Señal

Es una variación de una corriente eléctrica, u otra magnitud física que se transmite desde un emisor hasta un receptor a través de un medio de transmisión.

Una señal representa una información que se transmite.

La señal va perdiendo calidad con la distancia y se ve perjudicada por las perturbaciones o ruido producido por interferencias u otra fuente de ruido.

Estas señales pueden ser representadas a través de gráficos en los que se aprecian sus características y comportamiento.

Existen dos tipos de señales: las analógicas y las digitales.

Señal analógica

Es una señal continua que puede representar infinitos valores que cambian continuamente con el tiempo.

Al presentar infinitos valores es muy complejo regenerar este tipo de señales.

Representación gráfica de una señal analógica:

A través de las señales analógicas podemos representar todo lo que pasa a nuestro alrededor. Por ejemplo: nuestra voz, sistemas de audio y vídeo antiguos, lectura de temperatura, presión y humedad atmosférica, sonidos, velocidad de objetos o del viento, regular la intensidad de brillo de una lámpara, controlar la velocidad de giro de un motor, etc.

Las magnitudes físicas de nuestro entorno son señales analógicas.

Señal digital

Es una señal discontinua que sólo pueden representar valores finitos o discretos.

En el caso de un sistema binario, sólo puede tomar dos valores o estados: 0 y 1, que pueden ser interruptores abiertos o cerrados, impulsos eléctricos de baja y alta tensión, etc.

Este valor se mantiene por un tiempo determinado.

Son utilizadas en sistemas o dispositivos electrónicos que manejan información en código binario (es decir, ceros y unos) como el ordenador, microcontrolador, los teléfonos móviles, tabletas, sistemas modernos de grabación de audio y vídeo, también la información recibida por un semáforo, el código Morse, entre otros.

En la naturaleza podría ser encender y apagar un dispositivo, el pulso cardiaco, etc.

Representación gráfica de una señal digital:

Al presentar pocos valores es posible regenerar la señal, siendo interesante para que a través de regeneradores intermedios podamos llevar esta señal a grandes distancias sin perder información en el trayecto. 

Ejemplo de implementación de una señal digital, podría ser una lámpara que sólo puede tener dos estados: estado "0" (apagada) y estado "1" (encendida). El estado de la lámpara puede cambiar a lo largo del tiempo, pero sólo puede tomar dos posibles valores: 0 o 1.

Diferencias entre una señal analógica y digital

Piensa en las diferencias entre un reloj de agujas (analógico) y uno de pantalla electrónica (digital). Las agujas se mueven continuamente de una posición a otra, mientras que el reloj digital no toma valores intermedios, se apaga un número y se enciende el siguiente.

En base a todo lo anterior podemos destacar las siguientes diferencias entre las señales analógicas y las digitales:

1. Las señales analógicas pueden representar infinitos valores mientras que las digitales representan valores finitos o discretos por un período determinado.
2. Las señales digitales presentan mayor velocidad, flexibilidad al ser fácilmente modificables, facilidad de diseño de su sistema y mejor precio al estar en continuo avance tecnológico que los sistemas analógicos.
3. Las señales analógicas son muy afectadas por el ruido (todo aquello que perturba a la señal) mientras que las digitales tienen una mayor tolerancia al ruido. Representación gráfica de una señal analógica afectada por ruido:
4. Las señales analógicas no se pueden regenerar mientras que las digitales sí. 
5. Así las señales digitales son más precisas y la información se puede almacenar de manera más eficiente y en mayor cantidad que en los sistemas analógicos.

Entradas incorporadas en la placa

1. Botones: dos pulsadores que pueden servir para desencadenar una acción y un botón de reinicio.
2. Logotipo táctil: un botón táctil que incorpora la segunda versión de la placa.
3. Sensor de luz: mide los niveles de luz.
4. Sensor de temperatura (en microcesador): mide la temperatura dentro del procesador que puede dar una aproximación de la temperatura del aire.
5. Acelerómetro: es un sensor de movimiento que mide el movimiento.
6. Magnetómetro o Brújula: detecta campos magnéticos.
7. Micrófono: mide la cantidad de sonido.
8. Conector micro USB: para la carga del programa en la placa y alimentación de corriente.

Entradas externas a la placa

Son sensores que se pueden conectar a la placa directamente o en la mayoría de los casos mediante montajes eléctricos en una protoboard o placa de pruebas.

1. Pulsador externo: conectado mediante un circuito externo.
2. Sensor externo: conectado mediante un circuito externo.

En el siguiente vídeo podemos ver un ejemplo de aplicación de un pulsador externo (entrada externa) que acciona un tono aleatorio en la placa micro:bit.

En el siguiente vídeo podemos ver un ejemplo de aplicación de un sensor externo de Infrarrojo (IR) (entrada externa) que muestra un corazón en la matriz de leds cuando se detecta un obstáculo.

