Llibre Tecnologia 4t ESO

Tecnologia 4t ESO

Títol original: Tecnología

Direcció i coordinació general: Instituto General de Tecnologías Educativas y de formación del profesorado del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte.

Disseny i coordinació:

María José García Cebrián

Antonio Vázquez Pérez

Autors:

Angélica Carbonell González

Celso Fernández Lorenzo

José Antonio López Álvarez

María Loureiro González

Antonio Poyatos Dorado

Luis Ramírez Vicente

Iván Sáez Chicharro

Antonio Vázquez Pérez

Traduït per:

Josep V. Pérez

Aquesta obra està subjecta a una llicència de Reconeixement-NoComercial-CompartirIgual 3.0 Espanya de Creative Commons, 2012

Enllaç a la versió original del llibre, en castellà.

http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esotecnologia/index.htm

http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esotecnologia/index.htm

Tecnologia 4t ESO

1

Índex

Tema 1. Història de la tecnologia

1. Introducció ......................................................................... 4

2. El desenvolupament tecnològic al llarg de la història ......... 4

3. El segle XXI ...................................................................... 15

Tema 7. Instal·lacions elèctriques en els habitatges

1. Introducció ........................................................................ 72

2. Instal·lació dins de l’edifici ............................................... 72

3. Cablejat de la instal·lació .................................................. 73

4. Disseny de la instal·lació .................................................. 73

5. Esquema unifilar d’enllumenat ......................................... 74

6. Plànol de la instal·lació elèctrica ....................................... 75

7. Consum i factura de llum .................................................. 76

Tema 2. Els objectes tècnics i la societat

1. Introducció ......................................................................... 18

2. Desenvolupament sostenible .............................................. 19

3. L’evolució dels objectes ..................................................... 21

4. Normalització ..................................................................... 22

Tema 8. Altres instal·lacions en els habitatges

1. Instal·lació de llanterneria ................................................. 80

2. Instal·lació amb aigua calenta centralitzada ...................... 85

3. El consum i la factura de l’aigua ....................................... 87

4. Instal·lació de gas ............................................................. 88

5. Calefacció i aire condicionat ............................................. 89

6. Domòtica ........................................................................... 90

Tema 3. Tecnologies de la comunicació

1. Introducció ......................................................................... 28

2. Mitjans de transmissió ....................................................... 30

3. Sistemes de comunicacions ................................................ 31

4. Control i protecció de la informació ................................... 36

Tema 9. Pneumàtica i hidràulica (I)

1. Principis físics de la pneumàtica ....................................... 92

2. Components del circuits .................................................... 96

Tema 4. Electrònica analògica

1. Introducció ......................................................................... 37

2. Resistències electròniques .................................................. 38

3. Condensadors ..................................................................... 43

4. Díodes ................................................................................ 44

5. Transistors .......................................................................... 45

6. Miniaturització de circuits .................................................. 47

7. Instruments de mesura ....................................................... 49

Tema 10. Pneumàtica i hidràulica (II)

1. Comandament directe d’un cilindre .................................. 104

2. Comandament indirecte d’un cilindre ............................... 105

3. Comandament semiautomàtic d’un cilindre ...................... 107

4. Comandament automàtic d’un cilindre .............................. 107

5. Comandament d’un cilindre des de diversos punts (vàl. OR) 108

6. Comandament simultani d’un cilindre des de diversos punts 108

7. Regulació de velocitat ....................................................... 111

8. Comandament de més d’un cilindre .................................. 112

9. Nomenclatura .................................................................... 113

Tema 5. Lògica binària

1. Introducció ......................................................................... 54

2. Codi binari, decimal i hexadecimal .................................... 55

3. Taula de la veritat ............................................................... 56

4. Funcions lògiques .............................................................. 57

Tema 11. Robòtica

1. Introducció ........................................................................ 114

2. Sistemes de control ........................................................... 117

3. Sensors .............................................................................. 119

4. Components i usos d’un robot ........................................... 123

Tema 6. Portes lògiques

1. Portes lògiques bàsiques .................................................... 64

2. Implementació d’una funció lògica amb portes bàsiques ... 66

3. Obtenció de la taula de la veritat d’un circuit ja dissenyat . 67

4. Anàlisi d’un sistema electrònic mitjançant blocs ............... 68

Tema 12. Control per ordinador

1. Comunicació amb l’ordinador ........................................... 126

2. Primitives de programació ................................................ 127

3. Variables de programació ................................................. 135

4. Control del programa ........................................................ 139

Tecnologia 4t ESO 1 - Història de la tecnologia

3

Tema 1. Història de la tecnologia

Objectius

En aquest tema aprendràs sobre:

Descobrir i comprendre la relació existent entre l’evolució històrica de la tecnologia i el

desenvolupament de la història de la humanitat.

Conèixer les fites fonamentals en la història de la tecnologia.

Saber quines van ser les tecnologies que van donar lloc a canvis en els models socials.

Caracteritzar els models de societat des de la Prehistòria fins als nostres dies en les

seues facetes social, energètica, econòmica, laboral i tecnològica.

Índex

1. Introducció .......................................................................................................................... 2

1.1. Què és la tecnologia? ................................................................................................... 2

2. El desenvolupament tecnològic al llarg de la història ........................................................ 2

2.1. La prehistòria ............................................................................................................... 2

2.1.1. Introducció .......................................................................................................... 2

2.1.2. El Paleolític (abans del 10 000 a.C.) ................................................................... 2

2.1.3. El Neolític (10 000 a.C. – 4 000 a.C.) ................................................................. 3

2.2. L’edat antiga (3 000 a.C. – segle V d.C.) .................................................................... 5

2.3. L’edat mitjana (segle V d.C. – 1492) .......................................................................... 7

2.4. L’edat moderna (1492 – 1789) .................................................................................... 8

2.5. La primera revolució industrial (1760 – 1840) ............................................................ 9

2.6. La segona revolució industrial (1840 – 1945) ............................................................. 10

2.7. El segle XX .................................................................................................................. 11

3. El segle XXI ....................................................................................................................... 13


4

1. Introducció

1.1. Què és la tecnologia?

Sovint quan els mitjans de comunicació parlen de la

influència de la tecnologia en les nostres vides es refereixen a

les noves tecnologies o l’alta tecnologia; nosaltres mateixos en

escoltar la paraula tecnologia tendim a pensar en ordinadors

d’última generació, en naus espacials, satèl·lits artificials, xarxes

d’alta tensió, centrals elèctriques, grans màquines...

No obstant això els objectes més domèstics i quotidians

també són productes tecnològics: els llibres, la roba que vestim

o els bolígrafs no han estat sempre ací, van sorgir arran d’un descobriment o d’una invenció en

un moment determinat de la història; també van ser, en el seu dia, tecnologia punta.

2. El desenvolupament tecnològic al llarg de la història

2.1. La prehistòria

2.1.1. Introducció

És el període de temps transcorregut des de l’aparició

del primer ser humà fins a la invenció de l’escriptura, fa més

de 5.000 anys (aproximadament l’any 3000 a.C.).

Els primers hòmens prehistòrics eren nòmades

dedicant-se a la caça i a la recol·lecció de fruits, els seus

avanços tecnològics estaven orientats a la seua

supervivència.

La prehistòria es divideix en tres etapes; Paleolític,

Mesolític i Neolític. Dolmen d’Axeitos, a Galícia, Espanya

La primera revolució tecnològica es va produir fa uns 10.000 anys, en el Neolític, quan els

essers humans van passar de ser nòmades a sedentaris, desenvolupant les primeres tècniques

agrícoles.

2.1.2. El Paleolític (abans del 10 000 a.C.)

L’època

Fa uns sis milions d’anys, sorgeix l’espècie humana per evolució a partir dels pròcers.

Els simis més avançats, com els ximpanzés i els goril·les, són capaços d’emprar

ferramentes rudimentàries a partir de pedres i pals, així que aquesta seria també la primera

activitat tecnològica de l’esser humà: esmolar pedres colpejant-les unes contra d’altres per a caçar

Se sol associar tecnologia amb modernitat, però realment l’activitat

tecnològica, la curiositat per modificar el nostre entorn per a millorar les

nostres condicions de vida, és quelcom tan vell com la humanitat.

Anomenem prehistòria al període transcorregut des de l’aparició dels primers

homínids fins a l’aparició dels primers documents escrits.


5

o per a tallar els aliments; convertir les branques dels arbres en bastons per a

anar anant, per a colpejar els animals que caçaven, etc. Les primeres tribus o

comunitats humanes eren nòmades, vivien de la caça d’animals salvatges i de

la recollida de fruits i plantes que creixien espontàniament, no conreaven la

terra ni tenien animals domèstics.

No posseïen vivendes sinó que s’arreceraven

a coves o dormien a l’intempèrie; quan en el lloc en

què vivien ja no quedaven recursos per a subsistir

(s’havia acabat la temporada de la caça o de la

recollida de fruita), es desplaçaven cap a un altre lloc a peu.

Aquests grups eren igualitaris, no tenien líders, i tots els seus

membres realitzaven de forma conjunta totes les tasques, no existia el treball especialitzat. Els

intercanvis de queviures amb altres grups nòmades es produïen de forma aïllada, sense arribar a

formar un comerç organitzat.

L’activitat tecnològica

La forma de vida nòmada implica la necessitat de reduir les

possessions i els objectes tècnics a un mínim, ja que els grups o tribus de

l’època havien de portar-los amb ells quan es desplaçaven d’un lloc a un

altre, desplaçaments que tenien lloc a peu i sense ajuda d’animals de

càrrega.

Açò limita el desenvolupament tecnològic a les ferramentes de caça i pesca a partir de

materials naturals (pedra, fusta, ossos) i l’elaboració de vestits per a protegir-se del fred a partir

de pells d’animals.

La invenció més destacada d’aquesta època va ser el

descobriment del foc, que va permetre una gran millora de les

condicions de vida en permetre tenir llum durant la nit, escalfar-se,

cuinar els aliments i espantar als animals salvatges.

Impacte Ambiental

Aquesta activitat tenia un impacte sobre el medi ambient molt baix, ja que

no es caçaven ni pescaven més animals, ni es menjaven més fruites ni vegetals

dels necessaris per al dia; l’home convivia en equilibri amb la natura i amb els

altres grups humans.

Resumen de l’època

Objectes i eines ............. Instruments de caça i pesca: destrals, arcs, fletxes, arpons,

canyes

Materials emprats .......... Pedra, fusta, ossos, pells

Noves tecnologies ......... Foc

Fonts d’energia .............. Foc

Mitjans de transport ....... Pràcticament inexistents


6

Mitjans de comunicació Inexistents

Impacte ambiental ......... Pràcticament inexistents

2.1.3. El Neolític (10 000 – 4 000 a.C.)

L’època

La vida humana experimenta una revolució. Tal vegada siga la major transformació que

s’haja donat mai, quan algunes comunitats abandonen la seua vida nòmada i s’estableixen en un

lloc construint vivendes que s’agrupen en poblacions habitades per comunitats jerarquitzades.

Els grups humans es tornen més nombrosos. Mentres entre els nòmades del paleolític tots

els membres del grup es reparteixen totes les activitats, al neolític sorgeix el treball especialitzat;

cada un es va a dedicar només a l’activitat en què més destaque, o la que li encomanen els seus

líders o dirigents, ja que els grups deixen de ser igualitaris. Sorgeixen per tant els oficis.

D’altra banda, la residència en un lloc fix implica la necessitat de construir vivendes. I

també, d’acumular, dins d’elles, queviures per a èpoques en què els recursos siguen escassos.

Activitat tecnològica i relació amb el forma de vida

Les innovacions tecnològiques que donen origen a tota la revolució neolítica són el conreu

de la terra, l’agricultura, la domesticació d’animals i la ramaderia. Una altra invenció, la roda,

permet millorar el transport amb la creació de carros i desenvolupar la terrisseria, la tecnologia

del fang cuit, mitjançant els torns.

La nova forma de vida sedentària suposa la necessitat d’un gran nombre d’objectes

tecnològics que ja no cal transportar, ja que es poden acumular en les vivendes. Entre ells tenim

instruments de cuina o conreu, a més d’armes de caça i pesca més sofisticades, ja que ara seran

elaborades per artesans experts que es dediquen exclusivament a això. Aquests estris s’elaboren,


7

L’aparició de l’escriptura desenvolupa l’organització social, dels

codis legislatius i de recopilació de sabers cientificotecnològics.

a més de amb fusta i pedra, amb els primers materials modificats artificialment per l’home

mitjançant la terrisseria.

Els animals domèstics, per la seua banda, suposen no sols aliment, sinó també una forma

d’energia, ja que poden realitzar treballs pesats de conreu i també es poden emprar com a

transport.

Impacte ambiental

La vida sedentària i la necessitat d’acumular queviures porta a l’explotació i de vegades

sobreexplotació dels recursos al voltant dels grups de població: la terra de conreu s’empobreix i

les espècies de caça comencen a escassejar.


Nous objectes ................... Recipients, coberts, atuells, aladres, arnesos.

Armes i ferramentes de caça i pesca més sofisticades.

Nous materials .................. Ceràmica

Noves tecnologies ............ Agricultura, ramaderia

Noves fonts d’energia ...... Foc, treball animal

Nous mitjans de transport Carros, embarcacions primitives

Mitjans de comunicació ... Inexistents

Impacte ambiental ............ Sobreexplotació i escassetat de recursos

2.2. L’edat antiga (3 000 a.C. - segle V d.C.)

Introducció

A Mesopotàmia, els sumeris van inventar l’escriptura

cuneïforme (aproximadament l’any 3000 a.C.) i a Egipte, Imhotep

introdueix la pedra natural en les construccions.

En aquesta època apareixen les ciutats-estat a Grècia i els

imperis territorials (Roma).

Les aportacions gregues van ser més científiques i

filosòfiques, mentres que els romans es van dedicar més a

l’enginyeria tant civil com militar.

Al final d’aquest període, el desenvolupament tecnològic

decau, els historiadors ho atribueixen a l’esclavisme. Els esclaus

són mà d’obra barata pel que no cal produir innovacions que

faciliten les tasques manuals i repetitives.

Pedra de Rosetta, objecte descobert el 1799 i l’estudi del qual va permetre el començament del desxiframent dels jeroglífics egipcis.


8

L’època

Els poblats neolítics creixen i es converteixen en les primeres ciutats, sorgides al voltant

d’Orient Mitjà i del Mediterrani. L’estructura social es torna més complexa i més jeràrquica,

formant-se els primers estats i imperis (Babilònia, Egipte, Grècia, Roma).

El creixement de la ciutat comporta una gran necessitat d’intercanvi de productes, ja que la

caça, la pesca i el conreu als seus voltants es van fent progressivament més difícils en disminuir

els recursos. Es desenvolupa el comerç, i amb ell s’impulsa enormement el transport, tant per

terra com per mar. L’expansió dels imperis i dels intercanvis comercials va crear la necessitat de

la comunicació a distància, per la qual cosa apareix el correu.

Activitat tecnològica i relació amb el forma de vida

L’alfabet és la gran innovació tecnològica de l’època, marcant la

barrera entre la prehistòria i la història i propiciant, en deixar registre de

les activitats, la transmissió del saber i la formació de millors treballadors

especialitzats; a més dóna la possibilitat de comunicar-se a llarga

distància, quelcom vital per a l’expansió d’un imperi. La recerca de bons

suports per a la informació escrita va portar a l’aparició de nous materials

com el paper, el papir o el pergamí.

Aquest creixement de les ciutats i dels estats tampoc hauria

sigut possible sense les millores en les comunicacions, que van

consistir en la construcció de millors vaixells i de vies de comunicació

terrestre com ara les calçades romanes. Un altre factor de gran

importància és la fabricació de ferramentes més fiables i eficaços per

a la vida urbana i també per a l’expansió militar gràcies al

descobriment dels metalls (ferro, coure i bronze, principalment).

Restes d’una calçada romana en Sogo, Pereruela de Sayago, Zamora. Fotògraf Fernando Cristóbal Pintat. Banc Imatges ITE

D’altra banda, la construcció dels grans edificis públics que necessita la ciutat i la necessitat

de mitjans de transport de persones i mercaderies impulsen la creació de les primeres màquines

simples: la palanca, la corriola o el pla inclinat. Aquestes permeten desenvolupar grans obres

d’arquitectura i d’enginyeria civil, com ara temples, ponts, aqüeductes, calçades, etc.

Impacte ambiental

El creixement de la ciutat agreuja la sobreexplotació dels recursos de les regions pròximes

als grans nuclis de població, comportant la desforestació i l’extinció d’espècies animals i

vegetals.


Nous objectes .......................... Ferramentes i estris de metall

Nous materials ......................... Ferro, coure, bronze i paper

Noves tecnologies ................... Alfabet, metal·lúrgia i màquines simples

Noves fonts d’energia ............. Les ja existents: foc, treball animal


9

Nous mitjans de transport ....... Vehicles de tracció animal, vaixells

Nous mitjans de comunicació . Correu

Impacte ambiental ................... Desforestació, extinció d’espècies

2.3. L’edat mitjana (segle V d.C. - 1492)

Introducció

L’Imperi Romà d’Occident cau definitivament en el segle

V a causa de les invasions bàrbares. Es perd així gran part del

llegat intel·lectual de l’antiguitat.

En orient, els àrabs són els hereus de la cultura clàssica,

que s’encarregaren de reintroduir-la a Europa. Paral·lelament,

des del 2000 a.C., fins al segle XV els xinesos van construir una

societat florent que va produir una infinitat d’èxits tecnològics.

D’aquesta època destaquen els alquimistes Sant Albert

Magne, Ramon Llul, Roger Bacon i Yabir ibn Hayyan (Geber),

els metges Avicenna i Averrois, i el matemàtic Al-Karayi.

A Europa a partir del segle XI, es produeix un

ressorgiment intel·lectual en crear-se les universitats i les

escoles catedralícies.

En aquesta època apareixen molts invents. Tres

innovacions tecnològiques destaquen sobre les altres: el paper,

la impremta i la pólvora.

Astrolabi planisfèric andalusí, fabricat a Toledo (Espanya) per Ibrahim ibn Said al-Sahli l’any 1067 d.C. Fotografia de Luis García, Zaqarbal, 3/12/2008. Font Wikipedia.

Un laboratori alquímic, de la història de l’alquímia i els començaments de la química.

L’època

Amb la caiguda de l’imperi romà la vida urbana desapareix

en gran mesura i les ciutats no creixeran, de forma significativa,

durant molts segles. Europa es torna rural i dominada pel

pensament religiós. Més tard, en els darrers segles de l’edat

mitjana, les ciutats i el comerç tornaran a començar una certa

expansió.

Activitat tecnològica i influència sobre el forma de vida

En una societat teocràtica i preocupada per la salvació de les ànimes i no per assumptes

mundans. La innovació tecnològica es torna mínima.

No hi ha una gran necessitat de desenvolupar el transport ni les

comunicacions, ja que a penes hi ha estats en expansió ni grans rutes de comerç, i

l’esforç tècnic es dedica a la construcció de grans catedrals i monestirs.

En disminuir l’activitat tecnològica, disminueix també l’impacte ambiental

de la mateixa.

L’invent més important dels primers segles de l’edat mitjana és el molí, tant

d’hidràulic com de vent, que facilita enormement el treball de moldre el gra. Més


10

tard, amb el renàixer de les ciutats en els últims segles de l’època medieval, sorgeixen altres

invencions importants, com ara la brúixola, la filosa per a filar, el rellotge (fins llavors només

existien els rellotges de sol) i la pólvora.


Nous objectes .......................... Molí, brúixola, filosa, rellotge i pólvora

Nous materials ......................... –

Noves tecnologies ................... –

Noves fonts d’energia ............. Eòlica i hidràulica

Nous mitjans de transport ....... –

Nous mitjans de comunicació . –

Impacte ambiental ................... Reduït

2.4. L’edat moderna (1492-1789)

Introducció

Període comprés entre el descobriment d’Amèrica i la

Revolució Francesa. En aquest període destaquen els grans

descobriments geogràfics com ara el descobriment d’Amèrica, el

Renaixement, la Reforma Protestant i la Contrareforma.

Amb el creixement de les ciutats es va produir un canvi en

el sistema econòmic: l’economia feudal va donar pas als primers

indicis del sistema capitalista. Tota aquesta activitat va conduir a

la necessitat de buscar noves terres on aconseguir les matèries

primeres, necessàries per a fabricar els productes. A més, va

significar l’obertura de nous mercats on vendre’ls.

Reconstrucció del telescopi reflector que Isaac Newton va construir en 1672. (Autor Andrew Dunn, 5 /11/ 2004).

En aquesta època apareixen molts invents. Tres innovacions tecnològiques destaquen sobre

les altres: la brúixola, la cartografia i les armes de foc.

L’època

Després del parèntesi medieval, arriba una nova etapa de creixement de les ciutats i dels

estats en expansió que formen imperis. Creixen la vida cultural, el comerç i l’activitat econòmica,

configurant-se el que s’anomena en l’actualitat la societat capitalista.

La riquesa es basa més en el comerç que en la possessió de terres, a diferència de l’època

medieval; l’expansió dels territoris dominats pels estats europeus és possible pels avanços en el

transport i les comunicacions que permeten el “descobriment” i la conquista de terres

desconegudes per a d’ells.


La invenció de la impremta (el dibuix de l’esquerra representa una impremta

primitiva) possibilita la major revolució en les comunicacions des de l’aparició de

l’escriptura. Els llibres, que abans calia copiar a mà, poden fabricar-se en grans

quantitats, divulgant el saber per totes les parts del món.


11

La invenció de la brúixola, en l’edat mitjana, va assentar la base per a

la navegació a gran distància, però aquesta necessitava també de grans

vaixells. Seran els galions i les caravel·les els que permeten als europeus

conquistar Amèrica i més tard Oceania.

La societat capitalista que es comença a desenvolupar a les ciutats

exigeix que els aparells i màquines es facen més precisos i rendibles, la qual

cosa s’aconsegueix mitjançant invencions com el microscopi, el telescopi i

els primers artefactes mecànics, com ara els telers mecànics o els torns per a

roscar.

Galió Espanyol. Museu Naval de Venècia, Autor fotografia Thyes. Font Wikipedia


Nous objectes .......................... Impremta, microscopi, telescopi

Nous materials ......................... –

Noves tecnologies ................... Aparells mecànics

Noves fonts d’energia ............. –

Nous mitjans de transport ....... Grans vaixells

Nous mitjans de comunicació . Llibres

Impacte ambiental ................... Creixent

2.5. La Primera Revolució Industrial (1760-1840)

Introducció

La primera revolució industrial naix a Anglaterra a finals del segle XVIII, amb l’invent de

la màquina de vapor. Per primera vegada, la Humanitat podia realitzar tasques agrícoles o

industrials prescindint de l’esforç de les persones o animals.

Aquest invent va propiciar l’agricultura a gran escala i el

desenvolupament de les indústries. En millorar els mitjans de

producció es va produir una migració massiva del camp a les

ciutats, on estaven les fàbriques, canviant la societat perquè

apareix la classe obrera. Els primers treballadors estaven

obligats a complir llargues jornades de treball amb a penes

descansos i vacances. Açò dóna lloc a l’aparició dels

moviments obrers que comencen a lluitar pels drets dels

treballadors.

Automòbil fabricat per Daimler en 1886 (Klaus Enslin from Stuttgart/Germany)

En aquesta època apareixen molts invents i innovacions tecnològiques com ara el telèfon, la

pereta, la siderúrgia, el parallamps, el telègraf, la màquina de cosir i els vehicles de motor.

L’època

La societat experimenta una gran transformació. Tal vegada la més important des de la

revolució neolítica, quan en els països d’Europa Occidental comença

una gran producció d’articles que ja no es fabriquen a mà sinó en grans

fàbriques mecanitzades.

Els llauradors abandonen en massa el cultiu de la terra i es

traslladen del camp a les ciutats per a treballar en les fàbriques; les

zones rurals comencen a despoblar-se i les ciutats creixen de manera


12

espectacular, passant d’un món rural a una societat urbana.

La necessitat de vendre les grans quantitats de productes elaborats en les fàbriques provoca

la competència entre empreses i el naixement de l’actual societat de consum.


L’aparició dels motors de combustió (màquina de vapor) subministra l’energia necessària

per a alimentar màquines grans i potents. Aquestes són capaços de fabricar en poc de temps grans

quantitats d’objectes iguals, a baix cost, durs i resistents, gràcies al descobriment de l’acer (un

aliatge de ferro i carboni).

La comercialització de productes necessita un transport ràpid i eficaç. Aquesta, basada

també en la màquina de vapor, es fa mitjançant els moderns vaixells de vapor i el ferrocarril, els

quals permeten viatjar a unes velocitats desconegudes fins llavors. També augmenta la necessitat

de comunicar-se de forma immediata a llarga distància, la qual cosa s’aconsegueix al final

d’aquesta època mitjançant el telègraf, la primera aplicació de l’electricitat a les comunicacions.

No obstant això, el desenvolupament de l’electricitat i la revolució de les comunicacions no

arribaran a la seua plenitud fins a l’etapa següent.

Impacte ambiental

Les noves fàbriques i els mitjans de transport funcionen amb carbó, la qual cosa suposa el

començament dels problemes d’explotació de recursos naturals, de la contaminació i de la

producció de grans quantitats de fem i de residus en les ciutats, que duren fins a l’actualitat.


Nous objectes .......................... Màquina de vapor, pila, premsa hidràulica, parallamps,

termòmetre

Nous materials ......................... Acer

Noves tecnologies ................... Grans màquines, començaments de l’electricitat

Noves fonts d’energia ............. Carbó

Nous mitjans de transport ....... Ferrocarril, vaixells de vapor

Nous mitjans de comunicació . Telègraf, periòdics, revistes

Impacte ambiental ................... Contaminació, explotació de recursos

2.6. La Segona Revolució Industrial (1840-1945)

L’època

La societat sorgida de la revolució industrial es fa cada vegada

més urbana i més consumista, ajudada pels avanços en els transports

i les comunicacions. Açò últim propicia també un accés, cada vegada

major, al saber. L’escolarització dels més jóvens es converteix en

obligatòria en els països desenvolupats.

La major complexitat de les empreses provoca la necessitat d’un nombre més gran de

buròcrates, administratius i obrers especialitzats amb una major formació que no en el passat.

També l’expansió del coneixement cientificotecnològic, que viu un enorme desenvolupament en

aquesta època, serveix en no poques ocasions per a millorar o innovar en els productes de

consum.


13


Les aplicacions de l’electricitat i el magnetisme, que venien sent estudiats des del segle

XVIII, canvien profundament la societat. Per un costat la pereta elèctrica aconseguirà il·luminar i

mantenir l’activitat en les ciutats per la nit d’una manera eficient, neta i

segura, i l’ascensor canvia radicalment l’aspecte de les ciutats en

permetre’ls la possibilitat de créixer en altura i no sols en horitzontal.

Per l’altra banda, l’aplicació de l’electricitat i de la incipient electrònica

a les comunicacions produeix una autèntica revolució, que comença pel

telèfon i prossegueix amb la ràdio.

El carbó es va veient reemplaçat, com a primera font d’energia, pels productes derivats del

petroli: la invenció de l’automòbil canviarà de manera irreversible la vida en la ciutat i les dues

tecnologies estrela de l’època, petroli i electricitat, suposaran dues alternatives per a l’evolució de

mitjans de transport com ara el ferrocarril, els vaixells, els tramvies, el metro o l’avió.

Impacte ambiental

La proliferació dels automòbils i mitjans de transport augmenta els problemes de

contaminació, explotació de recursos i generació de residus.


Nous objectes .......................... Pereta elèctrica, màquina fotogràfica, bicicleta, submarí

Nous materials ......................... –

Noves tecnologies ................... Elèctrica, començaments de l’electrònica

Noves fonts d’energia ............. Petroli, electricitat

Nous mitjans de transport ....... Automòbil, avió, metro, tramvia

Nous mitjans de comunicació . Telèfon, ràdio, fotografia, cine

Impacte ambiental ................... Contaminació, explotació de recursos

2.7. El segle XX

Introducció

Al segle XX es produeix un desenvolupament tecnològic extraordinari. Apareixen els

primers avions, l’electricitat arriba a les ciutats i a les fàbriques, naix l’electrònica que propicia el

naixement dels primers ordinadors personals cap al 1980, naix i es desenvolupa la tecnologia

nuclear, la medicina experimenta grans avanços que prolonguen la qualitat de vida i l’edat de

l’esser humà, naix i es desenvolupa la tecnologia espacial que col·loca satèl·lits artificials en

òrbita (1957), l’home arriba a la Lluna (1969) i es llancen sondes interplanetàries, es


14

desenvolupen les grans xarxes de comunicació telefòniques fixes i mòbils, apareix Internet

(1967) i el correu electrònic (1971) i les www.

En aquesta època apareixen molts invents i innovacions

tecnològiques com ara, la ràdio, la televisió, el telèfon mòbil, les

centrals nuclears, els robots, els CDs i els DVDs, el cine, els

microprocessadors, els ordinadors personals, els electrodomèstics...

L’època

La creixent complexitat de les màquines requereix d’un nombre cada vegada major de

tècnics especialitzats i menor de mà d’obra no qualificada. L’activitat en les ciutats deixa d’estar

basada en el sector secundari (indústries i fàbriques) i passa a centrar-se en el terciari (informació

i serveis). La major part de la població dels països més desenvolupats treballa en oficines i no en

fàbriques, disposant d’una quantitat d’informació cada vegada major, de la possibilitat de viatjar

pràcticament per tot el món gràcies a l’avanç de l’aviació civil, i de múltiples opcions d’oci.


Si en la segona revolució industrial les màquines elèctriques van

reemplaçar als mecanismes impulsats per la força del vapor, en la tercera

l’electrònica passa a ser la tecnologia dominant. Les plaques plenes de xips

de silici capaços, fins a cert punt, de prendre decisions de forma autònoma i

amb una necessitat de supervisió per part del tècnic cada vegada menor,

dominen tant les grans màquines de fabricació com els aparells domèstics.

