TECNOLOGIA i ENGINYERIA I

 MANUAL ARDUINO

CODI TINKERCAD:  UXU-CDJ-BZT

                                        UXUCDJBZT

ACCÈS A: PROGRAMA S4A


ACCÈS A: S4A PDF

PROJECTE A: PROGRAMACIÓ S4A SEMÀFOR

Objectius del Projecte:                                                                                                                          1. Aprendre a programar amb S4A utilitzant blocs de Scratch.                                                    2. Connectar i controlar components electrònics (LEDs, polsadors) amb Arduino.                3. Desenvolupar un sistema que simule el funcionament d'un semàfor amb lògica bàsica. 4. Introduir conceptes de programació com bucles, condicionals i esdeveniments.          

              Descripció del Projecte:
El projecte consisteix a crear un semàfor que funcione de manera automàtica, però que també responga a la pulsació d'un botó (simulant un vianant que vol creuar). El semàfor tindrà tres estats:
1. Estat normal: El semàfor canvia de vermell a groc i a verd i viceversa .  En estat normal, el semàfor ha de seguir la seqüència: verd → groc → vermell → groc → verd.
- Quan es prem el botó, el semàfor ha de canviar a vermell després d'un breu temps (per exemple, 5 segons) i després tornar a la seqüència normal.                                                         2. Estat vianant: Quan es prem el botó, el semàfor canvia a vermell per permetre el pas del vianant després d'un breu interval. El semàfor dels vianants passarà a verd.   Amb una variable contarem els vianants que passen(vegades que es polsa).                                          3. Estat inicialització: Amb un polsador virtual es posarà  ambdós semàfors en vermell durant uns segons i reiniciarà el contatge de vianants.                                                                 A la pantalla gràfica tindrem una imatge amb els semàfors i un fons d'un carrer amb pas de zebra.

PROJECTE B: PROGRAMACIÓ S4A BARRERA

Objectius del Projecte:                                                                                                                          1. Aprendre a programar amb S4A utilitzant blocs de Scratch.
2. Controlar un servomotor per simular el moviment duna barrera de garatge.
3. Utilitzar un  un polsador per detectar la presència d'un vehicle.

4. Desenvolupar un sistema automatitzat que obriga i tanque la barrera en funció de la detecció d'un vehicle.                                                                                                                            5. Introduir conceptes de programació com bucles, condicionals i esdeveniments.      

                                                                                                                    

Descripció del Projecte:

  El projecte consisteix a crear un sistema que controle una barrera de garatge simulada. Quan el  polsador detecte un vehicle, la barrera s'obrirà automàticament i s'encendrà un LED verd. Després dun temps, la barrera es tancarà i s'encendrà un LED roig. El servomotor simularà el moviment de la barrera.

El garatge tindrà 5 places i amb una variable indicarem les places lliures que queden. Si les places estan ocupades la barrera no s'obrirà .

Amb un botó virtual es posarà a zero el contador de places i reiniciarem el cicle.                                                                                                                                                                                  A la pantalla gràfica tindrem una imatge amb una barrera i semàfor i un fons d'un carrer.

FINALITZACIÓ:  El fitxer de S4A s'haurà d'enviar abans del 1 de Març de 2025 a l'adreça següent: c.manascastello@edu.gva.es

amb nomenclatura següent:           nom_alumne_A/B.s4a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LLEIS DE KIRCHOFF

A continuació et vaig a explicar les lleis de Kirchhoff, Les quals ens serveixen per resoldre circuits i conèixer el comportament de tots els seus elements actius i passius. Es tracta de dues lleis: la primera llei de Kirchhoff o llei dels corrents i la segona llei de Kirchhoff o llei de les tensions.

Veurem cadascuna d'elles detingudament i resoldrem exercicis aplicant-les.

Conceptes previs de les lleis de Kirchhoff

Abans de començar amb les lleis de Kirchhoff cal que coneguis una sèrie de conceptes previs per entendre millor els enunciats.

