Cap 3: physical computing
- 1. Florencia Sepúlveda Camposano Paper 5: Physical Computing Cap III Este capítulo explica algunos métodos y herramientas que serán necesarios para construir circuitos. Esquemáticos: Los esquemáticos son más abstractos que los dibujos, que entregan una información mínima sobre cada componente. El primer paso para leer un esquemático es decodificar sus símbolos. Símbolos de conexión: Cuando hay una conexión de cables, su esquemático mostrará una punto en la intersección de la cruz. Si este punto no aparece, esto significa que los cables que representan, no deberían tocarse. Símbolos de poder: Existen muchas símbolos de poder que podrían estar presentes en el esquemático. Por ejemplo, el circuito podría ser alimentado por una adaptador DC, una batería, o incluso una fuente AC. Cada fuente de poder tiene su propio símbolo. El lado positivo de la fuente de poder es indicada por uno de los símbolos. Breadboards: Usar breadboards es la forma más simple de construir circuito, pero en un principio pueden ser un poco confusas. Existen muchos tipos de breadboards, pero las más comunes son las que tienen muchas líneas horizontales separadas por una división central, y una o dos líneas verticales en cada lado, conocidas como bus lines, las cuales se usan, generalmente, para 5 volts y tierra. Todos los hoyos están conectados entre ellos por tiras de metal, esto permite que se puedan usar los hoyos de cualquier línea para unir los componentes del circuito. La razón por la que existe la división central, es para poder montar un chip de circuito integrado, como un microprocesador, en el breadboard. La línea central aísla las dos líneas y entrega una serie de hoyos conectados a cada pin, para poder conectar cada componente. Microcontroladores: Existen microcontroladores que vienen en forma de chips, para ser insertado en un breadboard y otros que vienen impresos en la placa de circuito. También existen “demo boards”, son básicamente breadboards pre-hechas. Estas son prácticas ya que ahorran el trabajo de hacerla y programarla uno mismo, pero a no ser que se quieran para un experimento muy limitado, eventualmente será necesaria una breadboard. Por lo mismo, no se recomienda usar demo boards, sino que comprar el chip e instalarlo en el breadboard. Se recomienda instalar el chip en la parte de arriba, ya que generalmente los pins de abajo hacen la mayor parte del trabajo, y es bueno tener espacio extra a su alrededor. Es importante asegurarse de que las patas están realmente en los hoyos, y que no se han doblado hacia el interior del chip. Traduciendo esquemáticos a circuitos: En todo esquemático, las líneas de conexión indican como los componentes debiesen estar conectados físicamente. Los problemas más comunes ocurren cuando tratamos los esquemáticos como mapa geográfico de cómo debería verse el circuito. Los arreglos espaciales de los componentes pueden no concordar con los del esquemático, sin embargo, todas las conexiones deben coincidir. Usando un multímetro: Los multímetros sirven para ver el flujo de electricidad del circuito y sus componentes. Es posible realizar el debugging del circuito chequeando que el voltage entre 2 puntos cualquiera del circuito es el esperado. Los multímetros también son usados para medir las características eléctricas, como la resistencia o capacidad, de un componente.
