COMENZANDO CON EL MUNDO ARDUINO.-ENTRADA Nº 1.- CONSTRUCCIÓN DE ROBOT PARA PRACTICAR.

Bueno pues ya era hora que comenzáramos en este blog con contenidos de programación y robótica, ya que este curso contamos con nuevas optativas en mi centro de trabajo, optativas basadas en la programación y robótica.

Voy a utilizar mi blog para subir todo lo que vayamos avanzando en este tema para que pueda servir a estudiantes y profesores que se quieran iniciar en este fascinante mundo.
He nombrado esta entrada "COMENZANDO CON EL MUNDO ARDUINO.-ENTRADA Nº 1: CONSTRUCCIÓN DE ROBOT PARA PRACTICAR" ya que quiero comenzar exponiendo la plataforma que hemos diseñado en nuestro centro y que estamos fabricando con el alumnado, una plataforma DIY que nos servirá desde el principio para que nuestro alumnado comience con los conceptos básicos de electrónica digital, componentes eléctricos y electrónicos y primeros pasos en lenguajes de programación.

Esta serie de entradas recogerá los siguientes apartados:

- Construcción de robot o plataforma para practicar DIY.- No te lo pierdas, podrás diseñar tu propia plataforma.

- Qué es el mundo Arduino.- De esto, ya hay mucho en internet.

- Explicación de todos los sensores y placas electrónicas utilizadas.- Explicación desde el punto de vista eléctrico, electrónico y físico del sensor, electrónica adicional drivers o módulos de extensión.

- Primeros programas para Arduino.- Comenzaremos con "hola mundo" y desde ahí podremos avanzar hasta donde queramos.

- Ejemplos prácticos.- fichas explicativas de todos los ejemplos prácticos

- Ejercicios.- Retos y ejercicios para nuestro alumnado.

- Videos, detalles e ideas que vayan surgiendo.- y mucho más!!!!...

Estate atento durante todo el curso 2019/2020 que iré subiendo todo lo que vayamos realizando en clase.

Podrás seguirnos por supuesto en mi nuevo canal de youtube:

Canal Ingeniería Miguel A. Racero

CONSTRUCCIÓN DE 15 PLATAFORMAS ARDUINO PARA QUE NUESTRO ALUMNADO DE ROBÓTICA Y PROGRAMACIÓN PUEDA APRENDER Y DISFRUTAR.

A la hora de comenzar en nuestro centro educativo con las optativas de Arduino pensamos en dos opciones: comprar 15 kits de los que existen en el mercado o bien utilizar nuestra imaginación y diseñarlos nosotros mismos, decidimos la segunda opción, de esta forma, tanto los profesores como el alumnado trabajaríamos codo con codo, trabajo en equipo.

Partimos de la idea de realizar una plataforma de aprendizaje con las siguientes características:
- Que sea fácil de construir.
- Robusta y fiable.
- Que podamos empezar con las prácticas más sencillas y a partir de ahí ir aumentando en complejidad.
- Que contará con baterías recargables.
- Que fuese fácil de ampliar.
- Componentes económicos.
- Personalizable.

Si bien en el mercado existen muchas plataformas variadas, creo que hemos conseguido una bastante original y funcional: Consta de:

- Estructura-base de metacrilato.- puede ser de cualquier material.
- Un Arduino UNO.
- Dos placas protoboard  donde se pueda comenzar las primeras prácticas de encendidos de LED, zumbadores, displays 7Segmentos, etc..
- Dos motores de corriente continua para prácticas y montajes de robots y vehículos.
- Una placa controladora de motores de CC.- Circuito puente H, que se encarga de controlar el sentido de giro de los dos motores.
- Dos sensores de infrarrojos en la parte inferior.
- Un sensor de ultrasonidos en la parte superior delantera.
- Una batería de litio de 3500mAH con circuito de protección BMS.- garantizando una autonomía de muchas horas de prácticas y funcionamiento.
- Un servomotor.
- Un interruptor de corte general.

Con este equipamiento y algunos pocos complementos más podemos desarrollar todo los necesario para un curso escolar con Arduino y por ejemplo, mBlock.

