01 · Punto de partida
El pedido que llegó incompleto
En el Tema 5 aprendiste a desconfiar de una pieza, a calcular su costo real y a elegir dónde comprarla. Todo eso supone que ya sabés qué pieza querés. Este tema es el paso anterior.
Una escena típica. Querés un extractor de aire que se encienda solo cuando un gabinete se calienta. Un domingo a la noche hacés el pedido, de memoria: «un sensor de temperatura, un MOSFET 44 de los que aguantan mucho, un capacitor de 470, resistores de 10 k, un fusible». Llega a los doce días.
El sábado lo armás. El MOSFET es un IRFZ44N, y tu placa es de 3,3 V: no enciende. El capacitor de 470 µF es de 10 V, y la fuente es de 12. El fusible vino, pero no hay dónde ponerlo. Y falta el diodo del motor: no estaba en el pedido porque no estaba en tu cabeza. Cuatro piezas que cuestan menos que el envío, y otros doce días.
No fue falta de conocimiento. Sabés que una placa de 3,3 V necesita un MOSFET garantizado a 2,5 V, que un capacitor se elige con el doble de tensión, que un motor lleva diodo. Lo que faltó fue un procedimiento que obligue a usar ese conocimiento antes de pagar, y un lugar donde dejarlo escrito.
Un programador ya resolvió este problema. Un proyecto no dice «necesito una biblioteca para peticiones web»: declara un paquete con nombre y versión exactos en un archivo de dependencias. Y hay un programa que, a partir de ese archivo, descubre solo qué otros paquetes hacen falta. En electrónica el archivo existe y se llama lista de materiales. El programa que resuelve las dependencias, no: ese trabajo lo hacés vos.
- ¿Cómo se convierte una idea en requisitos que se puedan buscar?
- ¿En qué orden se toman las decisiones sobre una pieza?
- ¿Cómo se usa el buscador de un distribuidor?
- ¿Cuándo vale reemplazar una pieza por otra?
- ¿Qué tiene que decir una lista de materiales, y cómo se la revisa?
02 · Identificar
De la idea a los requisitos
Un catálogo no entiende «que aguante mucho». Entiende números y comparaciones: tensión mayor o igual que tanto, resistencia menor o igual que tanto. El primer trabajo es traducir la idea a ese idioma, y se hace antes de pensar en ninguna pieza.
El proyecto de la escena, escrito como se debe:
| Dato | Valor | De dónde sale |
|---|---|---|
| Tensión de las salidas de la placa | 3,3 V | La hoja de la placa |
| Corriente máxima por salida | 10 mA, como tope prudente | Tema 24 |
| Fuente de potencia | 12 V, 2 A, separada de la placa | Tema 31 |
| Extractor: resistencia del bobinado | 8 Ω | Medida, como en el Tema 32 |
| Extractor: corriente en marcha | 0,3 A | Medida |
| Extractor: corriente de bloqueo | 12 V ÷ 8 Ω = 1,5 A | Calculada |
| Aviso sonoro | Zumbador activo de 5 V, 30 mA | Su hoja |
| Indicador | LED rojo, 5 mA | Tema 17 |
| Sensor | NTC de 10 kΩ, con divisor | Tema 30 |
| Montaje | Protoboard primero; placa perforada después | Decisión propia |
| Ambiente | Interior de un gabinete: hasta 50 °C | Estimado |
- El peor caso, no el típico
- La llave del extractor se elige con 1,5 A, no con 0,3. Es la lección de los Temas 31 y 32, y es el error más frecuente al escribir requisitos.
- Los datos que no parecen eléctricos
- El montaje y el ambiente son requisitos con el mismo peso que la tensión. Una pieza perfecta que no se puede pinchar en una protoboard no sirve para una protoboard.
- Lo que no sabés, se mide o se anota como duda
- Un requisito inventado es peor que uno faltante, porque después parece un dato. Si no conocés la corriente de un actuador, la ficha del Tema 31 la da en cinco minutos.
- Los requisitos son desigualdades
- Casi ninguno es «igual a». Son «por lo menos» y «a lo sumo». Solo las patas, la cápsula y algunos valores se piden iguales.
03 · Selección
El método: ocho pasos
Las decisiones sobre una pieza tienen un orden. Cada paso achica el conjunto de candidatas, y los primeros son los que más descartan. Hechos en otro orden, se llega a elegir un modelo y descubrir después que no existe en la cápsula que se necesita.
- 1Función.
Qué tiene que hacer, en una frase y con sus números: «conectar y desconectar del negativo una carga de 12 V y 1,5 A, mandada con 3,3 V».
- 2Familia.
Qué tipo de componente cumple esa función. Es la decisión de los temas de comparación: bipolar o MOSFET, relé u optoacoplador, cerámico o electrolítico.
- 3Valor.
El número que sale de la cuenta, llevado después a un valor que se fabrique.
- 4Tipo y tolerancia.
Dentro de la familia, qué construcción y con qué precisión. Depende de una sola pregunta: ¿el valor de esta pieza decide el resultado?
- 5Límites, con margen.
Tensión, corriente y potencia en el peor caso, con las reglas del Tema 4.
- 6Cápsula y montaje.
Que se pueda montar donde va, y que disipe lo que tiene que disipar.
- 7Modelo.
Recién acá, un código de pieza: el resultado de filtrar un catálogo con los seis pasos anteriores.
- 8Lo que arrastra.
Las piezas que el modelo elegido necesita para funcionar. Cada una vuelve a entrar al método desde el paso 1.
