchísimos valores. 54 00:06:49,160 --> 00:06:52,560 Eso es una señal analógica y además, como veis, es continua en el tiempo. 55 00:06:53,279 --> 00:07:02,540 Un ejemplo de un componente analógico, pues ahí tenéis un sensor de ultrasonidos, de hecho es uno de los sensores que vamos a utilizar este año en el tema de programación para hacer ejercicios con BigBlock. 56 00:07:03,540 --> 00:07:09,500 Bien, la electrónica analógica es lo que se utilizaba hace años. Prácticamente la electrónica digital no existía. 57 00:07:10,560 --> 00:07:20,300 Hoy en día solamente ha quedado reducida aquellos circuitos de captación de señales en los sensores y alguna otra aplicación un poquito más compleja que como estamos en tercero de la ESO, pues nos la saltamos. 58 00:07:20,579 --> 00:07:31,240 Sin embargo, todo lo relacionado con tratamiento de información, con comunicaciones, con almacenar datos, es decir, prácticamente el 90% de las aplicaciones de la electrónica son electrónica digital. 59 00:07:32,060 --> 00:07:33,699 Entonces, ¿qué es la electrónica digital? 60 00:07:34,240 --> 00:07:37,240 Pues la electrónica digital es aquella que funciona con señales digitales, 61 00:07:37,839 --> 00:07:43,100 es decir, señales que solo pueden tener dos valores o estados, alto o bajo, verdadero o falso, 62 00:07:43,439 --> 00:07:45,100 cero o uno o como lo quieras llamar. 63 00:07:45,500 --> 00:07:49,759 En realidad es cero o uno, lenguaje binario, que ya vimos en el tema de los PCs, 64 00:07:50,279 --> 00:07:55,399 pues este tipo de señal que funciona con los PCs es la misma señal que utiliza la electrónica digital. 65 00:07:55,399 --> 00:08:01,259 De hecho, toda la información y todo lo que se maneja dentro de un PC o de un móvil es señal digital. 66 00:08:01,800 --> 00:08:05,699 Bien, vamos a ver a continuación cómo es una señal digital y un componente que la maneja. 67 00:08:06,319 --> 00:08:15,379 Bien, si os fijáis, la señal digital ahora, haciendo la misma gráfica de valor de la variable, tensión, resistencia, intensidad o lo que sea, 68 00:08:15,379 --> 00:08:28,399 y escala de tiempo, veis que la señal vale 1 o 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, es decir, la señal solamente puede valer o 1 o 0, 69 00:08:29,399 --> 00:08:37,379 no puede valer como antes 3, 4, 5, 6, 7, menos 8, menos 9, ahora es o 1 o 0, estoy o no estoy, abierto o cerrado. 70 00:08:37,919 --> 00:08:42,559 Ahí tenéis un componente que utiliza la electrónica digital, el componente más complejo que existe en la electrónica 71 00:08:42,559 --> 00:08:47,440 que es un microprocesador. Bien, la electrónica digital es la más utilizada hoy en día. ¿Por qué? 72 00:08:47,940 --> 00:08:52,460 Porque para el tratamiento de información, para comunicaciones, para almacenar datos, ofrece 73 00:08:52,460 --> 00:08:58,039 muchísimas más ventajas que la electrónica analógica. Vamos a verlos. En primer lugar, es mucho más 74 00:08:58,039 --> 00:09:03,559 sencillo de manejar e implementar físicamente. Es mucho más sencillo de manejar a nivel físico una 75 00:09:03,559 --> 00:09:12,059 señal que sólo puede valer 1 o 0, que en el fondo va a ser 5 voltios, 0 voltios o 0 voltios y 10 76 00:09:12,059 --> 00:09:14,139 voltios, pero no van a ser 10, 8, 7, 77 00:09:14,259 --> 00:09:15,860 4, 8. Y además 78 00:09:15,860 --> 00:09:17,860 es muy fácil de implementar físicamente. 