Construcción de una estructura con barras de papel


Vamos a ralizar una estructuras resistente a partir de materiales que en un principio nos pueden parecer que no lo son (como por ejemplo el papel).

Propuesta de trabajo

Diseñar y construir una estructura que soporte una carga importante (el peso de una persona), a partir de un material como el papel reciclado.

Solución adoptada

Las estructuras de papel se construyen convirtiendo hojas de papel normal en barras resistentes:

Material necesario

Papel reciclado (periódico, revistas,etc..), pegamento termofusible, tijeras, cuter, palitos de los dientes.

Construimos las barritas enrollando papel (se enrolla cada hoja partiendo de sus esquinas).
Fabricación de barritas de papel
Se fija el extremo final con cola blanca.

Fabricación de barritas de papel

Se cortan los extremos, ya que éstos son más débiles, cortamos piezas de igual tamaño.
Barritas de papel
 A veces, al unir las barras, habrá que cortar previamente a bisel los extremos para que encajen.
Barrita de papel biselada
 En otras ocasiones, será conveniente aplastar primero los extremos para que queden planos antes de hacer la unión.
Se pueden fijar las uniones con pegamento termofusible.
Barritas de papel pegadas

Enrollando el papel en forma de tubos hemos conseguido aumentar la resistencia.
Cubo fabricado con barritas de papel
 ¿Qué forma le daréis a vuestra estructura para conseguir que sea rígida? Ya hemos visto en clase que el triángulo es el único polígono indeformable. Por lo tanto, utilizaremos la triangulaciónde las barras para conseguir una estructura indeformable.

Leer mas... Estructuras rígidas 



Cubo fabricado con barritas de papel, triangulación
Realizamos una prueba de resistencia de la estructura fabricada..

Estructura de papel
Estructura de papel
y como se preveía la estructura ha resistido sin deformarse.

Una vez comprobado que las estructuras de papel son resistentes, vamos a construir diferentes estructuras utilizando la técnica anteriormente descrita.

Puente con barras de papel

Puente con barras de papel

El relé

El relé es un elemento electromécanico controlado por un circuito eléctrico que sirve para abrir y cerrar circuitos eléctricos. Se compone básicamente por dos elementos:
Constitución de un relé
  • Un electroimán, que puede ser activado por una corriente de bajo voltaje.
  • Un interruptor, que se abre o se cierra dependiendo de que circule o no corriente por el electroimán.

Los relés se emplean para controlar otros circuitos; por ello, en una instalación con un relé encontramos dos circuitos totalmente independientes:
Circuito de control con relé

  • El circuito de control, en el que se encuentra el relé y su fuente de alimentación: la corriente que circula por él suele ser continua y de bajo voltaje.

  • El circuito a controlar o circuito de potencia, que puede tener diversos componentes. Por él puede circular corriente continua y alterna de cualquier voltaje.
 Dependiendo del número de contactos en su circuito de potencia podemos encontrar los siguientes tipos de relés.

Relés que funcionan como un interrutor:
Relé interruptor
Relés que funcionan como conmutadores:

Relé conmutador

Relé conmutador doble
En muchos proyectos de tecnología es necesario controlar el giro, en ambos sentidos, de un pequeño motor eléctrico de corriente contínua. Dicho control puede hacerse con una llave de cruce o con un conmutador doble, pero también podemos hacerlo con un relé.

En los siguientes enlaces se puede observar la utilización del relé en diferentes proyectos de tecnología:




De las máquinas simples a los robots



Desde hace cientos de años, el ser humano se las ha ingeniado para diseñar y construir máquinas (las máquinas ayudan al hombre a realizar trabajos con menos esfuerzo). Hoy en día existen desde máquinas manuales hasta robots.

Máquinas
El ser humano siempre intenta realizar trabajos que subrepasan su capacidad física o intelectual. Algunos ejemplos de esta actitud de superación pueden ser: mover rocas enormes, elevar coches para repararlos, transportar objetos o personas a grandes distancias, extraer sidra de la manzana, cortar árboles, resolver gran número de problemas en poco tiempo...

