Fritzing ¿Qué es y como se usa?

Trabajar con circuitos impresos o PCB es algo muy común cuando nos adentramos al mundo de la electrónica. Existe muchos programas que nos permiten hacer este tipo de diseños pero en esta ocasión vamos a utilizar uno que nos ha gustado mucho. Su nombre es Fritzing y es un software de desarrollo de circuitos impresos el cual es open source y está disponible para Windows, Mac y Linux.

Este software se ha vuelto muy popular es por eso que desde que empezamos a escribir en este blog hemos usado Fritzing para representar todos los circuitos que hacemos (sí, por eso se ven tan bien). En esta ocasión decidimos escribir un poco acerca de esta increible plataforma.

Lo primero que tienes que hacer es descargar e instalar el software de Fritzing, cosa que es demasiado fácil y lo puedes hacer desde el siguiente link:

http://fritzing.org/download/

Conociendo Fritzing

Una vez que abramos Fritzing vamos a ver la pantalla principal la cual tiene varias partes que describiremos.

• Nuestros proyectos: En esta parte estan los accesos directos a nuestros proyectos más recientes en los que hemos trabajado.
• Vistas disponibles: Al trabajar en Fritzing nos encontraremos que podemos trabajar en nuestro proyecto en 3 vistas diferentes las cuales son: Protoboard, esquema y PCB. Más delante hablaremos más acerca de cada una.
• Lista de componentes: Aquí tenemos acceso a una gran biblioteca de componentes para armar nuestros circuitos. Entre los componentes se encuentran los componentes más básicos y hasta tarjetas de desarrollo importantes tales como Arduino.
• Inspector de partes: En esta sección accederemos al detalle de cada componente que seleccionemos.

Vista protoboard

Esta vista nos da la oportunidad de armar nuestro circuito de la misma manera como si estuvieramos trabajando con un protoboard. La forma en que interactuamos en esta sección es muy fácil ya que es algo a lo que estamos acostumbrados a trabajar.

En la parte de abajo de esta vista podemos apreciar una barra de herramientas con la cual podemos agregar notas, girar los componentes o invertirlos. Además que se nos presenta la opción de compartir para enviar nuestro proyecto a la página oficial de Fritzing y compartirlo con toda la comunidad. Más debajo tenemos una herramienta para hacer zoom (acercamiento) a nuestro circuito, esto es muy útil cuando estamos trabajando con circuitos grandes y queremos apreciar mejor los detalles.

Para trabajar con esta sección lo unico que tenemos que hacer es arrastrar partes hacia la vista y los podremos empotrar al protoboar. Además la forma de cablear es demasiado sencilla ya que solo necesitamos conectar los pines de los componentes y arrastrar hasta donde queremos conectar el componente. Al seleccionar click derecho podemos cambiar el color del cable.

Vista esquema

En esta parte podemos trabajar con nuestro circuito de una manera más clara utilizando solo los simbolos de cada elemento. De esta manera es como si trabajaramos con papel y lápiz para dibujar nuestro circuito. Aquí veremos el circuito que armamos en el protoboard pero con sus respectivos simbolos.

Esta vista es muy útil cuando quieres representar tu circuito de una manera más formal. Es usada cuando quieres hacer un reporte para la escuela o documentar el circuito que estabas haciendo.

Ignorando el desorden del circuito podemos apreciar la vista esquema en la siguiente imagen.

En la parte de abajo tenemos casí las mismas herramientas que la vista de protoboard solo que ahora aparece además un botón que dice “autorutear” al presionar este boton Fritzing hará las conxiones necesarias para conectar de la mejor manera nuestro circuito. En nuestro ejemplo quedo algo así:

Vista PCB

En esta ultima vista se ve nuestro circuito de la forma en que quedaria para imprimir en PCB. En la parte de abajo podemos ver botones para ver las diferentes capas de nuestro circuito, autorutear y exportar para PCB. El boton de autorutear es muy bueno ya que busca la manera en que todo quede interconectado pero además existe la posibilidad de que nosotros mismos modifiquemos el cableado.