En posteriores entradas se irán describiendo cada uno de los componentes utilizados.

ESTRUCTURA:
La plataforma esta formada por dos placas de metacrilato, o puede ser de madera u otro material, y cuatro tornillos con tuercas.
Las bases superior e inferior son idénticas, a continuación dejo plantilla correspondiente a ambas partes, indico las medidas para que puedan sacarla a escala.

PARTE INFERIOR DE LA ESTRUCTURA

En la parte inferior se montarán:
- El conector de alimentación para la carga de las baterías de litio.
- Los dos motores de corriente continua.
- Los dos sensores infrarrojos.
- La batería de litio con su BMS, o si se elige pilas, el portaminas.
- El circuito electrónico puente H para el control de giro de los motores por parte de Arduino.

Veamos como queda la plantilla con los agujeros correspondientes a los componentes que he elegido, en caso de utilizar otros componentes se debería hacer otros agujeros según corresponda.

Veamos como quedan se sujetan los diferentes componentes que conforman la plataforma inferior de la base:

1º.- Colación de conector de alimentación para carga de baterías:

2º.- Detalle anclaje motor CC.

3º.-Colocación motor a la base mediante tornillos.

4º.- Detalle  motor y clavija alimentación.

5º.- Detalle dos motores.

6º.- Fijación mediante tornillos de los dos sensores infrarrojos.

7º.- Detalle baterías de litio recicladas de baterías de portátiles.- OJO CON LAS BATERÍAS DE LITIO, HAY TENER CUIDADO CON ELLAS, OTRA OPCIÓN SERÍA PILAS NORMALES CON SU PORTAPILAS, HABRÍA QUE PONER UN MÍNIMO DE 4.

8º.- Detalle conjunto de pilas, le falta el circuito de protección y carga BMS.

9º.- Detalle de sujeción de pilas en la base inferior mediante correa de plástico.

....CONTINUARÁ.

Fotos del proceso  montaje de las 15 plataformas:

Cajas de plástico del IKEA, muy útiles.

En esta entrada del blog os voy a mostrar lo útiles que son unas cajas de plásticos que se venden en IKEA. Estas cajas son perfectas para utilizarlas como gabinetes para nuestros montajes electrónicos. Yo las estoy utilizando para construir unos pequeños gadgets para el taller de reparaciones.

En concreto he utilizado estas estupendas cajas de plásticos para construir:

   - Una pequeña fuente de alimentación portátil.

   - Un pequeño generador de señales.

   - Un tester para amplificadores.

   - Una carga fantasma para medir y comprobar amplificadores de audio.

Abajo dejo algunas fotos de los montajes que he estado realizando. El plástico de estas cajas es de un tipo de plástico fácil de trabajar, realizar taladros y cortes en él no es tarea difícil.

Os animo a que la utilicéis y construyáis vuestros propios montajes.

Este es el modelo de caja:

Pequeña y portátil fuente de alimentación de 1 a 30 V y de 0 a 3 A.

Tester para amplificadores.- Muy útil para la reparación de equipos de audio.

Generador de funciones.- Para generar ondas cuadradas, senoidales y triangulares.

Carga fantasma.- Perfecto para mediciones de amplificadores junto con el osciloscopio.

También he realizado este pequeño amplificador portátil.

A lo largo de los próximos días iré subiendo los esquemas correspondientes o bien los enlaces de donde he sacado la info para realizar dichos gadgets.

Condensadores para Filtros o redes de cruces en sistemas pasivos de altavoces. Crossover.

En esta entrada voy a intentar resumir las características más importantes de los condensadores utilizados en las redes de cruce o filtros pasivos para sistemas de altavoces. Cualquiera que sea aficionado o experto en el tema sabrá que existe un mundo un poco ambiguo y poco riguroso creado para confundir al aficionado y conseguir que éste realice grandes desembolsos de dinero en equipos y equipamiento que quedan totalmente dentro de la duda en la mejora final del sonido obtenido. Evidentemente a la hora de sentarte delante de un equipo de música compuesto por varios elementos, la experiencia que sentimos depende de muchos factores que van desde los formatos de grabación y procedimientos de masterización en los estudios de grabación, hasta la calidad final de los altavoces que empleamos para escuchar la música así como las propias características de la sala donde se encuentra el sistema de audio y equipos electrónicos utilizados para reproducirla.