La mayoría de las piezas atraviesa los ocho pasos en un minuto. El resistor del LED del proyecto, completo:
| Paso | Decisión | Por qué |
|---|---|---|
| 1 · Función | Limitar a 5 mA un LED rojo desde una salida de 3,3 V | — |
| 2 · Familia | Resistor fijo | Tema 6 |
| 3 · Valor | (3,3 − 1,8) ÷ 0,005 = 300 Ω → 330 Ω | 300 Ω no se fabrica en la serie común: se va al siguiente hacia arriba |
| 4 · Tipo y tolerancia | Carbón, 5 % | Un 5 % más o menos de brillo no se nota |
| 5 · Límites | 1/4 W | Disipa 7 mW: el 3 % de su potencia |
| 6 · Cápsula | Axial, con patas | Para protoboard |
| 7 · Modelo | Cualquiera | En un resistor común, la descripción ya lo define |
| 8 · Arrastra | Nada | — |
El renglón que queda es «resistor de 330 Ω, 5 %, 1/4 W, axial». En otras piezas, uno de los pasos concentra todo el trabajo: en un MOSFET es el 7; en el resistor de un divisor de medición, el 4; en un capacitor de reserva, el 5. El método sirve para no saltear el paso que parecía obvio.
04 · Selección
Del valor calculado al valor que existe
La cuenta da 300 Ω, 1733 Ω o 412 µF. Ninguno se vende. Los valores se fabrican en series: la más común, llamada E12, tiene doce valores por cada década.
Cada valor es alrededor de un 20 % mayor que el anterior, y eso tiene una razón: con una tolerancia del 10 %, los rangos de dos valores vecinos se tocan sin dejar huecos. Los resistores al 5 % suman la serie E24, con veinticuatro valores; los capacitores electrolíticos suelen venir solo en 10, 22, 33 y 47.
Entre los dos vecinos del valor calculado no se elige el más cercano. Se elige el que falla hacia el lado seguro, y ese lado depende de para qué está la pieza.
| La pieza | Se redondea | Porque | Ejemplo |
|---|---|---|---|
| Resistor que limita una corriente | Hacia arriba | Menos corriente: algo menos de brillo, y ningún riesgo | 300 → 330 Ω |
| Resistor de base de un bipolar | Hacia abajo | Más corriente de base: el transistor cierra con más seguridad | 1733 → 1,5 kΩ |
| Capacitor de reserva o de filtro | Hacia arriba | Más reserva | 412 → 470 µF |
| Tensión nominal de un capacitor | Hacia arriba | Más margen | 24 → 25 V |
| Resistor que fija un tiempo o una tensión | Al más cercano; si no alcanza, serie más fina o dos resistores | El valor decide el resultado | Los dos del divisor |
| Fusible | Dentro del intervalo, el menor | Las tres condiciones del Tema 33 | 0,4 a 0,75 A → 500 mA |
05 · Características
Tipo, límites y cápsula
Tipo y tolerancia: la pregunta que decide
¿El valor de esta pieza decide el resultado? En el proyecto hay cinco resistores, y la respuesta es «sí» en uno solo.
| Resistor | ¿Su valor decide? | Se elige |
|---|---|---|
| 330 Ω, del LED | No: cambia apenas el brillo | Carbón, 5 % |
| 1,5 kΩ, de la base | No: se calculó con margen | Carbón, 5 % |
| 220 Ω, de la compuerta | No: cualquier valor de 100 a 470 Ω sirve | Carbón, 5 % |
| 10 kΩ, de la compuerta a la fuente | No | Carbón, 5 % |
| 10 kΩ, del divisor del sensor | Sí: su error es error de temperatura | Película metálica, 1 % |
Hay dos resistores de 10 kΩ en la misma lista, y no son intercambiables. Si el renglón dice solo «10 kΩ», van a llegar iguales, y la pieza de precisión va a terminar en el lugar equivocado. Es el motivo por el que la descripción completa importa.
Límites: una columna por pieza
Cada pieza se compara con su peor caso, usando las reglas del Tema 4, igual que en la auditoría del Tema 33. La diferencia es el momento: allá se auditaba un circuito armado; acá, antes de comprarlo.
| Pieza | Exigencia | Regla | Se pide |
|---|---|---|---|
| Llave del extractor: tensión | 12 V | Usar el 50 % | 24 V o más |
| Llave del extractor: corriente | 1,5 A | Usar el 70 % | 2,2 A o más |
| Capacitor de reserva: tensión | 12 V | Usar el 50 % | 25 V |
| Diodo del motor: tensión | 12 V | Usar el 50 % | 24 V o más |
| Fusible | 0,3 A en marcha; 1,5 A en bloqueo | Tema 33 | Lento, 500 mA |
Cápsula: el requisito que se olvida
La misma pieza eléctrica se vende en varias formas físicas, y una pieza en la cápsula equivocada es una pieza que no se puede usar.
| Cápsula | Qué viene así | Protoboard | Disipa, sin ayuda |
|---|---|---|---|
| Axial y radial, con patas | Resistores, diodos, capacitores, LED | Sí | Según el tamaño |
| TO-92 | Transistores chicos, sensores | Sí | Hasta 0,5 W |
| TO-220 | Transistores de potencia, reguladores | Sí, con patas gruesas | 1 a 2 W; más con disipador |
| DIP | Integrados, optoacopladores | Sí | Hasta 1 W |
| SOT-23 | Transistores de montaje superficial | No: hace falta una placa adaptadora | Hasta 0,7 W, sobre cobre |
| Otras de montaje superficial | Casi todo lo moderno | No | Según la placa |
06 · Selección
La búsqueda paramétrica
El paso 7 se hace con una herramienta que todos los distribuidores grandes ofrecen: un buscador en el que cada columna de la tabla es un parámetro de la hoja de datos, y cada parámetro se puede filtrar. Para un programador es una consulta a una base de datos, y cada requisito es una condición.