Una vez terminado nuestro PCB se pueden exportar los archivos en PDF, SVG o Gerber para crear nuestro circuito físicamente. Existe la posibilidad de mandarlo fabricar con Fritzing y ahí mismo se hace un presupuesto del costo por impresión.

Componentes

Fritzing cuenta con una gran colección de componentes de los cuales podemos hacer uso. Están los básicos donde encontraremos partes como resistencias, capacitores, LED’s, swithces, sensores, displays, etc. Además de tarjetas de desarrollo tales como toda la colección de Arduino, la famosa Raspberry Pi y tarjetas de la tienda de electronicos Sparkfun.

Inspector

En esta sección podemos ver más detalle de cada uno de los componentes. Aquí se encuentra información tales como el nombre, descripción, familia, id, tipo, tags, etc. Esto nos ayuda a conocer más acerca del componente con el cual estamos trabajando.

Como podemos ver Fritzing es una gran opción para diseñar nuestros circuitos y crear nuestros propios PCB’s. Además Fritzing es un proyecto Open Source creado por y para makers, hackers y entusiastas. Esperamos te haya gustado este programa que te presentamos. Más delante harémos tutoriales paso a paso para aprender a usar mejor este programa.

Lección 17 – Arduino – Utilizando Relevadores

Hasta ahora hemos estado trabajando con proyectos donde utilizamos solamente voltajes pequeños de corriente directa, sin duda Arduino es una plataforma muy amigable para proyectos electrónicos pero sería muy interesante poder controlar sistemas que usen voltajes más altos y de corriente alterna. Imagina poder prender y apagar un foco incandescente de 110 volts corriente alterna como los que se usan en los hogares para iluminar recamaras. Pues conectar estos aparatos de 110 volts CA es posible utilizando Arduino pero además necesitaremos hacer uso de un nuevo componente, el Relevador.

El relevado es un pequeño switch electromagnético el cual tiene 2 terminales, una para 5 volts CD y otra que podemos utilizar para 110 volts CA. Internamente el relevador cuenta con una bobina que puede ser activada con los 5 volts que nos proporciona el Arduino, este voltaje crea un campo magnético que es capaz de cerrar el switch para cerrar el circuito de 110 volts CA.

Bobina sin voltaje, el interruptor magnético permanece abierto

Al activar la bobina con 5 volts crea un campo magnético que hace cerrar el interruptor magnético

Nosotros vamos a hacer uso de un pequeño relevador comercial que conectaremos a nuestro Arduino. Ojo, si estas usando otro tipo de relevador tendrás que buscar su hoja de datos (datasheet) para saber cuales son sus terminales, a manera de que puedas construir un circuito correcto y seguro. Para evitar cualquier accidente primero vamos a armar un circuito pero no con corriente alterna sino que con un pequeño LED.

Esquemático del Relé con el circuito del LED

En la siguiente imagen podemos ver el relevador con vista como si lo viéramos desde arriba y se transparentaran las terminales. Las terminales pintadas con rolo van a ir conectadas a la señal de Arduino y las terminales en azul son las que van a cerrar el circuito que enciente el LED. Ojo, NO son terminales que van a alguna fuente, son terminales que cierran un circuito que hace encender un LED, en el diagrama anterior lo podemos ver de una forma más clara.

En el siguiente circuito vemos como se conecta el relevador junto con con el Arduino. Podríamos decir que son dos circuitos totalmente diferentes, uno que enciente un LED y el otro que activa una bobina. Este circuito nos ayudará a saber si conectamos de manera correcta el relevador para después poder usarlo con el circuito de 110 v CA.

Así es como se debe de ver el circuito después de ponerlo a trabajar, pero antes no olvides programar el Arduino, más abajo pusimos un código sencillo para trabajar con el relevador.

