Actuadores: La dirección contraria

Hasta ahora en nuestros artículos nos hemos dedicado a recoger datos del entorno, la dirección de la información siempre ha sido la misma, desde el entorno hasta las personas. Además de recoger información del entorno también podemos actuar sobre él con las redes de sensores inalámbricas.

A los dispositivos que nos permiten actuar en el entorno desde la red los llamamos actuadores.

Trabajamos con electrónica, por lo que el tipo de actuador más inmediato es el eléctrico. Recordamos que en las patillas de nuestro módulo Xbee teníamos puertas digitales que podían configurarse como entradas o como salidas. Esas puertas permiten una corriente máxima de 20 mA (creo). Con 20 mA podemos activar un diodo LED y poquito más, eso ya nos serviría para ver el estado de la puerta y si somos capaces de cambiarlos desde la red (si mirais la foto del primer mote que hicimos tiene cuatro diodos LED, uno es el de actividad, los otros tres están conectados a puertas digitales configuradas como salidas, los led sirven para ver el estado activo o no de las puertas).

Como producto es un poco triste, ¿os imaginais presentando un producto con una sofisticación tecnológica importante que solo sea capaz de encender o apagar un LED?, no tiene sentido porque no tiene utilidad. Sin embargo todos podemos pensar en un producto que te permita encender o apagar las luces a distancia, la lavadora, etc. De eso vamos a tratar en este asunto, de como poder conectar una carga eléctrica importante a nuestro actuador.

Aunque hay varias formas y varios tipos de dispositivos (algunos de estado sólido) como norma general para hacer esto se siguen utilizando los relés. Un relé es basicamente un interruptor que se activa con una señal eléctrica, interiormente tiene una bobina que al excitarse atrae una pieza metálica que hace que dos elementos metálicos entren en contacto conduciendo la corriente o no. hay aislamiento galvánico entre la tensión de la bobina y la del elemento de carga (el que se activa o desactiva con el relé)

Relé

Lamentablemente la bobina que excita al relé sigue necesitando más corriente de la que es capaz de proporcionar el puerto digital del Xbee, por lo que tendremos que poner un transistor. El transistor (explicado de forma bastante grosera) permite «amplificar» la corriente. Con una pequeña corriente en la base podemos alimentar una carga mayor. No hay mucho más, debemos de añadir un diodo en los bornes de la bobina para filtrar los picos de conmtación y evitar que nos carguemos el circuito, además añadimos una resistencia en serie con el puerto para protegerlo.

El circuito queda más o menos de la siguiente manera.

Circuito de excitación de un relé

 El circuito en si mismo es poco eficiente a nivel de consumo, aunque existen relés biestables y de bajo consumo, porque convierte la energía eléctrica en mecánica para activar los contactos. En este caso no nos preocupa demasiado el actuador va a activar una carga eléctrica, lo cual implica que tenemos una fuente de energía y no lo tenemos que hacer funcionar con baterías.

Los valores de los componentes no son complicados de calcular, el relé (evidentemente de 5V), el diodo nos sirve casi cualquiera un 1N4004 por ejemplo, el transistor depende de la potencia que tenga que disipar, pero nos sirve un 2N2222 si es una carga pequeña (dependiendo de la impedancia de la bobina del relé) o un TIP102 si es una carga grande, la resistencia de entre 1K y 2K, se trata de que la caida de tensión en la misma sea mínima, pero no es problema porque la impedancia de la base de transistor es alta.

En función del relé podremos controlar cargas más altas o más bajas..

Facil  ¿no?