Les llars s’omplin de màquines electròniques que es poden manipular

amb escassos coneixements tècnics. Algunes milloren la nostra qualitat de vida, alleujant les

tasques domèstiques (rentadora, nevera, microones, aspiradora), i d’altres creant noves

alternatives d’oci i d’informació (televisió, equips de vídeo i àudio, telèfon mòbil, Internet).

Els materials que aconsegueixen aquesta nova expansió de la societat de consum són els

semiconductors, que són la base de l’electrònica, i els plàstics, materials artificials de molt baix

cost que es poden obtenir en un laboratori triant les seues propietats quasi a la carta.

Impacte ambiental

Aquesta etapa es caracteritza perquè l’impacte ambiental comença a percebre’s com un

problema al qual la societat ha de buscar solucions. S’investiguen les conseqüències de la

desforestació, de l’emissió de gasos i de residus, i comença a parlar-se de l’escalfament global i

de què el planeta podria trobar-se en perill. Aquesta tendència ecològica ve provocada, o almenys

recolzada, per les tensions sociopolítiques derivades de la dependència econòmica respecte als

països productors de petroli.

La recerca d’energies més netes comença amb la substitució gradual del carbó i del petroli

pel gas natural, menys contaminant, i amb l’aparició de les centrals nuclears, que es converteixen

quasi des del principi en polèmiques a causa de la perillositat dels seus residus, i continua en els


15

darrers anys amb el desenvolupament de les energies alternatives i renovables (solar, eòlica,

biomassa, etc.).


Nous objectes .......................... Electrodomèstics, ordinadors

Nous materials ......................... Plàstics, semiconductors

Noves tecnologies ................... Electrònica

Noves fonts d’energia ............. Gas natural, nuclear, alternatives

Nous mitjans de transport ....... Desenvolupament de l’aviació, tren d’alta velocitat

Nous mitjans de comunicació . Internet, satèl·lits de comunicacions, telèfon mòbil

Impacte ambiental ................... Contaminació, producció de fem i residus nuclears,

consciència ecològica

3. El segle XXI

Introducció

Les distintes innovacions tecnològiques que s’han succeït

al llarg de la història han anat modificant la vida de l’home.

La tecnologia ens ha permés tenir un lloc de residència fix

en compte de portar un estil de vida nòmada, que en el passat

ens obligava a desplaçar-nos.

Els transports i les comunicacions han desenvolupat el

comerç i ens han permés gaudir de materials, menjar, objectes,

etc. que no estan disponibles ni són propis de la regió on

habitem.

A més l’escriptura, la impremta o Internet ens han possibilitat adquirir cada vegada majors

coneixements, major informació sobre el món en què vivim, moure’ns cada vegada més ràpid per

tot el planeta i comunicar-nos amb persones que estan lluny de nosaltres.

Si la tecnologia ens ha fet independents dels canvis en el medi natural (llevat de casos

extrems) hui en dia podem continuar fent la nostra vida amb fred, calor, pluja o neu. No obstant

això, ens ha fet dependents de màquines cada vegada més complexes i d’alt consum energètic.

L’activitat tecnològica té una repercussió al nostre entorn molt difícil de preveure i en pot

tenir conseqüències negatives per a d’ell.


16

El desenvolupament sostenible pretén fer compatible la qualitat de vida que ens

proporcionen els avanços tecnològics amb el respecte al medi ambient, tot buscant maneres de

minimitzar l’impacte ambiental de la tecnologia.

Les claus per a aconseguir el desenvolupament sostenible són: l’eficiència energètica, és a

dir, l’estalvi d’energia, que impedisca el balafiament dels recursos naturals; el reciclatge dels

residus i investigar i potenciar les energies renovables.

Tecnologia 4t ESO 2 - Els objectes tècnics i la societat

17

Tema 2. Els objectes tècnics i la societat

Objectius


Valorar la influència de la tecnologia en la vida de les persones i el seu impacte

mediambiental.

Analitzar les propietats d’un objecte tècnic i la seua evolució, comprenent les raons

d’aquesta última.

Conèixer i valorar la importància de la normalització en els objectes.

Índex

1. Introducció .......................................................................................................................... 18

1.1. Tecnologia i condicions de vida .................................................................................. 18

1.2. Els objectes tècnics ...................................................................................................... 18

2. Desenvolupament sostenible .............................................................................................. 19

2.1. Les amenaces mediambientals ..................................................................................... 19

2.2. Concepte de desenvolupament sostenible ................................................................... 19

2.3. Mitjans per a aconseguir-ho ......................................................................................... 20

3. L’evolució dels objectes ..................................................................................................... 21

3.1. Objectes d’ahir i de hui ................................................................................................ 21

4. Normalització ..................................................................................................................... 22

4.1. Avantatges de la normalització .................................................................................... 22

4.2. Límits de la normalització ........................................................................................... 23

4.3. Tipus de normes ........................................................................................................... 24

4.4. Processos de normalització .......................................................................................... 24

4.5. Certificació i normalització ......................................................................................... 25


18

1. Introducció

1.1. Tecnologia i condicions de vida

Al tema anterior hem estudiat les distintes innovacions

tecnològiques que s’han succeït al llarg de la història i hem vist, en molts

casos, com la tecnologia ha anat modificant la vida de l’home.

Tota l’activitat tecnològica en el seu conjunt té unes conseqüències.

Per tant a l’hora de fabricar un nou objecte tècnic, o de modificar un

objecte ja existent, és important plantejar-se la seua contribució a la

societat.

En aquest tema veurem les conseqüències, tant positives com

negatives, que l’evolució tecnològica ha tingut i té en la nostra vida.

1.2. Els objectes tècnics

La tecnologia ens ha permés tenir un lloc de residència fix en lloc de

portar un estil de vida nòmada que, en el passat, ens obligava a desplaçar-

nos quan les variacions en l’entorn ens deixaven sense aliment, o ens

dificultaven la supervivència.

Els transports i les comunicacions han desenvolupat el comerç i ens han

permés gaudir de materials, de menjar, d’objectes, etc. que no estan

disponibles ni són propis de la regió on habitem.

A més l’escriptura, la impremta o Internet ens han possibilitat adquirir cada vegada majors

coneixements, major informació sobre el món en què vivim, moure’ns cada vegada més ràpid per

tot el planeta i comunicar-nos amb persones que estan lluny de nosaltres.

Aquest últim punt fa que siguem cada vegada més conscients de les desigualtats que

produeix el diferent grau de desenvolupament tecnològic en distints punts del planeta.

Yakarta, ric

Yakarta, pobre

La integració entre el món postindustrial, en què habiten uns, i les condicions pròximes al

paleolític o neolític, en què continuen vivint altres, és una enorme font de conflictes.

La tecnologia ens ha fet independents dels canvis en el medi

natural. Llevat de casos extrems, podem continuar fent la nostra vida amb

fred, calor, pluja o neu.

No obstant això, ens ha fet també dependents de màquines que cada

vegada comprenem menys. De senzills mecanismes de palanques i

corrioles es va passar a màquines de moltes peces, després a aparells elèctrics plens de cables de

recorregut cada vegada més difícil de seguir, fins a arribar als moderns equips electrònics formats

per targetes de circuits impresos el funcionament del qual només comprén el seu fabricant.

Qualsevol objecte o avanç tecnològic tindrà conseqüències tant positives com

negatives sobre la vida de les persones; és important saber valorar-les i sospesar-les.


19

L’activitat tecnològica té una repercussió en el nostre entorn molt difícil de preveure:

l’inventor de l’automòbil difícilment va poder imaginar els embossos en les ciutats ni els

accidents de tràfic, o quan es van començar a emprar els combustibles fòssils (petroli i carbó)

ningú no podia suposar que això anara a provocar un efecte hivernacle, les conseqüències exactes

del qual encara hui es desconeixen i es discuteixen.

No hi ha manera de saber si els aparells que emprem actualment

resultaran beneficiosos o perjudicials en el futur.

Mentres la tecnologia ha augmentat espectacularment l’esperança de

vida, pel major confort que proporciona i pel desenvolupament de la medicina, també provoca

nous perills per a la vida i la salut: accidents de tràfic, accidents de treball, malalties degudes a la

contaminació, etc.

2. Desenvolupament sostenible

2.1. Les amenaces mediambientals

El desenvolupament tecnològic pot tindre conseqüències negatives per al nostre entorn:

Fum procedent d’una fàbrica sucrera cobrint el cel, Peñafiel, Valladolid

Explota recursos naturals i riqueses de la Terra que no són

renovables (carbó, petroli, boscos) i provoca canvis en els ecosistemes

arribant fins a l’extinció d’espècies animals i vegetals.

Produeix una gran quantitat de fems i residus de qualsevol tipus.

Provoca també l’emissió de substàncies tòxiques per a l’aire i l’aigua

(contaminació). D’altres substàncies, concretament alguns gasos com

ara el CO2, no són tòxiques però sí danyoses en impedir que la calor

que entra en la Terra puga eixir, elevant així la temperatura del planeta.

Existeixen a més altres tipus de contaminació, com ara l’acústica i la

lumínica.

2.2. Concepte de desenvolupament sostenible

Hi ha múltiples punts de vista a l’hora d’abordar el problema de la difícil convivència entre

el respecte al medi natural i el desenvolupament tecnològic.

Per a uns el deteriorament del medi ambient ha anat ja massa lluny i el planeta només

aconseguirà sobreviure frenant o anant cap arrere en el desenvolupament tecnològic i industrial,

rebaixant la nostra qualitat de vida.

Per a d’altres, al contrari, neguen o minimitzen el canvi climàtic i l’impacte de l’activitat

tecnològica. Consideren que el planeta no corre cap perill, que el problema mediambiental és un

invent d’alguns científics i proclamen que la llibertat en l’activitat dels empresaris ha de ser el


20

principi fonamental en què es base la societat, per damunt de qualsevol altra qüestió, incloent

l’ecologia.

El desenvolupament sostenible intenta no caure en cap d’aquestes dues postures i tracta de

fer compatible la qualitat de vida que ens proporcionen els avanços tecnològics amb el respecte al

medi ambient, cercant maneres de minimitzar l’impacte ambiental de la tecnologia.

Un desenvolupament es considera sostenible quan és capaç de satisfer les necessitats

actuals sense comprometre els recursos de les generacions futures. Hui en dia moltes de les

activitats humanes no són sostenibles a mitjà i llarg termini, tal com estan plantejades ara.

Les característiques que ha de tenir un desenvolupament per a considerar-lo sostenible són:

Cercar la millor manera perquè l’activitat econòmica mantinga o millore el sistema

ambiental.

Assegurar que l’activitat econòmica millora la qualitat de vida de totes les persones i no

sols d’uns pocs.

Usar els recursos de manera eficient.

Promoure el reciclatge i la reutilització.

Implantar i desenvolupar tecnologies netes.

Restaurar els ecosistemes danyats.

Promoure l’autosuficiència regional.

Reconèixer la importància de la natura per al benestar humà.

2.3. Mitjans per a aconseguir-ho

Les claus per a aconseguir un desenvolupament sostenible són:

L’eficiència energètica, és a dir, l’estalvi d’energia, que impedisca el balafiament dels

recursos naturals.

El reciclatge dels residus.

Investigar i potenciar les energies renovables.

La conscienciació de la població.

L’adopció de mesures per part de l’Administració i els poders públics.

Talar arbres assegurant la repoblació és una activitat sostenible. Per contra, consumir

petroli no és sostenible ja que hui en dia no es coneix cap sistema per a crear petroli.


21

Aquestes mesures poden ser de premi a les conductes i actituds que afavorisquen el medi

ambient, de sanció a les empreses o particulars que provoquen un dany mediambiental, o es

poden compaginar ambdós tipus.

En una economia globalitzada, el desenvolupament sostenible ha de ser també un objectiu

global. Els esforços d’un sol estat o grup d’estats aconseguiran uns resultats limitats si en altres

llocs es continua fent cas omís de la qüestió mediambiental.

I per a aconseguir-ho hem de:

Reciclar el fem tot separant els metalls, els plàstics i el vidre

dels residus orgànics.

Comprar electrodomèstics de baix consum o d’alta eficiència

energètica.

Utilitzar el transport públic en lloc del cotxe privat.

No tenir aixetes obertes ni llums enceses que no les estem

utilitzant.

No adquirir productes que no necessitem i que acabaran

convertint-se en fem. Sobretot productes amb grans envasos.

Vestir de forma adequada a l’estació de l’any i no abusar de la calefacció ni de l’aire

condicionat.

3. L’evolució dels objectes

3.1. Objectes d’ahir i de hui

L’evolució tecnològica no sols consisteix en la invenció de nous objectes, sinó que també

els objectes ja inventats van evolucionant.

Els automòbils actuals són diferents dels primers vehicles de motor de fa més de cent anys;

els telèfons mòbils han reduït molt la seua grandària, ampliat la seua pantalla, incorporat la

possibilitat d’obtenir imatges i vídeos, etc.

En el cas dels automòbils, moltes innovacions han buscat la major eficàcia (motors més

potents o de menys consum), major comoditat (millors amortidors, aire condicionat), major

seguretat (el cinturó de seguretat, el coixí de seguretat) o el menor impacte mediambiental (la

gasolina sense plom, els cotxes elèctrics). Per a això s’han afegit nous elements, s’ha modificat el

disseny i s’han buscat nous materials i noves fonts d’energia.

Per exemple, l’evolució de l’ordinador de sobretaula al portàtil respon a una recerca de

menys pes i de més comoditat.

En línies generals, l’evolució dels objectes es guia per algun o per diversos dels principis

següents:

Cercar el menor cost


22

Cercar la major eficàcia

Cercar la major comoditat en el seu ús

Cercar la major seguretat possible

Cercar el menor impacte mediambiental

Aquests objectius es poden aconseguir de distintes maneres:

A. Canviant el disseny, és a dir, la forma de l’objecte. Ara està cada vegada més en auge

l’ergonomia, és a dir, que els aparells estiguen adaptats a la forma del cos humà.

Teclat normal

Teclat ergonòmic

B. Incorporant nous elements en l’objecte que el fan més segur, més còmode o més

funcional (els exemples que hem vist del coixí de seguretat o de la càmera dels telèfons mòbils).

Volant sense coixí de seguretat

Volant amb coixí de seguretat

C. Emprant noves fonts d’energia. Cada vegada es tendeix més a substituir aparells que

funcionen amb combustibles per altres elèctrics.

Planxa no elèctrica

Planxa elèctrica

En aquesta època apareixen molts invents. Tres innovacions tecnològiques destaquen sobre

les altres: el paper, la impremta i la pólvora.

4. Normalització

4.1. Avantatges de la normalització

Una forma d’aconseguir que els aparells siguen més barats, eficaços, còmodes i segurs és la

Normalització.

Les normes són especificacions tècniques aprovades per una institució l’autoritat de la qual

és àmpliament reconeguda i que estableixen que els objectes tinguen unes determinades

dimensions o característiques. És a dir, crear estàndards.

Segons la ISO (International Organization for Standarization) la Normalització és l’activitat

que té com a objecte establir, davant de problemes reals o potencials, disposicions destinades

a usos comuns i repetits, a fi d’obtenir un nivell d’ordenament òptim en un context donat,

que pot ser tecnològic, polític o econòmic.


23

Altres organismes mundials de Normalització són: IEC (International Electrotechnical

Commission) o IATA (International Air Transport Association).

La normalització repercuteix de forma positiva en molts aspectes, tant per al client com per

al fabricant de productes.

Per al client l’ús de productes normalitzats presenta els avantatges següents:

Ajustar-se a la norma prova que un producte és eficaç i segur.

Les normes fan que els distints productes siguen compatibles entre si, estalviant

problemes al consumidor en canviar de marca, de país, etc.

Les reparacions o canvis són més senzills i ràpids.

El fabricant, per la seua banda, també es beneficia de la normalització:

Els productes que s’ajusten a la norma són més fàcils d’emmagatzemar o d’apilar, un

gran avantatge per a fabricants i distribuïdors.

Fabricar molts productes iguals o semblants baixa els costos

de producció.

Un exemple d’objecte normalitzat són els famosos fulls DIN A4.

En posar-nos tots d’acord en la grandària dels fulls, és fàcil apilar-los,

arxivar-los en fitxers, utilitzar impressores, etc. Si no existira una norma, necessitaríem distints

tipus d’impressores, una per a cada grandària de full.

Hi ha objectes que no estan normalitzats: si en la teua habitació hi ha una prestatgeria amb

llibres, veuràs que cadascun és d’una altura diferent.

I segur que tens l’experiència de provar-te dos pantalons en una

botiga que en teoria són de la mateixa talla, i un et queda estret i l’altre no.

Els ports USB dels ordinadors, que pretenen substituir a la gran

varietat de ports sèrie i paral·lel que existien anteriorment, són un clar

exemple dels avantatges de la normalització.

4.2. Límits de la normalització

En parlar de productes normalitzats o no normalitzats cal tenir en compte que es tracta

sempre d’una qüestió relativa. Hi ha diferents nivells de normalització i el mateix producte pot

tenir alguns components normalitzats i d’altres no normalitzats.

Per exemple, el teclat del teu ordinador té les tecles situades en una determinada posició

que està normalitzada, qualsevol altre teclat d’un ordinador del teu país té la mateixa

configuració.


24

No obstant això, en canviar de país la posició d’algunes tecles és diferent.

Teclat amb caràcters àrabs

Teclat amb caràcters “ñ”

Altres aspectes d’aqueix mateix teclat, com ara el material de les tecles, no estan

normalitzats, existint teclats de tecles més dures, més blanes, més sorolloses, més silencioses, etc.

4.3. Tipus de normes

Les normes poden ser nacionals. A Espanya hi ha les normes UNE

(Una Norma Espanyola); a Alemanya, les DIN. Poden ser europees,

normes EN, o mundials, normes ISO.

A Espanya, les normes UNE són elaborades per AENOR. Aquest

organisme a més d’elaborar normes tècniques espanyoles (UNE), amb la

participació oberta a totes les parts interessades, i de representar a

Espanya en els distints organismes de normalització regionals i

internacionals, també certifica productes, serveis i empreses.

Una altra divisió important és entre normes d’obligat compliment i

recomanacions.

L’Administració i els poders públics són els responsables de decidir quines normes són

d’obligat compliment i quines es queden en la categoria de recomanacions tècniques. En aquest

darrer cas, seran els tècnics (enginyers, arquitectes, electricistes, mecànics, etc.) els encarregats

de demanar i recolzar el seu ús en els projectes.

4.4. Processos de normalització

Perquè una norma tinga èxit i es complisca, no sols perquè un comité o una autoritat

administrativa obligue a això, sinó perquè suposa un avantatge per a fabricants i compradors, ha

de complir una sèrie de característiques:

1. La norma ha de ser clara i estar ben definida.

2. A ser possible ha de satisfer a tots els implicats en ella, tant als fabricants, com als

compradors, com a l’Administració.

3. Ha de donar-se a conèixer, tant la norma en si com els avantatges que comporta.

4. Si és d’obligat compliment, ha de verificar-se que realment es compleix.

5. Ha de revisar-se per a comprovar que continua sent útil i no s’ha quedat obsoleta. En

cas contrari, es modificarà o es derogarà.


25

4.5. Certificació i normalització

La NORMALITZACIÓ és el conjunt de normes que adopten els països del món per a

facilitar la producció i comercialització dels seus productes.

Amb la normalització s’aconsegueixen:

1. Productes de major qualitat amb menors costos de producció.

2. Facilita la difusió i l’intercanvi.

3. Garanteix la qualitat dels materials emprats en l’elaboració del producte.

Les normes són dictades per organismes mundials com ara ISO (Organització Internacional

de Normalització).

La CERTIFICACIÓ és l’acció duta a terme per una entitat, independent de l’empresa

auditada, mitjançant la qual es manifesta que una organització, producte, procés o servei,

compleix els requisits definits en unes normes o especificacions tècniques.

A Espanya, una entitat certificadora per a productes i serveis és AENOR.

Les Entitats de Certificació són avaluades per Entitats Nacionals d’Acreditació.

Cada país té el seu propi ens Acreditador (ENAC, a Espanya).

Tecnologia 4t ESO 3 - Tecnologies de la comunicació

27

Tema 3. Tecnologies de la comunicació

Objectius


Conceptes i magnituds relacionats amb la transmissió d’informació a través d’ones o de

corrent elèctric.

Descriure els sistemes de comunicació amb fils i sense fils i els seus principis tècnics,

per a transmetre so, imatge i dades.

Comprendre el funcionament dels sistemes de comunicació d’ús quotidià: ràdio,

televisió i telèfon.

Índex

1. Introducció .......................................................................................................................... 28

1.1. Conceptes bàsics .......................................................................................................... 28

1.2. Evolució de les telecomunicacions .............................................................................. 28

1.3. Classificació segons el canal ....................................................................................... 30

1.4. Paràmetres del canal .................................................................................................... 30

2. Mitjans de transmissió ........................................................................................................ 30

2.1. Tipus de mitjans de transmissió amb fils ..................................................................... 30

2.2. Tipus d’ones ................................................................................................................. 31

3. Sistemes de comunicacions ................................................................................................ 31

3.1. La ràdio ........................................................................................................................ 31

3.2. El telèfon fix ................................................................................................................ 33

3.3. El telèfon mòbil ........................................................................................................... 34

3.4. La televisió ................................................................................................................... 34

4. Control i protecció de la informació ................................................................................... 36

4.1. Importància .................................................................................................................. 36


28

Si l’emissor i el receptor estan lluny un de l’altre, es parla de comunicació a distància o

telecomunicació.

1. Introducció

1.1. Conceptes bàsics

La comunicació consisteix en la transmissió d’una informació d’un emissor cap a un

receptor.

En tot procés de comunicació hi ha els elements següents:

Emissor: Persona que transmet quelcom als altres.

Missatge: Informació que l’emissor envia al receptor.

Canal: Element físic que estableix la connexió entre l’emissor i el receptor.

Receptor: Persona que rep el missatge a través del canal i l’interpreta.

Codi: És un conjunt de signes sistematitzat junt amb unes regles que permeten utilitzar-

los. El codi permet a l’emissor elaborar el missatge i al receptor interpretar-lo. L’emissor

i el receptor han d’utilitzar el mateix codi. La llengua és un dels codis més utilitzats per a

establir la comunicació entre els essers humans.

Context: Relació que s’estableix entre les paraules d’un missatge i que ens aclareixen i

faciliten la comprensió del que es vol expressar.

Un cos que té energia pot provocar canvis, però el canvi pot produir-se o no. En aquest

aspecte l’energia podria comparar-se amb els diners. (Una persona que té diners pot provocar

canvis, però la persona pot gastar els diners o no).

1.2. Evolució de les telecomunicacions

En l’antiguitat la comunicació a distància es limitava al correu postal.

A partir del segle XIX comença el desenvolupament accelerat de les telecomunicacions

quan els missatges es comencen a transmetre a través del corrent elèctric, mitjançant el telègraf,

primer i el telèfon, després.

Més avant es va desenvolupar la comunicació a través d’ones electromagnètiques. Aquestes

viatgen a major velocitat que el corrent elèctric, no necessiten cables per a la seua transmissió i es

poden transmetre en l’espai exterior.

Veurem amb més detall com van evolucionar les telecomunicacions centrant-nos en els

sistemes següents:

Correu postal.

Telègraf.

Telèfon.

Ràdio.

Televisió.

Satèl·lit.


29

El servici postal és un sistema dedicat a transportar documents escrits i d’altres paquets de

grandària xicoteta arreu del món. Qualsevol paquet lliurat mitjançant el sistema

postal s’anomena correu o correspondència.

L’Imperi Romà ja tenia un sistema postal prou desenvolupat. El correu

postal està sent desplaçat per mitjans més efectius com ara el telèfon i el correu

electrònic, convertint-se en un mitjà per a transportar documents formals o

comercials.

El telègraf és un dispositiu destinat a la transmissió de senyals a

distància que apareix cap al 1832. Al principi no existia cap codi per a

comunicar-se, fins que Morse va crear un alfabet basat en l’amplària de

les senyals: senyal curta és un punt ( . ), senyal llarga és una ratlla ( - ).

El 1851 es va instal·lar el primer cable submarí entre Anglaterra i el

continent. El 1866 es crea una comunicació permanent entre Amèrica i

Europa.

El telèfon és un dispositiu de telecomunicació dissenyat per a

transmetre, a distància, senyals acústiques mitjançant senyals elèctriques.

Alexander Graham Bell va ser el primer en patentar-lo.

Hui en dia, la telefonia consta de dos sistemes: el tradicional (amb

cable, un parell de coure), i el mòbil que és un dispositiu d’emissió-recepció

de ràdio cap a una antena receptora-emissora. Ambdós sistemes compten amb unes centrals de

commutació que són les encarregades de connectar a l’emissor i al receptor.

La ràdio és una tecnologia que possibilita la transmissió de senyals mitjançant la conversió

de la veu en ones electromagnètiques. Aquestes ones no requereixen d’un mitjà físic de transport,

per la qual cosa poden propagar-se tant a través de l’aire com del buit.

En un estudi de ràdio es converteix el so de la veu a senyal elèctric

amb un micròfon. Aquest senyal es converteix en ones electromagnètiques i

s’emet a través d’una antena. Les ones viatgen fins arribar a l’antena del

receptor, on té lloc el procés invers.

La televisió és un sistema per a la transmissió i la recepció

d’imatges en moviment i so a distància.

Aquesta transmissió pot ser efectuada mitjançant ones

electromagnètiques o per xarxes especialitzades de televisió per cable. El

receptor de les senyals és el televisor.

Els satèl·lits artificials estan situats en òrbita al voltant de la Terra. Un satèl·lit actua com

un repetidor situat a l’espai: rep els senyals enviats des de l’estació terrestre i les emet de tornada

als receptors terrestres.

Les antenes utilitzades preferentment en les comunicacions via satèl·lit són les antenes

parabòliques. La forma de paràbola fa que es concentre el senyal de les ones provinents del

satèl·lit en un element receptor.


30

1.3. Classificació segons el canal

Segons la natura del canal pel qual es transmeten l’electricitat o les ones, les comunicacions

poden ser:

amb fils si la informació, que viatja en forma de corrent elèctric o d’ones, es transmet a

través d’un cable,

sense fils si la informació es transmet a través de l’aire o del buit. Açò només és possible

si la informació viatja en forma d’ones, ja que el corrent elèctric només es pot conduir

mitjançant un cable.

1.4. Paràmetres del canal

Els paràmetres més importants relatius al canal de transmissió de la informació són:

La seua capacitat màxima o ample de banda, és a dir, la quantitat de dades que es poden

transmetre per aqueix canal per unitat de temps; si estem parlant d’un sistema digital,

l’ample de banda es mesura en bytes/segon.

Les distorsions o interferències amb altres senyals.

L’atenuació que pateix el senyal en el seu recorregut pel canal o medi. El senyal tendeix

a tornar-se més dèbil amb la distància.

2. Mitjans de transmissió

2.1. Tipus de mitjans de transmissió amb fils

Hem vist que, quan el senyal es transmet de forma elèctrica, ha de fer-ho a través d’un

cable. També hi ha cables (de fibra òptica) que permeten la transmissió de llum o d’ones

electromagnètiques.

Hi ha diferents tipus de cable; l’elecció d’un o d’altre depén del que tenim que transmetre

(corrent elèctric o llum) i del risc d’atenuació o d’interferències en el senyal.

Els principals tipus són:

a) Cable de parell trenat. És el cable més senzill. Està format per fils

enrotllats de dos en dos. S’empra quan no existeix massa risc d’interferències o

d’atenuació i no cal un ample de banda elevat, com ara en les xarxes de

telefonia o d’ordinadors.

b) Cable coaxial. Consisteix en un únic cable rodejat d’una capa

aïllant i aquesta, a la vegada, d’una malla metàl·lica. L’atenuació i les

interferències són menors que en el cable de parell trenat, mentres que

l’ample de banda és superior, per la qual cosa s’empra en xarxes

d’ordinadors, televisió per cable i telefonia de mitjana i llarga distància.

c) Cable de fibra òptica. Consta d’una o diverses fibres de vidre envoltades en una coberta

de plàstic. El cable de fibra òptica permet que viatge la llum pel seu

interior, a més de reduir al mínim les atenuacions i les interferències, i

permetre un gran ample de banda. S’empra en xarxes de comunicació

(telefònica o d’ordinadors) de llarga o molt llarga distància.


31

2.2. Tipus d’ones

Podem distingir dos tipus d’ones en les telecomunicacions:

Ones sonores que es propaguen a través de l’aire (o en alguns casos, de l’aigua), com ara

la veu humana.

Ones electromagnètiques que es propaguen en el buit i que es transmeten a la velocitat de

la llum, a 300.000 quilòmetres per segon.

Aquestes últimes, les ones electromagnètiques, són les que més interés tenen per a les

telecomunicacions.

Hi ha diferents tipus d’ones electromagnètiques, que es distingeixen per la seua freqüència.

El conjunt de totes elles és l’espectre electromagnètic. A la imatge següent es pot apreciar que les

ones de ràdio són les de menor freqüència de tot l’espectre. Els rajos X i gamma són les ones de

major freqüència i, per tant, les més energètiques. En mig tenim la llum visible que els nostres

ulls i el nostre cervell són capaços de percebre i transformar en imatges. Dins de la llum visible, a

cada color li correspon una freqüència.

Normalment en les comunicacions es treballa en la part de l’espectre electromagnètic de

freqüències més baixes. És el que s’anomena espectre radioelèctric.

3. Sistemes de comunicacions

3.1. La ràdio

La ràdio és un mitjà de comunicació que es basa en l’enviament de senyals d’àudio a través

d’ones de ràdio.