Código

En este código vamos a inicializar como salida el pin 2, donde vamos a conectar el Relevador. El programa solo se la pasa apagando y prendiendo el relevado en intervalos de 1 segundo, nada del otro mundo.

	int pinOut = 2;
	void setup()
	{
	//configuramos el pin 2 como salida
	pinMode (pinOut, OUTPUT);
	}
	void loop()
	{
	//Le mandamos la señal de HIGH a la salida del
	//Arduino, la salida es el pin 2
	digitalWrite (pinOut, HIGH);
	//Hacemos un delay de 1 segundo
	delay (1000);
	digitalWrite (pinOut, LOW);
	delay (1000);
	}

view raw

rele

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Usando un foco de 110 volts corriente alterna

ATENCIÓN: En esta parte de la lección vamos a usar corrientes alternas de 110 volts, si deseas seguir haciendo esta parte te pedimos que tengas mucho cuidado ya que de no trabajar con cuidado y responsabilidad te puedes electrocutar. No nos hacemos responsables por el mal uso que puedas hacer con el circuito de corriente alterna, por eso te pedimos que tengas mucho cuidado y que primero hagas la parte del LED para ver que verdaderamente funciona el circuito. Además también debes tener cuidado porque puedes poner en riesgo tu equipo (PC) y tu Arduino, es por eso que debes conocer muy bien la hoja de datos de tu relevador y que soporte corriente alterna y 110 volts. Te recomendamos que te asesores con alguien que conozca más de circuitos en caso de que no estas seguro de lo que estas haciendo. Para tu mayor seguridad traba en una superficie no metálica. 

Vamos a hacer uso del mismo circuito con el relevador solo que ahora con el circuito de 110 volts CA.

Como ves en la siguiente imagen hemos hecho una extensión la cual enciende un pequeño foco de 110 volts CA 10 watts. Esos dos cables sueltos que se ven son los que se usaran con el relevador, si conectamos la clavija y juntamos esos dos cables nuestro foco va a encender. Por ningún motivo se te ocurra tocar las puntas de esos dos cables cuando la clavija este conectada a la corriente.

La siguiente imagen muestra un acercamiento a las puntas para que veas como fue que las pegamos.

Ahora conectamos nuestro circuito de 110 v Ca al relevador para trabajar con el Arduino.

Y listo, ahora conectamos el Arduino con nuestro pequeño programa y veremos algo como el siguiente video.

Electricidad, voltaje, corriente y resistencia

Muchos de nosotros hemos empezado a explorar el mundo de la electrónica y los circuitos, si bien queremos ser buenos en estas áreas tenemos que empezar por comprender lo básico de voltaje, corriente y resistencia. Estos tres conceptos son muy importantes en electrónica y electricidad pero a la vez son algo difíciles de comprender ya que son elementos que no podemos ver. Es prácticamente imposible ver como la electricidad fluye a través de un cable o circuito eléctrico, pero para hacer estudio de estos conceptos se ha hecho uso de diversas herramientas como multimetros, osciloscopios, etc. que nos permiten medir la cantidad de energía que fluye a través de diferentes elementos. En esta lección trataremos de explicar de una forma simple diferentes conceptos que se utilizan en electrónica.

Electricidad

La electricidad hace referencia al flujo de electrones a través de un cuerpo. Este flujo de electrones crea energía la cual sirve para hacer funcionar la mayoría de los dispositivos eléctricos y electrónicos de hoy en día. La electricidad es usada para generar luz en las lamparas, movimiento en los motores, señales en sistemas electrónicos, etc.

La electricidad ha sido un fenómeno natural estudiado desde hace mucho tiempo pero fue hasta finales del siglo XIX cuando se empezó a usar en la vida diaria y en la industria. La electricidad tuvo una rápida adopción en los últimos años y ha logrado transformar la forma de vida del ser humano. Sin duda la electricidad ha sido uno de los elementos más importantes de la vida actual ya que tiene una gran cantidad de aplicaciones en casi o todas las áreas como transporte, iluminación, alimentación, etc. y sería inconcebible tener internet, dispositivos electrónicos y computacionales sin electricidad.

