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En la mayoría de los casos, el valor que usted obtiene de un sensor indica la "resistencia" de éste. La resistencia es una propiedad fundamental de cualquier material. Los metales tienen una resistencia extremadamente baja. Es por esta razón que ellos conducen muy bien la electricidad. Por otra parte, el plástico o el caucho tiene una resistencia muy alta. A través de ellos no circula casi nada electricidad. Es por esto que los usamos para cubrir los cables eléctricos.
Hay una regla simple: mientras más alta es la resistencia, más alto es el valor que usted obtendrá de la tarjeta GoGo. Como el aire no conduce la electricidad (salvo si posee un voltaje muy alto), obtendrá 1023 (la lectura más alta) de un puerto de sensor sin un sensor conectado. No es difícil adivinar que cuando usted obtiene una lectura Cero significa que su sensor no tiene ninguna resistencia (como un trozo de cable).
Hay también muchos sensores que cambian su resistencia según alguna propiedad especial del medio ambiente. Entre los ejemplos de estos sensores se incluyen los de luz, temperatura, presión, etc.
La tarjeta GoGo tiene ocho puertos de sensores. Cada uno de ellos tiene tres pines, como se muestra en la ilustración de abajo. Las filas superior e inferior(Entrada de sensor y Tierra) son algunos de los sensores de uso más simple. La fila del medio es una alimentación especial para sensores activos que necesitan una fuente de alimentación para funcionar correctamente.
Nota: esta disposición es diferente para las tarjetas GoGo más antiguas. Si está usando un tarjeta GoGo versión 1.x, 2.x (excepto la 2.3B) debe cambiar los pines "sensor" y "+5v". Haga clic aquí para ver la antigua asignación de los pines.
Los sensores mencionados hasta ahora son denominados sensores pasivos. No necesitan alimentación separada para funcionar. Los sensores activos, por otra parte, son los que necesitan su propia alimentación. Una manera fácil de distinguir los sensores activos de los pasivos es contar el número de pines que tienen. Lo sensores activos tienen un tercer pin extra para obtener la alimentación, mientras que los sensores pasivos sólo tiene dos.
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| Conector para sensores pasivos |
Conector para sensores activos |
Los sensores activos son más complejos, pero abren una amplia gama de posibilidades de detección. Entre los ejemplos de sensores activos se incluyen los sensores infrarrojos [que detectan presencia y distancia], los sensores de efecto Hall [que detectan los campos magnéticos], los sensores de ruido, los sensores de vibración, etc.
Aquí aprenderá como fabricar tres sensores pasivos: de contacto, de luz, y de temperatura. Todos los sensores pasivos necesitan sólo dos pines (sensor y tierra, como se muestra arriba).
Los sensores de contacto son algunos de los más simples, pero son sin embargo los más útiles. La idea general es muy simple: usted tiene dos objetos conductores que deben tocarse entre ellos cuando son activados (por ej., al ser pulsado o pisado) o viceversa. A continuación les presentamos algunos ejemplos de sensores de contacto.
Es probablemente la manera más fácil de fabricar un sensor de contacto. Usted pega el papel de aluminio a una hoja de papel doblada de tal manera que al apretarla se establecerá el contacto entre las láminas. Después usted conecta un conductor a cada hoja. Usted puede, por supuesto, sustituir la lámina de aluminio por otros elementos conductores (por ej., clips o clavos).
Los palitos de paleta son excelentes para fabricar estructuras simples. Son más sólidos que el papel, por lo cual, al usarlos con una lámina de aluminio podemos fabricar sensores de contacto mucho más rígidos. La foto siguiente muestra un ejemplo.
Para fabricar este tipo de sensor usted necesita dos contactos conductores superpuestos a un material no conductor. Las protecciones de diapositivas son adecuadas porque son flexibles. Usted puede pegar en ellas la lámina de aluminio y usar dos de ellas para hacer una especie de emparedado con un pedazo de cartulina. Debe hacer agujeros en la cartulina para permitir que las láminas entren en contacto al tocarlas.
También puede comprar interruptores en las tiendas de productos electrónicos y ponerlos a la tarjeta GoGo. Estos interruptores son de diferentes formas y tamaños. Los más comunes son los interruptores de palanca y los botones.
El sensor de luz más común es conocido como LDR (Light Dependant Resistor) (Resistor dependiente de la luz). También se le conoce como "Celda fotoeléctrica." Un LDR es básicamente un resistor que cambia su resistencia cuando cambia la intensidad de la luz. Usted los ve a menudo en los sistemas automáticos de iluminación.
Como los LDRs son simplemente resistores, usted puede conectar sencillamente los dos pines del sensor a la tarjeta GoGo.