- 1Entrar por la familia.
La categoría del catálogo: transistores MOSFET, de canal N, individuales. Deja miles.
- 2Filtrar primero por lo que no se negocia.
La cápsula y la condición de mando. Son los que más descartan, y los que no tienen arreglo después.
- 3Filtrar los límites como rangos.
Tensión de 24 V o más; corriente de 2,2 A o más. Nunca un valor exacto: se seleccionan todas las opciones a partir del mínimo.
- 4Pedir que haya existencias.
Un modelo sin unidades disponibles no es un candidato.
- 5Ordenar por precio, o por cantidad disponible.
Lo que queda cumple todo. Entre esos, los más baratos y los más abundantes suelen ser los más usados, y son los que vas a volver a conseguir.
- 6Abrir la hoja de los dos o tres primeros.
El buscador muestra un resumen. La condición de cada número, y el orden de las patas, están en la hoja.
Cuando el filtro devuelve cero
Es un resultado, no un error: ninguna pieza cumple todos los requisitos a la vez. Hay que ceder uno, y conviene elegir cuál con criterio.
| Se cede | Cómo | Cuesta |
|---|---|---|
| La cápsula | Montaje superficial sobre una placa adaptadora | Una soldadura fina y una pieza más en la lista |
| Que sea una sola pieza | Una etapa intermedia, o un módulo | Más piezas, o menos control sobre lo que hay adentro |
| Otro dato del proyecto | Una placa de 5 V en lugar de 3,3 V; una carga de menos corriente | Rehacer parte del diseño |
| El margen | Aceptar una pieza al 80 % en lugar del 50 % | Vida útil, y fallas que aparecen con calor |
El margen es lo último que se cede, y es lo primero que se tienta ceder, porque no cuesta nada en el momento. Si se cede, se anota en la lista con su motivo.
Cuando devuelve trescientos
Todas sirven. La elección ya no es técnica, y hay tres criterios, en este orden: la que ya tenés o ya conocés; la más común, que es la que aparece en más proyectos y vas a poder reponer; y la más barata. Elegir entre candidatas válidas la de mejores números es pagar por algo que el diseño no usa.
07 · Identificar
Lo que cada pieza arrastra
El paso 8 es el del diodo de la escena. Casi ninguna pieza funciona sola: necesita otras alrededor, que no aparecen en la idea original porque no hacen «nada» visible. Son las dependencias de segundo nivel, y se encuentran recorriendo la lista con esta tabla.
| Si en la lista hay | Tiene que haber también | Tema |
|---|---|---|
| Un LED | Su resistor limitador | 17 |
| Un transistor bipolar como llave | El resistor de base | 20 |
| Un MOSFET como llave | El resistor en serie con la compuerta y el de compuerta a fuente | 23 |
| Una bobina: relé, motor, solenoide, zumbador electromagnético | Un diodo en paralelo; en un motor, además, 100 nF sobre sus terminales | 14, 31 |
| Un integrado | 100 nF junto a sus patas de alimentación | 12 |
| Un actuador | Su fuente, y un capacitor de reserva junto a él | 31 |
| Un sensor resistivo | El resistor fijo del divisor, de precisión | 30 |
| Un pulsador | Su resistor a la alimentación o al negativo | 28 |
| Un fusible | Su portafusibles, y uno o dos fusibles de repuesto | 33 |
| Una pieza de montaje superficial, en protoboard | Su placa adaptadora y una tira de pines | Este |
| Una pieza que disipa más de 1 W | Disipador, tornillo y, si hace falta, aislante | 3 |
| Una fuente que entra por un cable | Un conector que no entre al revés, o una bornera | 33 |
La tabla se aplica hasta que no agregue nada. El MOSFET arrastra dos resistores; como va en montaje superficial, arrastra una placa adaptadora; la placa adaptadora arrastra una tira de pines. Tres pasadas para una sola pieza.
Y hay una última categoría que no acompaña a ninguna pieza en particular: lo que hace falta para armar. Cable de dos colores, estaño, la placa perforada, separadores. No está en el esquema, y su falta detiene el proyecto igual que la del MOSFET.
08 · Selección
Sustitutos
El modelo elegido no está disponible, o el vendedor ofrece «el equivalente». Decidir si sirve es volver a pasar la pieza ofrecida por los mismos requisitos, y la regla general cabe en una frase.