En el estudio de la electricidad han participado diversos personajes como Nikola Telsa y Thomas Alva Edison quienes fueron los primeros en entender el comportamiento de los electrones y su uso para producir energía eléctrica. George Ohm un científico que estudio la electricidad y empezó a describir las unidades de resistencia que son definidas por el voltaje y la corriente.

Voltaje

En la forma más simple de definir el voltaje es el diferencial de potencial entre dos puntos. Estos dos puntos suelen ser dos terminales en un circuito eléctrico donde una terminal tienen más carga que la otra. Las unidades del voltaje son los “volts” que también se representan con un V, volts hace referencia a Alessandro Volta, un físico italiano quien invento la primer batería química. El voltaje técnicamente es un Joule por cada coulomb que pasa a través de un cuerpo conductor. Si esto no tiene sentido aún no te preocupes más delante acabaras de entenderlo.

Normalmente al querer describir y explicar voltaje, corriente y resistencia se usa la analogía del flujo de agua. En esta analogía, la carga eléctrica o potencial esta representado por la cantidad de agua, el voltaje esta representado por la presión del agua y la corriente esta representado por el flujo de agua. Para esta analogía vamos a imaginar un tanque de agua que esta en un sitio elevado.

El voltaje es representado por la presión del tanque, el agua en el tanque representa la carga eléctrica o potencial. Entre más agua haya en el tanque más presión(voltaje) habrá y por consiguiente más carga(potencial). Podemos imaginar que el tanque de agua es una batería y en cuanto se habrá la llave la cantidad de agua empezará a disminuir, así como si a la batería le conectamos una resistencia esta empezará a consumir la cantidad de energía de nuestra batería hasta vaciarla por completo.

Corriente

Podemos ver a la corriente como la cantidad de agua que fluye a través de la manguera o tubo del tanque de agua. Cuanto mayor sea la presión en el tanque mayor será el flujo de agua a través de la manguera. En el ejemplo del agua la corriente se representa como el volumen de agua que fluye a través del tubo en cierta cantidad de tiempo , en la corriente eléctrica se mide la cantidad de carga que fluye por el circuito en cierta unidad de tiempo. La corriente se mide en Amperios, y  fue nombrado en honor al físico francés André-Marie Ampére. Un Ampere se define como  6,241 * 1,018 electrones (1 Coulomb) por segundo que fluyen a través de un punto en un circuito eléctrico.

Viéndolo de otra manera y para comprenderlo mejor, supongamos que tenemos dos tanques de agua con la misma capacidad de agua, solo que de un lado el tubo por donde fluye el agua es más ancho y del otro lado el tubo es más estrecho. La cantidad de agua que fluye a través del tubo ancho será mayor que la cantidad de agua que fluye por el tubo estrecho, esto lo podemos ver en electricidad como la corriente, de un lado (tubo ancho) la corriente es mayor porque hay más flujo, y del otro lado (tubo estrecho) la corriente es menor.

Si queremos que el flujo de agua sea igual en ambos tubos tendremos que aumentar la cantidad de agua en el tanque con tubo estrecho. De esta manera la presión será mayor en ese tanque y el flujo de agua será mayor.

Resistencia

Hasta este punto hemos entendido a grandes rasgos y con una analogía el concepto de Voltaje y Aperaje, ahora vamos a empezar a conocer la relación entre estos dos conceptos. Hay otra característica importante que hay que tomar en cuenta la cual es la resistencia. Vamos a representar la resistencia como la anchura del tubo.

La resistencia eléctrica es la oposición que tienen los electrones para desplazarse a través de un circuito o elemento. La unidad para representar la resistencia es el Ohm que se representa con la letra Omega (Ω) y es en honor al físico alemán George Ohm quien descubrió esta propiedad. Volviendo a nuestra analogía de los tubos de agua, imaginemos que tenemos 2 tubos de agua con la misma presión, solamente que un tubo tiene un punto en el cual es más estrecho, en este punto hay mayor oposición al flujo de agua. Así mismo para en un circuito eléctrico, la resistencia eléctrica se opone al flujo de corriente eléctrica a través de un punto.