És difícil atribuir la invenció de la ràdio a una única persona. En diferents països es

reconeix la paternitat en clau local: Aleksandr Stepánovich Popov va fer les seues primeres

demostracions en Sant Petersburg, Rússia; Nikola Tesla en Sant Lluís (Missouri), Estats Units i

Guillermo Marconi al Regne Unit.

El 1895, a Itàlia, un jove de a penes 20 anys, Guglielmo Marconi, rebia a través del diari la

notícia dels efectes de les ones electromagnètiques engendrades per un oscil·lador elèctric

inventat per Hertz.

El 1896, Marconi va obtenir la primera patent del món sobre la ràdio, la patent britànica

12039.


32

La primera transmissió radiofònica del món es va realitzar en la Nit de Nadal del 1906,

però no va ser fins al 1920 quan comencen les primeres transmissions radiofòniques per a

entreteniment amb una programació regular, ja que fins llavors havien sigut experimentals o

sense la continuïtat requerida.

De so a ona electromagnètica

En un estudi de ràdio, un locutor parla davant d’un micròfon.

La funció del micròfon és transformar la veu humana en un senyal

elèctric.

A l’estudi, aquest senyal elèctric serà barrejat amb d’altres

senyals provinents de música gravada, el senyal d’altres micròfons o

el d’una telefonada.

El tècnic de so és l’encarregat de controlar el volum i de

barrejar aquestes fonts de so.

A aquest senyal que arreplega les oscil·lacions del so a emetre se l’anomena senyal

modulador. Es tracta d’una ona com la primera de la imatge.

Molts sons tenen una freqüència de l’ordre dels 100 Hz o

menors. Si volguérem transmetre i rebre aquest senyal

directament necessitaríem antenes de diversos quilòmetres de

llargària.

Per tal d’evitar açò, es converteix el senyal original en un

altre amb molta major freqüència. El receptor eliminarà aquesta

transformació quedant l’ona electromagnètica original.

A l’emissora de ràdio es genera un senyal portador, és a dir, una ona electromagnètica de

freqüència més alta. Aquest senyal es genera mitjançant uns circuits formats per bobines i

condensadors, anomenats oscil·ladors.

Les dues ones, la portadora i la moduladora, es modulen, és a dir, es barregen en

l’emissora. Existeixen dues formes de dur a terme aquesta barreja o modulació:

Modulació en amplària o Amplària modulada (AM). L’ona portadora es fa més forta

o més feble en funció de l’ona moduladora, és a dir, la seua amplària varia encara que la

seua freqüència roman constant.

Modulació en freqüència o Freqüència modulada (FM). L’ona portadora oscil·la amb

major o menor velocitat, és a dir, es repeteix més o menys vegades per segon en funció

de l’ona moduladora.

A la imatge anterior veiem dalt l’ona moduladora original;

en el mig, aquesta ona modulada en amplària (l’amplària varia i la

freqüència és constant); i baix, l’ona modulada en freqüència

(l’amplària és constant i la freqüència varia).

D’ona electromagnètica a so

L’ona modulada es transmet a través de l’aire (es podria

transmetre també en el buit) des de l’antena de l’emissora.

Dels dos tipus de modulació, la freqüència modulada genera

menys interferències.


33

Finalment l’ona es rebuda per l’antena dels aparells de ràdio dels oients.

L’aparell receptor de ràdio es capaç de desmodular l’ona, és a dir,

tornar a recuperar el senyal elèctric produït originalment a l’estudi, i

també de tornar-ho a convertir en so mitjançant els altaveus.

El dispositiu consta també d’un comandament que li permet de

sintonitzar les ones, és a dir, seleccionar les d’una determinada

freqüència.

3.2. El telèfon fix

El telèfon és un dispositiu de telecomunicació dissenyat per a transmetre senyals acústics

per mitjà de senyals elèctrics a distància.

Durant molt de temps Alexander Graham Bell va ser considerat l’inventor del telèfon, junt

amb Elisha Gray.

No obstant això, Bell no va ser l’inventor d’aquest aparell, sinó només el primer a patentar-

lo. Açò va ocórrer el 1876.

L’11 de juny del 2002 el Congrés dels Estats Units va aprovar la resolució 269, per la qual

es reconeixia que l’inventor del telèfon havia sigut Antonio Meucci, que el va anomenar

teletròfon, i no Alexander Graham Bell.

El 1871 Meucci només va poder, per dificultats econòmiques, presentar una breu descripció

del seu invent, però no formalitzar la patent davant de l’Oficina de Patents dels Estats Units.

Quan es requereix fer una telefonada hi ha que marcar al teclat el

número de telèfon amb el qual es desitja parlar. Aquesta informació es

transmet per tons a través de la línia telefònica.

Els cables de les línies de tots els usuaris de telefonia fixa d’una

població o sector acaben físicament en les anomenades centrals

telefòniques.

Una central telefònica és el lloc (pot ser un edifici, un local, una caseta o un contenidor),

utilitzat per una empresa operadora de telefonia, on s’alberguen l’equip

de commutació i els demés equips necessaris per a l’operació de les

telefonades.

És a dir, una central telefònica és el lloc on s’estableixen

connexions entre les línies de cada client (anomenat llaços dels abonats).

Les centrals telefòniques es connecten entre si mitjançant enllaços de comunicacions per

ones de ràdio, fibra òptica o via satèl·lit. També es connecten amb centrals d’altres països o

d’altres operadors, tant fixos com de mòbils.

Hui en dia les centrals funcionen de manera automàtica, encara que antigament la connexió

física de les línies es feia de forma manual per les operadores.

Una vegada s’ha establert la connexió entre el telèfon que fa la telefonada i el que la rep, el

timbre del segon telèfon sona fins que es despenja l’auricular o s’accepta la telefonada; en eixe

moment ja es pot transmetre la veu entre un telèfon i l’altre.

L’aparell telefònic té un micròfon i un auricular. El micròfon converteix el so en un senyal

elèctric mentres que l’auricular funciona com un altaveu, converteix un senyal elèctric en so.


34

El telèfon fix de l’emissor o del receptor pot tenir un terminal sense fil. En eixe cas, el

senyal elèctric no arriba fins al propi terminal sinó fins la seua base, que disposa d’una antena des

de la qual emet ones de ràdio que són rebudes pel terminal.

3.3. El telèfon mòbil

El terminal de telefonia mòbil funciona bàsicament com un aparell emissor i receptor de

ràdio que treballa amb dues freqüències distintes, una per a emetre i una altra per a rebre

informació.

L’esmentada informació no és només la veu humana, sinó també

missatges de text o qualsevol tipus de comunicació que es puga

transformar en una ona electromagnètica. Una xarxa d’estacions d’ones

de ràdio arreplega o reexpedeix la informació dins d’una determinada

àrea, és a dir, li proporciona cobertura.

En àrees contigües, funcionen altres estacions que treballen amb

distintes freqüències. A la vegada, aquestes estacions reben o envien

informació a una central.

Les estacions i les centrals poden ser terrestres o estar situades en

satèl·lits artificials, en funció de tot això parlarem de telefonia mòbil

terrestre o telefonia mòbil per satèl·lit.

3.4. La televisió

La televisió és un sistema per a la transmissió i recepció d’imatges en moviment i so a

distància.

Hi ha diferents sistemes segons siga la seua transmissió:

Televisió per ones

És el model tradicional.

S’empren ones de ràdio d’una freqüència més alta que les utilitzades

per a transmetre el so.

Aquestes ones s’emeten des de les emissores de televisió fins a

distints repetidors que les transmeten a les antenes receptores dels edificis.

En funció de la freqüència del senyal, es parla de VHF (very high

frequency, freqüència molt alta) o UHF (ultra high frequency, freqüència

ultra alta).

Encara que hui en dia la majoria de les emissions són digitals (TDT).

Televisió per cable

El senyal de televisió no arriba a través de l’aire o de l’espai, sinó d’un cable

coaxial o de fibra òptica que s’enganxa al receptor.

Aquest cable permet també rebre dades, és a dir, enviar correus electrònics,

connectar-se a Internet, etc.


35

Televisió per satèl·lit

Les ones que arriben a l’aparell receptor no venen de

repetidors terrestres, sinó de satèl·lits artificials.

Per a rebre-les s’empren antenes parabòliques. Autoria de la imatge: Mª Luisa Bello.

Llicència CC

Televisió per Internet

La televisió es rep a través de la connexió

a Internet, siga aquesta amb fils o sense fils.

A més, quelcom important que cal

considerar és el tipus de receptor de televisió.

Les primeres transmissions regulars de televisió

es van efectuar cap al 1937. Des de llavors fins

ara la tecnologia emprada en els receptors ha

canviat substancialment.

Podem distingir tres grans grups de tecnologia diferents:

1. Televisors de tub de rajos catòdics.

2. Televisors TFT o LCD.

3. Televisors de plasma.

1. Televisió de tub de rajos catòdics

Aquesta tecnologia ha sigut l’única fins fa pocs anys. Consta de tres

tubs o canons des dels quals es llancen electrons capa a la pantalla.

La pantalla consta de fosforescència roja, verda i blava, i cadascuna

d’aquestes tres s’activa amb un dels tres tubs. El color de la imatge es forma

per la combinació d’aquests tres colors bàsics (sistema RGB: red, green and

blue; roig, verd i blau).

Els electrons llançats pels tubs van recorrent o escombrant cadascuna de les línies que

formen la pantalla, tornant a compondre la imatge a la pantalla. Naturalment tot açò passa a gran

velocitat.

La llargària dels tubs és el que provocava la gran fondària dels televisors tradicionals,

davant les pantalles planes que predominen actualment.

2. Televisió de TFT-LCD

Està format per molècules de cristall líquid, d’ací el seu nom, pantalla LCD

(liquid cristal display). Aquestes molècules actuen com a interruptors que

connecten i desconnecten cadascun dels molts punt o píxels de la pantalla.

Aquesta engegada es regula mitjançant transistors TFT, d’ací l’altre nom que

reben aquestes pantalles.

Cadascun dels píxels està dividit en tres parts corresponents als tres colors

bàsics: roig, verd i blau. En funció de la intensitat que els transistors TFT donen

a cadascun dels píxels, es forma el color en la pantalla.


36

3. Televisió de plasma

Al igual que els televisors tradicionals de tub, la pantalla dels

televisors de plasma està recoberta de fosforescències dels tres colors

bàsics: roig, verd i blau.

Però, com en la tecnologia TFT, la pantalla dels televisors de

plasma està dividida en molts píxels que són connectats i desconnectats

mitjançant xicotetes descàrregues elèctriques produïdes per un gas (el

plasma).

4. Control i protecció de la informació

4.1. Importància

Ja que la tecnologia que permet les comunicacions públiques (ràdio, televisió) són ones

electromagnètiques, molt semblants a les emprades en la comunicació privada (telèfon), les

conversacions dutes a terme per un telèfon mòbil es poden rebre amb un dispositiu no molt més

sofisticat que un aparell convencional de ràdio.

Les conversacions telefòniques estan protegides pel dret a la intimitat, que només pot

vulnerar-se mitjançant una orde judicial en el cas que el fet d’escoltar-ho afavorisca la

investigació de la policia o de les forces de seguretat de l’estat. De no donar-se aqueix cas,

escoltar i encara més difondre conversacions privades va contra la llei, igual que manipular o

tafanejar el telèfon mòbil d’una altra persona sense el seu permís.

Tecnologia 4t ESO 4 - Electrònica analògica

37

Tema 4. Electrònica analògica

Objectius


Dissenyar circuits electrònics analògics senzills amb la simbologia adequada.

Descriure el funcionament i l’aplicació d’un circuit electrònic i els seus components

elementals.

Fer amb un simulador el muntatge de circuits electrònics prèviament dissenyats amb

una finalitat, tot utilitzant la simbologia adequada.

Fer mesuraments de magnituds elèctriques en circuits electrònics.

Identificar els diferents components electrònics elementals.

Índex

1. Introducció ....................................................................................................................................................... 37

1.1. Diferència entre electricitat i electrònica ................................................................................................. 37

1.2. Components electrònics ........................................................................................................................... 37

2. Resistències electròniques ............................................................................................................................... 38

2.1. Resistències fixes ..................................................................................................................................... 38

2.1.1. Tipus de resistors fixos (l’interior de les resistències) .................................................................... 38

2.1.2. Funció de les resistències en un circuit electrònic .......................................................................... 38

2.1.3. Codi de colors de les resistències ................................................................................................... 39

2.1.4. Potenciòmetres ............................................................................................................................... 41

2.1.5. Resistències dependents ................................................................................................................. 41

2.1.6. Fotoresistències o LDR .................................................................................................................. 42

2.1.7. Termistors ...................................................................................................................................... 42

3. Condensadors .................................................................................................................................................. 43

3.1. Definició. Capacitat. Tipus ...................................................................................................................... 43

4. Díodes .............................................................................................................................................................. 44

4.1. Simbologia i polarització ......................................................................................................................... 44

4.2. LED .......................................................................................................................................................... 44

5. Transistors ....................................................................................................................................................... 45

5.1. Transistors bipolars. PNP i NPN .............................................................................................................. 45

5.2. Transistors en tall o en saturació .............................................................................................................. 46

5.2.1. Transistors en tall ........................................................................................................................... 46

5.2.2. Transistors en saturació .................................................................................................................. 47

5.2.3. Transistors com amplificador ......................................................................................................... 47

6. Miniaturització de circuits ............................................................................................................................... 47

6.1. Circuit integrat ......................................................................................................................................... 47

6.2. Circuit imprés .......................................................................................................................................... 48

7. Instruments de mesura ..................................................................................................................................... 49

7.1. Mesura de tensió ...................................................................................................................................... 49

7.2. Mesura d’intensitat ................................................................................................................................... 50

7.3. Mesura de resistència i de potència .......................................................................................................... 51


38

1. Introducció

1.1. Diferència entre electricitat i electrònica.

L’electricitat treballa amb conductors i l’electrònica amb semiconductors. Els

semiconductors tenen unes propietats diferents.

L’electrònica ha permés la miniaturització dels aparells, la possibilitat d’automatització, la

programació de processos i un gran desenvolupament de les tecnologies de la informació i la

comunicació.

En les següents il·lustracions es mostren exemples d’aparells elèctrics i electrònics.

1.2. Components electrònics

Tot circuit electrònic està format per uns components bàsics:

Resistències.

Potenciòmetres.

LDR.

Termistors.

Díodes i díodes LED.

Condensadors.

Transistors.

Circuits impresos i integrats.

Tots aquests components es troben, quan s’obri qualsevol aparell electrònic (com ara un

ordinador, un DVD o un reproductor de MP3), integrats en un circuit imprés o placa base.

Per a fer els exercicis d’aquest tema serà útil el programa Crocclip que es pot descarregar

des del tema de la versió original del llibre. A més, visualitza el vídeo que apareix en els

continguts per a aprendre amb el

simulador crocclip.

Et recomanem que analitzes

l’animació que apareix a la pàgina de

continguts que explica com va ser la

història de l’electrònica.

La RAE (Reial Acadèmia Espanyola) defineix l’Electrònica com el “Estudi i aplicació del

comportament dels electrons en diversos mitjans, com ara el buit, els gasos i els

semiconductors, sotmesos a l’acció de camps elèctrics i magnètics”.


39

2. Resistències electròniques

2.1. Resistències fixes

En electricitat, l’oposició al pas del corrent fa que les resistències produïsquen calor

(exemple: una cuina elèctrica, un forn, un radiador elèctric, una torradora de pa, un eixugacabells,

etc.).

En electrònica es treballa amb resistències molt més xicotetes que, en oposar-se al pas del

corrent, limiten el valor de la intensitat que passa pel circuit.

Les resistències (o resistors per influència de l’anglés), tant en electricitat com en

electrònica, es poden representar de dues formes, ambdós igualment vàlides:

El programa de simulació crocclip utilitza el segon símbol. El valor de la resistència es

mesura en ohms (Ω).

Quants més ohms, més s’oposa la resistència al pas del corrent i més baixa és aquesta

última. Com en electrònica es treballa a vegades amb resistències molt altes, poden emprar-se

múltiples kΩ, que equival a 1.000 Ω (ohms).

2.1.1. Tipus de resistors fixos (L’interior de les resistències)

Segons el material i el procediment de fabricació els resistors poden ser:

Resistències de pel·lícula de carbó. Són les

resistències més utilitzades en l’actualitat degut a la

seua gran estabilitat tèrmica.

Resistències bobinades. Són resistències que

dissipen grans potències.

Resistències de pel·lícula metàl·lica. Són

resistències molt estables i fiables.

2.1.2. Funció de les resistències en un circuit electrònic

En els circuits electrònics utilitzem resistències fixes per a:

Limitar o regular la intensitat de corrent que circula per un determinat circuit. Per

exemple: ací veiem dos circuits formats per una pila, una pereta i una resistència en sèrie

(se suposa que ja coneixes la simbologia). Què hi podeu observar?


40

En el primer circuit la resistència és de 10 kΩ i en el segon de només 10 Ω. Pots veure que

amb la resistència de menor valor la pereta fa llum, però la resistència de major valor limita el pas

del corrent per la qual cosa no passa la suficient intensitat perquè aquesta puga fer llum.

Protegir alguns components pels que no ha de circular una intensitat de corrent elevada.

La resistència actua com a divisor de tensió. Per exemple:

En el primer la pereta s’ha fos perquè hem connectat una pereta de 9 V a una pila de 12 V.

En posar una resistència en sèrie de 100 Ω, dividim la tensió, hem provocat una determinada

caiguda de tensió entre els seus extrems, i a la pereta li arriba el voltatge necessari per a fer llum.

Repeteix aquests circuits utilitzant el programa crocclip.

Et recomanem que visualitzes l’animació sobre associació de resistències en sèrie i en

paral·lel que apareix en la pàgina de continguts de la versió original del llibre.

2.1.3. Codi de colors de les resistències

Els quatre anells de color que pots veure en una resistència tenen la

funció d’indicar-nos el seu valor, és a dir, de quants ohms són.

Encara que no sempre, en quasi totes les resistències l’últim color sol ser daurat o argentat,

per la qual cosa per a saber si estem llegint els colors bé o mal hem de col·locar la resistència

amb el daurat o l’argentat a la dreta, com en la imatge.

Et recomanem que visualitzes el vídeo sobre el codi de colors de les resistències fixes que

apareix en la pàgina de continguts de la versió original del llibre. Practica i comprova com serien

Per a identificar el valor, en ohms, d’una resistència emprem un codi de quatre franges.

Les tres primeres indiquen el valor nominal i la quarta el valor de la tolerància en tant

per cent. Després llegirem el seu valor en una taula.


41

els anells de color en les resistències segons la taula del codi de colors que apareix en l’enllaç

corresponent de la pàgina.

Color de la banda

Valor de la 1a xifra

significativa

Valor de la 2a xifra

significativa Multiplicador Tolerància

Negre - 0 1 -

Marró 1 1 10 ± 1%

Roig 2 2 100 ± 2%

Taronja 3 3 1 000 -

Groc 4 4 10 000 ± 4%

Verd 5 5 100 000 ± 0’5%

Blau 6 6 1 000 000 ± 0’25%

Morat 7 7 - ± 0’1%

Gris 8 8 - -

Blanc 9 9 - -

Daurat - - 0,1 ± 5%

Argentat - - 0,01 ± 10%

Cap - - - ± 20%

Aquesta taula ens servirà per a explicar el codi de colors de les resistències fixes. A la

pàgina anterior tens una il·lustració simplificada per a practicar els exercicis proposats.

Veurem un parell d’exemples:

a) Suposem una resistència amb els colors groc, blau, roig i daurat. Primer prenem els

valors corresponents als dos primers colors, groc i blau. El groc és 4 i el blau 6; tenim per tant

46 Ω, de moment.

Tot seguit ens fixem en el tercer color, el roig. El tercer color és el nombre de zeros que

hem d’afegir; caldrà afegir dos zeros, és a dir, multiplicar per 100.

46 x 100 = 4.600 Ω = 4,6 kΩ.

Quan el valor supera els 1000 Ω, és més correcte parlar de kΩ.

Finalment, el quart color ens indica la tolerància. El fabricant de la resistència no ens pot

garantir que el valor exacte siga 4,6 kΩ, hi ha un marge d’error. Si l’últim color és daurat, vol dir

que aqueixa tolerància o marge d’error és del 5%. La resistència pot tindre un valor un 5% major

o menor de 4,6 kΩ.

Per tant, el valor és 4,6 kΩ ± 5%.

b) Suposem ara una resistència amb els colors negre, taronja, daurat i argentat. Comencem

pels dos primers colors. El negre és 0 i el taronja 3, per tant partim d’un valor de 3 Ω. El tercer

color és daurat; quan el tercer color és daurat o argentat, en compte de multiplicar cal dividir el

valor de la resistència, en aquest cas entre 10.

3 : 10 = 0,3 Ω.

Finalment, afegim la tolerància. Com el quart color és argentat, serà d’un 10%.

Per tant, el valor és 0,3 Ω ± 10%.

En electrònica podem treballar amb resistències molt grans o molt xicotetes.


42

2.1.4. Potenciòmetres

Els potenciòmetres o reòstats són resistències de valor variable; alguns potenciòmetres

tenen una palanca perquè puguem modificar el seu valor girant-la. En altres el seu valor es

modifica fent girar la peça de dins amb un tornavís.

Ací tens un potenciòmetre amb palanca i un altre sense palanca. Sempre tenen tres

terminals.

El símbol del potenciòmetre és el de la resistència, però afegint una fletxa que indica que el

seu valor és variable:

INTERIOR D’UN POTENCIÒMETRE

Es fabriquen bobinats o de grafit. Poden ser giratoris o lliscants.

Té 3 terminals: 1, 2 i c.

La resistència entre 1 i 2 és fixa.

En girar la barra, variem la resistència entre 1 i c, i la resistència entre 2 i c.

A l’esquema elèctric es connecten els terminals 1 i c del potenciòmetre

lliscant. La pereta s’engega quan baixa el valor de la resistència.

Com es tracta d’una resistència, el seu valor es mesurarà en Ω o en kΩ.

Et recomanem que visualitzes el vídeo sobre el funcionament del potenciòmetre amb el

programa crocclip que apareix en la pàgina de continguts de la versió original del llibre.

2.1.5. Resistències dependents

Les resistències dependents són resistències el valor òhmic de les quals varia en funció

de diferents característiques, com ara la llum ambiental, la temperatura i la tensió.


43

Distingirem dos tipus de resistències dependents:

Fotoresistències

Termistors

Et recomanem que analitzes les animacions que apareixen en les pàgines de continguts, de

la versió original del llibre, que mostren aplicacions de les fotoresistències i dels termistors.

2.1.6. Fotoresistències o LDR

LDR són les sigles en anglés de Light Dependant Resistor (resistència que varia amb la

llum). En valencià el nom més correcte d’aquests components és fotoresistències o fotoresistors,

però el nom més comú és LDR. Són resistències variables com els potenciòmetres, però tenen la

propietat que el seu valor varia en funció de la llum que reben. Quan no reben llum, tenen una

gran resistència; en canvi si reben molta llum la seua resistència baixa i deixen passar el corrent.

El seu símbol és el de la resistència, però amb unes fletxes que representen la llum que

incideix sobre elles. El seu valor es mesurarà igualment en Ω o kΩ, com qualsevol resistència.

Et recomanem que veges l’explicació del funcionament de la LDR amb el simulador

crocclip que apareix en la pàgina de continguts de la versió original del llibre.

2.1.7. Termistors

Els Termistors són resistències de valor variable. En aquesta ocasió, varien amb la

temperatura. Hi ha dos tipus:

Els NTC (Negative Temperature Coefficient), la

resistència dels quals disminueix quan la temperatura

augmenta.

Els PTC (Positive Temperature Coefficient), la

resistència dels quals augmenta amb la temperatura.

En la foto el regle mostra com són de xicotets. A simple vista no es poden distingir els NTC

dels PTC. Aquests són els símbols dels termistors.

De vegades s’escriu en ells +tº o –tº. +tº voldria dir que es tracta d’un PTC i –tº que es

tracta d’un NTC. Naturalment, el seu valor es mesura en Ω o kΩ.

Et recomanem que analitzes el funcionament del termistor amb el simulador crocclip que

apareix en la pàgina de continguts de la versió original del llibre.


44

3. Condensadors

3.1. Definició. Capacitat. Tipus

Es tracta de components capaços d’acumular càrrega elèctrica que després poden alliberar

quan ens interessa; és a dir, poden funcionar com a piles durant un temps limitat.

Hi ha dos tipus de condensadors:

Ceràmics

Electrolític

Els electrolítics són més grans i presenten polaritat; és a dir, tenen un pol positiu i un de

negatiu i cal parar atenció de connectar-los en polarització directa.

Es representen d’aquesta manera:

El primer símbol representa un condensador ceràmic, sense polaritat. El símbol de la dreta

és el condensador electrolític en el programa crocclip.

Et recomanem que analitzes l’animació que apareix en la pàgina de continguts, de la versió

original del llibre, que explica les característiques i funcionament dels condensadors, així com

la seua capacitat i tensió de càrrega i descàrrega.

Funcionament del condensador

En primer lloc, tanquem l’interruptor de l’esquerra. En

fer-ho, passarà corrent pel condensador i el condensador es

carrega.

Una vegada carregat, podem desconnectar l’interruptor

de l’esquerra i connectar el de la dreta. En fer-ho, el

condensador farà de pila subministrant corrent a la pereta

durant un temps, fins que es descarrega. En funció de la

capacitat del condensador, la pereta romandrà més o menys

temps fent llum.

La capacitat del condensador ens indica la quantitat de càrrega que aquest pot acumular.

Es mesura en farads (F) o, si és xicoteta, en mil·lifarads (mF).


45

Passat un temps, que depén com hem dit de la capacitat

del condensador, es descarregarà i la pereta deixarà de fer

llum.

Repeteix aquests circuits amb el programa crocclip.

4. Díodes

4.1. Simbologia i polarització

Els díodes són components semiconductors que deixen passar el corrent en un sentit i el

bloquegen en l’altre sentit.

En la següent imatge veiem dos díodes:

I es representen mitjançant aquest símbol:

La fletxa és el pol positiu del díode i la barra el pol negatiu.

Polarització de DÍODES

A la imatge de l’esquerra el díode està connectat en polarització directa, és a dir, el pol

positiu del díode va unit al positiu de la pila (i el negatiu al negatiu). En aqueix cas el díode

condueix i la pereta s’engega. En canvi a la imatge de la dreta el díode està en polarització

inversa, és a dir, el pol positiu del díode va unit al negatiu de la pila (i per tant el negatiu va al

positiu). En aqueix cas el díode talla el corrent i la pereta roman apagada.

4.2. LED

Els díodes que estem més acostumats a veure són els LED (Light

emitter diode).

Els LED emeten llum quan es troben en polarització directa; una de

les seues funcions més típiques és avisar que un aparell electrònic està

encés: les llumenetes de colors dels televisors, ordinadors, DVDs, etc., són

díodes LED.

La pota llarga dels LED és el pol positiu.

El seu símbol és igual al del díode, però se li afigen les fletxes que representen la llum que

emeten:


46

Al circuit de l’esquerra el LED està en polarització directa, passa corrent pel circuit, el LED

fa llum i el motor gira (ho notes per la fletxa que indica moviment). Al circuit de la dreta el LED

està en polarització inversa: no passa corrent pel circuit, el LED no fa llum i el motor no gira.

Et recomanem que veges el vídeo de protecció del díode emissor de

llum explicat amb el simulador crocclip que apareix en la pàgina de

continguts.

5. Transistors

5.1. Transistors bipolars. PNP i NPN

Els transistors són semiconductors que consten de 3 terminals: emissor, col·lector i base.

Ací tens imatges de transistors.

En una d’elles, pots veure a quina patilla correspon cada terminal.

Hi ha diferents tipus de transistors, però en aquest curs només estudiarem els bipolars. Dins

d’ells, segons com siga la connexió dels seus components, hi ha dos tipus, els NPN i els PNP. Se

simbolitzen de la manera següent:

El de l’esquerra és un transistor NPN i el de la dreta un transistor PNP. En el NPN la fletxa

que indica el sentit del corrent ix cap a fora (el corrent anirà de col·lector a emissor) mentres que

en el PNP la fletxa entra (el corrent anirà d’emissor a col·lector).

El transistor és un component

una miqueta més complex que els que

hem estudiat fins ara. Pot funcionar de

tres formes diferents que veurem tot

seguit.


47

5.2. Transistor en tall o en saturació

Quan no passa corrent per la base, no pot passar tampoc pels seus altres terminals; es diu

llavors que el transistor està en tall, és com si es tractara d’un interruptor obert.

El transistor està en saturació quan el corrent en la base és molt alta; en aqueix cas es

permet la circulació de corrent entre el col·lector i l’emissor i el transistor es comporta com si

fóra un interruptor tancat.

Vegem un exemple en l’animació, el ventilador (representat per una M) només funcionarà

quan la temperatura siga alta. L’avantatge d’utilitzar el transistor i no un interruptor convencional

és que el transistor talla o reprén el corrent de forma molt més ràpida.

5.2.1. Transistor en tall

Heus ací dos exemples de circuits amb transistors en tall. En ambdós casos, la resistència

de la part inferior és molt xicoteta; en el circuit de l’esquerra perquè incideix llum sobre la LDR i

per tant la resistència és baixa, i en el circuit de la dreta perquè la palanca del potenciòmetre està

en posició de mínima resistència.

Com la resistència en la zona inferior és

xicoteta, el corrent prefereix anar-se’n per ací

i no per la base. Podríem pensar que el circuit

pot tancar-se pel col·lector i l’emissor i

encendre la pereta, però no és així. En no

haver-hi corrent a la base no hi ha corrent en

cap terminal. La pereta està apagada.

El funcionament del transistor depén de la

quantitat de corrent que passe per la seua base.