Para solucionar estos grandes retos se inventaron las máquinas: una grúa o una escavadora son máquinas; pero también lo son una bicicleta, o los cohetes espaciales; sin olvidar tampoco al simple cuchillo, las imprescindibles pinzas de depilar, el adorado ordenador o las obligatorias escaleras. Todos ellos son máquinas y en común tienen, al menos, una cosa: son inventos humanos cuyo fin es reducir el esfuerzo necesario para realizar un trabajo.

Prácticamente cualquier objeto puede llegar a convertirse en una máquina sin más que darle la utilidad adecuada. Por ejemplo, una cuesta natural no es, en principio, una máquina, pero se convierte en ella cuando el ser humano la usa para elevar objetos con un menor esfuerzo (es más fácil subir objetos por una cuesta que elevarlos a pulso); lo mismo sucede con un simple palo que nos encontramos tirado en el suelo, si lo usamos para mover algún objeto a modo de palanca ya lo hemos convertido en una máquina.

Fuente Mecaneso

Máquinas simples
Cuando la máquina es sencilla y realiza su trabajo en un solo paso nos encontramos ante una máquina simple. Muchas de estas máquinas son conocidas desde la prehistoria o la antigüedad y han ido evolucionando incansablemente (en cuanto a forma y materiales) hasta nuestros días.

Algunos inventos que cumplen las condiciones anteriores son: cuchillo, pinzas, rampa, cuña, polea simple, rodillo, rueda, manivela, torno, hacha, pata de cabra, balancín, tijeras, alicates, llave fija...
Polea de cartón
Torno

Máquinas y mecanismos
Cuando no es posible resolver un problema técnico en una sola etapa hay que recurrir al empleo de una máquina compuesta, que no es otra cosa que una sabia combinación de diversas máquinas simples, de forma que la salida de cada una de ellas se aplica directamente a la entrada de la siguiente hasta conseguir cubrir todas las fases necesarias.
Mecanismo biela-manivela

Las máquinas simples, por su parte, se agrupan dando lugar a los mecanismos, cada uno encargado de hacer un trabajo determinado. Si analizamos un taladro de sobremesa podremos ver que es una máquina compuesta formada por varios mecanismos: uno se encarga de crear un movimiento giratorio, otro de llevar ese movimiento del eje del motor al del taladro, otro de mover el eje del taladro en dirección longitudinal, otro de sujetar la broca, otro...

Engranajes de madera

Máquinas automáticas.
Máquinas que trabajan sin necesitar la continua presencia y control de las personas. Incluyen sensores y son capaces de realizar ciertas tareas y repetirlas bajo determinadas condiciones sin la intervencion humana.
Lavadora, secadora, cafetera, microondas...

El carpintero
Vehículo con célula fotoeléctrica

Robots
Para que las máquinas automáticas puedan considerarse robots deben tener las siguientes características:
  • Estar diseñadas para realizar diversas tareas como soldar, mover piezas, pintar, cortar, taladras, ect, a partir de movimientos programados.
  • Estar controladas por ordenador y poderlas programar cuantas veces se desee.
  • Disponer de sensores para interactuar con el entorno.

En la actualidad, podríamos decir que un robot es una máquina más o menos compleja diseñada para realizar trabajos tediosos o peligrosos, que pueda ser programada y es capaza de interactuar con el entorno.

Robot capaz de detectar y salvar objetos


Aspectos a seguir en la elaboración de una maqueta tecnológica

Entre otras cosas, en la elaboración de una maqueta tecnológica tendremos en cuenta estos aspectos a seguir:


Buscar información sobre la propuesta de trabajo.
Planificar la estrategia a seguir preferiblemente por escrito.
Elaborar el diseño, ser creativos y tener ingenio.
Ser meticuloso y perfeccionista.
Elegir los materiales más convenientes:

   Bajo coste.
   Fáciles de ensamblar.
   Poco peso.
   Reutilizados.
   Reciclados.
   Fáciles de conseguir …

Ser autocríticos, comprobar el buen funcionamiento de la maqueta.

Una maqueta siempre debe ser simple, sencilla y de fácil construcción.

Microrruptor o final de carrera

Dentro de los componentes electrónicos, se encuentra el final de carrera o sensor de contacto (también conocido como "interruptor de límite"), son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos situados al final del recorrido o de un elemento móvil,  como por ejemplo una cinta transportadora, con el objetivo de enviar señales que puedan modificar el estado de un circuito. Se accionan cuando se oprime un pequeño pulsador, una palanca o un pequeño rodillo.