La segunda parte de esa frase es la que hace posible casi todas las sustituciones: tu diseño usa una fracción chica de lo que la pieza ofrece. Un BC547 que maneja 30 mA se puede reemplazar por casi cualquier transistor NPN chico, porque de sus 100 mA usás 30. El mismo BC547 manejando 70 mA tiene muchos menos reemplazos.
| En lugar de | Ofrecen | ¿Sirve? | Lo que hay que mirar |
|---|---|---|---|
| Resistor al 5 % | El mismo valor, al 1 % | Sí | Nada |
| Resistor de 1/4 W | El mismo valor, de 1/2 W | Sí | Que entre: es más grande |
| 330 Ω para un LED | 390 Ω | Sí | La dirección segura del redondeo: menos corriente |
| Electrolítico de 470 µF, 25 V, de reserva | 1000 µF, 25 V | Sí | El tamaño. En un temporizado, no serviría |
| Electrolítico de 470 µF, 25 V | 470 µF, 16 V | Con una fuente de 12 V, justo | Queda al 75 %: dentro de lo admitido, sin holgura |
| Diodo 1N4001 | 1N4007 | Sí | Nada: misma familia, más tensión |
| Diodo Schottky 1N5819 | 1N4007 | Depende | Es lento y pierde más tensión: no en PWM, ni donde la caída importe |
| Diodo 1N4007 | 1N4148 | No | Soporta la quinta parte de la corriente |
| BC547 | BC337 | Sí | Mismas patas, más corriente |
| BC547 | 2N3904 | Sí, girado | Las patas están en el orden inverso |
| BC337, manejando 300 mA | BC547 | No | Su máximo es 100 mA |
| IRLZ44N | IRFZ44N | No, con 5 V de mando | Una letra: la resistencia se garantiza recién con 10 V |
| Zumbador activo | Zumbador pasivo | No | Necesita una señal que oscile |
| NTC de 10 kΩ, B 3950 | NTC de 10 kΩ, B 3435 | Con cambios | La tabla de conversión del programa es otra |
- «Mejor» no siempre es más grande
- Un MOSFET de más tensión suele tener más resistencia. Un capacitor de más capacidad es más grande y puede ser peor a alta frecuencia. Un diodo de más corriente tiene más capacidad propia. Se compara parámetro por parámetro, contra el requisito.
- Las letras del final
- En un código, los sufijos distinguen grupos de ganancia, cápsulas, rangos de temperatura o la forma de entrega. BC547A, B y C son tres rangos de ganancia. El mismo código base puede venir en dos cápsulas distintas.
- Las patas, siempre
- Dos piezas eléctricamente equivalentes pueden tener otro orden de patas, como en el Tema 2. Es el dato que más sustituciones arruina y el que ningún buscador filtra.
- El sustituto se anota
- En la lista, junto al modelo original, y antes de necesitarlo. Decidirlo en el mostrador, con el vendedor esperando, es decidirlo sin la hoja.
Para un programador, esto es compatibilidad de interfaz. Un reemplazo vale si cumple el contrato que el código que lo llama usa, no si es idéntico por dentro. Y el orden de las patas es la firma de la función: con los mismos tipos en otro orden, compila y no anda.
09 · Aplicación
La lista de materiales
Es el documento que sale del método, y tiene un nombre de oficio: en la industria se la llama BOM, por su sigla en inglés. Cada renglón es una pieza elegida, escrita de manera que otra persona, o vos dentro de seis meses, compre exactamente lo mismo.
- Referencia
- El nombre de la pieza en el esquema: R1, C2, Q1. Una letra por familia y un número. Es lo que une la lista con el esquema y con el montaje: «R3 calienta» es una frase que se puede buscar.
- Descripción completa
- Lo que decidieron los pasos 3 a 6: valor, tolerancia, límite y cápsula. Tiene que alcanzar para comprar la pieza sin conocer el proyecto.
- Modelo y sustituto
- El código elegido en el paso 7 y el reemplazo ya verificado. En las piezas comunes, «cualquiera» es una respuesta válida.
- Función
- Para qué está, en tres palabras. Es lo que permite decidir un sustituto sin rehacer el diseño.
| Ref. | Cant. | Descripción | Modelo | Sustituto | Función |
|---|---|---|---|---|---|
| RT1 | 1 | NTC de 10 kΩ a 25 °C, B 3950, 1 %, con patas | — | Otro B, cambiando la tabla | Sensor |
| R1 | 1 | 10 kΩ, 1 %, 1/4 W, película metálica | Cualquiera | — | Divisor del sensor |
| C1 | 1 | 100 nF, 50 V, cerámico | Cualquiera | — | Filtro de la lectura |
| D1 | 1 | LED rojo, 5 mm | Cualquiera | Otro color, recalculando R2 | Indicador |
| R2 | 1 | 330 Ω, 5 %, 1/4 W | Cualquiera | 390 Ω | Limita D1 a 4,5 mA |
| BZ1 | 1 | Zumbador activo, 5 V, 30 mA | — | — | Aviso |
| Q1 | 1 | NPN, 45 V, 100 mA, TO-92 | BC547 | BC337; 2N3904 girado | Llave de BZ1 |
| R3 | 1 | 1,5 kΩ, 5 %, 1/4 W | Cualquiera | 1,2 kΩ | Base de Q1 |
| D2 | 1 | Diodo de señal, 75 V, 0,2 A | 1N4148 | 1N4007 | Corte de BZ1 |
| Q2 | 1 | MOSFET canal N, 30 V, garantizado a 2,5 V, SOT-23 | AO3400 | Otro de 30 V garantizado a 2,5 V | Llave del extractor |
| — | 1 | Placa adaptadora de SOT-23 a patas, con tira de pines | — | — | Montar Q2 |
| R4 | 1 | 220 Ω, 5 %, 1/4 W | Cualquiera | 100 a 470 Ω | Compuerta de Q2 |
| R5 | 1 | 10 kΩ, 5 %, 1/4 W | Cualquiera | 4,7 a 100 kΩ | Apagado de Q2 |
| D3 | 1 | Diodo Schottky, 40 V, 1 A | 1N5819 | 1N4007, si no hay PWM | Corte del motor |
| C2 | 1 | 100 nF, 50 V, cerámico | Cualquiera | — | Ruido del motor |
| C3 | 1 | 470 µF, 25 V, electrolítico | Cualquiera | 1000 µF, 25 V | Reserva |
| F1 | 1 + 2 | Fusible lento, 500 mA, 5 × 20 mm | — | — | Protege motor y cables |
| — | 1 | Portafusibles para 5 × 20 mm | — | — | Montar F1 |
| J1, J2 | 2 | Bornera de dos contactos, paso de 5 mm | — | — | Fuente y motor |
La idea eran cinco cosas: un sensor, un extractor, un zumbador, un LED y una placa. La lista tiene diecinueve renglones. Los catorce que se agregaron son los que no llegan cuando el pedido se hace de memoria. Y las palabras en negrita son las cuatro que, de faltar, hacen llegar la pieza equivocada.