• elements actius: Són els elements d'un circuit capaços de subministrar energia a l'circuit. lesfonts de tensió són elements actius.
• elements passius: Són els elements d'un circuit que consumeixen energia. Són elements passiusles resistències, les inductàncies i els condensadors.
• nus: Punt d'un circuit on concorren més de dos conductors
• branca: Conjunt de tots els elements comprès entre dos nusos consecutius
• malla: Conjunt de branques que formen un camí tancat en un circuit, Que no pot subdividir en altres ni passar dues vegades per la mateixa branca

Per exemple, en el següent circuit:

Els elements actius són els generadors:  E1  E2  E3

Els elements passius són les resistències: R1 .......R7

a, b, c i són els nusos de l'circuit.

Tenim sis branques: ab, bd, bc, ad, dc i ac i cinc malles: abda, dbcd, adca, abcda i abca.

Primera llei de Kirchhoff. Llei dels corrents de Kirchhoff

Els corrents que entren i surten d'un nus estan relacionades entre si per la llei dels corrents de Kirchhoff, L'enunciat és el següent:

«La suma algebraica de totes les intensitats que arriben a un nus és igual a la suma algebraica de totes les intensitats que eixen del nus, considerades totes elles en el mateix instant de temps»:

Per exemple, en el següent nus «a», arriben les intensitats I1, I2 i I3 i eixen les intensitats I4 i I5:

Per tant, aplicant la primera llei de Kirchhoff ens quedaria:

La primera llei de Kirchhoff també es pot enunciar com que «la suma algebraica de totes les intensitats que concorren en un nus és igual a zero»:

S'adopta el conveni de considerar positives a les intensitats que arriben i negatives a les intensitats que eixen.

En el nus de l'exemple anterior:

Aplicant la llei dels corrents de Kirchhoff amb aquest segon enunciat ens queda:

Segona llei de Kirchhoff. Llei de les tensions de Kirchhoff

El voltatge generat en un circuit es consumeix a les caigudes de tensió que es produeixen en totes les resistències connectades en el mateix, ja que per la llei d'Ohm, La tensió és igual a el producte de la intensitat per la resistència (V = IR).

Les tensions generades i les caigudes de tensió produïdes en els receptors es relacionen entre si per la llei de les tensions de Kirchhoff, L'enunciat diu així:

«En tota malla o circuit tancat, la suma algebraica de totes les tensions generades ha de ser igual a la suma algebraica de les caigudes de tensió en totes les resistències al llarg de la malla»:

Si el sumatori del segon membre el passem al primer membre ens queda:

Expressió que ens permet enunciar la segona llei de Kirchhoff d'aquesta manera: «La suma algebraica de les tensions al llarg d'una malla o circuit tancat és igual a zero».

Conveni de signes en la segona llei de Kirchhoff

Per aplicar aquesta llei, hem de tenir en compte si la tensió de el generador o la caiguda de tensió de el receptor és positiva o negativa i això ho establim amb un conveni de signes.

Atenció, els convenis de signes que et vaig a indicar a continuació són vàlids en aquesta expressió:

ja que en l'altra expressió que està igualada a zero, els signes d'IR canviarien.

en els generadors, El conveni de signes per a la tensió és el següent:

• Quan recorrem un generador des de la vora negatiu fins al positiu, la tensió és positiva
• Quan recorrem un generador des de la vora positiu fins al negatiu, la tensió és negativa

La fletxa indica el sentit amb el qual es recorre la malla.

A les resistències, el conveni de signes per a la caiguda de tensió és:

• la caiguda de tensió serà positiva si el sentit de la intensitat que circula per ella coincideix amb el sentit amb el qual es recorre la malla.
• la caiguda de tensió serà negativa si el sentit de la intensitat que circula per ella és contrari a el sentit amb el qual es recorre la malla.