El transistor treballa en commutació quan pot passar de tall a saturació segons la

quantitat de corrent que reba per la seua base.


48

5.2.2. Transistor en saturació

Veiem els mateixos circuits que

abans però amb transistors en saturació;

ara és de nit i la LDR no rep llum per

tant la seua resistència és alta. Al circuit

de la dreta, la palanca del potenciòmetre

està en posició de màxima resistència.

Com la resistència en la part inferior és molt alta, el corrent preferirà anar-se’n per la base

del transistor. Com hi ha corrent a la base, es permet també que hi haja corrent pels altres

terminals; la pereta fa llum.

5.2.3. Transistor com amplificador

Un cas intermedi entre tall i saturació es produeix quan el corrent en la base no és tan

xicoteta com per a tallar el corrent en els altres terminals, però tampoc tan gran com per a

permetre-la passar completament.

En aqueix cas el transistor funciona com un amplificador que ens proporciona entre el

col·lector i l’emissor un múltiple del corrent que passa per la base.

En aquestes imatges es veu com en regular amb el potenciòmetre el corrent que passa per la

base, la pereta fa més o menys llum.

6. Miniaturització de circuits

6.1. Circuit integrat

Els circuits integrats o xips són dispositius que contenen una gran quantitat de components

electrònics (díodes, transistors, resistències, etc.) de molt xicoteta grandària i connectats entre si.

D’aquesta manera s’estalvia espai i es redueix la

possibilitat d’error en les connexions.

Quan el transistor es comporta com un amplificador i condueix parcialment diem que

treballa en la zona activa.


49

Els circuits integrats més populars, a banda dels microprocessadors dels ordinadors, són els

anomenats 555, que s’usen com a temporitzadors per a regular llums intermitents, etc.

Cada circuit integrat té la seua simbologia.

Generalment es representen mitjançant una simple

caixa amb el nombre de terminals que tinguen;

dins de la caixa s’escriu alguna indicació sobre el

tipus de circuit de què es tracta.

Et recomanem que visualitzes el vídeo del funcionament del circuit integrat 555 com a

temporitzador que apareix en la pàgina de continguts.

6.2. Circuit imprés

Tots els components electrònics (díodes, condensadors, resistències, transistors, circuits

integrats, etc.) anteriorment vistos se solden sobre una placa de material conductor, configurant

així el que es coneix per circuit imprés.

Si s’obri qualsevol aparell electrònic (un ordinador, un DVD, etc.)

el que es veurà serà un muntó de circuits impresos, de plaques amb

components electrònics.

Elaboració d’un circuit imprés

Un circuit imprés és una placa o suport de material aïllant (baquelita, fibra de vidre...) que

inicialment té una de les seues cares coberta de coure. Després d’un procés, s’elimina part del

coure, quedant la resta en forma de pistes conductores que uneixen components electrònics,

seguint un esquema elèctric.

La placa de circuit imprés (PCI) tindrà, en acabar el procés, per un costat els components

electrònics i per l’altre costat les pistes amb les soldadures.

Procés d’elaboració de PCI:

1. Dissenyar un esbós del circuit electrònic a escala real (només pistes i punts de

connexió) en paper “pulgometrado” (o mil·limetrat). Cal tenir en compte la grandària

dels components i la distància entre puntes de contacte (1/10 de polzada, 2,54 mm) sobre

tot en alguns elements com ara potenciòmetres, transistors, circuits integrats.

2. Calcar el disseny anterior sobre paper vegetal. Aquest disseny del circuit imprés es

pot realitzar també per mitjans informàtics, utilitzant-hi ferramentes (programari)

desenvolupades per a això.

3. Preparar la placa verge. Tallar la placa de baquelita i de coure de la grandària del

circuit dissenyat. Netejar la cara coberta per una fina capa de coure. Es realitza un

escatat superficial, evitar tocar amb els dits. Realitzar la impressió de les pistes i punts

de connexió en la cara amb coure. Es poden emprar diversos mètodes:

Utilitzar retoladors especials. Es posa el paper vegetal sobre la placa (costat de la

tinta amb el costat del coure). Mitjançant un contrapunxó, es marquen lleument els

punts on aniran col·locats els terminals dels components. Després es lleva el paper

vegetal i amb un retolador permanent es dibuixen les pistes i els punts de connexió.


50

Utilitzar tires adhesives. Es marquen els punts de connexió igual que en el cas

anterior, però en compte d’utilitzar retoladors s’enganxen tires adhesives i les

volanderes de connexió.

Utilitzar mètode fotogravat. Es posa el paper vegetal sobre la placa verge una

vegada fotosensibilitzada, després s’introdueix en una insoladora. Aquest aparell

emet llum ultraviolada que altera el vernís fotosensible que recobreix la placa. En

submergir la placa en un bany de líquid revelador, el vernís endurit per la llum

realitza la mateixa funció que el retolador o les tires adhesives.

4. Gravat (atacat) de la placa. Eliminar el coure no necessari de la placa, és a dir, el que

no ha sigut cobert amb el retolador. Es pot fer en un recipient o safata de plàstic on es

posarà el líquid atacador, que pot ser un d’aquests dos:

Una part d’àcid clorhídric, dos d’aigua oxigenada i tres d’aigua de l’aixeta.

Utilitzar clorur fèrric dissolt en aigua.

Una vegada que la placa s’ha introduït en la dissolució, al cap d’uns pocs minuts el

coure formarà part de la dissolució com a clorur de coure. S’ha de parar especial atenció

en la manipulació d’aquests compostos químics, perquè poden ocasionar cremades greus

en la pell.

5. Neteja i trepatge de la placa. Es netejarà la placa amb aigua, s’eliminarà amb alcohol

el traç del retolador que encara queda sobre les pistes i punts de connexió (si foren tires

adhesives es poden escatar suaument) i s’assecarà. Tot seguit es procedirà a trepar, amb

una broca del diàmetre adequat (1 o 2 mm), en els punts de connexió, on hagen d’anar

inserits els components.

6. Inserir els components i soldar. Una vegada fets els forats, es passa a inserir els

components i pastilles de connexió en els llocs adequats per a posteriorment soldar-los a

la placa. Per a això s’utilitza, com a ajuda, el dibuix de la vista de components realitzada

prèviament.

7. Connectar la placa i comprovar el seu funcionament.

En la imatge de l’esquerra es mostra un exemple de circuit

imprés; Es veuen prou ben alguns díodes i condensadors ceràmics,

moltes resistències amb el seu codi de colors, sòcols per als circuits

integrats (són les capsetes negres amb potes metàl·liques dalt i

baix) i condensadors electrolítics de distinta grandària (són els

cilindres blancs de vora fosca).

La imatge de la dreta representa les pistes i els punts de

connexió d’una placa de circuit imprés.

7. Instruments de mesura

7.1. Mesura de tensió

La tensió en un circuit elèctric o electrònic es mesura amb un aparell anomenat voltímetre.

El voltímetre és l’aparell específic per a mesurar tensió, però moltes vegades s’empra el

polímetre, que, com el seu nom indica, és un aparell polivalent que pot mesurar distintes

magnituds.


51

Ací veiem, a la dreta aparells de mesura

analògics i una imatge d’un polímetre digital.

El voltímetre (o el polímetre quan s’utilitza per a mesurar tensió) es representa mitjançant

la lletra V dins d’un cercle. El pol positiu s’indica amb un punt.

Mesurarà la diferència de potencial entre els dos punts a què es connecten els terminals roig

i negre.

El voltímetre pot donar un valor negatiu (imatge de la dreta) si és connecta “del revés”, és a

dir, amb el terminal positiu (de color

roig) en el punt de menor voltatge i el

terminal negatiu (de color negre) en el

punt de major voltatge.

Et recomanem que analitzes el vídeo que apareix en la pàgina de continguts que explica

com funciona un polímetre.

7.2. Mesura d’intensitat

L’aparell específic per a mesurar la intensitat del corrent elèctric és l’amperímetre. El

polímetre es pot emprar també per a mesurar la intensitat. L’amperímetre (o el polímetre emprat

per a mesurar la intensitat) es representa mitjançant la lletra A dins d’un cercle.

En aquest cas la A s’ha substituït per mA perquè el corrent és molt més menut que un

ampere, i per tant es mesura en mil·liamperes (90 mA = 0,09 A). El punt indica, com en el cas del

voltímetre, el pol positiu.

Pot mesurar un valor negatiu si el corrent va en el sentit contrari del que se suposa.

Et recomanem que veges el vídeo que apareix en la pàgina de continguts que explica com

mesurar amb el polímetre el corrent elèctric.

Per a mesurar la tensió el voltímetre (o el polímetre) s’ha de connectar en paral·lel amb

el circuit.

Per a mesurar la intensitat l’amperímetre (o el polímetre) s’ha de connectar en sèrie amb

la branca del circuit en què es vol mesurar el corrent.


52

7.3. Mesura de resistència i de potència

La resistència es mesura amb un òhmetre (ohmímetre) o amb un polímetre. Es representa

mitjançant la lletra Ω dins d’un cercle.

L’aparell que s’empra per a mesurar la potència és el vatímetre. En aquest cas no hi ha

alternativa, ja que generalment els polímetres no mesuren la potència. El vatímetre es representa

mitjançant la lletra W dins d’un cercle.

La seua connexió és més complexa que la de la resta d’aparells de mesura i no és objecte

d’estudi en aquest tema.

Et recomanem que veges el segon vídeo sobre el mesurament de corrent elèctric que

apareix en la pàgina de continguts.

Per a dur a terme el mesurament de la resistència és necessari aïllar l’element de la resta

del circuit.

Tecnologia 4t ESO 5 - Lògica binària

53

Tema 5. Lògica binària

Objectius


Distingir entre un senyal analògic i un digital.

Realitzar conversions entre el sistema binari i el decimal.

Obtenir la taula de la veritat d’un sistema electrònic a partir de la seua descripció o de la

seua funció lògica.

Obtenir la funció lògica d’un sistema a partir de la taula de la veritat i simplificar-la.

Comprendre i obtenir el circuit elèctric equivalent a una funció lògica.

Índex

1. Introducció .......................................................................................................................... 54

1.1. Senyals analògiques i digitals ...................................................................................... 54

2. Codi binari, decimal i hexadecimal .................................................................................... 55

2.1. Introducció ................................................................................................................... 55

2.2. De binari a decimal ...................................................................................................... 55

2.3. De decimal a binari ...................................................................................................... 56

2.4. Sistema hexadecimal ................................................................................................... 56

3. Taula de la veritat ............................................................................................................... 56

3.1. La taula de la veritat .................................................................................................... 56

4. Funcions lògiques ............................................................................................................... 57

4.1. Introducció ................................................................................................................... 57

4.2. Funció lògica a partir de la taula de la veritat .............................................................. 58

4.3. Taula de la veritat a partir de la funció lògica ............................................................. 59

4.4. Àlgebra de Boole ......................................................................................................... 60


54

1. Introducció

1.1. Senyals analògics i digitals

Quan un equip electrònic ens mostra una informació, pot fer-ho de forma analògica o de

forma digital.

Analògica vol dir que la informació, el senyal, per a anar d’un valor a un altre passa per tots

els valors intermedis, és contínua.

El senyal digital, en canvi, va “a bots”, passa d’un valor al següent sense poder prendre

valors intermedis.

Exemples:

Senyal analògic:

Senyal digital:

Termòmetre:

En el termòmetre de mercuri si la nostra vista fóra prou precisa podríem percebre la

diferència entre una centèsima o mil·lèsima i una altra i mesurar temperatures com 37,214 ºC.

El termòmetre digital, en canvi, no pot detectar cap valor intermedi entre una centèsima i la

següent.

Un senyal analògic es continu i pot prendre infinits valors.

Un senyal digital és discontinu i només pot prendre dos valors o estats: 0 i 1, que poden ser

impulsos elèctrics de baixa i d’alta tensió, interruptors oberts o tancats, etc.


55

Rellotges:

Les agulles poden estar en infinites posicions, mentres que el rellotge digital no pot prendre

valors intermedis.

2. Codi binari, decimal i hexadecimal

2.1. Introducció

Un sistema electrònic maneja informació en codi binari, és a dir

zeros i uns: el zero vol dir que no passa corrent i l’u que sí que en passa.

Habitualment treballem amb el sistema decimal que consisteix en el

fet que els nombres enters menors que deu tenen una xifra assignada: 0, 1,

2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Per al deu ja no hi ha una xifra, sinó que el que fem és tornar al 0 i

posar davant un 1.

En el sistema binari, només el zero i l’u tenen assignada una xifra: 0,

1. Per al dos ja no hi ha xifra, per la qual cosa hem de tornar al 0 i posar un

1 davant.

És a dir, dos circuits en què hi ha corrent. Per al quatre se’ns han

acabat les combinacions amb dues xifres, cal afegir una tercera (100) i així

successivament.

2.2. De binari a decimal

Decimal Binari

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

10 1010

11 1011

12 1100

13 1101

14 1110

15 1111

En el sistema decimal, les xifres que componen un número són les quantitats que estan

multiplicant a les distintes potències de deu (10, 100, 1.000, 10.000, etc.).

Per exemple, 745 = 7 · 100 + 4 · 10 + 5 · 1

O el que és el mateix, 745 = 7 · 102 + 4 · 10

1 + 5 · 10

0

En el sistema binari, les xifres que componen el número

multipliquen a les potències de dos (1, 2, 4, 8, 16...).

20 = 1, 2

1 = 2, 2

2 = 4, 2

3 = 8, 2

4 = 16, 2

5 = 32, 2

6 = 64...

Per exemple, per a passar a decimal un número binari, comencem per l’esquerra i anem

multiplicant cada xifra per les successives potències de 2, avançant cap a la dreta:

101102) = 0·20 + 1·2

1 + 1·2

2 + 0·2

3 + 1·2

4 = 0·1 + 1·2 + 1·4 + 0·8 + 1·16 = 2 + 4 + 16 = 2210)

1102) = 0·20 + 1·2

1 + 1·2

2 = 0·1 + 1·2 + 1·4 = 2 + 4 = 610)


56

2.3. De decimal a binari

Per a passar de número enter en base decimal a base binaria es divideix el número decimal

entre 2, el quocient es torna a dividir entre 2, i així successivament; els residus obtinguts formen

el número en sistema binari (la llista de 0 i 1, llegits de baix a dalt és el resultat).

Procediment:

Dividiu entre 2 successivament.

Apunteu el quocient i el residu de cada divisió.

Apunteu la llista de 0 i 1 de baix cap a dalt.

Exemple: passar a binari 7910)

79 : 2, residu = 1, quocient = 39, el dividim entre 2





2 : 2, residu = 0, quocient = 1

Per tant, 7910) = 10011112)

2.4. Sistema hexadecimal

Un altre codi que s’usa amb certa freqüència és l’hexadecimal, és a

dir, en base setze.

Consisteix a utilitzar les lletres A, B, C, D, E i F per a representar els

números del 10 al 15, mentres que per al 16 emprarem l’1 i el 0.

1016) = 1 · 161 + 0 · 16

0 = 1610)

1B16) = 1 · 161 + 11 · 16

0 = 2710)

3E16) = 3 · 161 + 14 · 16

0 = 6210)

La raó per a l’ús del sistema hexadecimal és que la seua conversió a

binari o la conversió de binari a hexadecimal és molt simple, ja que, en ser

setze igual a dos elevat a quatre, quatre números binaris componen un

número hexadecimal.

No obstant això, en aquest tema no treballarem les conversions entre

l’hexadecimal i altres sistemes.

3. Taula de la veritat

Dec Hex Binari

0 0 0000

1 1 0001

2 2 0010

3 3 0011

4 4 0100

5 5 0101

6 6 0110

7 7 0111

8 8 1000

9 9 1001

10 A 1010

11 B 1011

12 C 1100

13 D 1101

14 E 1110

15 F 1111

3.1. La taula de la veritat

L’objectiu d’un sistema electrònic és produir un cert resultat, al qual anomenem eixida, si

es compleixen unes condicions que anomenem entrades.

Per exemple, a una màquina que funciona amb un motor que pot ser perillós, a més de

l’interruptor d’engegada (A) li afegirem un altre interruptor de seguretat (B).


57

El motor només ha d’arrancar quan l’interruptor està tancat i, a més, quan l’interruptor de

seguretat també ho està. Aquest seria l’esquema elèctric de funcionament de la nostra màquina.

Observa la taula:

Si un dels interruptors està tancat

(A = 1) i l’altre també ho està (B = 1), llavors

el motor es posarà en marxa (S = 1).

En el cas que A o B estiguen oberts

(valen 0), el motor romandrà quiet (S = 0).

A aquesta taula, que mostra la relació

entre l’estat de les eixides i de les entrades

d’un sistema, se l’anomena taula de la veritat.

4. Funcions lògiques

4.1. Introducció

És necessari que el nostre sistema electrònic es comporte segons el que estableix la taula de

la veritat.

Per a aconseguir-ho, es redueix la taula de la veritat a una sola expressió que s’anomena

funció lògica.

Les funcions lògiques poden ser molt complexes, però sempre seran una combinació de les

tres operacions lògiques bàsiques.

Suma: interruptors en paral·lel. S = A + B + C

Producte: interruptors en sèrie. S = A · B · C

Negació: polsador normalment tancat. S = A’

A aquestes operacions lògiques bàsiques i a les que deriven d’elles se les anomena, de

forma genèrica, àlgebra de Boole.

Suma lògica

L’eixida s’activa (és un 1) quan una qualsevol de les condicions d’entrada s’activa. Només

no s’activa l’eixida quan totes les entrades són 0.


58

Producte lògic

L’eixida s’activa només quan totes les entrades estan actives.

Exemple: En aquest circuit la pereta (S) només s’encén en polsar

els tres interruptors. S = A · B · C

Negació o inversió lògica

En actuar sobre l’entrada (A = 1) l’eixida es deté

(S = 0) i a l’inrevés.

Exemple: En aquest circuit, quan accionem el

polsador A, que està normalment tancat, la pereta

s’apagarà, i si no l’accionem romandrà engegada. S = A’.

La inversió se sol representar mitjançant una barra damunt de la funció ( A=S ) o

mitjançant un apòstrof (S = A’).

4.2. Funció lògica a partir de la taula de la veritat

Es parteix d’un sistema electrònic del que només es coneix la taula de la veritat. Per a

obtenir la funció lògica se segueixen els passos següents:

Localitzar els valors 1 de l’eixida.

Llegir els valors de les variables d’entrada per a cada cas en què l’eixida és 1.

Assignar, per exemple per a la variable A, A quan val 1 i A’ quan val 0.

Multiplicar els valors obtinguts per a cada fila.

Sumar tots els resultats.

Exemple 1

En l’exemple de l’apartat 3 (pàg. 56), en el que un motor es posa en marxa amb dos

interruptors (marxa i seguretat) accionats. La taula de la veritat és:

A B S

Interruptor marxa

Interruptor seguretat

Eixida motor

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1 A · B

Per a obtenir la funció lògica, ens fixem en les files en què S = 1. En aquest cas, només hi

ha una, quan A i B valen 1. Es tracta d’un producte lògic.

S = A · B


59

Exemple 2

Suposem ara la següent taula de la veritat:

S val 1 quan A i B valen 0. Això es pot considerar com el

producte lògic de A invertit i B invertit, A’ · B’.

Però S també val 1 quan A val 1 i B val 0. Aquest cas serà el

producte lògic de A i B invertit, A · B’.

A B S

0 0 1 A’ · B’

0 1 0

1 0 1 A · B’

1 1 0

En qualsevol d’aquests dos casos S val 1, per tant serà la suma lògica dels dos.

S = A’ · B’ + A · B’

Exemple 3

Suposem ara un cas amb tres variables: A, B i C:

Veiem on es fa 1 la funció d’eixida:

Quan A i B valen 0 i C val 1, és a dir, A’ · B’ · C

Quan A i C valen 0 i B val 1, és a dir, A’ · B · C’

Quan A i C valen 1 i B val 0, és a dir, A · B’ · C

Atés que S val 1 en qualsevol d’aqueixos tres casos, fem

la suma lògica d’ells:

S = A’ · B’ · C + A’ ·B · C’ + A · B’ · C

A B C S

0 0 0 0

0 0 1 1 A’ · B’ · C

0 1 0 1 A’ · B · C’

0 1 1 0

1 0 0 0

1 0 1 1 A · B’ · C

1 1 0 0

1 1 1 0

4.3. Taula de la veritat a partir de la funció lògica

En aquest cas només es coneix la funció lògica d’un sistema i ens interessa omplir la seua

taula de la veritat.

Procediment:

Construir una taula amb el nombre de variables que té la funció i l’eixida.

Introduir els valors de les entrades segons l’orde lògic.

Interpretar en cada sumand quins són els casos en què la funció val 1.

Completar amb zeros, 0.

Exemple

Donada la funció lògica: S = A’ + B · C + A · B’ · C

En primer lloc escrivim la taula posant les files en l’orde lògic

correcte i deixant buida la columna de l’eixida:

A B C S

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 1 0

1 1 1


60

Després haurem de posar 1 en els casos següents:

S = A’ + B · C + A · B’ · C

A’: tots aquells en què A valga 0 (000, 001, 010, 011).

B · C: aquells en què B i C valguen 1, siga quin siga el valor

de A (011, 111). Un d’aquests casos, el 011, tenia ja un 1

perquè complia la condició anterior, A’ = 1.

A · B’ · C: quan A val 1, B val 0 i C val 1, (101).

A B C S

0 0 0 1

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 1 1

En la resta dels casos la funció valdrà 0; omplirem amb 0 els buits que ens hagen quedat.

4.4. Àlgebra de Boole

La funció lògica pot ser prou llarga i complexa, per la qual cosa interessa simplificar-la el

més possible.

La simplificació es pot obtenir a partir de certes regles bàsiques o propietats de l’àlgebra de

Boole, que pots veure tot seguit.

Propietat commutativa

a + b = b + a

a · b = b · a

Propietats de la inversió

a + a’ = 1

a · a’ = 0

Propietat associativa

a + (b + c) = (a + b) + c = a + b + c

a · (b · c) = (a · b) · c = a · b · c

Idempotència

a + a = a

a · a = a

Propietat distributiva

a (b + c) = ab + ac

a + bc = (a + b) (a + c)

Llei d’absorció

a + a·b = a

a (a + b) = a

Altres propietats

a + 1 = 1; a + 0 = a

a · 0 = 0; a · 1 = a

(a’)’ = a

Lleis de Morgan

(a + b)’ = a’ · b’

(a · b)’ = a’ + b’

Les propietats associativa, distributiva i commutativa són prou intuïtives, ja que existeixen

igualment en la suma de números naturals als quals estem acostumats; el mateix ocorre amb la

propietat a · 0 = 0.

4.5. Simplificació de funcions lògiques

Procediment:

Buscar factors comuns.

Aplicar la propietat distributiva.

Eliminar termes aplicant a + a’ = 1 · a + 1 = 1.


61

Exemple 1: s = abc + b + ab’c + a’bc’

Busquem factors comuns: veiem que en els dos primers termes es repeteix ac i en els dos

últims b.

s = abc + ab’c + b + a’bc’

Apliquem la propietat distributiva:

s = ac (b + b’) + b (1 + c’)

Segons les propietats que hem vist, b + b’ = 1 i 1 + c’ = 1

s = ac · 1 + b · 1

Solució: s = ac + ba

Exemple 2: s = abc’d + a’bc’d + ab’c’d’ + ab’

Busquem factors comuns: veiem que en els dos primers termes es repeteix bc’d i en els dos

últims b.

s = abc’d + a’bc’d + ab’c’d’ + ab’

Apliquem la propietat distributiva:

s = bc’d (a + a’) + ab’ (d’ + 1)

Segons les propietats que hem vist, a + a’ = 1 i d’ +1 = 1

s = bc’d · 1 + ab’ · 1

Solució: s = bc’d + ab’a

Tecnologia 4t ESO 6 - Portes lògiques

63

Tema 6. Portes lògiques

Objectius


Implementar funcions mitjançant portes lògiques.

Conèixer i manejar la simbologia de les portes lògiques.

Construir circuits lògics en el programa simulador informàtic.

A partir del funcionament d’un sistema, obtenir la seua taula de la veritat i la seua

funció lògica, i implementar aquesta última mitjançant portes lògiques.

Índex

1. Portes lògiques bàsiques ..................................................................................................... 64

1.1. Introducció ................................................................................................................... 64

1.2. Porta AND ................................................................................................................... 64

1.3. Porta OR ...................................................................................................................... 65

1.4. Porta NOT .................................................................................................................... 65

1.5. Porta NAND ................................................................................................................ 65

1.6. Porta NOR ................................................................................................................... 66

2. Implementació d’una funció lògica amb portes bàsiques ................................................... 66

2.1. Obtenció del circuit ...................................................................................................... 66

3. Obtenció de la taula de la veritat d’un circuit ja dissenyat ................................................. 67

3.1. Obtenció de la taula de la veritat ................................................................................. 67

4. Anàlisi d’un sistema electrònic mitjançant blocs ............................................................... 68

4.1. Entrada, procés i eixida ................................................................................................ 68


64

1. Portes lògiques bàsiques

1.1. Introducció

Les portes lògiques són circuits electrònics capaços de realitzar operacions lògiques

bàsiques. Per exemple, per a realitzar l’operació producte utilitzem un circuit integrat a partir del

qual s’obté el resultat S = A · B.

Circuit sèrie

Taula de la veritat

Porta lògica AND

En aparença, les portes lògiques no es distingeixen d’un altre circuit

integrat qualsevol. Només els codis que porten escrits permeten distingir

les distintes portes lògiques entre si o diferenciar-les d’un altre tipus

d’integrats.

La imatge de la dreta representa un circuit integrat que conté 4

portes lògiques NAND.

1.2. Porta AND

El senyal d’eixida s’activa només quan s’activen tots els senyals d’entrada.

Equival al producte lògic S = A · B. Es correspon amb la següent

taula de la veritat (per a tres entrades) i al següent circuit elèctric.

L’eixida s’activa només quan totes les entrades estan activades.

Hi ha dos símbols per a representar la porta AND. El normalitzat és el

de l’esquerra, encara que el de la dreta el podeu trobar també en llibres i

webs.


65

1.3. Porta OR

El senyal d’eixida s’activa si s’activa qualsevol dels senyals d’entrada.

Equival a la suma lògica S = A + B. Es correspon amb la següent

taula de la veritat (per a tres entrades) i al següent circuit elèctric:

L’eixida s’activa quan qualsevol de les entrades està activada.

La porta OR es representa mitjançant aquests dos símbols (el de

l’esquerra és el normalitzat):

1.4. Porta NOT

El senyal d’eixida s’activa l’entrada està

desactivada. És la inversa.

Equival a la negació o inversió S = A’. Es

correspon amb la següent taula de la veritat (per a una

entrada) i al següent circuit elèctric:

L’eixida és la inversa de l’entrada.

La porta NOT se representa mitjançant aquests dos símbols (el de l’esquerra és el

normalitzat).

Recorda que A’ es pot representar també mitjançant una barra damunt de la A ( A ).

1.5. Porta NAND

El senyal d’eixida s’activa sempre que

no s’activen tots els d’entrada. És igual a

combinar una porta AND i una NOT.

Equival a l’invers del producte lògic

S = (A·B)’. Es correspon amb la següent

taula de la veritat i al següent circuit elèctric:


66

La porta NAND es representa mitjançant aquests dos símbols (el de l’esquerra és el

normalitzat). És una de les portes més fàcils de trobar i d’ús més comú:

1.6. Porta NOR

El senyal d’eixida s’activa quan tots els senyals d’entrada estan inactives. És igual a

combinar una porta OR i una NOT.

Equival a l’invers de la suma lògica S = (A+B)’.

Es correspon amb la següent taula de la veritat i al

següent circuit elèctric:

La porta NOR es representa mitjançant aquests

dos símbols (el de l’esquerra és el normalitzat). És una

de les portes més fàcils de trobar i d’ús més comú:

2. Implementació d’una funció lògica amb portes bàsiques

2.1. Obtenció del circuit

Una vegada obtinguda i simplificada la funció que relaciona l’eixida amb les entrades en un

sistema electrònic, l’esmentada funció pot implementar-se, és a dir, portar-se a la pràctica,

mitjançant un circuit de portes lògiques bàsiques.

La simplificació de la funció és important perquè ens estalvia l’ús de portes lògiques.

Procediment:

1. Dibuixa les entrades i afig portes NOT per tal de negar les variables necessàries.

2. Realitza les multiplicacions mitjançant portes AND.

3. Realitza les sumes mitjançant portes OR.

Exemple: Obtenció del circuit de la funció S = A’ · B’ · C + A · B’ · C’

Comencem per dibuixar les tres entrades, A, B i C, i situar al costat d’elles tres portes NOT

que ens permeten obtenir les funcions negades A’, B’, C’ (figura 1). Per a obtenir A’ · B’ · C

multipliquem les variables mitjançant portes AND (figura 2).

Figura 1

Figura 2


67

Fem el mateix per a obtenir el producte A · B’ · C’ mitjançant portes AND (figura 3).

Finalment, mitjançant una porta OR sumem A’ · B’ · C i A · B’ · C’, obtenint la funció S (figura 4).

Figura 3

Figura 4

3. Obtenció de la taula de la veritat d’un circuit ja dissenyat

3.1. Obtenció de la taula de la veritat

La taula de la veritat, com hem vist, serveix per a obtenir la funció lògica i amb ella poder

dissenyar el circuit electrònic. Però és freqüent el contrari, que ens donen el circuit electrònic ja

dissenyat i que necessitem obtenir la seua taula de la veritat per a comprendre el seu

funcionament.

Suposem que ens demanen la taula de la veritat en el següent circuit amb dues entrades A i

B:

Primer mètode

Hem d’anar seguint el recorregut del circuit i obtenint la funció en cada cable fins a arribar

a l’eixida S. Sabent ja la funció d’eixida, podem obtenir la taula de la veritat, tal com vam

estudiar al tema anterior (4.3.).