10 · Verificar
La revisión antes de pagar
La lista de control del primer encendido del Tema 33 tiene su par en este momento. Es la última oportunidad de encontrar un error cuando corregirlo todavía es gratis.
| Pregunta | Qué encuentra |
|---|---|
| ¿Cada referencia del esquema tiene su renglón, y cada renglón su referencia? | Piezas olvidadas, y piezas que sobran |
| ¿Cada descripción alcanza para comprar sin conocer el proyecto? | El «capacitor de 470» y el «MOSFET 44» |
| ¿Se aplicó la tabla de lo que cada pieza arrastra, hasta que no agregó nada? | El diodo, el portafusibles, la placa adaptadora |
| ¿Cada límite se comparó con el peor caso, con margen? | El capacitor de 10 V en una fuente de 12 |
| ¿Cada pieza se puede montar donde va? | La pieza de montaje superficial para la protoboard |
| ¿Está descargada la hoja de cada semiconductor, y mirado el orden de sus patas? | La letra de diferencia; las patas invertidas |
| ¿Lo que el vendedor publica coincide con el renglón, parámetro por parámetro? | El título que dice una cosa y la ficha otra |
| ¿Hay repuestos de lo que se puede dañar al montar? | El segundo viaje por una pieza de centavos |
| ¿Está lo que hace falta para armar? | El cable, el estaño, la placa |
Cuántas unidades
El Tema 5 dio la regla general: un 10 a 20 % de repuesto, y no el doble. Aplicada renglón por renglón, depende de dos cosas: cuánto cuesta la pieza y qué tan fácil es dañarla.
| Pieza | Pedir | Porque |
|---|---|---|
| Resistores, cerámicos, diodos comunes | La decena, o la tira | Sueltos cuestan casi lo mismo, y pasan a la base del taller |
| Semiconductores que se manejan con cuidado: MOSFET, integrados | Uno más | Sensibles a la estática y a un error de conexión |
| Piezas de montaje superficial | Dos o tres más | Se pierden, se sobrecalientan al soldar |
| Fusibles | Dos más | Su función es fundirse |
| Sensores y actuadores | Los justos | Son lo más caro, y se prueban antes de montar |
11 · Simulador
Buscador paramétrico
Un catálogo de doce llaves: cuatro transistores bipolares y ocho MOSFET, en tres cápsulas. Cargá los requisitos y mirá cuáles pasan, y por qué no pasa cada una de las otras.
- Cada fila es una pieza del catálogo; cada columna, un requisito.
- Una casilla verde cumple; una roja no. Adentro está el dato de la pieza que se comparó.
- Las filas resaltadas pasan los cinco filtros.
- El precio es relativo: el BC547 vale 1.
Doce candidatas, cinco filtros
Recorrido guiado (10 minutos)
- 1Mirá el estado inicial.
Es la llave del extractor, con el requisito de la protoboard: no pasa ninguna. Leé por qué cae cada grupo: los bipolares chicos por lo que le piden a la salida, el Darlington por calor, los MOSFET con patas por el mando.
- 2Cambiá el montaje a «cualquiera».
Aparecen dos, las dos en SOT-23. Una tercera, también garantizada a 2,5 V, cae por tensión: soporta 20 V y se piden 24.
- 3Volvé a la protoboard y cambiá el mando a 5 V.
Pasan tres MOSFET con patas. Es el otro requisito que se podía ceder: la placa. El IRFZ44N sigue afuera.
- 4Subí el mando a 12 V.
Recién ahora pasa el IRFZ44N. Poné el montaje en «cualquiera»: los tres SOT-23 caen por el mando. Su compuerta soporta 12 V como máximo, y no queda margen.
- 5Mando de 3,3 V, carga de 30 mA y 5 V, protoboard.
El zumbador. Pasan los cuatro bipolares, y los MOSFET con patas siguen afuera. La más barata es el BC547.
- 6Subí la corriente a 200 mA.
El BC547 cae por corriente. El BC337 y el 2N2222 pasan, pidiendo a la salida 10 mA: justo en el tope. El Darlington también, pidiendo menos de 1 mA.
- 7Mando de 5 V, 1,5 A, y subí la carga a 24 V.
Caen los MOSFET de 30 V. Quedan los de 55 y 60 V. Un requisito que parecía cumplido de sobra descarta piezas al cambiar la fuente.
- 8Volvé al estado inicial y quitá los márgenes.
Sigue sin pasar ninguna con patas. Con montaje «cualquiera», ahora pasa también la de 20 V, trabajando al 60 % de su tensión. Es lo que se gana cediendo el margen: una candidata más, que no hacía falta.
Preguntas para pensar
- En el paso 1, ¿por qué el IRLZ44N, «de nivel lógico» y capaz de 47 A, no pasa?
