Programadores

Hasta ahora hemos visto los distintos tipos de mecanismos, ahora vamos a el tema de la electricidad estudiando que son y para que sirven los programadores, que luego, utilizaremos en la fabricación del semáforo.

Los programadores son operadores que controlan el funcionamiento de las máquinas, y que permiten que una acción se produzca en un determinado momento o que se repita periódicamente.

Los programadores pueden ser:

-De control manual;

-De control automático que, a su vez, pueden ser

· De funcionamiento lineal y encadenado,

· De funcionamiento cíclico;

-De componentes electrónicos.

Programadores de control manual

Estos programadores actúan mediante inerruptores manuales. Todos los operadores de una máquina se controlan desde el exterior accionando los interruptores que se corresponden con cada uno de ellos.

Programadores de control automático y funcionamiento lineal

Estos programadores consisten básicamente en una tarjeta con áreas rectángulares recortadas, de modo que, al deslizar sobre un base, una serie de contactos metálicos cierren o no los diferentes circuitos que controla este operador. Los efectos automáticos que se consiguen están encadenados. Cada vez que se coloque la tarjeta al principio del dispositivo se inicia de nuevo el funcionamiento.

Programadores de control automático y funcionamiento cíclico

-Mediante un disco: los funcionamientos programados cíclicos se consiguen mediante el giro de un disco que tiene unos huecos programados, los cuales permiten que los contactos cierren los circuitos de actuación sólo en ciertos instantes.

-Mediante un cilindro, que, al girar, va activando las diferentes partes del ciclo. Los operadores se activan al rozar los contactos sobre las superficies no aisladas del bote.

Mecanismo biela y manivela

Una manivela es una palanca que nos permite hacer girar manualmente un dispositivo mecánico, en la foto puedes ver un ejemplo. Si le acoplamos una barra que pueda girar libremente en sus dos extremos, la biela, obtenemos un mecanismo biela-manivela. Este mecanismo permite transformar el movimiento circular de la manivela en movimiento rectilíneo alternativo. También funciona a la inversa: aplicando un movimiento rectilíneo alternativo a la biela, podemos conseguir que la manivela gire. Fíjate en las fotos de abajo.







Ejemplos de utilización del mecanismo biela-manivela

Motor de combustión interna


En los motores de combustión interna de automóviles, camiones y motocicletas, el mecanismo biela-manivela es de gran importancia. Se utiliza para transformar el movimiento de vaivén de los pistones del motor en movimiento circular que impulsa las ruedas, con la intermediación de un cambio de marchas. La manivela en los motores de combustión interna se denomina cigüeñal. Podemos considerar que el cigüeñal es una serie de manivelas unidas entre sí formando un eje acodado. La cantidad de codos es proporcional al número de pistones que tenga el motor.

Locomotora de vapor

En las antiguas locomotoras de vapor, como la que puedes ver en la fotografía, se utilizaba un mecanismo biela-manivela para hacer girar las ruedas, a partir del movimiento alternativo generado por una máquina de vapor. A diferencia de los motores de combustión interna, la biela movía directamente las ruedas, sin un cambio de marchas intermedio.

Máquina de coser

En muchas máquinas se utiliza el mecanismo biela-manivela para obtener un movimiento de alternancia, un ejemplo son las máquinas de coser. Fíjate que, en este caso, a diferencia de los motores que hemos visto antes, el elemento motriz es la manivela. Un motor eléctrico hace girar girar rápidamente la manivela para conseguir movimiento rectilíneo alternativo en un extremo de la biela. En este extremo se coloca la aguja.

Mecanismo levas y excéntricas

Levas y excéntricas

Las levas y excéntricas son mecanismos que transforman el movimiento circular de un eje en movimiento rectilíneo alternativo. Están formados por una pieza giratoria, la leva o excéntrica propiamente dicha, y por un elemento que roza en ella: el seguidor o varilla. Las excéntricas tienen forma circular, con la particularidad de que su eje de giro no coincide con su centro. Las levas pueden tener cualquier forma, en función del tipo de movimiento que se pretende que tenga el seguidor. En las fotos de abajo puedes ver cómo funcionan.

Ejemplos de utilización de levas y excéntricas:

Accionar un juguete:

Las levas y excéntricas se utilizan en muchas máquinas para impulsar piezas con movimiento de vaivén. En la foto puedes ver un ejemplo: un juguete que utiliza una excéntrica.

Encender y apagar un circuito:

Las levas se utilizan a menudo para abrir y cerrar circuitos eléctricos, pneumáticos o hidráulicos. En el caso de la foto, una leva acciona un microrruptor que enciende una bombilla, produciendo un efecto de intermitencia.

Cuentarrevoluciones:

En combinación con sensores eléctricos, pneumáticos o hidráulicos, las levas se utilizan para captar información sobre el funcionamiento de máquinas o sistemas técnicos de todo tipo. En la foto, por ejemplo, se usa una leva, un microrruptor y un contador electrónico para averiguar el número de vueltas que da un eje.