Es cierto que existe un mercado sobre saturado de verdades a medias y falsas conclusiones técnicas, de la carencia de conocimientos electrónicos y acústicos de los aficionados al audio se aprovechan las marcas comerciales de equipos HIFI y HIEND para, en pocas palabras, confundir y sugestionar al consumidor a realizar compras de equipos a precios desorbitados y fuera de toda lógica desde el punto de vista de la ingeniería, que no podemos olvidar, este mundo del audio y de los audiophilos no existiría sin que los ingenieros no hubieran realizado su trabajo de desarrollo e investigación, sin que las matemáticas se apliquen y que la física se cumpla.

Sin entrar en más detalles de este dudoso mundo del HIEND, dentro de la cadena de música existe un circuito electrónico al cual muchos aficionados no hacen mucho interés, encargado de dividir el espectro de frecuencias que conforma la HIFI en bandas o vías para aplicarlas después a los respectivos altavoces que intentarán los pobres (ya que son traductores muy poco eficientes) en reproducir de la mejor forma posible, estos circuitos son las redes de cruce o filtros pasivos o cross-ver.

Las redes de cruce o filtros son circuitos electrónicos con una complejidad elevada, controlar todos los aspectos técnicos que deben gestionar no es tarea fácil. Cumplen con la función de separar las frecuencias, compensar impedancias, intentar mantener la impedancia constante en todo el rango de frecuencias, atenuar la señal para altavoces de mayor sensibilidad, etc. Hay que tener muchos aspectos en cuenta, como retardos de grupo, orden del filtro (pendiente de atenuación), comportamiento global filtro-altavoz, etc.

Principalmente los filtros pasivos están compuestos por bobinas, condensadores y resistencias, en esta entrada hablaremos un poco sobre los condensadores.

Condensadores:

Antes de nada definamos algunas características de ellos, que por mala suerte, no lo hacen componentes ideales, con lo cual se presentan tolerancias  provocando pérdidas y efectos parásitos indeseados en las redes de cruces de nuestro caros altavoces.

Estas características fundamentales son; sin entrar en demostraciones matemáticas complejas:

- ESR: resistencia serie: límite la impedancia total siendo una magnitud muy importante que modifica la atenuación del mismo.

- ESL: inductancia serie: a partir de cierta frecuencia tiende a comportarse como una bobina aumentando su impedancia y esto no es muy bueno.

- Resistencia paralelo la cual determina su autodescarga, evidentemente trabajando con señales alternas no conviene que sea muy elevada.
- Capacidad.- esta es su valor que lo define como condensador, poco que decir sobre ello, solo tener en cuenta que sean de tolerancias bajas.
- Voltaje de perforación.

Visto las tres características principales de los condensadores que pueden influir negativamente en su función de carga y descarga (hago aquí un inciso para recordar que eso es lo único que hace un condensador, cargarse y descargarse).

Podemos hacer una primera clasificación de éstos, dependiendo de las características del dieléctrico (vamos a ver solo los que se suelen utilizar para fines filtros pasivos para altavoces, existen más tipos pero para otras aplicaciones):

- Electrolíticos.

- Polímeros.

-----Condensadores electrolíticos:-----

Fabricados con dos capas de metal enrolladas entres sí y con un papel impregnado de líquido electrolito  entre ellas. Este líquido con el tiempo se va secando y el condensador va perdiendo características eléctricas.

Para los filtro de audio se utilizan los no polarizados ya que como se comprenderá se utilizan señales alternas y no continuas, por este motivo no se pueden utilizar los polarizados.

Presentan elevados efectos parásitos.

Se emplean en filtros de baja calidad.

----Condensadores de polímeros:-----

Son varios los polímeros utilizados para su fabricación  (cosas de ingeniería química):

- Polipropileno (MKP).

- Poliester (MKT).

- Policarbonato (MKC).