- En el paso 3, pasan tres. ¿Con qué criterio elegirías una?
- En el paso 8, ¿qué riesgo concreto tiene la pieza que entró al quitar los márgenes?
Ver respuestas sugeridas
- Porque «de nivel lógico» significa garantizado a 4 o 5 V, y el mando es de 3,3 V. Con esa tensión probablemente encienda, pero la hoja no promete cuánto: es el caso del Tema 22. Los 47 A no compensan nada: es un parámetro del que el diseño usa el 3 %, mientras que el que falla es el único que se usa al límite. Una pieza no se elige por su mejor número.
- Las tres cumplen: la diferencia de resistencia entre ellas, a 1,5 A, son centésimas de watt. Deciden la que ya tengas, la más común y el precio, en ese orden. El IRLZ44N es el que aparece en el resto del curso y en la mayoría de los proyectos publicados: es el que vas a volver a conseguir. Elegir la de 16 mΩ sobre la de 25 por tener «mejor número» no cambia nada medible.
- Una fuente de 12 V no entrega exactamente 12 V: en vacío puede dar 13, y al cortar un motor aparecen picos por encima, aun con el diodo, por la inductancia de los cables. Con 20 V de máximo quedan 7 V para todo eso. Lo más probable es que funcione en la mesa durante meses. La falla aparece un día, con un cable más largo o una fuente distinta, y en una pieza que ya nadie sospecha.
12 · El método en código
Redondear, filtrar y revisar
Python en tu navegador. Los bloques son editables: cambiá los valores y presioná «Ejecutar Python».
Del valor calculado al valor de serie
import math
E12 = (1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, 8.2)
E24 = (1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.5, 1.6, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 2.7, 3.0,
3.3, 3.6, 3.9, 4.3, 4.7, 5.1, 5.6, 6.2, 6.8, 7.5, 8.2, 9.1)
def de_serie(valor, hacia, serie=E12):
"""hacia: 'arriba', 'abajo' o 'cerca'. Devuelve el valor de la serie."""
decada = 10 ** math.floor(math.log10(valor))
posibles = [round(m * decada * f, 6) for f in (0.1, 1, 10) for m in serie]
abajo = max(p for p in posibles if p <= valor * 1.0001)
arriba = min(p for p in posibles if p >= valor * 0.9999)
if hacia == "arriba":
return arriba
if hacia == "abajo":
return abajo
return abajo if valor - abajo <= arriba - valor else arriba
V_PLACA = 3.3
r_led = de_serie((V_PLACA - 1.8) / 0.005, "arriba")
print(f"LED: calculado {(V_PLACA - 1.8) / 0.005:.0f} ohm -> {r_led:.0f} ohm -> {(V_PLACA - 1.8) / r_led * 1000:.1f} mA reales")
r_base = de_serie((V_PLACA - 0.7) / (0.030 / 20), "abajo")
print(f"Base: calculado {(V_PLACA - 0.7) / (0.030 / 20):.0f} ohm -> {r_base:.0f} ohm -> "
f"{(V_PLACA - 0.7) / r_base * 1000:.2f} mA de base")
for calculado in (412, 1733, 5230):
print(f"{calculado:>5}: E12 {de_serie(calculado, 'cerca'):.0f} "
f"({(de_serie(calculado, 'cerca') / calculado - 1) * 100:+.1f} %) "
f"E24 {de_serie(calculado, 'cerca', E24):.0f} "
f"({(de_serie(calculado, 'cerca', E24) / calculado - 1) * 100:+.1f} %)")
Cambiá V_PLACA a 5. ¿Qué resistores de la lista cambian de valor?
La búsqueda paramétrica
El filtro del simulador, sobre los ocho MOSFET del catálogo. Cada requisito es una condición, y la función dice cuál descartó a cada pieza.
CATALOGO = { # modelo: (volts, cápsula, {tensión de mando: ohm garantizados}, precio relativo)
"2N7000": (60, "TO-92", {4.5: 5.3, 10: 5.0}, 2),
"IRLZ44N": (55, "TO-220", {4: 0.035, 5: 0.025, 10: 0.022}, 12),
"IRFZ44N": (55, "TO-220", {10: 0.0175}, 9),
"IRLB8721": (30, "TO-220", {4.5: 0.016, 10: 0.0087}, 11),
"FQP30N06L": (60, "TO-220", {5: 0.045, 10: 0.035}, 12),
"IRLML2502": (20, "SOT-23", {2.5: 0.080, 4.5: 0.045}, 4),
"AO3400": (30, "SOT-23", {2.5: 0.052, 4.5: 0.032, 10: 0.0265}, 2),
"IRLML6344": (30, "SOT-23", {2.5: 0.037, 4.5: 0.029}, 5),
}
DISIPA = {"TO-92": 0.5, "SOT-23": 0.7, "TO-220": 2.0} # watts, sin disipador
def buscar(v_mando, amperes, v_carga, capsulas, mostrar_descartes=True):
pasan = []
for modelo, (volts, capsula, ohms, precio) in CATALOGO.items():
garantizadas = [v for v in ohms if v <= v_mando]
if capsula not in capsulas:
motivo = f"cápsula {capsula}"
elif not garantizadas:
motivo = f"garantizado recién desde {min(ohms)} V"
elif volts < 2 * v_carga:
motivo = f"soporta {volts} V y se piden {2 * v_carga}"
else:
watts = amperes ** 2 * ohms[max(garantizadas)] * 1.5
if watts > DISIPA[capsula] / 2:
motivo = f"disiparía {watts:.2f} W"
else:
pasan.append((precio, modelo, watts))
continue
if mostrar_descartes:
print(f" descartado {modelo:10} {motivo}")
for precio, modelo, watts in sorted(pasan):
print(f" PASA {modelo:10} {watts * 1000:4.0f} mW, precio {precio}")
return [modelo for _, modelo, _ in sorted(pasan)]
print("Extractor, 3,3 V de mando, en protoboard:")
if not buscar(3.3, 1.5, 12, ("TO-92", "TO-220")):
print(" -> ninguna: hay que ceder un requisito")
print("\nCediendo la cápsula:")
buscar(3.3, 1.5, 12, ("TO-92", "TO-220", "SOT-23"))
print("\nCediendo la placa: 5 V de mando, en protoboard:")
buscar(5, 1.5, 12, ("TO-92", "TO-220"), mostrar_descartes=False)
Agregá al catálogo un MOSFET que encuentres en un buscador real, con los datos de su hoja, y fijate si pasa.