Segon mètode:

Podem obtenir la taula de veritat a partir de l’observació del comportament del circuit.

Necessitem construir el circuit en un simulador. Després anem accionant els interruptors

buscant totes les combinacions de la taula de veritat, tot anotant el senyal d’eixida en cada cas.

(Sense polsar = 0, polsat = 1).


68

A B S

0 0 1

0 1 0

1 0 1

1 1 1

4. Anàlisi d’un sistema electrònic mitjançant blocs

4.1. Entrada, procés i eixida

Tot el que hem aprés ens serveix per a poder dissenyar, amb facilitat, qualsevol sistema

electrònic; per molt complex que aquest siga, sempre ho anem a poder reduir a tres blocs:

Primer bloc d’entrada, format per les variables que posen en marxa o paren el sistema.

Segon bloc de procés, en el qual el sistema genera una resposta a partir de les dades de

les variables d’entrada.

Tercer bloc d’eixida, mitjançant el qual el sistema actua i realitza la funció que haja de

fer.

El bloc de procés estarà format per les portes lògiques que relacionen les entrades amb les

eixides, és a dir, que permeten que es complisca la taula de la veritat.

La forma de dissenyar el sistema electrònic és tenir clars quants i quins són els senyals

d’entrada del sistema i quin és el senyal d’eixida. Tot seguit, per mitjà de la taula de la veritat,

obtenir la funció lògica que ens permet dissenyar el bloc de procés, el qual constarà de les portes

lògiques que permeten implementar aqueixa funció.

Exemple de disseny

Suposem la següent situació que desitgem resoldre. Hem d’identificar les entrades i les

eixides del sistema per tal de poder obtenir un circuit lògic que s’ajuste a les especificacions

marcades.

Un sistema d’aire condicionat es pot posar en marxa mitjançant un interruptor (A)

manual.

S’engegarà de forma automàtica, encara que l’interruptor estiga obert, quan un termòstat

(B) detecta que la temperatura exterior passa de 30 ºC.

Existeix també un detector (C) que desconnecta el sistema, fins i tot estant l’interruptor

tancat, quan la finestra estiga oberta.

Dissenya el sistema electrònic que permet el control de l’aire condicionat.

Solució

En primer lloc necessitem determinar els blocs d’entrada i d’eixida

Entrades:

A: Interruptor manual. 0 = obert, 1 = tancat

B: Termòstat. 0 si T < 30 ºC, 1 si T > 30 ºC

C: Detector. 0 = finestres tancades, 1 = finestres obertes

Entrada Procés Eixida


69

Eixida: S serà la posada en marxa o la parada del sistema d’aire condicionat

Una vegada determinades les entrades i les eixides, hem

d’obtenir la taula de la veritat que ens explique el procés del sistema.

El sistema no funcionarà (S = 0) quan hi haja finestres tancades

(C = 1) o quan l’interruptor estiga obert i tampoc no n’hi haja

temperatura alta a l’exterior (A i B = 0). La resta dels casos l’eixida

serà 1.

Prenent els 1 de la taula de la veritat, obtenim la funció lògica

del sistema, que hem de simplificar.

A B C S

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 1

0 1 1 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 1 0 1

1 1 1 0

S = A’ · B · C’ + A · B’ · C’ + A · B · C’

Podem trobar dues maneres diferents de simplificar, ambdues correctes:

S = A’ · B · C’ + A · B’ · C’ + A · B · C’ = A’ · B · C’ + A · C’ · (B’ + B) = A’ · B · C’ + A · C’

S = A’ · B · C’ + A · B’ · C’ + A · B · C’ = B · C’ · (A’ + A) + A · B’ · C’ = B · C’ + A · B’ · C’

Optem per la primera expressió S = A’ · B · C’ + A · C’ i la implementem mitjançant portes

lògiques. Hem de comprovar amb un simulador que el resultat és correcte.

Procediment

1. Identificar les entrades i eixides.

2. Assignar 0 i 1 a cada estat de les entrades.

3. Obtenir la taula de la veritat.

4. Obtenir la funció d’eixida a partir de la taula de la veritat.

5. Simplificar la funció.

6. Construir el circuit amb portes lògiques.

Tecnologia 4t ESO 7 - Instal·lacions elèctriques en els habitatges

71

Tema 7. Instal·lacions elèctriques en els habitatges

Objectius


Reconèixer els components propis d’instal·lacions elèctriques: disseny, normes i

utilització d’aquestes.

Identificar els elements de maniobra i seguretat del circuit en una instal·lació.

Generar plànols elèctrics emprant l’esquema unifilar.

Familiaritzar-se amb el model de factura elèctrica i el càlcul de la mateixa.

Desenvolupar estratègies de consum responsable d’energia.

Índex

1. Introducció .......................................................................................................................... 72

1.1. Transport de l’energia elèctrica ................................................................................... 72

2. Instal·lació dins de l’edifici ................................................................................................ 72

2.1. Instal·lació d’enllaç ..................................................................................................... 72

3. Cablejat de la instal·lació ................................................................................................... 73

4. Disseny de la instal·lació .................................................................................................... 73

5. Esquema unifilar d’enllumenat ........................................................................................... 74

5.1. Tipus de circuit d’enllumenat ...................................................................................... 74

6. Plànol de la instal·lació elèctrica ........................................................................................ 75

6.1. Plànol de força ............................................................................................................. 75

6.2. Plànol d’enllumenat ..................................................................................................... 76

7. Consum i factura de llum ................................................................................................... 76

7.1. Consum i factura de llum ............................................................................................. 76

7.2. Càlcul de la factura de la llum ..................................................................................... 77


72

En línies d’alta tensió el voltatge és de 40.000 a 150.000 volts i en les de baixa tensió és

de 230 volts.

1. Introducció

1.1. Transport de l’energia elèctrica

L’energia elèctrica es produeix en centrals de diversos tipus (tèrmica, nuclear, hidràulica,

d’energies alternatives, etc.).

L’electricitat es transporta a través de línies d’alta tensió des d’aquestes centrals, que es

troben lluny dels nuclis de població, fins a les nostres cases.

De la gran instal·lació transformadora l’electricitat es trasllada a través de les línies de mitja

tensió a xicotetes subestacions transformadores que hi ha a cada barri.

En aquestes subestacions el corrent es transforma novament i passa a ser corrent de baixa

tensió, que és el que tenim a casa.

2. Instal·lació dins de l’edifici

2.1. Instal·lació d’enllaç

L’electricitat ha d’arribar de la línia de baixa tensió a

l’interior de la vivenda, per a això es configura la

instal·lació d’enllaç.

L’esmentada instal·lació consta de la connexió, que és

el punt en què es connecta la xarxa de distribució pública

amb l’edifici i està aïllada per la caixa general de protecció.

És la línia general d’alimentació la que connecta amb

l’edifici i passa pels comptadors que mesuren el consum

d’energia elèctrica.

Finalment, l’electricitat arriba a la vivenda a través del

cable de la derivació individual.

En una vivenda unifamiliar, no hi ha línia

general d’alimentació ni derivació individual.


73

2.2. Quadre elèctric

És el quadre de comandament i protecció, a partir d’ací es distribueixen els cables que van

als punts de llum i a les preses de corrent (endolls) de la casa. Consta dels elements següents:

El limitador de potència: controla el consum i

bota quan consumim més potència de la contractada.

L’interruptor general automàtic: desconnecta tot

el sistema elèctric de la vivenda. Bota quan hi ha un

curtcircuit.

L’interruptor diferencial: ens protegeix quan

detecta que el corrent que ix del quadre no és el mateix

que torna (fuites de corrent). Açò ocorre si hi ha cap

cable que fa contacte i provoca una derivació de

corrent.

Els xicotets interruptors automàtics (PIA, inicials en castellà) tallen o permeten el pas del

corrent pels diferents circuits que formen la instal·lació.

3. Cablejat de la instal·lació

Els cables que existeixen en una instal·lació elèctrica són tres:

La fase: pot ser de color negre, marró o gris. Porta el corrent des

del quadre als distints punts de llum i preses de corrent de la

instal·lació.

El neutre: de color blau. Porta el corrent de tornada des dels

punts de llum i preses de corrent fins al quadre.

La presa de terra: és de color verd i groc. Només passa corrent a

través d’aquest en cas de fuites o derivacions de corrent, conduint

l’electricitat cap al quadre elèctric i després fins als elèctrodes de terra.

Ací veiem el contacte de presa de terra d’una base d’endolls.

La presa de terra són els borns metàl·lics, mentres que els forats són

per a la fase i el neutre.

4. Disseny de la instal·lació

El Reglament de Baixa Tensió ens indica el nombre mínim de punts de llum i de preses de

corrent que ha d’haver-hi en cada habitació per a una vivenda d’electrificació mitjana.

Així en un saló de 21 m2 situarem quatre preses de corrent i tres punts de llum. En un

corredor de 7 m de llarg, dos punts de llum i dues preses de corrent.

En una cuina instal·larem sis preses de corrent, dos es connecten al circuit general de força,

una altra al circuit especial per a la cuina elèctrica i les altres tres per al circuit de rentadora i

rentaplats (dos per a rentadora i rentaplats i una altra per a un possible termo elèctric).

En el bany, la presa de corrent no va al circuit general de força sinó a un circuit a banda.


74

5. Esquema unifilar d’enllumenat

5.1. Tipus de circuit d’enllumenat

Generalment els plànols es dibuixen en forma d’esquema unifilar, és a dir, dels tres cables

dibuixem un només, el de fase.

Per a representar l’esquema unifilar, es dibuixa l’interruptor automàtic de la fase (és a dir,

el PIA) i d’ell es “pengen” les branques corresponents a les distintes habitacions.

Segons les necessitats i ús de l’habitació hi ha diferents esquemes o circuits que integren

diversos punts de llum, distints interruptors, usos de commutadors, etc. Açò permet que

l’enllumenat siga més eficaç i accessible, en adaptar-lo a les característiques de cada espai.

Hi ha cinc modalitats:

Punt de llum senzill.

Punt de llum commutat.

Punt de llum d’encreuament.

Dos punts de llum simultanis.

Dos punts de llum independents.

Punt de llum senzill

En el corredor de la vivenda de l’exemple tenim el circuit més senzill:

Un punt de llum que s’encén només des d’un lloc amb un interruptor normal.


75

Punt de llum commutat

És el punt de llum que es pot engegar des de dos llocs

al mateix temps, com ara el del saló de la imatge.

S’instal·la amb dos commutadors.

Punt de llum d’encreuament

Consta dels dos commutadors que acabem de veure i

d’un tercer (la clau d’encreuament) que, en pitjar-lo, creua

els cables fent que el corrent es moga en sentit contrari.

L’esquema de funcionament que pots veure en la

imatge de la pàgina anterior és prou complex, la clau

d’encreuament es representa amb una aspa (X).

A aquesta cuina el llum es pot engegar des de tres

llocs diferents.

Dos punts de llum simultanis

En el bany de la casa de l’exemple tenim dos punts de

llum que s’engeguen al mateix temps. Els punts de llum es

connecten normalment en paral·lel perquè els llums brillen

més, però posant l’interruptor d’aquesta manera, un únic

interruptor connecta i desconnecta les dues llums.

Dos punts de llum independents

En les vivendes hi ha habitacions amb punts de llum

independents.

El circuit, que es connecta també en paral·lel, té dos

interruptors, un per a cada punt de llum.

Podem engegar un, l’altre, les dues o cap.

6. Plànol de la instal·lació elèctrica

6.1. Plànol de força

Les preses de corrent són la primera cosa que es

dibuixa en el plànol. Les preses de corrent es dibuixen

perpendiculars a la paret i han de distribuir-se amb el

suficient espai entre unes i d’altres. Una vegada posades

les preses, es connecten amb el quadre elèctric dibuixant

el cable de fase.

En el plànol s’han de destacar les preses

específiques:

La presa del bany és un circuit a banda, el cable del

qual s’ha pintat de groc per a major claredat.


76

En el bany és important no col·locar la presa de corrent damunt de la dutxa o la banyera.

És convenient posar els interruptors i

commutadors en llocs accessibles i

pràctics.

Al voltant del 30% del consum energètic en les llars és una despesa innecessària.

L’estalvi d’electricitat ens afavoreix econòmicament i beneficia el medi ambient.

La presa de la cuina elèctrica ha d’anar també en un circuit a banda, per la qual cosa el

cable apareix en blau. En la cuina hi ha altres tres preses, unides per un cable verd, que també

constitueixen un circuit a banda.

6.2. Plànol d’enllumenat

Es dibuixa un nou plànol per a l’enllumenat. Es

distribueixen els punts de llum en relació als metres

quadrats, repartint-los de forma equilibrada i centrada.

Tot seguit caldrà saber la modalitat de punts de

llum: punts senzill, d’encreuament, independents, etc.,

per a representar-los inicialment en un esquema unifilar

del circuit d’enllumenat i traslladar-los posteriorment al

plànol (situant-los en l’habitació corresponent).

7. Consum i factura de llum

7.1. Consum i factura de llum

L’electricitat que consumim a casa s’estima tot

posant en relació la potència (quilovats) dels aparells amb

el temps (hores) d’ús. S’estableix, per tant, un càlcul en

kilovats·hora (kWh).

A major potència major consum. Per ordre de

despesa energètica ens trobem: els aparells de major

potència, que són els que posseeixen resistències

elèctriques (cuines, radiadors, la planxa...); els segueixen

els que tenen motors (rentadora, frigorífic, rentaplats...); i

finalment els electrònics (televisor, ordinador, vídeo), que

són els de menor potència.


77

El nostre usuari de l’exemple pagarà:

5,41 + 9,24 + 0,73 + 0,57 + 3,35 = 19,30 €.

7.2. Càlcul de la factura de la llum

El rebut de l’electricitat a Espanya en l’actualitat es paga mensualment i consta dels

següents components:

a) Potència contractada.

És el màxim de potència que podem consumir sense que bote el limitador; normalment són

3,3 o 5,5 kW. Per cada quilovat contractat es paga una quantitat fixada per llei, que és d’1,64 € al

mes.

Suposem un usuari que té 3,3 kW contractats. Pagarà 3,3 · 1,64 = 5,41 €.

b) Consum.

Es paga una quantitat per cada kilovat·hora consumit durant l’últim mes, també fixada per

llei, de 0,149823 €/kW·h.

Suposem que l’usuari anterior ha consumit 84 kW·h. Pagarà 0,11 · 84 = 9,24 €.

c) Impost especial sobre l’electricitat.

A causa de l’efecte mediambiental de les centrals elèctriques, es recapta aquest impost per a

finançar la investigació en energies alternatives. Encara que el càlcul és més complex, ho

arredonirem a un 5 %. Caldrà multiplicar per 0,05 la suma d’allò que s’ha pagat per potència

contractada i consum.

En l’exemple anterior, l’usuari haurà de pagar per aquest impost (5,41 + 9,24) · 0,05 =

14,65 · 0,05 = 0,73 €.

d) Lloguer del comptador.

El comptador és propietat de la companyia i cal pagar una quantitat pel seu lloguer.

Actualment s’estan cobrant 0,57 € al mes.

e) IVA.

Cal sumar l’IVA, que serà el 21 % de la suma de tot l’anterior.

En el nostre exemple, l’IVA serà 0,21 · (5,41 + 9,24 + 0,73 + 0,57) = 0,21 · 15,95 = 3,35 €

f) Suma total.

Ja només queda sumar els cinc elements (potència, consum, impost sobre l’electricitat,

lloguer del comptador i IVA) per tal d’obtenir el total.

Tecnologia 4t ESO 8 - Altres instal·lacions en els habitatges

79

Tema 8. Altres instal·lacions en els habitatges

Objectius


Interpretar i dibuixar amb la simbologia adequada plànols de llanterneria i sanejament.

Comprendre i calcular factures d’aigua i de gas.

Conèixer i comprendre el funcionament d’una instal·lació de gas, climatització o

domòtica, així com els seus components i la funció de cadascun d’ells.

Conèixer i aplicar pautes d’estalvi energètic i d’aigua en els habitatges.

Índex

1. Instal·lació de llanterneria ............................................................................................................................... 80

1.1. Components ............................................................................................................................................. 80

1.2. Aparells .................................................................................................................................................... 80

1.3. Simbologia ............................................................................................................................................... 81

1.4. Representació sobre el plànol .................................................................................................................. 81

1.5. Presa d’aigua dels aparells ....................................................................................................................... 81

1.6. Escalfador, comptador i clau de pas ......................................................................................................... 82

1.7. Branques cap als distints quartos humits ................................................................................................. 82

1.8. Connectar les derivacions amb les preses ................................................................................................ 83

1.9. Instal·lació d’aigua calenta ...................................................................................................................... 84

1.10. Instal·lació amb aigua calenta centralitzada ............................................................................................. 84

2. Instal·lació de sanejament ............................................................................................................................... 85

2.1. Components i símbols .............................................................................................................................. 85


2.3. Instal·lació en un pis alt ........................................................................................................................... 85

2.4. Instal·lació en una planta baixa ................................................................................................................ 86

3. El consum i la factura de l’aigua ..................................................................................................................... 87

3.1. Importància de l’estalvi ............................................................................................................................ 87

3.2. La factura de l’aigua ................................................................................................................................ 87

4. Instal·lació de gas ............................................................................................................................................ 88

4.1. Components ............................................................................................................................................. 88


4.3. Factura del gas ......................................................................................................................................... 88

5. Calefacció i aire condicionat ........................................................................................................................... 89

5.1. Calefacció ................................................................................................................................................ 89

5.2. Aire condicionat ....................................................................................................................................... 89

5.3. Estalvi energètic ....................................................................................................................................... 90

6. Domòtica ......................................................................................................................................................... 90


80

1. Instal·lació de llanterneria

1.1. Components

Connexió: És el punt on la instal·lació de la

vivenda s’uneix amb la xarxa pública.

Comptador: Mesura el consum d’aigua. Es posa al

costat de la connexió.

Clau general de pas: Permet o impedeix el pas de

l’aigua. Es col·loca al costat del comptador.

Bomba o grup de pressió (només en edificis de

diverses plantes): Dóna força a l’aigua perquè puga

pujar fins al pis de dalt.

Muntants: Canonades verticals que pugen l’aigua

als pisos. Exemple de comptador

Derivacions: Canonades horitzontals que distribueixen l’aigua pels quartos humits (cuina i

banys). També on s’uneixen canonades que vagen baix terra.

Escalfador: Element que puja la temperatura de l’aigua freda, per tal d’obtenir aigua

calenta. L’escalfador ha de portar la seua pròpia clau de pas.

Claus de pas: En vivendes antigues només hi ha la clau de pas general, però en els pisos

nous es posa una clau de pas en cada quarto humit (cuina i banys).

Preses d’aigua: Connecten els aparells amb la instal·lació de llanterneria; porten sempre

una clau de pas. Poden tindre aixeta o no.

1.2. Aparells

Aparell sanitari Quarto Tipus de presa Nombre de preses

Pica Cuina Amb aixeta Dues: aigua freda i calenta

Rentadora Cuina Sense aixeta Una: aigua freda

Safareig Cuina Amb aixeta Una: aigua freda

Rentaplats Cuina Sense aixeta Una: aigua freda

Lavabo Bany Amb aixeta Dues: aigua freda i calenta

Banyera / Dutxa Bany Amb aixeta Dues: aigua freda i calenta

Bidet Bany Amb aixeta Dues: aigua freda i calenta

Inodor Bany Sense aixeta Una: aigua freda


81

En la cuina no hi ha llavaplats però hem de deixar la

presa en previsió per si algun dia el volen instal·lar.

1.3. Simbologia

Aparell Símbol Aparell Símbol

Comptador (control

del consum d’un habitatge) Bomba

Clau de pas (tant

general com de quarto) Escalfador

Canonada d’aigua

freda (muntant i

derivació)

Canonada d’aigua

calenta (muntant i

derivació)

Presa d’aigua Aixeta

1.4. Representació sobre el plànol

Dibuixarem la instal·lació de llanterneria sobre el plànol d’un habitatge, en aquest cas d’un

pis.

Sol dibuixar-se sobre un plànol de planta (vista superior) com el mostrat a la imatge.

1.5. Presa d’aigua dels aparells

L’objectiu de la instal·lació és que l’aigua arribe als distints aparells.

Dibuixem per tant les seues preses d’aigua, tenint en compte quines tenen dues preses

(calenta i freda) i quines només aigua freda.


82

Si l’edifici disposara d’aigua calenta central, no existiria

l’escalfador.

1.6. Escalfador, comptador i clau de pas

L’aigua entra en el pis per una muntant que puja des del quarto de comptadors de l’edifici.

Com que ens resulta còmode per al dibuix, suposarem que entra per on està la porta

principal. Allí situarem, per tant, el comptador i la clau de pas general, parant atenció en

dibuixar-les pròximes a una paret, ja que si no estaríem posant el comptador i la clau en mig del

sostre.

1.7. Branques cap als distints quartos humits

La canonada principal haurà de dividir-se en dues derivacions, una per a la cuina i una altra

per al bany, cadascuna de les quals tindrà la seua pròpia clau de pas. D’aquesta manera, podem

tallar l’aigua en la cuina mantenint-la en el bany o a l’inrevés.

Les claus de pas, que han d’estar sempre prop de la paret, no podem dibuixar-les al mig del

sostre d’una habitació.


83

L’escalfador ha de tenir la seua pròpia clau de pas, encara que estiga a la

cuina. No rep l’aigua com un aparell més de la cuina, sinó que va a banda.

1.8. Connectar les derivacions amb les preses

Per a acabar la instal·lació d’aigua freda, només manca connectar la derivació amb les

preses dels aparells de cada quarto humit.


84

1.9. Instal·lació d’aigua calenta

La instal·lació d’aigua calenta comença a l’escalfador i després es divideix en dues

branques, la de la cuina i la del bany. Hi haurà una clau de pas a l’escalfador i una altra en cada

quarto humit.

Les canonades d’aigua calenta poden dibuixar-se en línia discontínua o en color roig per a

distingir-les de les d’aigua freda. S’ha optat pel roig per a major claredat.

1.10. Instal·lació amb aigua calenta centralitzada

Quan l’aigua calenta està centralitzada, no hi ha escalfador.

En compte d’una, entraran dues muntants d’aigua a l’edifici, una de freda i una altra de

calenta, per la qual cosa hi haurà dos comptadors i dues claus generals de pas. D’altra banda el

disseny es fa igual.


85

2. Instal·lació de sanejament

2.1. Components i símbols

El sanejament consisteix en la recollida de les

aigües residuals dels desguassos dels habitatges.

Tota instal·lació de sanejament consta d’uns

components que es representen mitjançant símbols.

Fossa sèptica prefabricada


És diferent la instal·lació quan es tracta d’una planta baixa, en la que les canonades han

d’anar soterrades, que quan es tracta d’un primer pis o superior, on les canonades van pel fals

sostre del pis de baix.

Per als exemples de la instal·lació de sanejament utilitzarem el mateix plànol que en la

instal·lació de llanterneria.

2.3. Instal·lació en un pis alt

Primer que res cal situar les baixants de pluvials i fecals. Si no ens donen instruccions

respecte d’això posarem:

Dos baixants d’aigües pluvials pel costat de fora de l’edifici i en costats oposats del

mateix (els canalons no es dibuixen), parant atenció de no posar-les davant de les

finestres.

Una baixant d’aigües residuals en la cuina. Es tracta d’una canonada vertical, per tant no

podem situar-la en mig de la cuina ni davant d’una finestra, sinó en un cantó o junt a la

paret.


86

Atenció: el plànol de sanejament suposa que el vàter és l’aparell situat a la

dreta i el bidet el de l’esquerra en el bany. En el plànol de llanterneria, en

canvi, el vàter era el de l’esquerra. Si els dos plànols es referiren a la

mateixa vivenda, açò seria una contradicció que s’ha d’evitar.

Una baixant d’aigües fecals en el bany. Hem de situar-la al costat de l’inodor. De nou no

pot estar davant d’una finestra ni en mig del quarto, sinó junt a la paret.

2.4. Instal·lació en una planta baixa

La diferència en la planta baixa és que hem de substituir les baixants per arquetes. Les

arquetes de pluvials les situarem fora de l’edifici i les de fecals dins; en aquest cas ja no importa

si la seua situació és pròxima o no a la paret, ja que van soterrades.

Tot seguit:

Es porten les canonades de desguàs a l’arqueta de la cuina.

En el bany es porten a la caixa sifònica i aquest es porta a l’arqueta, llevat de l’inodor.

L’inodor es connecta directament a l’arqueta a través d’una canonada.

Ara falta unir entre si les arquetes de fecals i traure

l’aigua a una altra arqueta fora de l’edifici; en aquest cas,

com l’arqueta de la cuina està ja a la façana, n’hi ha prou

amb portar l’arqueta del bany a la de la cuina. Les arquetes

de pluvials també cal unir-les entre si, assegurant-nos que

els col·lectors van rectes i a ser possible sempre fora de

l’edifici (la terrassa es considera fora). No hem d’unir

arquetes de pluvials amb arquetes de fecals, ja que han de

ser dues xarxes separades.


87

3. El consum i la factura de l’aigua

3.1. Importància de l’estalvi

Estalviar aigua és important, i no sols per reduir el cost de la factura. Encara que podem

pagar un consum alt d’aigua, és important desenvolupar un consum responsable, és a dir, pensant

no sols en la nostra economia sinó també en el medi

ambient, especialment a Espanya i d’altres països on

algunes àrees pateixen importants problemes de

sequera.

Aquestes són algunes mesures que permeten

estalviar en el consum d’aigua sense reduir la nostra

qualitat de vida:

Dutxar-se en compte de banyar-se.

No mantenir les aixetes obertes més temps del

necessari. Per exemple mentres ens raspallem

les dents o mentres ens ensabonem a la dutxa.

Arreglar les aixetes o la cisterna de l’inodor

quan gotegen.

3.2. La factura de l’aigua

Els ajuntaments són els encarregats de cobrar l’aigua als usuaris.

Quasi sempre es distingeix entre aigua per a ús domèstic (rentar-se, cuinar, etc.) i aigua per

a ús industrial (empreses que utilitzen l’aigua en el seu procés productiu). Les empreses paguen

tarifes més cares perquè no usen l’aigua només per a cobrir les seues necessitats sinó també com

a matèria primera que els serveix per a obtenir beneficis.

Generalment, al rebut hi ha els següents

components:

Un component fix, que generalment es

divideix: una quota pel manteniment de les

instal·lacions de llanterneria i una altra per

les de sanejament de l’edifici.

Un component variable en funció del

consum. Aquesta part variable solia ser molt

xicoteta, però en els últims temps està

augmentant per a penalitzar el consum alt.

L’IVA del 8% que s’afig a la suma de tot

l’anterior. En funció de l’ajuntament, poden

sumar-se o no altres impostos.


88

4. Instal·lació de gas

4.1. Components

La instal·lació de cada usuari comença en una clau general de pas que permet tallar el gas

en tot el pis. Al costat de la clau de pas s’ha de situar el comptador que ens indica el consum en

metres cúbics de gas que estem realitzant.

Del comptador ixen les derivacions, canonades amb un traçat principalment horitzontal,

encara que tindran també trams de pujada i de baixada, que transporten el gas als punts de

consum.

Eixos punts de consum solen ser generalment dos:

la caldera o escalfador i la cuina. Cadascun ha de tenir la

seua pròpia clau de pas, a més de la clau general.

La cuina de la casa i el quarto que acull a la caldera

han d’estar degudament ventilats per tal d’evitar el risc

d’acumulació de gas en un lloc tancat (no hi ha prou amb

que disposen d’una finestra).

Tant la caldera com la cuina tindran els seus

corresponents tubs extractors de gasos que eixiran a

l’exterior mitjançant una reixeta.

Clau de pas de gas natural a una cuina de Santiago de Xile

This illustration was made by Elemaki. Please credit this: José Porras


És pràcticament idèntica a la d’una instal·lació de llanterneria d’aigua freda, amb la

diferència que els punts de consum són només dos i cada un té la seua clau de pas.

4.3. Factura del gas

El pagament a la companyia de gas natural és més senzill que en el cas de l’electricitat. Es

paga una quantitat per cada kWh d’energia consumida, igual que en l’electricitat. Els metres

cúbics de gas es tradueixen a quilovats per hora tenint en compte el poder calorífic del

combustible, per la qual cosa també cal conèixer la densitat, la relació entre els metres cúbics i els

quilograms. A aquests dos termes cal sumar-los l’IVA, que és del 21%.


89

Vegem-ho amb l’exemple de la imatge: un

usuari ha tingut en dos mesos un consum de 130

kWh i ha de pagar una quota fixa de 3,90 € al

mes. El cost del kWh de gas és aproximadament

de 0,04 €.

Calculem el terme de consum:

130 · 0,04 = 5,20 €

Calculem el terme fix: 3,90 · 2 = 7,80 €

Sumem ambdós termes per a calcular la

base imposable: 5,20 + 7,80 = 13 €

Calculem l’IVA: 13 · 21 / 100 = 2,73 €

Sumem la base imposable més l’IVA,

obtenint el total: 13 + 2,73 = 15,73 €

5. Calefacció i aire condicionat

5.1. Calefacció

El sistema de calefacció més tradicional consta dels

elements següents:

Una caldera que calfa l’aigua d’uns tubs que passen pel seu

interior. Pot ser elèctrica o funcionar amb algun combustible

fòssil. A més pot ser individual i estar situada a la vivenda de

cada usuari, o col·lectiva.

Canonades de distribució que porten l’aigua calenta de la

caldera als punts de consum, que seran els radiadors. Aquestes

canonades hauran d’anar recobertes amb un material aïllant

perquè no es produïsca una gran pèrdua de calor durant el seu

recorregut, sobretot en instal·lacions col·lectives.