Abrir y cerrar las válvulas de un motor de combustión:

Una de las aplicaciones más conocidas de las levas es la de abrir y cerrar las válvulas de los motores de gasolina y diesel. Para que un motor funcione correctamente, sus válvulas deben abrirse y cerrarse siguiendo un ciclo muy preciso, esto se consigue accionándolos con levas que tienen la forma necesaria. Todas las levas de un motor se montan sobre uno o dos ejes, a estos ejes se les llama árboles de levas.

Mecanismo tornillo sin fin-corona

TORNILLO SIN FIN-CORONA

El mecanismo de tornillo sin fin-corona permite transmitir movimiento de rotación entre dos ejes perpendiculares. Se caracteriza porque reduce drásticamente la velocidad de giro del eje conducido (el que no está conectado al motor). El la foto de abajo puedes ves su funcionamiento y el nombre de sus componentes.

Ejemplos de utilización del mecanismo tornillo sin fin-corona:


Cinta transportadora:


En muchas máquinas industriales, como la cinta transportadora de la foto, el mecanismo tornillo sin fin-corona se utiliza como reductor de velocidad. Las máquinas de las fábricas están accionadas normalmente por motores eléctricos. Estos motores giran muy rápido, mientras que las máquinas necesitan un movimiento de giro más lento. Es necesario entonces instalar un mecanismo reductor entre el motor y la máquina. Uno de los mecanismos reductores que se pueden utilizar es el tornillo sin fin-corona.



Apertura y cierre de una válvula hidráulica:

El la fotografía de abajo puedes ver el mecanismo que permite abrir y cerrar manualmente una válvula hidráulica de grandes dimensiones, utilizadas en embalses y sistemas de riego. Accionar una válvula como ésta requiere mucha fuerza, más de la que puede ejercer una persona. Para solucionar este problema, se utiliza un mecanismo tornillo sin fin-corona. Al ser un gran reductor de velocidad, ejerciendo una pequeña fuerza de giro en el tornillo, obtenemos una gran fuerza en la corona, suficiente para abrir o cerrar la válvula.

Control de una cámara de vigilancia a distancia:


El mecanismo tornillo sin fin-corona se utiliza en muchos dispositivos que deben girar o desplazarse con gran lentitud o precisión, como la cámara de vigilancia de la foto. Otros ejemplos: telescopios o antenas que deben seguir el movimiento de una estrella o un satélite artificial, paneles solares que siguen el movimiento del sol, piezas móviles de robots, etc.

Mecanismo de elevación del ancla de un barco:


Unido a un torno que enrolla un cable de acero o una cadena, el mecanismo tornillo sin fin-corona se utiliza en muchos sistemas de elevación, como el del ancla de un barco, en ascensores y montacargas, en grúas, etc.

Mecanismo piñón y cremallera

Ahora vamos a realizar otro proyecto, la construcción de un semáforo, para ello vamos a estudiar los distintos mecanismos que hay para luego elegir cual nos va a servir para realizar el proyecto.

-Piñón Cremallera.

-Tornillo sin fin-corona.

-Levas y excéntricas.

-Biela-manivela.

PIÑÓN Y CREMALLERA

El mecanismo de piñón y cremallera permite transformar el movimiento circular en rectilíneo alternativo. También a la inversa: puede transformar el movimiento rectilíneo en movimiento circular, aunque es más habitual encontrar aplicaciones del primer tipo. Ésta compuesto por dos elementos: el piñón, un engranaje normal, y la cremallera, que también se puede considerar un engranaje, sólo que se ha ¨aplanado¨. En la foto de abajo puedes ver su funcionamiento y cuáles son sus componentes.

EJEMPLOS DE UTILIZACIÓN DEL MECANISMO PIÑÓN-CREMALLERA:


Puerta corredera:

Algunos tipos de puertas correderas automáticas tienen un mecanismo piñón-cremallera, impulsado por un motor eléctrico, que les hace avanzar o retroceder.

Taladro de columna:

La mayoría de taladros de columna, disponen de un mecanismo de piñón y cremallera para bajar o subir la plataforma donde se colocan las piezas que deben ser perforadas. El piñón se acciona haciendo girar una manivela.

Tren cremallera:

En algunas zonas de montaña, donde la pendiente es demasiado grande para que un tren convencional pueda funcionar, se utilizan los trenes cremallera. Se caracterizan porque, además de los dos carriles típicos de un tren normal, disponen de un tercer carril dentado, o cremallera, situado en el centro de la vía. Los ejes motrices del tren tienen un piñón que engrana en la cremallera e impulsa el tren hacia arriba con facilidad. Sin este sistema, el tren resbalaría y no podría subir.

Dirección de un automóvil:

Al girar el volante se hace rotar un piñón que acciona una cremallera. Ésta, a su vez, cambia la orientación de las ruedas y el vehículo gira.