Revisar la lista antes de pagar
Dos de las preguntas de la lista de control, automatizadas: si cada renglón dice lo que tiene que decir, y si está lo que cada pieza arrastra. La lista de ejemplo es la de la escena.
DEBE_DECIR = { # qué datos necesita el renglón de cada familia
"resistor": ("valor", "tolerancia", "potencia"),
"capacitor": ("valor", "tension", "tipo"),
"mosfet": ("modelo", "capsula", "mando"),
"bipolar": ("modelo", "capsula"),
"diodo": ("modelo",),
"fusible": ("valor", "velocidad", "medida"),
"motor": ("tension", "bloqueo"),
}
ARRASTRA = { # qué funciones tienen que estar cubiertas por otro renglón
"mosfet": ("resistor de compuerta", "resistor de apagado"),
"bipolar": ("resistor de base",),
"motor": ("diodo en paralelo", "capacitor sobre el motor", "capacitor de reserva", "fusible"),
"fusible": ("portafusibles",),
"SOT-23": ("placa adaptadora",),
}
def revisar(lista):
"""lista: renglones (referencia, familia, datos, función que cumple)."""
cubiertas = {funcion for _, _, _, funcion in lista}
observaciones = 0
for referencia, familia, datos, _ in lista:
faltan = [campo for campo in DEBE_DECIR.get(familia, ()) if campo not in datos]
if faltan:
print(f" {referencia}: el renglón no dice {', '.join(faltan)}")
pedidas = ARRASTRA.get(familia, ()) + ARRASTRA.get(datos.get("capsula"), ())
sin_cubrir = [funcion for funcion in pedidas if funcion not in cubiertas]
if sin_cubrir:
print(f" {referencia}: falta en la lista {', '.join(sin_cubrir)}")
observaciones += len(faltan) + len(sin_cubrir)
print(f" {observaciones} observaciones: {'se puede pagar' if observaciones == 0 else 'todavía no'}\n")
de_memoria = [
("M1", "motor", {"tension": 12}, "carga"),
("Q2", "mosfet", {"modelo": "el 44"}, "llave"),
("C3", "capacitor", {"valor": "470 uF"}, "capacitor de reserva"),
("R1", "resistor", {"valor": "10 k"}, "divisor del sensor"),
("F1", "fusible", {"valor": "500 mA"}, "fusible"),
]
print("El pedido de la escena:")
revisar(de_memoria)
con_metodo = [
("M1", "motor", {"tension": 12, "bloqueo": 1.5}, "carga"),
("Q2", "mosfet", {"modelo": "AO3400", "capsula": "SOT-23", "mando": 2.5}, "llave"),
("A1", "adaptador", {}, "placa adaptadora"),
("R4", "resistor", {"valor": "220", "tolerancia": "5 %", "potencia": "1/4 W"}, "resistor de compuerta"),
("R5", "resistor", {"valor": "10 k", "tolerancia": "5 %", "potencia": "1/4 W"}, "resistor de apagado"),
("D3", "diodo", {"modelo": "1N5819"}, "diodo en paralelo"),
("C2", "capacitor", {"valor": "100 nF", "tension": 50, "tipo": "cerámico"}, "capacitor sobre el motor"),
("C3", "capacitor", {"valor": "470 uF", "tension": 25, "tipo": "electrolítico"}, "capacitor de reserva"),
("F1", "fusible", {"valor": "500 mA", "velocidad": "lento", "medida": "5 x 20"}, "fusible"),
("XF1", "portafusibles", {}, "portafusibles"),
]
print("La parte del extractor, con el método:")
revisar(con_metodo)
Agregá a con_metodo el zumbador con su BC547. La función dice qué falta: agregá una regla a ARRASTRA para que también pida el diodo.
13 · Comprensión
Confusiones frecuentes
«Primero elijo la pieza y después veo si sirve»
Así se llega a un modelo que no existe en la cápsula que hace falta, o que no enciende con la tensión de mando. Primero los requisitos; el modelo es el paso 7 de 8.
«Elijo la de mejores números»
Los números que el diseño no usa no aportan nada. Entre las que cumplen, deciden la que ya tenés, la más común y el precio.
«Redondeo al valor más cercano»
Se redondea hacia el lado seguro, que depende de la función: hacia arriba un limitador, hacia abajo un resistor de base.
«Si es equivalente, es igual»
Sirve si cumple tus requisitos y tiene las mismas patas. Dos piezas «equivalentes» pueden tener colector y emisor intercambiados.