Font Wikipedia. Autor ChNPP

Radiadors que reben l’aigua calenta i la fan recórrer una gran superfície de tubs perquè

cedisca una gran quantitat de calor a l’aire de l’habitació. El nombre d’aletes del radiador, i per

tant la seu grandària, és proporcional a la grandària i a les necessitats de calor de cada quarto (per

exemple, una habitació exterior necessita un radiador més gran que una interior). Els radiadors

disposen d’una clau de pas per a regular la quantitat d’aigua calenta que reben.

Canonades de retorn que porten l’aigua freda que ix dels radiadors de tornada a la caldera,

perquè es torne a repetir el procés. L’aigua de la calefacció, per tant, no es renova sinó que fa

sempre un circuit tancat, passant de la caldera als radiadors i tornant una vegada i una altra.

5.2. Aire condicionat

El principi físic en què es basa la refrigeració és molt paregut al del funcionament d’un

frigorífic i és una miqueta més complex que el de la calefacció; consisteix en un fluid capaç

d’evaporar-se a temperatura ambient absorbint calor del local en què està situat; tot seguit es

comprimeix mitjançant l’acció d’un compressor (que és el que produeix el soroll característic de


90

Tant l’aire condicionat com la calefacció són sistemes de climatització que

permeten tenir, en cada moment, la temperatura adequada a la nostra vivenda.

les neveres), es torna a convertir en líquid i s’expandeix per a repetir el procés. És a dir, es tracta

d’un circuit tancat.

En el sistema d’aire condicionat més habitual a les vivendes, el compressor, que és

alimentat per un motor elèctric i que per tant consumeix electricitat, se situa a l’exterior perquè

no moleste el soroll, mentres que a l’interior se situen els evaporadors que prenen aire del local,

el refreden i el tornen gelat a l’interior del local.

5.3. Estalvi energètic

Es pot estalviar una part considerable de l’energia gastada en climatització domèstica

seguint unes pautes prou senzilles:

Tant la calefacció com l’aire condicionat solen ser regulables; és convenient programar

unes temperatures lògiques.

No obrir les finestres més del temps just per a ventilar l’habitació. La tendència a

sobreescalfar o a sobrerefredar el local i obrir la finestra, per a corregir aquests excessos, és

nefasta des d’un punt de vista energètic.

Deixar entrar la llum del sol tot el possible a l’hivern i tancar les persianes o cortines a

l’estiu.

6. Domòtica

La domòtica consisteix en la presència d’automatismes en les instal·lacions dels edificis.

Minimitza el consum d’energia desconnectant aparells que no són necessaris, programant-

los de manera que no treballen al mateix temps sobrepassant un cert consum, pujant o baixant

persianes i cortines de forma automàtica, etc.

Incrementa la seguretat detectant fum, gas, humitat,

persones desconegudes que entren, etc.

Aquest tipus de sensors i alarmes són més freqüents

en els edificis públics, però comencen a introduir-se ja en les

vivendes.

Possibilita el control remot de les instal·lacions des de

fora de la vivenda.

Un automatisme consta de: Un sensor que mesura

alguna variable del valor de la qual depén que el sistema es pose o no en marxa (la temperatura).

Un actuador que pretén modificar el valor d’aqueixa variable; exemple el radiador o l’aparell

d’aire condicionat. Un controlador que és el cervell que exerceix la tasca que tradicionalment feia

l’usuari.

Tecnologia 4t ESO 9 - Pneumàtica i hidràulica (I)

91

Tema 9. Pneumàtica i hidràulica (I)

Objectius


Conèixer les magnituds físiques més importants que intervenen en els circuits

pneumàtics i hidràulics.

Conèixer les distintes relacions existents entre aquestes magnituds i les lleis físiques que

les regeixen.

Saber distingir els distints elements que componen un circuit pneumàtic/hidràulic i la

seua funció dins del mateix.

Conèixer el funcionament i les principals característiques de cadascun d’aquests

elements.

Adquirir els coneixements necessaris que faciliten l’estudi dels principals circuits

pneumàtics i hidràulics.

Índex

1. Principis físics de la pneumàtica ........................................................................................ 92

1.1. Introducció ................................................................................................................... 92

1.2. Pressió .......................................................................................................................... 92

1.3. Pressió hidrostàtica I .................................................................................................... 93

1.4. Pressió hidrostàtica II .................................................................................................. 93

1.5. Principi de Pascal ......................................................................................................... 93

1.6. Volum .......................................................................................................................... 94

1.7. Velocitat ....................................................................................................................... 94

1.8. Energia ......................................................................................................................... 95

2. Components del circuit ....................................................................................................... 96

2.1. Introducció ................................................................................................................... 96

2.2. Generadors ................................................................................................................... 96

2.3. Conductors ................................................................................................................... 97

2.4. Dispositius de control: vàlvules ................................................................................... 98

2.5. Dispositius receptors: cilindres .................................................................................... 99

2.6. Dispositius de mesura: manòmetres ............................................................................ 101

2.7. Dispositius auxiliars ..................................................................................................... 101


92

Un gas no té ni forma ni volum propi.

1. Principis físics de la pneumàtica

1.1. Introducció

Una instal·lació pneumàtica és la que utilitza aire comprimit per a produir treball.

Una magnitud és qualsevol propietat dels cossos capaç de ser mesurada. Són magnituds:

l’espai, la massa, el temps, la velocitat, la temperatura, etc.

1.2. Pressió

Els sòlids tenen forma pròpia i ocupen un volum definit, ja que les molècules estan

fortament unides entre si. Els gasos, no tenen ni forma ni volum propi, sinó que prenen la forma i

el volum del recipient on estan continguts, pel fet que les seues molècules estan molt separades i

en continu moviment.

La pressió es deu als xocs de les molècules contra la paret del recipient. Encara que la força

exercida per una molècula és xicoteta, el nombre de xocs en una determinada àrea és gran. A

més, les molècules es mouen en totes les direccions, exercint la mateixa pressió en totes les parts

del recipient.

Qualsevol gas sotmés a una pressió fa una força sobre les parets del recipient que el conté.

S’anomena pressió a la força produïda per unitat de superfície.

S

Fp

en la que p és la pressió i ve expressada en Pascals (Pa); F és la força, en Newtons (N); i S és la

superfície, en metres quadrats (m2). Unitats en el S.I.

Encara que la unitat de pressió en el S.I. és el Pascal, no és d’ús habitual. Altres unitats que

s’usen habitualment són:

Atmosfera: 1 atm = 101.300 Pa

Bar: 1 bar = 100.000 Pa

Kilogram força per cm2: 1 kgf/cm

2 = 98.000 Pa

Lliura per polzada quadrada: 1 psi = 6.894,76 Pa (sistema anglès)

Una altra característica important dels gasos és la seua

compressibilitat, que permet la reducció del seu volum. Quan es redueix

el volum augmenten els xocs i, per tant, la pressió sobre les parets del

recipient.

L’aire comprimit, té un comportament elàstic (acumula energia).

En quant cessa l’acció que provoca la compressió, aquest intenta

recuperar el seu volum inicial (expandir-se).


93

La pressió hidrostàtica en un punt de l’interior d’un líquid és

directament proporcional a la densitat del fluid d, a la profunditat h i a la

gravetat del lloc g.

El treball, W = F·d, s’ha de mantenir constant per tant d2 < d1.

1.3. Pressió hidrostàtica I

Els líquids no tenen forma però sí volum propi.

Estudiarem el cas en què no hi ha cap sol·licitació (força) externa sobre el fluid. Es pot

comprovar que la pressió en un punt qualsevol del fluid depén de tres factors:

1. De l’acceleració de la gravetat (g), es mesura en m/s2.

2. De la densitat del fluid (d), es mesura en kg/m3.

3. De l’altura (h), es mesura en m.

p = d·g·h → [Pa = N/m2]

Aquesta pressió és perpendicular a les parets del recipient, i igual en qualsevol punt a una

mateixa altura.

1.4. Pressió hidrostàtica II

Considerarem ara el cas d’un fluid sotmés a l’acció d’una

força externa (F). Suposem, com en la imatge de la dreta, que

tenim un depòsit cobert amb una tapadora de pes (P). La tapadora

té una secció S.

Es pot demostrar, que en aquesta situació la pressió en

qualsevol punt del fluid és la mateixa i de valor:

S

Fp → [Pa = N/m

2]

La pressió a l’interior del fluid és igual en tots els seus punts i depén de la pressió de

la tapadora, que es transmet al fluid en

totes les direccions.

Aquesta característica és la que aprofitem per a fer transmissions hidràuliques, com veurem

en el següent apartat.

1.5. Principi de Pascal

Com hem dit a l’apartat anterior: en un fluid sotmés a una força

externa, la pressió és igual en tots els seus punts. Suposem un fluid i

dos èmbols que es desplacen de forma lineal, com es pot veure en la

figura de la dreta.

Suposem que exercim una força F1, sobre l’èmbol de menor

secció (S1). La pressió exercida pel fluid serà: p = F1 /S1.

Com aquesta pressió és constant en tot el fluid, la força exercida

sobre l’èmbol més gran valdrà: F2 = p·S2.

Com són iguals, substituint: F2 = F1 ·S2 /S1 i com sabem que S2 >> S1, llavors F1 < F2. És a

dir, la força exercida en l’èmbol, és inversament proporcional a la relació de seccions.


94

El producte de la pressió pel volum s’ha de mantenir constant:

P1 ·V1 = P2 ·V2 = constant.

Aquest és el principi de la premsa i del fre hidràulic, que es mostra en les següents imatges:

Fre hidràulic

1.6. Volum

El volum és l’espai que ocupa un cos. La unitat de volum en el sistema internacional és el

metre cúbic (m3). Una altra unitat d’ús comú és el litre (l), l’equivalència de les quals és:

1 1 = 1 dm3

Com recordareu, els líquids són incompressibles (no es pot variar el seu volum), però els

gasos no. I, com es relacionen pressió i volum? La resposta la tenim en la llei de Boyle i

Mariotte:

De l’anterior es dedueix, que la pressió i el volum són inversament proporcionals: si

augmenta la pressió, disminueix el volum i a l’inrevés.

En les següents imatges es mostra un cilindre en què movent l’èmbol del pistó es comprova

com varia la pressió i el volum en cada una de les cambres del mateix:

1.7. Velocitat

La velocitat és l’espai que recorre el fluid per unitat de temps. Es representa per una v i es

mesura en metres per segon (m/s).


95

La llei de la continuitat ens diu que un fluid que circula per totes

les seccions d’una canonada manté constant el seu cabal.

En els fluids, molt unit a la velocitat hi ha una altra magnitud anomenada cabal, que és la

quantitat de fluid que es desplaça per unitat de temps. El cabal es representa amb la lletra Q i es

mesura en metres cúbics per segon (m3/s).

Cabal i velocitat es relacionen per l’equació: Q = v ·S, sent S la secció en m2.

Suposem la canonada de la figura.

Com els cabals s’han de mantenir constants (Q1 = Q2),

llavors: v1 ·S1 = v2 ·S2 → v2 = v1 ·S1/ S2

Com S2>> S1, llavors v1>> v2.

Açò indica que a major secció, menor velocitat, i a l’inrevés.

1.8. Energia

L’energia és la capacitat d’un sistema per a fer un treball. La seua unitat en el sistema

internacional és el joule (J), encara que també és d’ús comú la caloria (cal) o el quilovat per

hora (kWh). L’energia que posseeix un fluid és la suma de tres factors:

1. Energia potencial. Deguda a l’altura a què es troba el fluid. El seu valor Ep = m·g·h.

2. Energia cinètica. Deguda a la velocitat a la qual es desplaça el fluid. El seu valor

Ec = 0,5·m· v2.

3. Energia hidrostàtica. Deguda a la pressió a la qual es troba el fluid. El seu valor

Eh = p·V.

L’energia total del fluid és la suma de les tres. El físic suís Bernoulli va demostrar que en

un fluid:

Ep + Ec + Eh = constant

En la imatge de la figura, en el tub hi ha tres punts distints:

Es pot demostrar que EA + EB + EC = constant

Al punt A l’energia serà: EA = EpA + EcA + EhA = m·g·hA + 0,5·m· vA2 + pA ·V

En B hi ha un estretiment per la qual cosa hi ha un augment de la velocitat (llei de la

continuïtat) i, en no haver-hi una disminució de l’altura, ha d’haver-hi un descens de pressió.


96

En B l’energia serà: EB = EpB + EcB + EhB = m·g·hB=A + 0,5 ·m·vB2 + pB ·V

En C hi ha una pèrdua d’altura. Com el tub té la mateixa secció que en B, per a compensar

el descens d’altura ha d’haver-hi un augment de la velocitat.

En C l’energia serà: EC = EpC + EcC + EhC = m·g·hC + 0,5·m· vC2 + pC=B ·V

Evidentment en la majoria de les vegades necessitarem una

bomba, com en la font de doll de la figura. En aquest cas l’energia de

l’aigua de l’estany en el punt A és 0.

La bomba aportarà l’energia suficient, en forma d’energia

cinètica, al punt B que posteriorment es transformarà en potencial al

punt C.

2. Components del circuit

2.1. Introducció

El fonament del circuit pneumàtic és que la recerca de la mínima energia provoca el

moviment de l’aire cap a un punt en què es puga expandir, o almenys tenir una pressió més baixa,

igual que els electrons es mouen a la recerca del pol oposat del generador en el circuit elèctric.

Aquesta pressió provocarà que els gasos puguen desplaçar un pistó o els elements mòbils

d’un motor. En els líquids, la força que s’efectua sobre ells pot produir també el desplaçament

d’un pistó o dels elements mòbils d’un motor, o que guanyen altura.

Hi ha una gran semblança entre els circuits elèctric i pneumàtic/hidràulic, trobant en els dos

els mateixos components: generadors, conductors, elements de control, receptors i instruments de

mesura.

Generador Mesura Conductor Control Actuador

Circuit elèctric Pila Amperímetre Cable Interruptor Làmpada

Circuit pneu./hidr. Compressor Manòmetre Canonada Vàlvula Cilindre

2.2. Generadors

Com en qualsevol altre tipus de circuit, necessitem un element que proporcione energia al

sistema. Els compressors i les bombes, són els elements anàlegs a la pila en els circuits elèctrics.


97

Definim la pèrdua de càrrega com la pèrdua de pressió entre

l’eixida del generador i el punt d’utilització.

Els compressors (imatge de la dreta) són els elements encarregats de

comprimir l’aire (reducció de volum), transformant l’energia mecànica

en energia potencial. Hi ha dos tipus de compressors: dinàmics

(ventilador) i volumètrics (alternatius o rotatius), dels que estudiarem

només els segons, que es basen en la llei de Boyle Mariotte.

L’aire comprimit s’emmagatzema en un depòsit (de color blau a la

imatge) per al seu ús posterior.

Les bombes hidràuliques (imatge de l’esquerra) són els

elements encarregats d’impulsar l’oli o líquid hidràulic,

transformant l’energia mecànica rotatòria en energia

hidràulica.

Succionen el fluid en una de les cambres i l’impulsen en

l’altra. Quan el fluid troba resistència la bomba espenta

(augmenta la pressió) fins a véncer-la.

Són dues les característiques més importants que defineixen tant a la bomba com al

compressor:

• Pressió. Indica la pressió de treball nominal o màxima. Es mesura en bars.

• Cabal. Indica la quantitat de fluid que és capaç de subministrar. Es mesura

en l/s. Símbol

2.3. Conductors

Els conductors ens permeten connectar els distints dispositius del circuit pneumàtic i

hidràulic, a més de transportar el fluid (aire o oli), com ocorre amb el cable elèctric en els circuits

elèctrics.

Com sabràs, un cable elèctric presenta una certa resistència elèctrica (S

LR ) que fa que

la tensió entre els punts de connexió disminuïsca. Generalment considerem aquesta resistència

nul·la.

En els circuits pneumàtics i hidràulics ocorre quelcom semblant. En els conductors (tubs),

en transportar el fluid també hi ha una pèrdua de pressió (pèrdua de càrrega), que depén de:

1. Llargària del tub. A major llargària, major pèrdua de càrrega.

2. Diàmetre del tub. A major diàmetre, menor pèrdua de càrrega.

3. Elements intermedis, com ara colzes, tes (T), etc. Com més gran siga el nombre d’ells,

major pèrdua de càrrega.

4. Pressió. A menor pressió, major pèrdua de càrrega.

5. Cabal. A major cabal, major pèrdua de càrrega.


98

En els nostres dissenys considerarem la pèrdua de

càrrega menyspreable. Per a representar un tub de treball

fem servir una línia contínua fina. Per a representar una línia

de pilotatge, una discontínua.

2.4. Dispositius de control: vàlvules

Les vàlvules en pneumàtica i hidràulica són els

elements que regulen, controlen o distribueixen el fluid,

tot determinant la seua marxa, aturada, velocitat, sentit

de circulació... (en analogia amb operadors elèctrics

com interruptors, commutadors, polsadors, relens, etc.),

sent per tant fonamentals.

Com qualsevol dispositiu físic quan el

representem en un circuit s’utilitzarà un símbol.

Vàlvula real

Símbol

Vies

S’anomena via a cadascun dels forats pels quals pot circular l’aire en el seu procés de

treball o d’evacuació.

El nombre de vies està determinat pel nombre

de forats de connexió destinats a presa de pressió

(entrada d’aire), eixides d’utilització i eixides

d’escapament. Com a mínim és de dos (entrada i

eixida d’aire).

El fluid sempre circula entre dues vies. Normalment al seu símbol es representa per

números (1, 2, 3...), o lletres (P, R, S...). Cada lletra o número té el seu significat. Per exemple,

amb P o 1, es representa la presa de pressió.

Posicions

El nombre de posicions de maniobra d’una vàlvula està determinada pel nombre de

possibilitats diferents de comunicar les vies entre sí. El menor nombre de posicions d’una vàlvula

és també de dos.

Aquest paràmetre es representa mitjançant quadrats (tants com posicions tinga la vàlvula).

La comunicació entre les diferents vies es fa amb línies i fletxes.

En una determinada posició les vies 2 i 3 estan comunicades, estant la via 1 bloquejada

(imatge de dalt).

El nombre de vies i de posicions d’una vàlvula es representa mitjançant una fracció en la

que el numerador es refereix a les vies, i el denominador a les posicions.

Una vàlvula 3/2 és una vàlvula de 3 vies i 2 posicions de maniobra.

Posició inicial

En les vàlvules es convenient saber quina és la posició inicial (quan la vàlvula està en

repòs), és a dir, com estan comunicades les vies. Açò és important, sobre tot en els inicis de

maniobra del circuit.


99

En la representació simbòlica, la posició inicial és aquella en la qual estan els números de

les vies. Si aquests no estigueren, la posició inicial és la que té marcats uns traços prolongats fora

dels límits del quadrat. En les vàlvules de 3 posicions, la central sempre és la de repòs.

Accionament i retorn

Indica la manera de dur a terme el seu canvi de posició, és a dir,

el sistema d’accionament o el dispositiu de comandament. Aquest fa

les funcions d’accionador (pilotatge), tot desplaçant l’element mòbil

per a aconseguir les diferents posicions de la vàlvula.

Existeixen bàsicament dos tipus d’accionament: manual

(polsador, pedal, palanca...) i pilotat (pneumàticament, hidràulicament

o elèctricament).

Cada accionament té un símbol que es representa en un lateral de

cadascuna de les posicions. Si el símbol és un moll, indica que la

vàlvula és monoestable.

Exemples de símbols

Exemples de vàlvules

2.5. Dispositius receptors: cilindres

Com en qualsevol altre tipus de sistema/energia, la finalitat última, és la realització d’un

treball útil, normalment mitjançant la transformació d’energia.

Els cilindres o pistons són dispositius que transformen l’energia del fluid (aire o oli), en

energia cinètica (moviment rectilini). El fluid, en realitzar pressió sobre l’èmbol del cilindre,

força a aquest a desplaçar-se.

Com qualsevol dispositiu físic quan el representem en un

circuit s’utilitzarà un símbol.

Hi ha multitud de cilindres, tant en la seua forma, com en el

seu funcionament intern, dissenyats cadascun per a la seua funció. Nosaltres estudiarem els d’ús

més comú: cilindres (o pistons) de simple i de doble efecte.

Parts

1. La camisa. És un recipient format per un tub, normalment de forma cilíndrica, encara

que pot ser de forma ovalada o quadrada. Al seu interior hi ha l’èmbol.


100

2. Les culates o tapadores. Són els elements de tancament de la camisa. Una d’elles té un

forat per on ix la tija (peça mòbil).

3. L’èmbol. És l’element que es desplaça per l’interior de la

camisa, separant les dues cambres. L’aire o l’oli

l’espenten, tot transmetent el moviment a la tija, a la qual

està unida.

4. La tija. És una barra d’acer cilíndrica que transmet cap a

l’exterior la força de l’èmbol.

5. Les vies. Són uns forats fets en les culates que permeten

el pas de l’aire comprimit, o l’oli a pressió, a les cambres.

6. El cap. Unit a la tija, canvia en funció de l’ús que li

volem donar al cilindre.

Paràmetres

Els principals paràmetres que defineixen un cilindre són:

1. Tipus. Simple i doble efecte, amb o sense amortiment.

2. Carrera (c). És el desplaçament màxim de la tija o llargària de treball.

3. Diàmetre de l’èmbol (d). Determina la superfície d’atac: S = π·d2/4.

4. Forma constructiva. Depén de l’ús que se li dóna al cilindre.

Funcionament del cilindre de doble efecte

La força que fa avançar el pistó és la pressió del fluid, de la cambra anterior del cilindre,

sobre l’èmbol. El seu valor és: FA = p ·Se, sent p: pressió, Se: superfície de l’èmbol.

La força que fa retrocedir el pistó és la pressió del fluid, de la cambra posterior del cilindre,

sobre l’èmbol tot restant la superfície de la tija. El seu valor és: FR = p · (Se - St), sent p: pressió,

Se: superfície de l’èmbol, St: superfície de la tija.

Si la pressió en les dues cambres del cilindre és la mateixa aquest es troba bloquejat,

romanent en la mateixa posició en la que es trobava.

Funcionament del cilindre de simple efecte

Igual que al cilindre de doble efecte, la força que fa avançar el pistó és la pressió del fluid,

de la cambra anterior del cilindre, sobre l’èmbol. El seu valor és: FA = p·Se, sent p: pressió, Se:

superfície de l’èmbol.

La força que fa retrocedir el pistó és la compressió del moll. El seu valor és: F = -k · x, sent

k: constant del moll, x: elongació.

El retrocés és automàtic en el moment en què deixa d’haver pressió a la cambra anterior.

Exemples de símbols Exemples de cilindres


101

2.6. Dispositius de mesura: manòmetres

Com en qualsevol altre tipus de circuit, necessitem poder mesurar els paràmetres de

funcionament del mateix, per a comprovar que aquests estan dins del rang correcte, o per a

conèixer perquè el funcionament del circuit no és l’adequat.

La mesura bàsica tant en els circuits pneumàtics, com en els hidràulics, és la pressió.

L’aparell que mesura la pressió s’anomena manòmetre.

Manòmetre hidràulic

Manòmetre Pneumàtic

Símbol

Els manòmetres, són dispositius cilíndrics, amb una escala graduada (normalment en bars o

en psi), i una agulla que gira en funció de la diferència de pressió entre una estàndard i la del

circuit on volem mesurar.

Tant els manòmetres pneumàtics com els hidràulics mesuren pressió relativa, també

anomenada manomètrica.

2.7. Dispositius auxiliars

Bàsicament, un circuit pneumàtic o hidràulic consisteix en un compressor o una bomba que

dóna pressió a un fluid i el posa en moviment, uns conductes per on el fluid es mou, unes

vàlvules que el distribueixen d’un lloc a un altre, i un cilindre que es desplaça a causa de l’acció

d’aquest fluid. Però junt amb aquests constituents bàsics hi ha d’altres que també resulten

essencials per al bon funcionament del circuit.

Els elements auxiliars d’ús comú en els circuits pneumàtics són:

Silenciador. S’utilitza per a reduir el soroll que produeix l’aire

comprimit quan escapa a l’atmosfera.

Eixugador. Té per objectiu, reduir la quantitat de vapor d’aigua que

posseeix l’aire.

Filtre. Té com a objecte l’eliminació del nombre més gran possible

de partícules de pols o d’impureses que presenta l’aire. Durant el filtrat

també s’elimina humitat.


102

Lubricant. Els receptors pneumàtics (cilindres i motors), són

elements mecànics sotmesos a fregament, per la qual cosa resulta

necessari la seua lubricació. Aquesta s’aconsegueix afegint oli a l’aire

comprimit.

Regulador de pressió. No tots els dispositius d’un mateix circuit han

de treballar a la mateixa pressió. És més, un circuit no té per què treballar

a la pressió que subministra el compressor. Un regulador ens permet triar

la pressió necessària (sempre menor que la del compressor).

Aquests tres darrers dispositius solen formar el que s’anomena unitat de manteniment.

En els circuits hidràulics el manteniment és més senzill, ja que els líquids són prou menys

problemàtics que l’aire comprimit, i l’únic element dels anteriors que és necessari, a banda del

manòmetre, és el filtre per tal d’eliminar partícules sòlides o en suspensió del fluid.

Tecnologia 4t ESO 10 - Pneumàtica i hidràulica ( I I )

103

Tema 10. Pneumàtica i hidràulica (II)

Objectius


Conèixer els circuits bàsics d’ús comú en pneumàtica i/o hidràulica.

Saber distingir els distints elements que componen un circuit pneumàtic/hidràulic i la

seua funció dins del mateix.

Saber interpretar un plànol pneumàtic i/o hidràulic, tot deduint el funcionament del

circuit i la funció que els distints elements exerceixen en el circuit.

Conèixer i saber usar la nomenclatura usada per a numerar els distints elements d’un

circuit pneumàtic/hidràulic.

Dissenyar un circuit pneumàtic/hidràulic a partir d’unes especificacions donades.

Índex

1. Comandament directe d’un cilindre ................................................................................... 104

1.1. Comandament d’un cilindre de simple efecte ............................................................. 104

1.2. Comandament d’un cilindre de doble efecte ............................................................... 104

2. Comandament indirecte d’un cilindre ................................................................................ 105

2.1. Comandament d’un cilindre de simple efecte ............................................................. 105

2.2. Comandament d’un cilindre de doble efecte ............................................................... 106

3. Comandament semiautomàtic d’un cilindre ....................................................................... 107

4. Comandament automàtic d’un cilindre .............................................................................. 107

5. Comandament d’un cilindre des de diversos punts (vàlvula OR) ...................................... 108

6. Comandament simultani d’un cilindre des de diversos punts ............................................ 108

6.1. Muntatge utilitzant la vàlvula de simultaneïtat o vàlvula AND .................................. 109

6.2. Muntatge sense utilitzar la vàlvula de simultaneïtat o vàlvula AND .......................... 110

7. Regulació de velocitat ........................................................................................................ 111

7.1. Regulació en un sentit .................................................................................................. 111

7.2. Regulació en dos sentits ............................................................................................... 112

8. Comandament de més d’un cilindre ................................................................................... 112

9. Nomenclatura ..................................................................................................................... 113


104

1. Comandament directe d’un cilindre

1.1. Comandament d’un cilindre de simple efecte

Element Quantitat

Cilindre de simple efecte

Vàlvula accionament mecànic (polsador) 3/2 monoestable

Vàlvula distribuïdora amb enclavament mecànic 3/2 (opcional)

Unitat de manteniment

Unitat de pressió (compressor, depòsit i elements comandament)

Tub de connexió

1

1

1

1

1

El que calga

Aquest és el comandament més bàsic. El

seu funcionament és el següent:

Accionant la vàlvula de polsador (3/2),

aquesta canvia de posició (comunica les vies 1 i

2), introduint pressió en la cambra anterior del

cilindre, fent que aquest isca. El cilindre

romandrà en aquesta posició, mentres la vàlvula

estiga accionada.

Quan deixem d’accionar la vàlvula el moll

de la mateixa, fa que aquesta canvie de posició

(comunica les vies 2 i 3), la qual cosa provoca

que la cambra anterior es pose a escape, per la

qual cosa el cilindre retorna per l’acció del moll

interior.

La vàlvula distribuïdora (en tots els

muntatges) ens serveix per a posar en

funcionament el circuit (semblant a un

interruptor general en electricitat) fent que hi haja

pressió en el sistema.

1.2. Comandament d’un cilindre de doble efecte

Element Quantitat

Cilindre de doble efecte





Tub de connexió

1

2

1

1

1

El que calga


105

El seu funcionament és el següent:

En accionar la vàlvula de polsador de l’esquerra, aquesta canvia de posició (comunica les

vies 1 i 2), introduint pressió en la cambra anterior del cilindre, fent que aquest isca. El cilindre

romandrà en aquesta posició encara que deixem d’accionar la vàlvula.

En accionar la vàlvula de polsador de la dreta, aquesta canvia de posició (comunica les vies

1 i 2), introduint pressió en la cambra posterior del cilindre, fent que aquest retorne. El cilindre

romandrà en aquesta posició encara que deixem d’accionar la vàlvula.

Si accionem les dues vàlvules al mateix temps el cilindre romandrà en la mateixa posició, ja

que hi ha pressió en les dues cambres (posició de bloqueig).

2. Comandament indirecte d’un cilindre

2.1. Comandament d’un cilindre de simple efecte

Element Quantitat



Vàlvula accionament pneumàtic 3/2 monoestable




Tub de connexió

1

1

1

1

1

1

El que calga


En accionar la vàlvula de polsador (3/2), aquesta canvia de posició (comunica les vies 1 i

2), fent que la vàlvula pneumàtica també canvie de posició, introduint pressió en la cambra


106

anterior del cilindre, fent que aquest isca. El cilindre

romandrà en aquesta posició mentres la vàlvula de polsador

estiga accionada.