- Politetrafluoretileno (teflón).

- Poliestireno.

Los condensadores MKP son muy utilizados en los filtros de calidad ya que tiene una absorción dieléctrica muy baja.

Es cuestión de cambiar un condensador electrolítico que esté filtrando las altas frecuencias de un Tweeter por uno MKP y se notará una mejora muy significativa de los agudos.

Los MKC tienen una excelente calidad precio/factor de potencia. Una opción muy válida cuando no se quiere desembolsar altos precios por los condensadores MKP.

Los de teflón son los que presentan menor absorción dieléctrica, por lo cual son ideales para los filtros o redes de cruce, solo que hay un pequeño inconveniente, son muy caros. 

Como puede intuirse el mundo de los condensadores para filtros pasivos es de difícil elección pero en mi opinión cuando se quiere una red de cruce o filtro pasivo de calidad hay que prestar atención en los siguientes aspectos:

- La capacidad del condensador: determina la frecuencia de corte del filtro.

- Debe tener un bajo valor de ESR y ESL.- fundamental y clave para que su comportamiento sea lineal.

- La tensión de perforación entre las láminas. Importante saber cuales van a ser los picos de tensión a los que va a estar sometido durante su funcionamiento (dependerá de la potencia del amplificador) para que no se acaben perforando y dejen de filtrar.

Desde el punto de vista de los filtros pasivos de nuestros altavoces estableceremos el siguiente orden de calidad:

1) Los de  teflón.- son los reyes pero muy caros, muy caros.

2) MKP (polipropileno).- Son los más utilizados en los altavoces de gamas media/alta, presentan las mejores características de forma compensada.

3) MKC (policarbonato).- Más baratos que los anteriores y un poco inferiores con respecto a su comportamiento en el filtrado.

4) Electrolítico bipolar.- No se aconseja en altavoces de gama media/alta, si se utilizan en estos altavoces como mínimo se debe conectar un MKP o MKT en paralelo con él, para mejorar un poco su comportamiento. Estos condensadores se emplean en altavoces de baja calidad.

Resumiendo.- Para unos filtros pasivos o redes de cruce donde el condensador es la pieza clave junto con la bobina (su contrapunto jajaj) montar condensadores de un tipo u otro si influye en la calidad final del sonido (esto no quiere decir que le pueda gustar más o menos), es evidente que un condensador si presenta una absorción dialéctrica muy baja, presentará bajos niveles de ESR y ESL, haciendo que su comportamiento sea más cercano al ideal con el que se diseño el filtro, evitando atenuaciones en ciertas frecuencias que al final no reproducirán nuestro queridos altavoces.

Así que a la hora de decidirse lo correcto es buscar el condensador que presente menos ESR y ESL y los MKP o poli propileno son los mejores situados por debajo de los intocables de teflón.

Filtros / Crossover / Red de cruce.

Para la caja acústica diseñada con los TAD1601 Y TAD 4001 además con la instalación de un super agudo JBL, se ha fabricado el siguiente Crossover o red de cruce original de los altavoces míticos TAD 2401. Principalmente se ha clonado dicho filtro incluyendo la red de cruce para el JBL.
El acabado se puede ver en las siguientes fotografías:

Nos queda probarlos con las cajas y obtener mediciones.

ALTAVOCES HI-END

En los últimos meses he tenido bastante trabajo y he estado involucrado en diversos proyectos, que evidentemente, no me dejan tiempo para seguir subiendo entradas al blog.
Uno de estos proyectos es un par de altavoces de HI-END montado con dos TAD-1601, un driver TAD-4001 y un super-tweeter JBL-2405.
Paso algunas fotos, así como el esquema del filtro y dimensiones de la caja.

A continuación dejo el esquema original del monitor de referencia TAD2401 que incorpora igualmente dos TAD1601 y un TAD4001.

Una vez tenga todo montado, subiré medidas realizadas con Smart en la sala de escucha. La sala tendrá que ser acondicionada para evitar en lo posible reflexiones que produzcan cancelaciones y estudiar si se producen ondas estacionarias.

Poco a poco iré documentando el trabajo realizado.