Corazón de leds

Esta semana, aprovechando que el 7 de Mayo es el Día de la Madre, hemos querido hacer algo especial, un circuito electrónico de leds en forma de corazón, que se iluminan de forma intermitente.

Dado que hacer un circuito de estas características es algo complejo para un niño de 7 años, hemos decidido comprarlo a través de Aliexpress, y realizar simplemente su montaje, que no es poco.

Para ello será necesario conocer las características de un diodo, una resistencia, y un condensador (de momento nos olvidaremos del transistor, otro elemento que forma parte de este circuito). En Mi primer circuito electrónico ya conocimos algunas de las características de las resistencias y los diodos.

Con unas pequeñas indicaciones cualquier niño podrá realizar el montaje, la única parte que deberá ser realizada por un adulto será la de soldar cada uno de los componentes.

Por último, indicar que además del circuito impreso, componentes, y portapilas (todo ello incluido en la compra a través de Aliexpress), será necesario disponer de un soldador, estaño y dos pilas AA de 1,5 V.

Para el montaje utilizaremos la documentación que viene incluida, donde encontraremos el diseño del circuito electrónico. 

A continuación indico cada uno de los pasos que hemos realizado:

1. Montaje de los diodos leds

Antes de realizar su montaje será necesario entender su funcionamiento. Un diodo esta formado por dos partes, una negativa (patilla más corta) y una positiva. Si queremos que deje pasar la corriente y se ilumine, debemos conectarlo correctamente, de no hacerlo se comportará como un "circuito abierto", es decir, como si realizáramos un corte en el circuito. Para su montaje debemos observar la serigrafía del circuito impreso, e insertarlo de la manera correcta. A continuación se muestra una imagen que lo explica:

Para entender mejor su "serigrafía" realizamos un ejercicio donde había que indicar la polaridad en los símbolos que aparecían:

Una vez entendido esto, se realiza el montaje de los diferentes diodos en el orden que uno desee:

2. Montaje de los condensadores

Para el montaje de los condensadores, al igual que en el caso anterior, lo primero será conocer su polaridad:

Una vez hecho esto habrá que insertarlos tal como indique la "serigrafía" del circuito impreso, en este caso la parte negativa se indica con un menos.  

3. Montaje de las resistencias

En cuanto al montaje de las resistencias, ya no hay problema en como se inserten, ya que la resistencia no tiene polaridad.

Lo único que necesitaremos conocer, es su valor, para poder incluirlo donde corresponda. Primero averiguaremos su valor, luego buscaremos su identificador en la documentación (R1, R2, R3,...), y finalmente se insertará en el circuito impreso donde aparezca su identificador.

Para conocer su valor deberemos observar el color de las rayas que aparecen. Estas rayas nos indicarán su valor. Para ello podremos utilizar una tabla con el código de colores de las resistencias:

o una aplicación que nos lo indique de forma automática al introducir la secuencia de colores:

4. Montaje de los transistores

Para el montaje de los transistores, solo hay que insertarlos con la posición que se indica en el circuito impreso. No hay perdida ya que sólo hay una posición posible.

Una vez montado, solo queda rezar y esperar que todo funcione a la primera, algo que por desgracia no ocurre siempre, os lo aseguro. En esta ocasión hemos tenido suerte, al poner las pilas ¡¡Ha funcionado!!

Generando electricidad

Esta semana hemos realizado un pequeño experimento para poder generar electricidad de un modo similar a como lo hace una pila eléctrica. En anteriores post explicamos el funcionamiento de la pila eléctrica y algunas de sus principales características.

Para poder crear nuestra propia pila "casera" hemos utilizado: cables, tornillos, monedas de 5 céntimos, pinzas clip y limones.

El objetivo del experimento es crear una reacción química que genere electricidad, para ello es necesario que introduzcamos un tornillo en un extremo del limón y una moneda de cobre en el otro extremo opuesto, tal como aparece en la siguiente imagen.

Podríamos decir que el tornillo y la moneda son los electrodos, como los de una pila, uno se correspondería con el polo positivo y el otro con el polo negativo.