Microrruptor o final de carrera

Internamente pueden contener interruptores normalmente abiertos (NA), cerrados (NC) o conmutadores dependiendo de la operación que cumplan al ser accionados, de ahí la gran variedad de finales de carrera que existen en mercado.
Constitución interna de un microrruptor
Los finales de carrera están fabricados en diferentes materiales tales como metal, plástico o fibra de vidrio. Por lo cual hay que tener precaución al soldar sus contactos, debido a que el calor puede estropear  dichos contactos.

Funcionamiento

Como puede verse en la figura, disponen de tres patillas: el común, normalmente marcado con C, que es el contacto fijo; el NA, normalmente abierto, que en posición de reposo está abierto pero que se cierra al accionar el interruptor, y el NC, normalmente cerrado, que opera al revés, cierra el interruptor en reposo y lo desconecta cuando se activa.
Esquema y funcionamiento del final de carrera

Ventajas e Inconvenientes

Entre las ventajas encontramos la facilidad en la instalación, la robustez del sistema, es insensible a estados transitorios, trabaja a tensiones altas, debido a la inexistencia de imanes es inmune a la electricidad estática.

Los inconvenientes de este dispositivo son la velocidad de detección y la posibilidad de rebotes en el contacto, además depende de la fuerza de actuación.



A continuación vamos a ver una imágenes de diferentes proyectos que incorporan finales de carrera.

Puerta corredera.



Ascensor


Casa con ascensor








El buzzer o zumbador



El zumbador – buzzer o piezo speaker en inglés-, es un elemento capaz de transformar la electricidad en sonido.
Zumbador o buzzer

El corazón de los buzzer piezoeléctricos es un componente electrónico formado a partir de la combinación de dos discos de distintos materiales. Uno de ellos es metálico y el otro, generalmente es de cerámica, y ambos tienen propiedades piezoeléctricas. Cuando se le aplica un voltaje al componente, los materiales se repelen produciendo un “click” audible (chasquido). Poniendo a cero la diferencia de tensión, hará que los materiales vuelvan a su posición inicial, produciendo de nuevo un sonido de “click”.
Si el disco es controlado por un circuito oscilante externo se habla de un transductor piezo eléctrico. Si el circuito oscilador está incluido en la carcasa, se le denomina zumbador piezoeléctrico.

Aplicaciones
Los generadores de sonidos piezoeléctricos son dispositivos aptos para el diseño de alarmas y controles acústicos de estrecho rango de frecuencia, por ejemplo en aparatos domésticos y de medicina.
Montaje
Primero vamos a fijarnos en el buzzer, como veréis tiene dos cables, el negro y el rojo, que conectaremos:
- El negro al GND o polo negativo de la pila.
- El rojo al polo positivo.
Es importante recordar que la presencia de los dos colores de los cables revelan que los piezos tienen polaridad, y que los cables indican precisamente como conectar nuestro dispositivo a la placa

Cochecillo con célula fotoeléctrica y transistor

Propuesta de trabajo

Diseñar y construir un cochecillo que sea controlado por la luz de una linterna. El coche se pone en funcionamiento cuando la luz incide sobre la célula, parándose a medida que se va oscureciendo.

Solución adoptada

  • Circuitor eléctrico.
Los operadores electrónicos que vamos a utilizar en este proyecto son el transistor y la célula fotoeléctrica. (Concretamente hemos utilizado la célula LDR  y el transistor 2N2222). El circuito electrónico será el siguiente:
Circuito con LDR y transistor
Lista de componentes


Cochecillo con ldr

Detalle LDR
  •  Sistema de transmisión
 El sistema de transmisión utilizado en este cochecillo ha sido el de transmisión por correa, dada su facilidad para se implementado en la maqueta y los buenos resultados que hemos obtenidos en proyectos de este tipo.

Sistema de transmisión por correa
 La polea se coloca en el exterior del chasis, lo cual nos va a permitir cambiar la correa sin tener que desmontar ningún elemento del coche si fuese necesario sustituirla.

Sistema de transmisión por correa

  • Estructura resistente (chasis)
Para la fabricación del chasis hemos seguido los pasos descritos en la siguiente entrada ¿Cómo fabricar un coche?.