Anem a veure un exemple:

Anem a aplicar la segona llei de Kirchhoff a el següent circuit en la malla amb sentit Abda, on tenim també el sentit de les intensitats (veurem més avall en l'exercici com establir el sentit de les intensitats):

Apliquem la fórmula següent:        

Per E1, el recorregut va de el pol positiu negatiu a l'positiu, després la tensió és positiva. En les tres resistències, la intensitat i el sentit amb el qual es recorre la malla és el mateix.

Ara, passem tots els termes del segon membre restant a el primer membre i ens queda:

És a dir, ens queda que la suma de tensions generades, menys la suma de les caigudes de tensió en els receptors és igual a zero:

Procediment per a resoldre circuits amb les lleis de Kirchhoff

Anem a veure quin és el procediment per a resoldre qualsevol circuit aplicant les dues lleis de Kirchhoff. És el següent:

1. Li assignem una lletra a cada nus del circuit
2. Es dibuixen les intensitats per cada branca, assignant-los un sentit a l'atzar.
3. S'aplica la primera llei de Kirchhoff o la llei dels corrents a tants nusos tinga el circuit menys un.
4. S'aplica la segona llei de Kirchhoff o la llei de les tensions a  les malles del circuit necessaries.
5. Tindrem tantes equacions com a número d'intensitats tinga el circuit.
6. Es resol el sistema d'equacions plantejat, ja siga pel mètode de substitució o aplicant la regla de Cramer si tenim 3 equacions o més
7. Les intensitats que tinguen signe positiu, Tenen el mateix sentit que li assignem en el segon pas. Les intensitats amb signe negatiu tenen sentit contrari al valor assignat inicialment i hem de canviar-los el sentit.
8. Un cop tenim el valor i sentit real de totes les intensitats, ja podem fer un balanç de potències i contestar totes les preguntes sobre l'anàlisi de l'circuit.

Exercici resolt sobre les lleis de Kirchhoff

En el següent circuit, calcula les intensitats de cadascuna de les seves branques i realitza un balanç de potències: 

apliquem la 1a llei al nus a:

Seguim aplicant la llei de les tensions de Kirchhoff a  les malles del circuit. En primer lloc, establim el sentit amb el qual recorrerem cada malla, que en el meu cas serà aquest:

A la primera malla ens queda:

Operem i reordenem termes:

A la segona malla ens queda:

Operem i reordenem termes:

Amb la segona llei de Kirchhoff, ens han eixit dues equacions més, tenint tres en total, igual que el nombre d'intensitats, que són aquestes:

Sol.lució:

Tant I1 com I3 són negatives, després hem de canviar el sentit assignat inicialment. I2 és positiva, després el sentit que li assignem a el principi és el real. Les intensitats al circuit queden de la següent manera:

La potència generada pel circuit és igual a la suma de les potències de cada generador, que serà igual a la tensió de cada generador per la intensitat que la recorre:

En el nostre cas I1 circula per V1, I2 circula per V2 i I3 circula per V3:

Substituïm els valors de les intensitats i tensions i operem:

Seguim calculant la potència consumida pel circuit, que és igual a la suma de la potència de cada resistència, calculada com el valor de cada resistència multiplicada per la intensitat que la recorre al quadrat:

I1 circula per R1 i R3, I2 circula per R4 i I3 circula per R2 i R5:

Substituïm els valors de les intensitats i resistències i operem:

Perquè el circuit funcione amb normalitat, la potència generada ha de ser més gran que la consumida.

En el nostre cas, la potència generada i la consumida són pràcticament iguals (la diferència potser es dega a l'arrodoniment decimals), de manera que el circuit estaria compensat.

Fitxer ELECTRICITAT

Exercicis ELECTRICITAT

Accès a qüestionari de Mecànica 21/01/2019

Vídeos de possibles projectes de mecànica:

1.- Stirling engine syringe 10m

2.- How to make a Thermoacoustic Engine

3.- DIY engine model Harley Davidson

4.- DIY how disc brake and caliper works

5.- Motor stirling 1

6.- Caixa canvi 3 velocitats

Accés tema MECÀNICA