Realizando estos pasos tendríamos nuestra propia pila casera, 

pero para hacerlo más manejable hemos cortado los limones a la mitad, hemos introducido un tornillo y una moneda en cada una de estas mitades, y luego hemos conectado todas las partes en serie para obtener un voltaje mayor, el resultado ha sido el siguiente:

Cuantos más limones utilicemos mayor será el voltaje o la corriente (en función de como los conectemos) que generemos.

También hay que decir que se puede sustituir los limones por patatas o manzanas.

Robot Kits (6 in 1 edu. solar kit)

Esta semana hemos jugado con un pequeño kit solar que adquirimos hace un par de semanas a través de Aliexpress.

El objetivo de este kit es aprender jugando, y entender cómo se genera electricidad a través de otra fuente de energía como es el sol:

La energía solar fotovoltaica es una fuente de energía que produce electricidad de origen renovable, obtenida directamente a partir de la radiación solar mediante un dispositivo semiconductor denominado célula fotovoltaica, o bien mediante una deposición de metales sobre un sustrato denominada célula solar de película fina. Wikipedia

Este kit está compuesto por una célula o placa solar, un pequeño motor electrónico, cables, piezas de plástico e instrucciones.

El precio de este kit en Alixpress varía de un vendedor a otro, en nuestro caso nos costó 2,65 euros. Hay que decir que la calidad de los materiales es acorde al precio y no deberíamos esperar mucho más de ellos. También hay que decir que al estar formado por piezas pequeñas y de poca calidad, no resultará fácil trabajar con ellas. Es puedo asegurar que el montaje del motor es el más complejo, el resto a priori no da muchos problemas.

Gracias a las instrucciones (tipo Lego, salvando las distancias), podemos realizar el montaje de las partes principales (motor y placa solar) y de los diferentes robots que comprende este kit (6 en total):

• Coche
• Lancha
• Avión
• Molino
• Avión giratorio
• Perro

A continuación podéis ver algunos vídeos:

La pila eléctrica

Esta semana hemos vuelto a cambiar de tarea y hemos estudiado el significado de pila eléctrica. En semanas anteriores explicamos cómo crear mi circuito electrónico , y aunque ya vimos el significado de pila y/o batería, no se llegó a profundizar en su funcionamiento.

Durante estos días hemos intentado mostrar a nuestra hija la existencia de las diferentes pilas eléctricas que el ser humano fabrica y utiliza a diario:

También le hemos explicado que todas las pilas tiene en común una cosa, su funcionamiento:

La pila es un sistema que permite obtener energía eléctrica a partir de un proceso químico. Este proceso está compuesto de dos semi-reacciones: oxidación y reducción. A medida que pasa el tiempo y se utiliza la pila como fuente de energía eléctrica (es decir, se conecta a un circuito electrónico), sus reactivo se van gastando. En el momento que la reacción química se para (o llega a un equilibrio), la batería nos deja de ser útil y decimos que se ha agotado o gastado.

Resumiendo, una pila convierte energía química en energía eléctrica. Toda pila tiene un polo positivo y un polo negativo, y debe conectarse correctamente a un circuito si queremos que funcione correctamente. 

Otra cosa que todas las pilas tienen en común es que son perjudiciales para el medio ambiente, ya que producen contaminantes químicos. Para hacernos una idea, una pila puede llegar a contaminar miles de litros de agua. 

Es por ello que es necesario depositarlas en un punto limpio, y no tirarlas directamente a la basura.

Una vez explicado esto hemos profundizado en la principales diferencias entre unas pilas y otras, es decir, en el significado de voltios y amperios.

El amperio es la unidad de intensidad de corriente eléctrica. La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica que recorre un material. Para poder obtener una corriente eléctrica mayor se pueden conectar en paralelo varias pilas (la corriente disponible sería la suma de la corriente máxima de cada una de las baterías conectadas. En este caso el voltaje se mantendría):

El voltio es la unidad de la tensión eléctrica, es decir, de la diferencia de potencial entre dos puntos. Para poder obtener una voltaje mayor se pueden conectar en serie varias pilas (el voltaje disponible sería la suma del voltaje de cada batería conectada. En este caso la corriente máxima disponible se mantendría):

Para entenderlo un poco mejor hemos realizado algunos ejercicios prácticos:

Mi primer circuito electrónico

Esta semana hemos dejado a un lado el ordenador para aprender algunos conocimientos básicos del mundo de la electrónica y realizar un sencillo circuito electrónico. Lo hemos realizado de una manera sencilla y simplificada, con el objetivo de que un niño pequeño pueda llegar a entenderlo.