LED’s y Resistencias

En esta ocasión no hablaremos de alguna lección sino que vamos a explicar un poco un para de componentes que estaremos usando a lo largo de muchas de las lecciones. Es probable que si ya tienes experiencia con electrónica ya conozcas mucho acerca de LED’s y Resistencias, pero sí solo te dedicabas a la programación tal vez no conozcas mucho de estos componentes electrónicos. Trataremos de explicar de la forma más fácil que es cada uno de estos dos componentes electrónicos, como ya habíamos dicho antes, los estaremos utilizando mucho a lo largo de las lecciones.

LED’s

El significado de LED es Diodo emisor de Luz (por sus siglas en Inlges, light-emitting diode). El LED no es más que un pequeño diodo, tal vez no sepas lo que es un diodo así que profundizaremos más en este tema. Un diodo es un componente electrónico el cual tiene dos terminales y permite la circulación de la corriente eléctrica en solo un sentido. El LED siendo un diodo solo puede ser encendido cuando conectamos correctamente sus terminales o patitas, es decir cuando conectamos la terminal negativa a la fuente negativa y la terminal positiva a la fuente positiva.

Simbolo electrónico

Los LED’s en nuestro caso serán utilizados para emitir luz, ya que servirá para visualizar que existe señal en nuestros proyectos están funcionando. En pocas palabras utilizaremos como “foco” nuestros LED’s. Algunos de los usos más sofisticados en la actualidad es para la iluminación de Interiores e lugar de las lamparas que tenemos, y se están haciendo muy populares ya que gastan menos energía y emiten mucho menos calor.

Hay diferentes tipos de LED’s como los siguientes:

• LED’s de 5mm: Son muy brillantes y son utilizados para iluminación.
• LED’s de 3mm: No son tan brillantes pero son más pequeños, son muy utilizados como indicadores. No son buenos utilizándolos para iluminación.
• LED’s de 10mm: Son muy poco comunes pero sin mucho más grandes e iluminan más que los de 5mm.

Así como existen LED’s de diferentes tamaños también existen de diferentes colores y formas.

Resistencias

Una resistencia es otro componente electrónico que tiene la capacidad de oponerse al flujo de corriente en un circuito eléctrico. La corriente eléctrica es el flujo de electrones de un lugar a otro, podemos verlo como energía eléctrica que es lo que nos ayuda a prender las luces de nuestros hogares o hacer que nuestros dispositivos electrónicos funcionen.

Simbolo electrónica

El usar resistencias en nuestros proyectos ayudará a disminuir la cantidad de energía y corriente que pasa por nuestro circuito, es decir, muchas veces necesitamos bajar la corriente para no quemar el circuito. Las unidades de medición de las resistencias son los Ohms (Ω) y entre más ohms tenga una resistencia menos corriente puede pasar a través de el, es decir se opone más a la resistencia.

Las resistencias eléctricas comerciales tienen su propio código de colores para identificar su valor en ohms. A continuación te explicaremos como se leen:

Resistencias de 4 Bandas

Las primeras 2 bandas indican el valor, la tercera el multiplicador y la ultima banda es la tolerancia.

Por ejemplo una resistencia de colores amarillo, rojo, rojo y plateado.

Las primera banda vale 4 y la segunda 2, entonces (4*10) + 2 = 42. Ahora la tercera banda es el multiplicador y vale 10^2=100, enrtonces multiplicamos 42*100 por lo tanto nuestra resistencia es de 4200 ohms o 4.2 kohms.La ultima banda es la tolerancia, dado que es plateada es de +/- 10%, lo que quiere decir que el margen de error puede estar 10% arriba o abajo del valor real. Y de esta manera es como se leen las resistencias de 4 bandas.

Para las resistencias de 5 bandas se repite la misma operación solamente que la banda multiplicadora ahora es la 4ta. Las primeras tres forman el valor de la resistencia y la quinta es la tolerancia.