3 en raya, comprobación del funcionamiento

6.3 Comprobación del funcionamiento:

Video de como se ha realizado el 3 en raya electrónico:

6.3.1 Colocar dos pilas redondas de tamaño AA en el portapilas.

6.2.3 En primer lugar, unir todos los contactos de un lado con los clavos. Todos los LED se tienen que iluminar de un mismo color y se tienen que encender en la misma secuencia en la que los contactos se han enchufado en los clavos.

De no ser así, se tiene que comprobar las conexiones de las cabezas de los clavos con los LED y, si es necesario, se tienen que volver a soldar.

Proceder del mismo modo en el otro lado.

Objetivo del juego:

Cada jugador intenta que se ilumine una secuencia de tres campos de su color. Esta secuencia puede ser en vertical, en horizontal o en diagonal. El primero que lo consigue es el ganador.

El jugador A ocupa cualquier campo, se ilumina, por ejemplo en rojo.

El jugador B ocupa el campo que, en consecuencia, ha seleccionado tácticamente, se ilumina, por ejemplo, de amarillo.

Los jugadores ocupan alternativamente los campos.

DEFINICIÓN DEL PROBLEMA:

Construir un tres en raya electrónico a partir de unas instrucciones y varios materiales suministrados.

Solución: después de encontrar todas las herramientas necesarias realizar paso a paso las instrucciones y al final comprobar su funcionamiento.

PARÁMETROS:

3 en raya, montaje y cableado de los componentes electrónicos

6.2 Montaje y cableado de los componentes electrónicos:

6.2.1 Clavar los clavos de contacto (3) desde la parte inferior a los puntos marcados, a través del tablero contrachapado.

Nota: Procurar que los clavos se incorporen en perpendicular y con la misma separación.

Utilizar dos trozos de madera o un tornillo de banco abierto como base, para que los clavos se puedan clavar sin impedimento y de forma completa a través del tablero contrachapado.

6.2.2 Pegar los LED con el lado aplanado orientado a la izquierda en los orificios de 5 mm.

Nota: Os recomiendo que utiliceis pegamento termoplástico ya que es muy fácil de aplicar. ¡Cuidado al colocar los LEDs, tienen que estar todos en la misma dirección, con el lado aplanado orientado hacia la izquierda!

6.2.3 Cortar 5 trozos de 150 mm de longitud aproximadamente (6a) de cada color de los cordones y pelar los extremos.

6.2.4 Estañar los extremos pelados de los trozos (6a). Soldar cada uno de los trozos (6a) en un terminal para soldadura (7)

6.2.5 Pegar el portapilas (5) en la parte inferior, según la figura.

6.2.6 Hundir dos chinchetas, cerca de cada orificio de 4mm.

Nota: ¡Procurar que las chinchetas no se hundan por completo, porque sino, saldrían por la parte delantera!

6.2.7 Estañar las cabezas de los clavos y de las chinchetas.

Soldar cada resistencia de 100 (8) en las chinchetas.

6.2.8 Cableado

-Soldar el polo positivo (cable rojo) del portapilas a la chincheta (a). Desde esta chincheta, tender un cable de unos 200 mm de longitud (6c/pelar y estañar ambos extremos) hasta la chincheta de enfrente (c) y soldarlo.

-Doblar lo cátodos (polo negatibo de los LED) hacia adelante y soldarlos unos con otros (lineas gruesas).

-Soldar el polo negativo (cable negro, líneas gruesas) del portapilas a un cátodo.

-Enchufar cada cinco trozos de cable del mismo color al terminal para cables soldado (6a/7) desde arriba y a través del orificio de 4 mm y soldarlos a las chinchetas (b/d)

Nota: ¡Los terminales de los cables deben encontrarse en el lado del tablero de juego!

·Cortar 9 trozos de 80 mm de longitud aproximadamente (6b) de cable de cada color, pelar los extremos y estañarlos.

A continuación y de forma sistemática, unir cada cabeza de clavo del lado izquierdo con los ánodos izquierdos de los LED.

Lo mismo con los 2 colores de cable.

Para ello, utilizar los trozos de cable (6b). Proceder del mismo modo en el lado derecho.

Nota: ¡No cambiar ni la columna ni la fila!

6.2.9 Después de soldar poner un poco de pegamento termoplástico para que esté más sujeto.

3 en raya, confección del tablero de juego

6.1 Confección del tablero de juego:

6.1.1 Pasar la posición de las perforaciones, al tablero contrachapado de madera (1). Perforar orificios (Ø 4 y 5 mm) y declinear el tablero de juego con un rotulador Edding negro u otro similar.

6.1.2 En la parte de detrás, marcar los puntos para los clavos de contacto con un punzón.

6.1.3 Serrar dos trozos del listón (2) de una longitud de 120 mm y limpiar los cortes.

Encolar los trozos de listón por la parte inferior según la figura.

Así es como tienen que quedar los 9 agujeros para luego colocar los LEDs allí.