En primer lugar hemos realizado un pequeño juego en el que teníamos que pensar y decir los objetos más típicos de la casa que funcionaban con electricidad: lámpara (o bombilla), televisor, lavadora, frigorífico, microondas, ventilador, aspirador, teléfono, tablet y/o smartphone, ordenador (o pc), impresora, consola de vídeo-juegos, etc...

Una vez hecho esto hemos explicado la diferencia que hay entre unos objetos y otros, es decir, como a partir del tipo de electricidad o corriente que utilizan podemos diferenciarlos. Existen unos que funcionan con corriente alterna o AC (lavadora, frigorífico, lampara, aspirador,..) y otros que funcionan con corriente continua o DC (linterna, calculadora, tablet, smartphone, ordenador,....).

La corriente alterna o AC es la que llega a las casas y podemos utilizar a través de los enchufes que se encuentran en las paredes. La corriente alterna es el resultado de transformar energía mecánica en energía eléctrica. Para ello se utiliza un generador eléctrico, en la siguiente imagen se puede observar dos tipos diferentes de generador eléctrico.

Si nos sentimos con fuerzas, o bien el niño muestra interés y tiene más preguntas, siempre se puede explicar el proceso de generación de la electricidad (de corriente alterna) en plantas generadoras (hidroeléctricas, eólicas, térmicas, etc..) y su transporte hasta los hogares.

El siguiente vídeo explica todo el proceso:

La corriente continua o DC es la que se obtiene de las pilas y/o baterías.

También es cierto que existen muchos objetos electrónicos (de uso cotidiano) de corriente continua que no emplean dichas pilas o baterías, como por ejemplo los ordenadores y las consolas de vídeo-juegos. Para estos casos es necesario utilizar transformadores, también llamados fuentes de alimentación, conectados a los enchufes de corriente alterna y encargados (como su nombre indica) de transformar la corriente alterna en corriente continua.

Hay que decir que también existen generadores eléctricos de corriente continua, también llamados dinamos. El funcionamiento es el mismo que el de los generadores de corriente alterna, con la diferencia de que incluye un conmutador eléctrico para convertir la corriente alterna generada en continua.

Una vez explicados todos estos conceptos, hemos pasado a realizar una pequeña práctica. Esta práctica ha consistido en recrear un pequeño circuito eléctrico con el objetivo de aprender el significado de corriente eléctrica.

Para ello hemos empleado los siguientes materiales:

• Una pila
• Diferentes resistencias
• Un diodo led
• Una placa board
• Cables

La resistencia (también llamada resistor) es un componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito eléctrico.

El diodo es otro componente electrónico que sólo permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. El diodo led (también llamada led) es una clase de diodo que emite luz cuando circula corriente eléctrica a través de él.

Una vez montado el circuito hemos observado lo siguiente:

• Si el led está bien conectado (es decir, la pata más larga o ánodo está conectado en la parte positiva de la pila), observamos que se ilumina.
• Si cambiamos la resistencia por otra de otro valor, observamos como el led se ilumina más o menos en función del valor de la resistencia
• Si el led lo conectamos al revés, observamos que no se ilumina.

Para comprender mejor el significado de corriente eléctrica y resistencia podemos realizar el siguiente ejercicio: 

En primer lugar imaginarnos que la pila es un grifo de agua. Si abrimos la llave de paso empezará a fluir agua de una manera constante (corriente de agua). Si al grifo le conectamos una manguera, la cantidad agua que circula por ella dependerá del diámetro de la manguera, el equivalente en electrónica sería la resistencia encargada de aumentar o disminuir el flujo de corriente eléctrica.