79 00:09:18,360 --> 00:09:19,879 ¿Por qué? Porque para que nosotros tengamos 80 00:09:19,879 --> 00:09:21,679 tensión o no tengamos tensión, tengamos 81 00:09:21,679 --> 00:09:23,460 intensidad o no tengamos intensidad, 82 00:09:23,919 --> 00:09:25,820 lo único que tenemos que hacer es un interruptor que 83 00:09:25,820 --> 00:09:27,659 se abre o cierra, como ya hemos visto en el tema de 84 00:09:27,659 --> 00:09:29,279 eficidad. Luego, físicamente, 85 00:09:29,779 --> 00:09:31,759 a nivel de componentes hardware, es 86 00:09:31,759 --> 00:09:33,759 mucho más fácil de implementar y 87 00:09:33,759 --> 00:09:35,740 de manejar la señal digital que 88 00:09:35,740 --> 00:09:36,659 la señal analógica. 89 00:09:37,419 --> 00:09:40,000 En segundo lugar, se transporta mucho más fácilmente. 90 00:09:40,480 --> 00:09:41,419 La señal analógica 91 00:09:41,419 --> 00:09:45,000 siempre hay que transportarla, como ya sabemos, a través de cables de metal. 92 00:09:45,720 --> 00:09:49,039 Sin embargo, la señal digital se puede transportar por cables de metal 93 00:09:49,039 --> 00:09:52,840 pero también se puede transportar utilizando cables de fibra 94 00:09:52,840 --> 00:09:58,899 en el cual ni siquiera tenemos electricidad, sino que la señal la transportamos con luz 95 00:09:58,899 --> 00:10:03,120 de manera que un cero es no hay luz y un uno es hay luz o viceversa 96 00:10:03,120 --> 00:10:05,779 y no nos hace falta ni siquiera movimiento de electrones 97 00:10:05,779 --> 00:10:09,860 ni siquiera nos hace falta electricidad para transportar la información. 98 00:10:09,860 --> 00:10:35,320 Y por último, se puede almacenar de una manera mucho más sencilla. En el fondo toda la información son ceros y unos y almacenar ceros y unos es facilísimo en la electrónica digital porque como hemos dicho solamente tenemos que almacenar dos estados, o cero o cinco voltios, o cero o diez voltios y que tengamos cero o diez voltios, cero o cinco voltios es simplemente un interruptor que ya veremos cómo lo hacemos que se abre o se cierra. 99 00:10:35,320 --> 00:10:56,659 Luego, por todas estas ventajas, hoy en día prácticamente la electrónica digital ha desplazado a la electrónica analógica y la electrónica analógica se utiliza para aquellas aplicaciones o para aquellos componentes en los que no hay más remedio que manejar señales analógicas, que en el fondo son pocas, porque dentro de todos los sistemas todo el tratamiento de la información y todo el manejo se hace de forma digital. 100 00:10:58,580 --> 00:11:24,299 Bien, pues tenemos un problema a resolver, porque como hemos dicho, hoy en día todos los circuitos electrónicos son digitales, pero sin embargo el mundo exterior es analógico, los colores, sonidos, letras, señales físicas, etc. Por ejemplo, los colores no son blanco o negro, hay muchos, no solamente tenemos dos, o no existen solamente dos letras o símbolos, tenemos la A, la B, la C, la D, 1, 2, 3, 4, símbolo de interrogación, igual, comillas, paréntesis, etc. 101 00:11:24,299 --> 00:11:31,960 O no existe solamente el número 0 o el 1, está el 0, el 1, el 2, el 3, el 40 millones, el 50 millones, etc. 102 00:11:33,179 --> 00:11:40,080 Y por último, los sonidos no son o agudos o graves, o hay sonido o no hay sonido, sino que tenemos muchísimos tonos internos. 