Quan deixem d’accionar la vàlvula de polsador el moll

de la mateixa fa que la vàlvula canvie de posició (comunica

les vies 2 i 3), la qual cosa provoca que també canvie de

posició la vàlvula pneumàtica, que fa que la cambra anterior

del cilindre es pose a escape, per la qual cosa el cilindre

retorna per acció del moll interior.

2.2. Comandament d’un cilindre de doble efecte

Element Quantitat



Vàlvula accionament pneumàtic 4/2 (o 5/2) biestable




Tub de connexió

1

2

1

1

1

1

El que calga


En accionar la vàlvula de polsador de

l’esquerra, aquesta canvia de posició

(comunica les vies 1 i 2), la qual cosa fa que

també canvie la vàlvula pneumàtica

(comunica vies 1 i 4, 2 i 3), introduint pressió

en la cambra anterior del cilindre i deixant la

cambra posterior a escape, fent que aquest

isca. El cilindre romandrà en aquesta posició

encara que deixem d’accionar la vàlvula.


la dreta, aquesta canvia de posició (comunica

les vies 1 i 2), la qual cosa fa que també

canvie la vàlvula pneumàtica (comunica vies

1 i 2, 3 i 4), introduint pressió en la cambra

posterior del cilindre i deixant la cambra

anterior a escape, fent que aquest retorne. El

cilindre romandrà en aquesta posició encara


107

que deixem d’accionar la vàlvula.

Si accionem la dues vàlvules al mateix temps el cilindre romandrà en la mateixa posició, ja

que la vàlvula pneumàtica es bloqueja (hi ha pressió en les dues cambres).

3. Comandament semiautomàtic d’un cilindre

Element Quantitat



Vàlvula accionament mecànic (corró) 3/2 monoestable





Tub de connexió

1

1

1

1

1

1

1

El que calga



l’esquerra, aquesta canvia de posició (comunica les

vies 1 i 2), la qual cosa fa que també canvie la

vàlvula pneumàtica (comunica vies 1 i 4, 2 i 3),

introduint pressió en la cambra anterior del cilindre

i deixant la cambra posterior a escape, fent que

aquest isca.

Quan el cilindre arriba a la posició on està

col·locada la vàlvula de corró, l’acciona, per la

qual cosa aquesta canvia de posició (comunica les

vies 1 i 2). Açò fa que també canvie la vàlvula

pneumàtica (comunica vies 1 i 2, 3 i 4), introduint

pressió en la cambra posterior del cilindre i deixant

la cambra anterior a escape, fent que aquest

retorne. El cilindre romandrà en aquesta posició

encara que el cilindre deixe d’accionar la vàlvula

de corró.

4. Comandament automàtic d’un cilindre

Element Quantitat







Tub de connexió

1

2

1

1

1

1

El que calga


108


Inicialment (en donar pressió) suposem que

la vàlvula de corró de l’esquerra (FC1) està

accionada pel cilindre (comunica les vies 1 i 2), la

qual cosa fa que també canvie la vàlvula

pneumàtica (comunica vies 1 i 4, 2 i 3), introduint

pressió en la cambra anterior del cilindre i deixant

la cambra posterior a escape, fent que aquest isca.

El cilindre romandrà en aquesta posició encara

que deixem d’accionar la vàlvula.

Quan el cilindre arriba a la posició on està

col·locada la vàlvula de corró de la dreta (FC2),

l’acciona, per la qual cosa aquesta canvia de

posició (comunica les vies 1 i 2), i fa que també

canvie la vàlvula pneumàtica (comunica vies 1 i 2,

3 i 4), introduint pressió en la cambra posterior del

cilindre i deixant la cambra anterior a escape, fent

que aquest retorne.

Quan el cilindre arriba de nou on està

col·locada la vàlvula de corró de l’esquerra, l’acciona, iniciant-se de nou el procés (moviment de

vaivé), fins que llevem pressió al sistema tot accionant la vàlvula amb enclavament.

5. Comandament d’un cilindre des de diversos punts (vàlvula OR)

Element Quantitat



Vàlvula selectora de circuit (vàlvula OR)




Tub de connexió

1

1

1

1

1

1

El que calga

La vàlvula OR, també anomenada vàlvula selectora de circuit, és una vàlvula que fa la

funció lògica O (OR en anglès). Aquesta vàlvula disposa de dues entrades i una única eixida. La

vàlvula deixarà passar el fluid quan arribe senyal per una de les dues entrades. És a dir, fa

l’operació suma lògica. El símbol amb el qual es representa i la taula de la veritat (0 = sense

pressió, 1 = amb pressió) són:

E1 E2 S

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1


109


En l’eixida de la vàlvula OR (2) hi ha pressió quan n’hi

ha en qualsevol de les dues entrades (1).

En accionar qualsevol de les dues vàlvules de polsador

(P1 o P2), canvia de posició (comunica les vies 1 i 2), per la

qual cosa tenim pressió en l’eixida de la vàlvula OR,

introduint pressió en la cambra anterior del cilindre i fent

que aquest isca. El cilindre romandrà en aquesta posició

mentres qualsevol de les vàlvules, o les dues, estiguen

accionades.

Quan no s’acciona cap de les dues vàlvules, en l’eixida

de la vàlvula OR no hi ha pressió, la qual cosa provoca que

la cambra anterior es pose a escape i el cilindre retorna per

l’acció del moll interior.

Aquesta vàlvula es necessària sempre que es vullga fer

una acció des de diversos punts.

6. Comandament simultani d’un cilindre des de diversos punts

6.1. Muntatge utilitzant la vàlvula de simultaneïtat o vàlvula AND

Element Quantitat



Vàlvula de simultaneïtat (vàlvula AND)




Tub de connexió

1

2

1

1

1

1

El que calga

La vàlvula AND, també anomenada vàlvula de simultaneïtat, és una vàlvula que fa la funció

lògica Y (AND en anglès). Aquesta vàlvula disposa de dues entrades i una única eixida. La

vàlvula deixarà passar el fluid quan les dues entrades estiguen activades. És a dir, fa l’operació

multiplicació lògica. El símbol amb el qual es representa i la taula de la veritat (0 = sense pressió,

1 = amb pressió) són:

E1 E2 S

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1


En accionar les dues vàlvules de polsador simultàniament (P1 i P2), fem que canvien de

posició, per la qual cosa tenim pressió en l’eixida de la vàlvula AND, introduint pressió en la


110

cambra anterior del cilindre, fent que aquest isca. El cilindre

romandrà en aquesta posició mentres les dues vàlvules estiguen

accionades.

Quan el fluid arriba només des d’una vàlvula

distribuïdora, la vàlvula AND li tanca el pas i, per tant, no hi ha

pressió en la seua eixida. Açò provoca que la cambra anterior

es pose a escape i el cilindre retorna per l’acció del moll

interior.

Aquesta vàlvula s’utilitza quan una acció necessita que

estiguen presents dues senyals, bé siga per seguretat o bé per

control. (Per exemple, l’operació de tall d’una guillotina

d’accionament pneumàtic només s’ha de fer si s’accionen dos

polsadors; d’aquesta manera s’obliga a l’operari a tenir les dues

mans ocupades i es redueix el risc d’accident.)

6.2. Muntatge sense utilitzar la vàlvula de simultaneïtat o vàlvula AND

Element Quantitat






Tub de connexió

1

2

1

1

1

El que calga


Les dues vàlvules de polsador estan posades en sèrie. Si

qualsevol de les dues vàlvules no està accionada no tenim

pressió, per tant el cilindre roman en la posició de repòs. En

accionar simultàniament les dues vàlvules distribuïdores, amb el

polsador corresponent (P1 i P2), introduïm pressió en la cambra

anterior del cilindre, fent que aquest isca. El cilindre romandrà en

aquesta posició mentres les dues vàlvules estiguen accionades.

Quan deixem d’accionar qualsevol de les dues vàlvules,

llevem la pressió del sistema, amb la qual cosa provoquem que la

cambra anterior es pose a escape, per tant el cilindre retorna per

acció del moll interior.


111

7. Regulació de velocitat

7.1. Regulació en un sentit

Element Quantitat



Vàlvula reguladora de cabal unidireccional




Tub de connexió

1

2

1

1

1

1

El que calga

El funcionament del conjunt format per una vàlvula reguladora de cabal i una antiretorn

(vàlvula reguladora de cabal unidireccional) és el següent:

Figura 1. Quan l’aire entra en el sentit marcat per les fletxes, el dispositiu de bloqueig

(bola) es espentat i tapa l’orifici, obligant a l’aire a circular per l’estrangulació deixada pel

caragol de regulació, amb la consegüent disminució de cabal. La pressió de l’aire reforça l’efecte

de tancament. Per tant, podem regular el cabal d’aire que circula augmentant o disminuint

l’obertura de l’estrangulació amb el caragol d’ajust.

Figura 2. Quan l’aire entra ara en el sentit marcat per les fletxes, la pressió d’aquest venç la

força exercida pel moll, la qual cosa fa que la bola isca del seu seient i que l’aire puga fluir

lliurement per aquest orifici, sense passar per l’estrangulació del caragol de regulació (ja que és el

camí que li ofereix menys resistència).

Figura 1 Figura 2

El funcionament del circuit és igual que el de

comandament directe d’un cilindre de doble efecte, al qual se

li ha afegit una vàlvula reguladora de cabal unidireccional.

En el circuit de la figura, en accionar el polsador de

l’esquerra, l’aire ha de travessar obligatòriament la vàlvula

reguladora, per la qual cosa podem regular la velocitat

d’eixida del cilindre.

En accionar el polsador de la dreta, l’aire de la cambra

anterior escapa per la vàlvula antiretorn, per la qual cosa la

velocitat d’eixida no es pot regular.


112

7.2. Regulació en dos sentits

Element Quantitat



Vàlvula reguladora de cabal unidireccional




Tub de connexió

1

2

2

1

1

1

El que calga

El funcionament del circuit és igual que

l’anterior, però en aquest hem afegit una altra vàlvula

reguladora de cabal unidireccional.

En el circuit de la figura, quan accionem el

polsador de l’esquerra, l’aire ha de travessar

obligatòriament la vàlvula reguladora de cabal

unidireccional d’aquesta branca, per la qual cosa

podem regular la velocitat d’eixida del cilindre.

L’aire de la cambra posterior del cilindre escapa per

la vàlvula antiretorn de la reguladora de cabal

unidireccional de la branca de la dreta.

Quan accionem el polsador de la dreta, l’aire ha

de travessar obligatòriament la vàlvula reguladora de

cabal unidireccional d’aquesta branca, per la qual

cosa podem regular també la velocitat d’entrada del

cilindre. L’aire de la cambra posterior del cilindre,

escapa per la vàlvula antiretorn de la reguladora de

cabal unidireccional de la branca de l’esquerra.

8. Comandament de més d’un cilindre

Element Quantitat




Vàlvula accionament pneumàtic 4/2 biestable




Tub de connexió

2

1

2

2

1

1

1

El que calga

El que es pretén amb aquest circuit és mostrar com es pot comandar més d’un cilindre (en

aquest cas dos).

En accionar la vàlvula de polsador, fem que el primer cilindre isca. Quan el cilindre passa

per la vàlvula de corró (FC1), l’acciona, fent que isca el segon cilindre.


113

Quan aquest passa per la segona vàlvula de corró (FC2), l’acciona, fent que els dos

cilindres retornen. En aquesta posició es mantenen fins que es torne a accionar la vàlvula de

polsador i es repetisca la seqüència.

9. Nomenclatura

Quan es representa un circuit pneumàtic, els components han d’ocupar una posició

prefixada. Cada component se situa en un nivell, o jerarquia, de tal forma que l’element jeràrquic

ocupa en vertical la part més alta, el segon davall de l’anterior i així successivament.

La distribució d’elements per nivell és com segueix (potser no existisquen tots els nivells, i

que una vàlvula puga pertànyer a més d’un nivell):

Nivell 1. Actuadors (pistons i motors)

Nivell 2: Vàlvules reguladores de cabal (estranguladora, antiretorn)

Nivell 3: Vàlvules lògiques (AND i OR)

Nivell 4: Vàlvules de potència (les que piloten directament els actuadors)

Nivell 5: Vàlvules de senyal (vàlvules de polsador, finals de carrera...)

Nivell 6: Elements de tractament del fluid (unitat de manteniment, compressor)

Servisca com a exemple el circuit següent:


114

A més d’un lloc, a cada component hem d’assignar-li una identificació que ens proporcione

la màxima informació possible:

1) Els cilindres o elements de potència es numeren amb 1.0, 2.0, 3.0, etc.

2) Els elements de potència porten numeració: 1.1, 2.1, 3.1, 4.1... La primera xifra

identifica l’element de potència que controla i la segona (l’1) indica que es tracta d’un

element de potència.

3) Els captadors es numeren de la forma: 1.2, 1.4, 2.2, 2.4..., quan influeixen en l’eixida de

la tija del cilindre, i 1.3, 1.5, 2.3, 2.5..., quan influeixen en el retrocés de la tija. La

primera xifra sempre indica l’element de potència de què es tracte.

4) Els elements de regulació es numeren de la forma: 1.02, 1.03, 2.02, 2.03, etc., indicant el

primer dígit l’element de potència a què estan connectats.

5) Els elements d’energia porten la numeració: 0.1, 0.2, etc. Ho veiem al nostre voltant on

es produeixen canvis contínuament: moviments dels cossos, realització de forces, canvis

d’estat dels cossos, una substància que es crema, un aparell elèctric que comença a

funcionar, un aliment que es cuina, etc.

Servisca com a exemple el circuit següent:

Tecnologia 4t ESO 11 - Robòtica

115

Tema 11. Robòtica

Objectius


Analitzar sistemes automàtics, distingint entre màquines, automatismes i robots,

comprenent i descrivint la funció dels seus distints components.

Distingir sistemes de control en llaç obert i en llaç tancat.

Conèixer i identificar els distints sensors que transmeten informació a un sistema de

control.

Índex

1. Introducció .......................................................................................................................... 116

1.1. Automatització ............................................................................................................. 116

1.2. Robotització ................................................................................................................. 116

2. Sistemes de control ............................................................................................................. 117

2.1. Sistemes de llaç obert .................................................................................................. 118

2.2. Sistemes de llaç tancat ................................................................................................. 118

3. Sensors ................................................................................................................................ 119

3.1. Tipus de sensors ........................................................................................................... 119

3.2. Sensors de contacte ...................................................................................................... 119

3.3. Sensors òptics .............................................................................................................. 120

3.4. Sensors de temperatura ................................................................................................ 121

3.5. Sensors d’humitat ........................................................................................................ 121

3.6. Sensors magnètics ........................................................................................................ 122

3.7. Sensors infrarojos ........................................................................................................ 122

4. Components i usos d’un robot ............................................................................................ 123

4.1. Arquitectura d’un robot ............................................................................................... 123

4.2. Aplicacions .................................................................................................................. 124


116

1. Introducció

1.1. Automatització

La recerca d’una major comoditat per als usuaris i de l’eliminació de la possibilitat de

l’errada humana en l’activitat tecnològica i els processos industrials es pot dividir en tres fases:

1a fase - Mecanització. L’usuari passa de fer un treball a limitar-se a controlar o programar

una màquina que el fa. Les màquines no només redueixen el treball manual, sinó el nombre

d’usuaris ocupats en eixa tasca.

Per exemple, pujar una càrrega pesada per mitjà d’un ascensor suposa que una única

persona, l’ascensorista, pot fer el treball de molts i a més sense cansar-se. Passem de necessitar

diverses persones a només una per a alçar una càrrega, i a més eixa persona realitza un treball

més còmode que els antics portadors.

2a fase - Automatització. Quan la màquina puga

treballar sense necessitat d’un control permanent per part de

l’usuari una vegada que s’ha posat en marxa.

Per exemple, substituir l’ascensor anterior per una

escala mecànica; ja no necessitem a ningú que puge i baixe

amb l’escala, sinó només que la pose en marxa, l’apague i

l’arregle en cas d’avaria. Passem de necessitar múltiples

ascensoristes a només un tècnic que pot controlar totes les

escales de l’edifici.

1.2. Robotització

3a fase - Robotització. L’últim pas consisteix a substituir no només el treball manual de

l’home sinó també l’intel·lectual, per mitjà d’una màquina intel·ligent que no sols és capaç de fer

una tasca repetitiva sense necessitat de

supervisió externa, sinó que sap prendre

decisions.

Per exemple, substituïm el tècnic de les

escales mecàniques per un control per ordinador

capaç de posar en marxa l’escala, de bloquejar-la

en cas d’avaria i d’interrompre el seu

funcionament quan no hi ha ningú pujant, per a

estalviar energia. Un únic tècnic pot supervisar

uns quants ordinadors, i cadascun d’aquests,

totes les escales mecàniques de molts edificis.


117

Et recomanem que analitzes l’animació que apareix a la pàgina de continguts que explica

els avantatges i inconvenients de la progressiva automatització, així com les característiques

principals de les màquines, els autòmats i els robots.

Així, doncs, la màquina és capaç de realitzar un treball dirigit per un usuari, l’autòmat és

capaç de realitzar el treball senzill i repetitiu que li manen sense necessitat de supervisió i el robot

és capaç de decidir quin és el treball que ha de fer.

Màquina

Autòmat

Robot

Androide

Hi ha robots antropomorfs, és a dir, construïts amb una estructura semblant a la del cos

humà, que reben el nom d’androides. No obstant això, fora de les novel·les de ciència-ficció els

androides no són d’ús habitual en la indústria, sinó que la major part dels robots que podem veure

en les empreses són màquines electròniques que poden o no tenir algun braç articulat.

2. Sistemes de control

Recordem que els automatismes i els robots són capaços d’iniciar i de parar processos sense

la intervenció manual de l’usuari. Per a això necessitaran rebre informació de l’exterior,

processar-la i emetre una resposta. En un automatisme eixa resposta serà sempre la mateixa però,


118

en un robot, podem tenir diferents comportaments segons les circumstàncies. A açò se l’anomena

un sistema de control.

A la informació que rep el sistema de l’exterior se l’anomena, de forma genèrica, entrada o

input. A les condicions que existeixen en l’exterior després de l’actuació (o no actuació) del robot

se’ls anomena, de forma genèrica, eixida o output.

Hi ha dos tipus de sistemes de control d’un robot: sistemes de control de llaç obert i

sistemes de control de llaç tancat.

2.1. Sistemes de llaç obert

En els sistemes de llaç obert o sistemes sense realimentació, l’eixida no té efecte sobre el

sistema.

Aquest seria l’esquema que els defineix:

La major part de sistemes de llaç obert seran automatismes als quals no podrem anomenar,

en sentit estricte, robots. Açò és degut a què, al no tenir en compte l’eixida, la seua capacitat de

presa de decisions “intel·ligents” és molt limitada.

Per exemple, un sistema de reg en llaç obert té un temporitzador que el posa en marxa tots

els dies a una determinada hora; rega les plantes durant un cert temps passat el qual s’interromp,

amb independència que les plantes hagen rebut la quantitat d’aigua adequada, una quantitat

excessiva o una quantitat insuficient. Es tracta d’un automatisme, però no d’un autèntic robot.

Et recomanem que analitzes l’animació que apareix en la pàgina de continguts que mostra

el funcionament d’una torradora, com a sistema de control de llaç obert. Al no tenir termòstat,

la màquina deixa de funcionar sense saber si està torrada o no la llesca de pa.

2.1. Sistemes de llaç tancat

Sistemes de llaç tancat o sistemes amb realimentació o feedback. La presa de decisions del

sistema no depén només de l’entrada sinó també de l’eixida.

El sistema és més flexible i capaç de reaccionar si el resultat que està obtenint no és

l’esperat; els sistemes a què podem anomenar robots quasi sempre són de llaç tancat.

Senyal d’entrada (Input)

Elements de

control

Procés

Senyal d’eixida (Output)


119

Aquest seria l’esquema que els defineix:

Un sistema de reg en llaç tancat, no es pararà al cap d’un temps fix, sinó quan detecta que

s’està aconseguint l’objectiu buscat, és a dir, que la humitat de les plantes és l’adequada. I es

posarà en marxa, no a una hora determinada, sinó en qualsevol moment en què la humitat se situe

per davall d’un valor determinat.

Et recomanem que analitzes l’animació que apareix en la

pàgina de continguts que mostra el funcionament d’un forn, com

a sistema de control de llaç tancat. Al tenir termòstat, la màquina

deixa de funcionar quan aconsegueix la temperatura assenyalada, i

torna a elevar la temperatura si aquesta baixa.

3. Sensors

Les dades d’entrada i de realimentació dels sistemes de control s’introdueixen mitjançant

uns dispositius, normalment electrònics, que s’anomenen sensors.

El sensor tradueix la informació que li arriba de l’exterior mitjançant un impuls elèctric,

normalment digital (passa corrent o no en passa), que pot ser analitzada i processada per la unitat

de control del sistema.

3.1. Tipus de sensors

Hi ha diferents tipus de sensors, en funció del tipus de variable que hagen de mesurar o

detectar:

De contacte.

Òptic.

Tèrmics.

D’humitat.

Magnètics.

D’infrarojos.

3.2. Sensors de contacte

S’empren per a detectar el final del recorregut o la posició límit de components mecànics.

Per exemple: saber quan una porta o una finestra, que s’obrin automàticament, estan ja

completament obertes, i per tant el motor que les acciona s’ha de parar.

Senyal d’entrada (Input)

Elements de

control

Procés

Senyal d’eixida (Output)

Realimentació


120

Els principals són els anomenats final de carrera o final de recorregut. Es tracta d’un

interruptor que consta d’una xicoteta peça mòbil i d’una peça fixa que s’anomena NO

(normalment obert), o NT (normalment tancat).

La peça NO està separada de la mòbil. Només fa contacte quan el component mecànic

arriba al final del seu recorregut i acciona la peça mòbil, fent que passe el corrent pel circuit de

control.

La peça NT fa contacte amb la mòbil i només se separa quan el

component mecànic arriba al final del seu recorregut i acciona la peça

mòbil impedint el pas del corrent pel circuit de control. Segons el

tipus de fi de carrera, pot haver-hi una peça NO, una NT o ambdós.

Punxa en la imatge que apareix en la pàgina de continguts per a

veure el vídeo d’un robot amb sensors de proximitat en la seua part

superior, i amb sensors de contacte en el seu para-xocs inferior.

3.3. Sensors òptics

Detecten la presència d’una persona o d’un objecte que interrompen el feix de llum que li

arriba al sensor.

Els principals sensors òptics són les fotoresistències, les LDR.

Recordem que es tractava de resistències el valor de les quals disminuïa amb la llum, de

manera que quan reben un feix de llum permeten el pas del corrent elèctric pel circuit de control.

Quan una persona o un obstacle interromp el pas de la llum, la LDR augmenta la seua resistència

i interromp el pas de corrent pel circuit de control.

Circuit automàtic: detector d’obscuritat

Les LDR són molt útils en robòtica per a regular el moviment dels robots i parar-lo quan

van a entropessar amb un obstacle, o bé disparar alguna alarma. També serveixen per a regular la

il·luminació artificial en funció de la llum natural.

El circuit que apareix en la imatge superior ens permetria controlar la posada en marxa

d’una alarma en disminuir la intensitat lluminosa que incideix sobre una LDR.

Senyal d’entrada (Input) Ex. Llum

Elements de control

Procés

Senyal d’eixida (Output) Ex. So


121

3.4. Sensors de temperatura

Els termistors són els principals sensors de temperatura.

Es tracta de resistències el valor de les quals augmenta amb la temperatura (termistor PTC)

o bé disminueix amb la temperatura (termistor NTC).

Per tant, depén de la temperatura que el termistor permeta o no el pas del corrent pel circuit

de control del sistema.

El símbol i l’aparença d’un termistor és:

La principal aplicació dels sensors

tèrmics és, com és lògic, la regulació de

sistemes de calefacció i aire condicionat, a

més de les alarmes de protecció contra

incendis.

Punxa en la imatge que apareix en la

pàgina de continguts per a veure el vídeo

d’una curiosa aplicació dels sensors de

temperatura.

3.5. Sensors d’humitat

Es basen en què l’aigua no és un material aïllant, com ara l’aire, sinó que té una

conductivitat elèctrica; per eixa raó el Reglament Electrotècnic de Baixa Tensió prohibeix la

presència de preses de corrent pròximes a la banyera, com vam veure en el tema anterior.

Per tant un parell de cables elèctrics nus (sense cinta aïllant recobrint-los) conduiran una

xicoteta quantitat de corrent si l’ambient és humit; si posem un transistor en zona activa que

amplifique aquest corrent, tenim un detector d’humitat.

Sensor d’humitat

Símbol

Sensor d’humitat de fabricació casera

Els sensors d’humitat s’apliquen per a detectar el nivell de líquid en un depòsit, o en

sistemes de reg de jardins per a detectar quan les plantes necessiten ser regades i quan no.


122

L’esquema elèctric mostra una sonda que detectaria la humitat i gràcies als transistors

s’amplifica el senyal per a posar en marxa la bomba de reg.

3.6. Sensors magnètics

Detecta els camps magnètics que provoquen els imants o els corrents elèctrics. El principal

és l’anomenat interruptor Reed. Consisteix en un parell de làmines metàl·liques de materials

ferromagnètics ficades a l’interior d’una càpsula. Aquetes làmines metàl·liques s’atrauen en

presència d’un camp magnètic, tancant el circuit.

El seu símbol recorda vagament al de l’interruptor convencional:

L’interruptor Reed pot substituir als finals de carrera

per a detectar la posició d’un element mòbil, amb l’avantatge

que no necessita ser espentat físicament per l’esmentat

element sinó que pot detectar la proximitat sense contacte

directe. Açò és molt útil quan interessa evitar el contacte

físic, per exemple per a detectar el nivell d’aigua d’un depòsit

sense risc de curtcircuits.

Punxa en la imatge que apareix en la pàgina de

continguts per a veure el vídeo en què un interruptor Reed és

activat per un pèndol magnètic.

3.7. Sensors infrarojos

Si recordem l’espectre electromagnètic estudiat al tema 3, existia una franja d’ones

electromagnètiques la freqüència de la qual és molt baixa perquè els nostres ulls la detecten; són

els infrarojos.

Hi ha díodes capaços d’emetre llum infraroja i transistors sensibles a aquest tipus d’ones i

que, per tant, detecten les emissions dels díodes. Aquesta és la base del funcionament dels


123

comandaments a distància; el comandament conté díodes que emeten infrarojos que són rebuts

pels fototransistors de l’aparell.

Els díodes d’infrarojos són, a simple vista, idèntics als LED, com es pot apreciar en la

imatge. Es representen de la mateixa manera. El símbol dels fototransistors és semblant al dels

transistors normals, però afegint les fletxes que representen la llum que reben.

Recordem que les fletxes ixen de l’element quan aquest emet llum o radiació infraroja i,

entren en ell, quan l’element rep l’esmentada radiació.

4. Components i usos d’un robot

4.1. Arquitectura d’un robot

D’acord amb l’estructura d’un sistema de control (entrada, control i eixida) que hem

estudiat anteriorment, en un robot podem distingir els següents components:

Els distints tipus de sensors que hem vist i que s’encarreguen de subministrar les dades

d’entrada i/o de realimentació del sistema.

La unitat de control que processa la informació que proporcionen els sensors i pren

decisions d’acord amb la informació rebuda. Generalment es tracta de la CPU (unitat

central de procés) d’un ordinador. En la pròxima unitat veurem com es programa el robot

per a donar-li ordres.

Els actuadors, que són els elements que executen les ordres de la unitat de control. Poden

ser elèctrics, mecànics, hidràulics o pneumàtics.

En un sistema de calefacció robotitzat, els actuadors

posaran en marxa o apagaran la caldera i obriran o tancaran

les vàlvules dels radiadors. En una fàbrica, els actuadors

dotaran de moviment o pararan els braços mecànics, les

cintes transportadores, els elements de tall, etc.

Punxa en la imatge que apareix en la pàgina de

continguts per a veure un vídeo explicatiu de les parts d’un

braç robot i com es construeix.


124

4.2. Aplicacions

Vegem les principals aplicacions que tenen els robots en la indústria:

Soldadura. El robot pot soldar estalviant-li a l’operari el perill de les altes temperatures i

els vapors tòxics que es desprenen en el procés.

Aplicació de pintura, esmalt i adhesius. És un treball repetitiu adequat perquè ho faça una

màquina en què, a més, se sol treballar amb productes tòxics.

Operacions de tall: torns, fresadores, trepants, polidores, etc. Les màquines de control

numèric permeten dur a terme aquestes operacions amb la màxima precisió i sense risc.

Plantes nuclears. Els robots poden treballar en les zones sotmeses a radiacions.

Moviment de peces. Els robots s’encarreguen de posar les peces o els materials en

plataformes, de subministrar-li-les a les màquines o d’extraure d’aquestes últimes els

productes acabats.

Muntatge i acoblament. Són robots els que s’encarreguen de peces molt xicotetes, que

necessiten una gran precisió, com poden ser els components elèctrics o electrònics.

Punxa en la imatge que apareix en la pàgina de continguts per a visualitzar un vídeo on es

veuen els robots treballant en diferents sectors de la indústria.

Tecnologia 4t ESO 12 - Control per ordinador

125

Tema 12. Control per ordinador

Objectius


Conèixer i comprendre els conceptes relacionats amb la comunicació i el control d’un

sistema.

Entendre i implementar programes senzills en un llenguatge de programació senzill com

MSWLOGO.

Comprendre el funcionament bàsic d’una targeta controladora.