- 2. Existen distintos tipos de medidores. Los análogos tienen una aguja que se mueve para indicar el resultado de la prueba. Estos son más sensibles, pero más difíciles de leer que los medidores digitales, lo que entregan el resultado en una pantalla LCD. Existen dos tipos de medidores digitales: normales y los auto ajustables. Los auto ajustables, ajustarán automáticamente si es que el componente medido tiene un valor mayor o menor al deseado, mientras que en los medidores normales, este cambio se realiza manualmente. En caso de que el circuito presente problemas, lo primero que se debe revisar es el voltaje. Para esto, se debe hacer contacto entre la punta negra del multímetro y la conexión a tierra del circuito, y la punta roja debe hacer contacto en el lugar que en que se espera ver el voltaje. Si el valor entregado es negativo, entonces los cables positivos y negativos están intercambiados. Esto no causará ningún daño al multímetro, es más, esto comúnmente se hace para averiguar que cable de la fuente de poder corresponde al positivo y al negativo. Esto se conoce como polaridad del circuito. Chequear la continuidad permite corroborar que todo está realmente conectado. Muchos medidores emiten un sonido cuando existe continuidad. Soldar: Por temas de eficiencia, se recomienda soldar solo cuando no existe otra forma de hacer una conexión. Sin embargo, aún cuando las solderless breadboards son muy útiles y rápidas de usar, existen componentes o cables que simplemente no cabrán en el breadboard. La parte más complicada de soldar, es sostener los cuatro elementos al mismo tiempo (los dos elementos a soldar, la soldadura, y la plancha). Para esto, es útil usar un par de pinzas para sujetar los dos componentes a soldar, dejando las manos libres para la plancha y la soldadura. Al soldar, la regla más importante es calentar la unión, no la soldadura. Esto signifique que la soldadora no debería tocar la plancha directamente. En vez, se deben unir los dos elementos a soldar, de forma que sus partes metálicas se toquen. Luego, tocar la unión con la soldadora. Esto permite que el calor viaje desde los componentes a la soldadura, derritiéndola. Esto permite que todo se enfríe al mismo tiempo. Es importante, poner solo la cantidad suficiente de soldadura, ya que las uniones de soldadura muy grandes tienen más posibilidades de hacer contacto con otra conexión, y por tanto, de ocasionar un circuito corto. Generalmente, la soldadura contiene plomo, por lo que el humo que genera es altamente dañino si se respiran. Por esto, es importante soldar en lugares bien ventilados, o con un ventilador que dirija el humo hacia las ventas. Alimentación del breadboard: Existen varias opciones para darle poder a un circuito, sin embargo, para todas es necesario identificar su lado positivo y negativo. Una vez hecho esto, se recomienda marcarlos, para evitar confusiones. Conexión rápida y sucia: Para alimentar el circuito, se pueden simplemente poner los extremos descubiertos del conector directamente en la protoboard, y enchufar en una fuente de poder AC/DC. Sin embargo, se recomienda soldar dos cabeceras en los extremos de los cables. La conexión profesional: Para lograr una conexión de poder más sofisticada, que permira desconectar el adaptador de poder para ser usado nuevamente de manera segura, entonces, se debe construir un conector de poder. El tipo más sencillo, es un broche de batería de 9-volt. Estas funcionan muy bien con baterías, pero no muy bien con adaptadores de poder estándar. Además, es muy sencillo revertir accidentalmente la polaridad, lo que podría freír un regulador de voltaje. Reguladores de voltaje: Estos sirven para preveer de tierra y poder de 5-volts a las líneas bus, ubicadas en los bordes de la protoboard.
- 3. Reguladores de voltaje incorporados: La mayor parte de los circuitos que se pueden construir en una breadboard, funcionan con 5 voltios. Es tan común, que casi todos los microcontroladores de nivel intermedio y alto, vienen con un regulador de voltaje de 5-volt incorporado. Sin embargo, estos so fácilmente dañados por un circuito corto o por polaridad invertida. Si esto pasa, poner un regulador externo probablemente revivirá el microcontrolador. Para evitar estas complicaciones, se recomienda usar simplemente un regulador externo desde un principio. En el caso de los chips de nivel bajo (PIC), es necesario hacer un circuito de fuente de poder por defecto, en cada protoboard. El regulador 7805 es usado para convertir variados niveles de voltaje (desde 8 a 15 volts DC) en 5 volts DC. Puede proveer de casi 1 amp de corriente a 5 volts. Los pins del regulador están numerados de izquierda a derecha. El pin 1 es el pin para el input, que es conectado a los 8 a 15 volts de la fuente de poder. El pin 2 es tierra, ty se conecta a la tierra de la fuente de poder y a la tierra del circuito. El pin 3 es el pin del output, y se conecta al lado del voltaje del circuito. Desde este pin sale 5 volts. Ser ordenado: Mantener los circuitos ordenados permite que el debug sea mucho más sencillo. Cuano sea posible, es bueno acortar los cables de los componentes, para evitar que haya metal pelado suelto en el breadboard. Además, es bueno usar cables con colores consistentes, y atar los cables para anclar el conector de poder. De esta forma, será más difícil que el circuito sea desconectado por accidente.