103 00:11:40,679 --> 00:11:45,879 Luego, por tanto, para que las máquinas que funcionan con electrónica digital puedan trabajar, 104 00:11:46,500 --> 00:11:52,299 necesitamos convertir la información analógica del exterior a información digital en el interior de las máquinas. 105 00:11:52,299 --> 00:12:12,639 Por ejemplo, piensa en un PC o en un móvil, utilizando unos dispositivos que se llaman conversores de señal y que son básicamente dos tipos. Los ADCs, que son Analog Digital Converter, o sea, conversor de analógica digital, y los DAC, que son Digital Analog Converter, o sea, conversor de digital analógica. 106 00:12:12,639 --> 00:12:31,159 Para que lo veáis gráficamente, un ADC lo que hace es convertir señal analógica, que puede tener muchos valores, a señal digital, que solamente pueden ser ceros y unos. Y el DAC, el Digital Analog Converter, convierte la señal digital de nuevo a señal analógica. 107 00:12:31,159 --> 00:12:51,120 Bien, ¿cómo se hace esto? Pues ahí tenéis un ejemplo, que por ejemplo es un sistema real, un PC, en el cual veis que tenemos la magnitud física que entra, el color, el sonido, el carácter, la letra, el número, que es una señal analógica. 108 00:12:51,120 --> 00:12:54,399 esa señal la capta mi sensor 109 00:12:54,399 --> 00:12:56,279 el sensor que sea, que ya conocemos 110 00:12:56,279 --> 00:12:58,360 de cuando vimos sistemas robotizados 111 00:12:58,360 --> 00:13:00,200 y la transforma en 112 00:13:00,200 --> 00:13:02,519 ceros y unos, el ADC 113 00:13:02,519 --> 00:13:03,799 y una vez que está 114 00:13:03,799 --> 00:13:06,960 en ceros y unos, el microcontrolador 115 00:13:06,960 --> 00:13:08,759 el PC la ejecuta 116 00:13:08,759 --> 00:13:10,580 y cuando la ejecute que se acaba 117 00:13:10,580 --> 00:13:12,399 al exterior, pero antes de sacar al exterior 118 00:13:12,399 --> 00:13:14,279 la meto dentro de un 119 00:13:14,279 --> 00:13:16,720 DAC, de un conversor digital 120 00:13:16,720 --> 00:13:18,419 analógico, que de nuevo 121 00:13:18,419 --> 00:13:20,419 la pasa a analógico 122 00:13:20,419 --> 00:13:23,799 y ya de aquí directamente vamos a mi actuador que va a ser analógico. 123 00:13:24,360 --> 00:13:27,000 Luego entonces, si os fijáis, el exterior es analógico, 124 00:13:27,440 --> 00:13:30,379 el interior es digital, luego me hacen falta estos dos compresores. 125 00:13:31,179 --> 00:13:33,200 Bien, repito para que quede más claro. 126 00:13:33,620 --> 00:13:37,419 En el exterior la información es analógica, luz, sonido, imagen, texto, número. 127 00:13:38,279 --> 00:13:40,580 A continuación el ADC la convierte en señal digital. 128 00:13:41,720 --> 00:13:45,559 Dentro de la máquina se procesa en digital, el PC, el móvil o el sistema que sea. 129 00:13:46,179 --> 00:13:48,500 El DAC la convierte de nuevo a señal analógica 130 00:13:48,500 --> 00:13:54,299 y por último se entrega de nuevo al mundo exterior en forma de luz, sonido, imagen, texto, etc. 131 00:13:55,519 --> 00:14:01,299 Bien, pues con esto terminamos el punto 1 en el cual hemos visto cuál es la diferencia entre la electrónica y la electricidad 132 00:14:01,299 --> 00:14:08,340 y dentro de la electrónica hemos visto que hay dos tipos claramente diferenciados, la electrónica analógica y la electrónica digital. 133 00:14:08,840 --> 00:14:15,200 Finalmente hemos explicado un poquito cómo se produce la conversión de una a otra utilizando el ADC y el DACA.