Índex

1. Comunicació amb l’ordinador ............................................................................................ 126

1.1. Llenguatge ................................................................................................................... 126

1.2. Targetes controladores ................................................................................................. 126

1.3. Entrades i eixides ......................................................................................................... 127

2. Primitives de programació .................................................................................................. 127

2.1. Programació en llenguatge LOGO .............................................................................. 127

2.2. Entorn de MSWLogo ................................................................................................... 127

2.3. Primitives bàsiques ...................................................................................................... 128

2.4. Utilitzant colors ........................................................................................................... 130

2.5. Creant seqüències repetitives ....................................................................................... 131

2.6. Mostrar text: ROTULA ................................................................................................ 132

2.7. Crear finestres i botons ................................................................................................ 133

2.8. Procediments ................................................................................................................ 133

2.9. Control de temps: ESPERA ......................................................................................... 134

3. Variables de programació ................................................................................................... 135

3.1. Concepte ...................................................................................................................... 135

3.2. Usant variables en text ................................................................................................. 135

3.3. Procediments amb variables ........................................................................................ 136

3.4. Variables de dades en finestres .................................................................................... 136

3.5. Variables d’atzar .......................................................................................................... 137

3.6. Avaluant condicions .................................................................................................... 138

4. Control del programa .......................................................................................................... 139

4.1. Bucles: ordres reiteratives ............................................................................................ 139

4.2. Primitives de control de la targeta ............................................................................... 140


126

1. Comunicació amb l’ordinador

1.1. Llenguatge

El llenguatge de programació o codi és la forma que tenim de comunicar-nos amb un

ordinador; els circuits electrònics digitals de la màquina li permeten transformar les nostres

instruccions en senyals elèctrics.

Recordem que és el codi binari el que ens permet interactuar amb la màquina. Als zeros i

uns se’ls anomena llenguatge màquina, perquè són instruccions que el sistema electrònic és capaç

de comprendre (passa o no passa corrent).

Però seria molt laboriós traduir a zeros i uns les

instruccions que volem que realitze l’ordinador. El codi ens

permet recórrer a un llenguatge molt més comprensible per

a nosaltres, anomenat llenguatge de programació d’alt

nivell; davall aquest codi hi ha un subcodi encarregat de

traduir les nostres instruccions al llenguatge màquina, és a

dir, a zeros i uns, però ja no necessitem conèixer-lo.

Hi ha centenars de llenguatges de programació i són

molt diversos; alguns d’ells són molt antics, mentres que

d’altres són relativament nous. A més, varien molt segons

la seua complexitat, existint alguns més o menys simples.

A finals dels anys 60 es va desenvolupar un llenguatge

senzill per a educació anomenat LOGO. Aquest llenguatge

és el que utilitzarem en aquesta unitat didàctica.

Imatge per Scientus en

en.wikipedia.org

1.2. Targetes controladores

Les targetes de control o

controladores serveixen d’enllaç entre

l’ordinador i el sistema a controlar o

un robot. Reben les instruccions de

l’ordinador en forma digital i han de

convertir-les en senyals, normalment

analògiques, que siguen comprensi-

bles per al robot; i viceversa, també

han de rebre els senyals del sistema

robòtic i enviar-li-les a l’ordinador

per al seu processament. És a dir,

aquestes targetes tenen una sèrie

d’entrades i una sèrie d’eixides.

Hi ha diferents tipus de

controladores però la seua aparença

és la de qualsevol circuit imprés. Les

controladores necessiten la seua

pròpia font d’alimentació.

Targeta controladora. Font ITE.


127

1.3. Entrades i eixides

Les controladores disposen de diverses entrades i eixides; aquestes poden ser analògiques o

digitals:

Digitals. Admeten només informació del tipus passa-no passa; permetran o no el pas del

corrent pel circuit; són adequades per a connectar elements del sistema robòtic com ara

llums, díodes LED o indicadors del funcionament de la màquina.

Analògiques. Permeten regular la quantitat de corrent que passa (recordem que les

variables analògiques admeten qualsevol valor). Seran adequades si volem regular la

llum que emet una pereta, la velocitat de gir d’un motor.

Analògic Digital

Llum (més o menys intensitat)

Motor (més o menys velocitat)

Llum (engegat / apagat)

Motor (engegat / apagat)

2. Primitives de programació

2.1. Programació en llenguatge LOGO

Una vegada que tenim una idea de com es transmeten les nostres ordres al robot,

començarem a estudiar-les, és a dir, els llenguatges de programació; per molt variats que siguen

aquests, la seua estructura és semblant: sempre parteix d’unes ordres bàsiques anomenades

primitives.

Estudiarem les primitives que usa el programari MSWLogo, basat en el llenguatge Logo,

pensat amb fins didàctics per a explicar els conceptes bàsics de programació.

2.2. Entorn de MSWLOGO

La pantalla de Logo es divideix en dues

parts. Un llenç, en la zona superior on podem

veure la posició i direcció del cursor, i el

resultat de les ordres que hàgem donat fins

llavors. En la zona inferior podem veure la

consola de comandaments amb el codi que

hàgem escrit.

Consola de comandaments

Llenç


128

2.3. Primitives bàsiques

Les ordres o instruccions bàsiques de MSWLogo s’anomenen primitives. Les primitives

han d’escriure’s en el quadro inferior de la finestra de treball. En polsar Enter o fer clic en el botó

Executar, la primitiva s’executa. Si la primitiva s’escriu malament o si li falten dades, l’intèrpret

contesta “no sé com...”. Cadascuna de les ordres queda anotada en la finestra de treball.

La primitiva pot escriure’s completa o mitjançant abreviatures i tant en minúscules com en

majúscules.

AVANZA n (AV n)

Serveix per a desplaçar el cursor una determinada longitud (n) que s’ha d’especificar tot

seguit d’AVANZA o d’AV. Per exemple, AV 40 desplaçarà el cursor 40 unitats. És important

separar amb un espai la primitiva (AV) del paràmetre (40) o el programa no entendrà l’ordre.

GIRADERECHA n (GD n) i GIRAIZQUIERDA n (GI n)

Serveixen per a canviar l’orientació del cursor; el paràmetre (n) que acompanya la primitiva

serà el nombre de graus de gir i haurà d’anar separat mitjançant un espai de la primitiva. En obrir

el programa, el cursor està orientat en direcció vertical amb sentit cap amunt.

GD 90 girarà el cursor 90 graus en el sentit de les agulles del rellotge. GD 180 o GI 180

dóna la volta al cursor i el posa en posició de retrocés.

RETROCEDEIX n (RE n)

Fa retrocedir el cursor el nombre d’unitats que li indique el paràmetre (n) que vinga a

continuació. És equivalent a GD 180 o a GI 180 seguit d’AV.

BORRAPANTALLA (BP)

Posa la pantalla en blanc i torna a portar el cursor a la seua posició i la seua orientació

inicial.

BORRATEXTO (BT)

Borra tot el codi escrit en l’àrea de comandaments.

SUBELAPIZ (SL)

Serveix per a avançar sense que el rastre quede marcat.

BAJALAPIZ (BL)

En avançar el rastre deixa marca; és l’opció que està seleccionada per defecte si no hem

utilitzat SL.

CIRCLE

Dibuixa un cercle; ha d’anar acompanyada d’un paràmetre que indique el valor del radi.


129

Codi font d’un programa per a dibuixar un triangle equilàter de costat 100

Comandament llarg Abreviatura Explicació

AVANZA 100 AV 100 Fa que la tortuga avance 100

GIRARDERECHA 120 GD 120 La tortuga gira 120º cap a la dreta





OCULTATORTUGA OT Fa que la tortuga desaparega de la

pantalla

Codi font d’un programa per a dibuixar un quadrat de costat 100


MUESTRATORTUGA MT Fa que la tortuga aparega en la

pantalla, si està amagada

SUBELAPIZ SL Fa que les següents ordres no pinten


GIRARIZQUIERDA 90 GI 90 La tortuga gira 90º cap a l’esquerra



BAJALAPIZ BL Fa que les següents ordres pinten









pantalla


130

2.4. Utilitzant colors

PONCOLORLAPIZ n (PONCL n)

S’usa per a seleccionar el color dels traços que anirà produint el cursor en avançar.

PONCOLORPAPEL n (PONCP n)

S’usa per a seleccionar el color de la pantalla.

PONCOLORRELLENO n (POCCR n)

S’usa per a seleccionar el color de farcit de les figures que dibuixem. Per a omplir una

figura que hàgem dibuixat, després de definir el color de farcit amb POCCR s’empra la primitiva

RELLENA.

Aquestes tres primitives necessiten un paràmetre que indique el color, que és un número

segons la taula següent:

0

Negre

4

Roig

8

Marró

12

Rosa clar

1

Blau obscur

5

Violeta

9

Daurat

13

Morat

2

Verd clar

6

Groc

10

Verd obscur

14

Taronja

3

Blau clar

7

Blanc

11

Turquesa

15

Gris

Codi font d’exemple d’ús de colors


PONCOLORPAPEL 3 PONCP 3 Estableix el color del paper com a

color número 3: blau clar

PONCOLORLAPIZ 8 PONCL 8 Estableix el color del llapis com a

color número 8: marró

RETROCEDE 100 RE 100 Fa que la tortuga retrocedisca 100










131






(roman horitzontal)



SUBELAPIZ SL Fa que les següents ordres no pinten

CENTRO Posa la tortuga al centre de la

pantalla


PONCOLORRELLENO 14 POCCR 14 Estableix el color de farcit com a

color número 14: taronja

RELLENA Ompli l’interior de la figura amb el

color designat en PONCOLORRELLENO


PONCOLORRELLENO 4 POCCR 4 Estableix el color de farcit com a

color número 4: roig

RELLENA Ompli l’interior de la figura amb el

color designat en PONCOLORRELLENO


pantalla

2.5. Creant seqüències repetitives

Un programa mínimament complex implica l’execució d’un gran nombre de primitives. El

primer pas per a estalviar-nos codi és emprar la primitiva REPITE, que va acompanyada d’un

paràmetre que indica quin és el nombre de vegades que s’ha de repetir, i d’una altra primitiva,

que serà la instrucció que ha de repetir-se un nombre de vegades.

Un dels exemples més típics que explica la comoditat de l’ús de la primitiva REPITE és la

construcció d’un quadrat. Per a això és necessari fer avançar el cursor la longitud del costat i girar

la seua direcció 90º; caldrà repetir aquesta instrucció quatre vegades.

Utilitzant REPITE podem reduir quatre línies de codi a només una; les primitives que han

de repetir-se es posen entre claudàtors:

Sintaxi: REPITE n [instruccions]

Exemple: REPITE 4 [AV 50 GD 90]

Amb aquesta ordre l’ordinador entén que volem repetir 4 vegades la seqüència següent:

avança 50 i gira dreta 90º. El resultat final és el dibuix d’un quadrat.

Vegem aquest exemple amb més detall així com un altre exemple de dibuix d’un pentàgon.


132

Codi font d’exemple d’ús de REPITE


REPITE 4 [AV 50

GD 90]

Repeteix 4 vegades les següents

ordres: avança 50, gira cap a la dreta

90º. Dibuixa un quadrat.

SUBELAPIZ SL S’alça el llapis per a no deixar el traç


BAJALAPIZ BL Fa que baixe el llapis per a escriure


REPITE 5 [AV 50 GD 72]

Repeteix 5 vegades les següents

ordres: avança 50, gira cap a la dreta

72º. Dibuixa un pentàgon.

2.6. Mostrar text: ROTULA

ROTULA és una de les primitives més interessants perquè ens permet escriure en la

pantalla. Hem de parar atenció perquè el text serà escrit en la direcció del cursor (si el cursor està

vertical el text s’escriurà en vertical).

Per a introduir el text podem fer-ho amb cometes al principi (no al final) si es tracta només

d’una paraula, o entre claudàtors si es tracta de diverses paraules.

Sintaxi: ROTULA [frase]

Exemple: ROTULA "Hola

Exemple: ROTULA [Hola, amic]

Per a escriure diverses línies, haurem de desplaçar el cursor després de cada una o en cas

contrari els textos se superposaran. Abans de desplaçar el cursor, caldrà pujar el llapis per a no

anar deixant empremta i tornar a abaixar-lo abans d’escriure novament.

Codi font d’exemple: ROTULA


GIRADERECHA 90 GD 90 Per escriure el text en horitzontal

ROTULA “Hola” Escriu el text –Hola–

SUBELAPIZ SL S’alça el llapis per a no deixar el traç

GIRADERECHA 90 GD 90 Gir per a avançar cap avall


GIRAIZQUIERDA 90 GI 90 La tortuga gira 90º cap a l’esquerra

per poder escriure una altra línia

BAJALAPIZ BL Fa que baixe el llapis per a escriure

ROTULA [Hola, amic] Escriu el text –Hola, amic–


pantalla


133

2.7. Crear finestres i botons

En els programes sol ser molt útil disposar de botons que ens permeten controlar el cursor

(recordem que el que faça el cursor serà el que farà el sistema a controlar o el sistema robòtic) i

donar-li instruccions des de la pantalla, sense tenir que entrar a modificar el codi.

Hi ha diverses primitives per a fer aquestes accions. Les més importants són

CREAVENTANA i CREABOTON, que ens permeten mostrar una finestra amb botons dins del

nostre programa. (Polsa sobre elles per a obtenir més informació).

Si ens hem enganyat en crear el botó o tota la finestra, els esborrem amb les primitives

BORRABOTON o BORRAVENTANA, seguides del nom del botó o de la finestra precedits

d’una cometa.

BORRABOTON "AVANCE BORRAVENTANA "MIVENTANA

Codi font d’exemple: pantalla amb botons

Comandament llarg Explicació

CREAVENTANA “ “Mi

ventana [Esta es mi

ventana] 120 60 100 70

[PONCP 4]

Crea una finestra amb el text “Esta es mi ventana”,

se situa a 120 unitats a la dreta i 60 davall, i tindrà

100 unitats d’ample i 70 d’alt. En crear la finestra

la pantalla es pinta de color roig.

CREABOTON “Mi

ventana “Avance

[Avance] 10 20 50 15

[AV 50]

Crea un botó situat a 10 unitats a la dreta i 20

davall de la finestra Mi ventana, i tindrà 50 unitats

de llarg per 15 d’ample. En prémer el botó la

tortuga avançarà 50 unitats.

CREABOTON “Mi

ventana “Retroceso

[Retroceso] 10 40 50 15

[RE 50]

Crea un botó situat a 10 unitats a la dreta i 40

davall de la finestra Mi ventana, i tindrà 50 unitats

de llarg per 15 d’ample. En prémer el botó la

tortuga retrocedirà 50 unitats.

2.8. Procediments

De vegades hi ha una combinació de primitives que hem d’usar amb certa freqüència. Les

primitives són text i, per tant, es poden copiar i enganxar d’un lloc a un altre. Però, això suposa

afegir moltes línies de codi. Intentar eliminar codi superflu és molt important en un programa de

certa complexitat.

Per a això es creen els procediments; s’assigna un nom a aqueix conjunt de primitives de

manera que s’executen automàticament cada vegada que escrivim el seu nom.

Com a exemple, vegem un procediment que ens permet dibuixar quadrats. Ja havíem reduït

amb anterioritat el codi necessari per a dibuixar un quadrat. Gràcies a la primitiva REPITE,

havíem convertit les quatre primitives necessàries per a dibuixar els quatre costats en només una:


No obstant això, si hem de dibuixar molts quadrats, repetir constantment aquesta primitiva

complica el codi del programa; creem per tant un procediment anomenat quadrat:

PARA quadrat


FIN


134

La primera línia d’un procediment consta sempre de PARA seguit del nom (no s’admeten

espais, ni titles, ni caràcters diferents de lletres i números en el nom). L’última línia dirà

únicament FIN i les línies intermèdies, que poden ser més d’una, inclouen les primitives que van

a executar-se mitjançant el procediment.

Per a escriure un procediment utilitzarem

l’editor del programa; per a això farem clic en

el cantó inferior dret on posa Editar. Se’ns

obrirà una finestra en què podem escriure el

procediment.

Després d’escriure el procediment,

seleccionem dins del menú Fitxer l’opció desar

i eixir. El procediment quedarà emmagatzemat

en la memòria i s’accedirà a d’ell com si es

tractara d’una primitiva.

La segona forma d’escriure un

procediment consisteix a escriure la primera

línia (PARA + nom del procediment) i polsar

intro. Ens sorgirà una finestra perquè afegim

les primitives amb les instruccions; després de

cada primitiva polsem intro.

Quan hàgem introduït totes les línies

intermèdies del procediment (en el cas del

quadrat només és una) fem clic a Cancel·lar,

perquè el programa afija la línia FIN.

Quan tenim definit el procediment, n’hi

ha prou amb escriure el seu nom (quadrat)

perquè s’execute, igual que si es tractara d’una

primitiva.

Per a modificar el procediment, fem clic

a Editar i ens sorgirà una finestra amb el codi

de tots els procediments que hàgem definit.

Podem modificar-los i desar els canvis.

2.9. Control de temps: ESPERA

Amb ESPERA podem generar un interval entre una primitiva i una altra. Ha d’anar seguit

d’un paràmetre que indique el temps: cada segon són 60 unitats de temps. D’aquesta manera

podem definir al nostre gust el temps d’execució de les distintes ordres d’un procediment.

Per exemple, anirem introduint un text per parts:

NOTA: els comentaris dins del codi després del ; (punt i coma) no seran processats per

l’ordinador.


135

PARA salutacio ;inici del procediment salutacio

GD 90 ;gira a la dreta 90º

ROTULA "Hola ;escriu a la pantalla la paraula “Hola”

ESPERA 30 ;espera mig segon abans d’executar el següent comandament

BP ;en cas contrari, els textos se superposaran

GD 90

ROTULA [Com estàs?]

ESPERA 30

BP

FIN ;final del procediment salutacio

Si el que volem és que el programa es repetisca de forma indefinida, l’última instrucció del

programa ha de ser el propi nom del programa. D’aquesta forma el programa es cridarà a si

mateix i tornarà a començar abans d’acabar.

3. Variables de programació

3.1. Concepte

Les variables són dades, numèriques o de text, que poden prendre diferents valors. A les

variables se’ls assigna un valor mitjançant la primitiva HAZ. Perquè el programa les identifique

com a variables, el seu nom ha d’anar precedit de cometes.

HAZ "numero 80 ;assigna el valor 80 a la variable numero

Una vegada que li hem assignat un valor, per a utilitzar-la escriurem el seu nom precedit de

dos punts:

AV :numero ;avança la quantitat d’unitats emmagatzemades a la variable numero

Per tant, s’empren les cometes per a definir la variable i els dos punts per a llegir-la.

Si la variable és de text, es defineix el seu valor introduint-lo entre claudàtors:

HAZ "nom [Pau] ;assigna el text Pau a la variable nom

Amb el comandament següent s’escriurà a la pantalla el text contingut a la variable nom:

ROTULA :nom

Anem a veure un exemple:

HAZ "numero 80

GD 90

AV :numero

HAZ "nom [Pau]

ROTULA :nom

Explicació del codi de l’exemple: el valor 80 s’emmagatzema en la variable numero.

Accedim a aquest valor usant els dos punts. Tot seguit, s’emmagatzema el text "Pau" en la

variable nom. Accedim a aquest valor usant els dos punts.


136

3.2. Usant variables en text

De vegades ens interessa introduir variables en mig d’un text. Per a això disposem de la

primitiva FRASE.

Hem de posar el text entre claudàtors i tota la frase, el text i les variables, entre parèntesis

perquè el programa ho considere tot com una unitat.

Vegem-ho amb un exemple:

GD 90

HAZ "nom [Pau]

ROTULA (FRASE [Em diuen ] :nom)

Apareixerà en la pantalla “Em diuen Pau”

3.3. Procediments amb variables

Els procediments permeten incloure variables en el seu nom; d’aquesta forma, en cridar al

procediment li estarem donant també el valor que li ha d’aplicar a la variable.

Vegem-ho reprenent l’exemple del quadrat. Ens resulta molt útil definir una variable per al

costat del quadrat, i donar-li el seu valor en el mateix moment de cridar al procediment.

PARA quadrat :costat

REPETEIX 4 [AV :costat GD 90]

FIN

Definit així el procediment, en cridar-lo podrem donar ja el valor del costat i dibuixar molt

fàcilment un gran nombre de quadrats del costat que desitgem:

quadrat 40

quadrat 60

quadrat 80

3.4. Variables de dades en finestres

Una utilitat molt habitual de les variables és la de permetre que l’usuari introduïsca dades.

Per a això hem de conèixer, en primer lloc, la primitiva PREGUNTABOX, que serveix per a

obrir una finestra en què el programa ens demane informació.

PREGUNTABOX [Nom de la caixa] [Pregunta]

Els paràmetres de text que acompanyen aquesta primitiva són el nom que figurarà en la

finestra i el text de la pregunta o la petició d’informació que la finestra durà a terme.

PREGUNTABOX es pot emprar com a paràmetre de HAZ, de manera que la resposta que

introduïm en la finestra quede emmagatzemada en forma de variable.

El contingut de PREGUNTABOX s’assimila com a valor tipus text; si es tractara

d’emmagatzemar un número hem d’usar la següent sintaxi:

PREGUNTABOX PRIMERO [Nom de la caixa] [Pregunta]

Exemple de variables de dades en finestres:


137

GD 90

HAZ "nom PREGUNTABOX [Dis-me el teu nom] [Com et diuen?]

ROTULA (FRASE [Hola, ] :nom [!])

SL

GD 90

AV 100

GI 90

HAZ "numero PRIMERO PREGUNTABOX [Dis-me la teua edat] [Quants anys tens?]

ROTULA (FRASE [Tens ] :numero [anys])

OT

Explicació: Introduïm en una pantalla anomenada “Dis-me el teu nom” i amb el text “Com

et dius?” un valor i l’emmagatzemem en la variable de text nom.

Usem el nom en una frase i ho escrivim en pantalla com “Hola nom!”

Ens col·loquem davall d’aquest text.

En una pantalla anomenada “Dis-me la teua edat” i amb el text “Quants anys tens?”

introduïm un valor i l’emmagatzemem en la variable numèrica (per això usem PRIMERO)

numero.

Ho usem en una frase i ho escrivim en pantalla com “Tens numero anys”.

Amaguem la tortuga.

3.5. Variables d’atzar

La primitiva ATZAR tria a l’atzar un número entre el 0 i l’inferior al qual li posem com a

paràmetre. Per exemple, ATZAR 11 triarà un número aleatori entre el 0 i el 10.

Vegem un exemple. Dibuix d’un quadrat de costat aleatori entre 0 i 100.

PARA quadrat :costat

REPITE 4 [AV :costat GD 90]

FIN

HAZ "numero ATZAR 101

quadrat: numero

En la primera part del programa creem un procediment anomenat quadrat, que necessita

una variable per a definir el costat del quadrat a dibuixar.

En l’ordre HAZ "costat ATZAR 101, el programa tria a l’atzar un valor entre 0 i 100, i

l’emmagatzemarà en la variable numero. Després dibuixa un quadrat amb la variable numero

com a costat.

Ara bé, què passaria si tornàrem a donar l’última ordre? El programa tornaria a dibuixar un

quadrat de la mateixa grandària, ja que no hem modificat la variable numero. Podríem modificar

el valor del costat del quadrat repetint l’ordre HAZ "numero ATZAR 101, emmagatzemant-se un

altre valor a l’atzar en la variable número. Si dibuixàrem ara un altre quadrat :numero

segurament tindria un valor diferent.


138

3.6. Avaluant condicions

De vegades ens interessa que una primitiva, o una part del programa, s’execute només si es

compleix una condició. Per a això hi ha la primitiva SI; la condició ha d’escriure’s entre

claudàtors. Vegem un exemple:

SI :costat > 40 [RETOLA [Costat molt gran]

Si el valor de la variable costat és major que 40 llavors escriu en la pantalla "Costat molt

gran". Si fóra menor o igual no faria res.

La primitiva SISINO perfecciona a la SI en permetre donar dues instruccions: la primera si

la condició es compleix i la segona si no es compleix. Les dues condicions aniran entre

claudàtors. Vegem un exemple senzill:

SISINO :costat > 40 [ROTULA [Costat molt gran]] [REPITE 4 [AV :costat GD 90]]

Si el valor de la variable costat és major que 40 llavors escriu en la pantalla "Costat molt

gran". Si fóra menor o igual realitza l’ordre que hi ha dins de l’últim claudàtor, dibuixa un

quadrat la grandària del qual està definit per la variable costat.

Exemple: Programa d’un joc pel qual hem d’endevinar un número a l’atzar de l’1 al 5. Per

tal d’evitar el 0, utilitzarem la primitiva ATZAR 5, que obtindrà un número entre 0 i 4, i li

sumarem 1:

PARA joc

BP GD 90

HAZ "numero 1 + ATZAR 5

HAZ "intent PRIMERO PREGUNTABOX [Endevina el número] [Escriu un número de l’1 al 5:]

SISINO :intent = :numero [RETOLA [Has encertat!]] [RETOLA [Has fallat]]

FIN

Farem una millora en el joc; que ens done una segona oportunitat i una pista dient-nos si el

número buscat és major o menor que el que hem posat:

PARA joc

BP GD 90

HAZ "numero 1 + ATZAR 5

HAZ "intent PRIMERO PREGUNTABOX [Endevina el número] [Escriu un número de l’1 al 5:]

SI :intent > :numero [HAZ "intent2 PRIMERO PREGUNTABOX [Endevina el número] [Massa gran! Escriu un nou número:]]

SI :intent < :numero [HAZ "intent2 PRIMERO PREGUNTABOX [Endevina el número] [Massa xicotet! Escriu un nou número:]]

SISINO :intent2 = :numero [ROTULA [Has encertat!]] [ROTULA [Has tornat a fallar]]

SI :intent = :numero [BP GD 90 RETOLA [Has encertat!]];

FIN

En l’última línia li afig BP i GD 90 perquè el programa esborre el missatge anterior i

escriga en línia recta, cas d’haver encertat a la primera (ja que no s’ha assignat cap valor a

intent2, no coincidirà amb el número i en la línia anterior escriurà que hem tornat a fallar).


139

4. Control del programa

4.1. Bucles: ordres reiteratives

Es tracta de primitives o procediments que es repeteixen un número indefinit de vegades

fins que l’usuari els para manualment, o fins que es compleix alguna condició programada perquè

faça detindre’s el procediment.

Per a fer una instrucció o un procediment reiteratiu hi ha dues maneres: la primera és

emprar la primitiva SIEMPRE, en la que la instrucció o instruccions que es posen a continuació

entre claudàtors es repetiran una vegada i una altra de forma indefinida.

Per exemple, mitjançant aquesta instrucció tindrem un quadrat intermitent; el programa

dibuixarà un quadrat, esperarà, ho esborrarà, ho tornarà a dibuixar i així successivament:

SIEMPRE [REPETEIX 4 [AV 40 GD 90] ESPERA 20 BP ESPERA 20]

Per a parar la instrucció farem clic en el botó Alto de l’àrea de comandaments.

L’altra forma és crear un procediment que es cride a si mateix en finalitzar (en la línia

anterior a FIN). D’aquesta manera es repetirà sempre:

PARA Quadratintermitent

REPITE 4 [AV 40 GD 90] ESPERA 20 BP ESPERA 20

Quadratintermitent

FIN

De vegades no ens interessa que l’ordre es repetisca sempre de la mateixa forma, sinó que

volem anar modificant-la cada vegada que s’execute. Per exemple, dibuixar quadrats de costat

cada vegada més gran. Per a això podem crear una variable i programar-la perquè patisca alguna

modificació en les successives reiteracions del procediment.

Vegem com fer quadrats el costat del qual va augmentant en 10 unitats:

HAZ "costat :costat + 10 ;és a dir, suma-li 10 al valor actual que tinga el costat

PARA Quadratscreixents :costat

REPITE 4 [AV :costat GD 90] ESPERA 50

HAZ "costat :costat + 10

Quadratscreixents :costat

FIN

En cridar al programa caldrà assignar un valor al costat del primer quadrat, per exemple 5

unitats.

Per tal d’evitar que continue fent quadrats fins a l’infinit, podem afegir la condició que en

el moment en què el costat supere un cert valor el programa cride la primitiva ALTO, és a dir,

pare. Naturalment caldrà posar aquesta condició abans de donar l’ordre de repetir el programa.

PARA Quadratscreixents :costat

REPITE 4 [AV :costat GD 90] ESPERA 50

HAZ "costat :costat + 10

Si :costat > 150 [ALTO]

Quadratscreixents :costat

FIN


140

4.2. Primitives de control de la targeta

MSWLogo serveix com a base per a aprendre l’estructura d’un llenguatge de programació.

En tecnologia té, no obstant, un altre ús més específic del que ja hem parlat, que és el de donar

ordres a un robot a través d’una targeta controladora.

La targeta es connecta a un port de l’ordinador i en el seu driver d’instal·lació ha de tenir un

arxiu que es copia i enganxa a la carpeta del disc dur on està instal·lat el programa de control (en

aquest cas MSWlogo).

Tot seguit s’obri el programa i des d’ell es carrega aquest arxiu, que obri el port de

comunicació entre l’ordinador i la controladora, i habilita les primitives que permeten controlar

les entrades i eixides de la targeta.

Algunes d’aquestes primitives són:

CONECTA 3, connecta l’eixida número 3 en aquest cas.

APAGA 3, desconnecta l’eixida número 3.

ENTRADA 3, comprova si l’entrada número 3 està activada o no, i torna una resposta

lògica: vertader o fals.

VOLTATGE 3 3, fixa en l’eixida analògica 3 una tensió de 3 volts.

Controladora Arduino

En la part superior de la targeta podem distingir unes entrades / eixides digitals. En la part

inferior, unes entrades analògiques i d’altres per a alimentació d’energia. Cadascuna d’aquestes

entrades i eixides tenen un número per a identificar-les.

A l’esquerra, de perfil, hi ha un element metàl·lic. Es tracta d’un port USB per a connectar-

la a l’ordinador.

Documents

Llibre Tecnologia 4t ESO