Salidas de la placa

1. Matriz de 25 diodos LED (diodo emisor de luz): que emiten luz cuando la corriente pasa por él. Podemos mostrar información creando patrones, imágenes, letras y números.
2. Altavoz (versión V2): permite la reproducción de sonidos en la segunda versión de la placa microbit que incluye nuevos sonidos. Si lo prefieres, puedes silenciar el altavoz con el bloque de programación "apagar altavoz integrado" para que el sonido salga por los pines (0 y GND) de conexión de auriculares.

En el siguiente vídeo podemos ver las características de la matriz de leds de la placa micro:bit. El vídeo está en inglés con subtítulos en español.

Salidas externas de la placa

Son actuadores que se pueden conectar a la placa directamente o en la mayoría de los casos, mediante montajes eléctricos en una protoboard o placa de pruebas. Algunos ejemplos de estos dispositivos son:

1. LED (del inglés light-emiting diode, diodo emisor de luz).
2. Zumbador de menos de 5mA (mili Amperios)
3. LED RGB (del inglés light-emiting diode red-green-blue, diodo emisor de luz roja-verde-azul).
4. Auriculares: se pueden conectar a los pines de la placa: pin 0 y GND. 
5. Altavoz externo.
6. Servomotor.

En el siguiente vídeo podemos ver un ejemplo de aplicación de encendido de un led externo (salida externa) y muestra de un corazón grande en la matriz de leds cuando se presiona el botón A y apagado del led externo y muestra de corazón pequeño, al presionar el botón B de la placa micro:bit.

Dispositivos de Entrada/Salida

La placa micro:bit también cuenta con dispositivos de entrada y salida dedicados sobre todo a las comunicaciones de nuestra placa con el entorno.

1. Radio: permite la comunicación inalámbrica entre las placas micro:bit.
2. Bluetooh BLE (Baja energía): para la comunicación e intercambio de datos de forma inalámbrica de la placa con otros dispositivos móviles, tabletas, ordenadores, etc.

En el siguiente vídeo puedes apreciar las posibilidades de las comunicaciones por radio de la micro:bit. Está en inglés con subtítulos en español.

Vídeo entradas y salidas

En el siguiente vídeo puedes apreciar una descripción de los dispositivos de entrada y salida de la placa micro:bit. El vídeo está en inglés aunque tiene subtítulos en español.

Tipos de alimentación

1. Desde el puerto USB del ordenador.
2. Con 2 pilas (no recargables) AAA de 1,5 V cada una (admite alimentación simultánea por
   USB y pilas).
3. Fuente de alimentación corriente continua (CC) de 3,3 V.
4. Escudo para pila botón de 3 V.
5. Regulador de tensión con una salida de 3,3 V para:
   1. Alimentador de corriente alterna (CA).
   2. Pila recargable de 3,7 V.
   3. 4 pilas AA de 1,5 V cada una.

Alimentación no recomendada

1. 2 pilas recargables AAA de 1,2 V
2. Pila recargable de 3,7 V
3. Conector del borde de la placa (GND – 3V): no tiene protección por inversión de
   polaridad (conectar los polos eléctricos al contrario).
4. Puntos de soldadura de la trasera de la placa (lateral izquierdo): no tiene protección por
   inversión de polaridad.
5. Baterías en el conector USB.

Valores límites de la corriente

- Los valores límites de la corriente que no se deben sobrepasar son:

1. Corriente máxima que puede suministrar la placa micro:bit y que debemos asegurarnos de no exceder:
   1. En cada pin: 0,5 mA (como maximo 3 pines a 5 mA)
   2. En la suma de todos los pines: 90-100 mA
   3. Por el pin de 3V para limentar circuitos externos es de 100 mA.
2. La resistencia en serie con un diodo LED debe ser de 470 ohmios.
3. Los zumbadores de menos de 5 mA se pueden conectar directamente.
4. Para cargas de mayor consumo (zumbadores de más de 5 mA u otros dispositivos) hay que usar un transistor.
5. Para motores hay que usar un relé electromagnético o driver. Nuestra placa micro:bit puede ser alimentada de corriente eléctrica a través del puerto USB.

Advertencias de baterías

1. No intente cargar pilas normales (no recargables).
2. No mezcle diferentes tipos de baterías ni mezcle baterías nuevas y usadas.
3. Utilice pilas del mismo tipo o equivalente a las recomendadas.
4. Inserte las pilas en el sentido correcto (con la polaridad correcta).
5. Quite las pilas gastadas del portapilas.
6. No cortocircuite los terminales de alimentación de la batería, por ejemplo, colocando un objeto metálico entre los terminales.
7. Utilice únicamente pilas de zinc o alcalinas con su BBC micro:bit.
8. Por favor, no utilice pilas recargables.