Puede conectar sencillamente dos cables o clips a los pines 1 y 2 de la tarjeta GoGo para medir la humedad en el suelo. Cuando el suelo se humedece conduce más electricidad. Así, las lecturas de sensor que usted obtendrá se modificarán con los cambios de la humedad del suelo. Esta misma idea puede ser usadas para fabricar un sensor detector de agua. Cuando los dos cables tocan el agua, las lecturas del sensor cambian.
Puede mejorar el sensor de humedad conectando los dos cables a un pedazo de yeso, argamasa o cualquier otro material que absorba el agua. La idea es siempre la misma, pero mejorando la pureza del medio conductor. El comportamiento del sensor no cambiará demasiado de un lugar a otro. El yeso es el material usado para cubrir el interior de los edificios (cielos rasos, muros, etc. Se usa también para hacer una escayola a un paciente.
Para fabricar un sensor de temperatura necesitará un termistor. Algunos termistores son simplemente resistores que cambian su resistencia cuando cambia la temperatura. Otros termistores son sensores activos que necesitan una alimentación extra para funcionar.
A continuación les presentamos algunos ejemplos de sensores activos útiles.
Este tipo de sensor es útil cuando desea detectar la presencia de objetos sin tocarlos. Por ejemplo, desea detectar cuando alguien camina a través de una puerta o cuando alguien está demasiado cerca.
Una idea simple para este sensor es emitir luz sobre un LDR (sensor de luz). Si alguien pasa, bloquea la luz y el LDR lo detecta. Si la fuente luminosa es un foco, usted está simplemente detectando sombras. Si usa un puntero láser como fuente luminosa, su detección tendrá más alcance y sus lecturas serán muy precisas.
Existe otra idea para cumplir la misma tarea. Puede emitir luz hacia afuera y medir la cantidad de luz que se refleja de vuelta. Cuando no hay nada que la bloquee, la luz reflejada será muy pequeña. Sin embargo, si un objeto bloquea la luz, ella reflejará más luz de vuelta. Esto es lo que se llama un sensor de luz reflectante. El beneficio de este tipo de sensor es que está situado totalmente en un lugar y no se necesita ninguna alineación cuando usted cambia la dirección del sensor.
Usted puede fabricar sensores reflectantes simplemente con un LED y un LDR. Necesita usar un LED brillante. Esto funciona pero el alcance de la detección será limitado (menos de 1 pulgada). Puede haber también muchas interferencias de fuentes luminosas externas.
A continuación mostramos un esquema de cómo fabricar este sensor para la tarjeta GoGo. El resistor está ahí para limitar la corriente que pasa a través del LED. Mientras más pequeño es el valor del resistor más brillante será el LED.
Puede conseguirse una mejor versión del sensor reflectante anterior usando luz infrarroja (IR), ya que hay mucho menos interferencias. La IR es un tipo de luz que los seres humanos no podemos ver. Es conveniente cuando no desea que la gente vea su sensor (por ej., en los sistemas de seguridad).
Observe en el diagrama que usamos un fototransistor IR en lugar del LDR. En este caso, los dos funcionan de la misma manera, pero el fototransistor IR es mucho más sensible a la luz IR que un LDR. A continuación mostramos un esquema de cómo fabricar este sensor.
También puede comprar los sensores reflectantes IR. Generalmente vienen en un tamaño compacto y las lecturas de los sensores son más fiables.
[ejemplo de sensores reflectantes IR comerciales]
Éste es un ejemplo de como armar un sensor reflectante IR comercial (digikey.com, número de pieza QRD1114-ND).
Puede usar este sensor para detectar la presencia de imanes. Las aplicaciones son similares al sensor reflectante IR pero ellas no dependen de la luz, lo que a menudo significa que son más fiables. Sin embargo, necesita tener un imán, mientras que la luz se encuentra en todas partes.
Éste es un ejemplo de cómo armar un sensor de efecto Hall (de digikey.com, número de pieza DN6848-ND)
Para aquéllos que se interesen en los detalles técnicos más a fondo, hay un resistor de referencia de 33K en cada puerto de sensor, que es usado para determinar las lecturas que usted obtiene. La figura de abajo muestra cómo se dispone el resistor de referencia. El microcontrolador mide la caída de tensión a través del sensor, la que puede calcularse mediante la siguiente ecuación.
V = 5 x ( Rs / (33K + Rs))
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Donde Rs = Resistencia del sensor
Sabemos que si la tensión cae de 5v obtenemos una lectura de 1023. Podemos usar la misma ecuación para determinar las lecturas del sensor directamente.
Lecturas del sensor = 1023 x (Rs / (33k + Rs))
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Por ejemplo, si nuestro sensor tiene una resistencia de 10k Ohmios, nuestra lectura de sensor será:
1023 x (10000 / (33000 + 10000)) = 238
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En EE.UU. hay muchos negocios que venden sensores. Radio shack es uno de los lugares más conocidos donde buscarlos. Hay también tiendas en línea que proponen un mayor surtido de sensores. Ésta es la lista de algunos sitios Web que debería conocer:
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