«El buscador ya me dio el modelo»
Dio candidatas, con un resumen de cada una. La condición de cada dato y el orden de las patas están en la hoja, que se abre antes de comprar.
«La lista son las piezas del esquema»
Son esas, más lo que cada una arrastra, más lo que hace falta para armar. En el proyecto del tema, de cinco ideas salieron diecinueve renglones.
«Un renglón corto alcanza: yo sé lo que quise decir»
Hoy. Dentro de seis meses, o para quien haga el pedido, «capacitor de 470» admite cuatro tensiones y dos tecnologías.
«Si no pasa ninguna, bajo el margen»
Es lo último que se cede. Antes, la cápsula, la cantidad de piezas o algún dato del proyecto.
14 · Práctica guiada
Ejercicios
Ejercicio 1: escribir los requisitos
«Quiero prender una tira de LED de 12 V desde una placa de 5 V.» Escribí qué datos faltan para poder buscar la llave, y de dónde sacarías cada uno.
Ver solución razonada
Faltan cuatro. La corriente de la tira: de su etiqueta, en watts por metro, multiplicada por el largo y dividida por 12 V; o medida. Si se va a regular el brillo con PWM: cambia el diodo y la exigencia sobre la llave. El montaje: protoboard, placa perforada o circuito impreso. El ambiente: no es lo mismo al aire que dentro de un perfil cerrado. Con una tira de 2 m y 14 W por metro: 28 W ÷ 12 V = 2,3 A. Los requisitos quedan: mando de 5 V, 2,3 A, 24 V o más, y la cápsula que corresponda.
Ejercicio 2: redondear
Llevá a la serie E12, justificando la dirección: un resistor para un LED azul de 3,0 V a 10 mA desde 5 V; el resistor de base de un BC337 que maneja 150 mA desde una salida de 5 V; un capacitor de reserva que calculaste en 680 µF para una fuente de 9 V.
Ver solución razonada
LED: (5 − 3) ÷ 0,01 = 200 Ω. Hacia arriba: 220 Ω, que da 9,1 mA. Base: 150 mA ÷ 20 = 7,5 mA; (5 − 0,7) ÷ 0,0075 = 573 Ω. Hacia abajo: 560 Ω, que da 7,7 mA, dentro del tope de 10 mA. Capacitor: 680 µF existe en la serie, pero los electrolíticos se consiguen sobre todo en 470 y 1000: hacia arriba, 1000 µF. Y su tensión: 9 × 2 = 18 V, hacia arriba, 25 V.
Ejercicio 3: sustitutos
Decí si sirve, y qué mirarías: un 1N5822, de 40 V y 3 A, en lugar del 1N5819; un BC548, de 30 V, en lugar del BC547 del zumbador; un capacitor de 470 µF y 50 V en lugar del de 25 V; un resistor de 10 kΩ al 5 % en lugar de R1.
Ver solución razonada
1N5822: sirve. Misma tensión, más corriente. Es más grande y de patas más gruesas: hay que ver que entre. BC548: sirve. El zumbador trabaja con 5 V, y 30 V sigue siendo seis veces más. Mismas patas. 470 µF, 50 V: sirve, si entra: es bastante más grande. 10 kΩ al 5 %: no para R1. Es el resistor del divisor del sensor, el único de la lista cuyo valor decide el resultado. En R5, que también es de 10 kΩ, serviría sin problemas.
Ejercicio 4: completar lo que arrastra
La idea: «una placa de 5 V, un relé de 5 V que conecta una lámpara, y un pulsador para encenderla». Escribí la lista completa aplicando la tabla.
Ver solución razonada
El relé es una bobina de unos 70 mA: necesita una llave, y la llave un BC547 con su resistor de base; como es bobina, un diodo en paralelo; y como no tiene que activarse solo mientras la placa arranca, un resistor de base a emisor. El pulsador arrastra su resistor al negativo o a la alimentación, y si el cable es largo, un resistor en serie con la entrada. La lámpara es otro circuito: su fusible con portafusibles, y borneras para sus cables. Un 100 nF junto a la placa. De tres ideas, alrededor de doce renglones. Y si la lámpara es de la red eléctrica, valen todas las advertencias del Tema 25.
Ejercicio 5: en el simulador
Buscá la llave para un relé de 5 V y 71 mA con una placa de 3,3 V, en protoboard. Después, para una bomba de 24 V y 5 A con una placa de 5 V. ¿Cuántas pasan en cada caso, y cuál elegirías?
Ver solución razonada
Relé: con 200 mA como valor más cercano por encima, pasan el BC337, el 2N2222 y el Darlington. Con la corriente real de 71 mA pasaría también el BC547, que es el que eligió el Tema 24: el simulador solo ofrece cuatro corrientes, y redondear el requisito hacia arriba descarta una pieza que servía. Vale como advertencia: los requisitos se escriben con el número real. Bomba: con 5 V, 5 A y 24 V pasa una sola, el IRLZ44N. El otro MOSFET de nivel lógico de 60 V cae por calor: con 45 mΩ disiparía 1,7 W. El de 30 V y los SOT-23 caen por tensión. Cuando pasa una sola no hay sustituto: conviene pedir una unidad de más, y anotar que a esa corriente ya vale la pena un disipador chico.
Ejercicio 6: una búsqueda real
Entrá al buscador de un distribuidor y buscá un MOSFET para el extractor: canal N, 30 V o más, garantizado a 2,5 V, SOT-23, con existencias. Anotá cuántos quedan después de cada filtro, y abrí la hoja del primero.
Qué mirar en el resultado
El orden en que caen: la categoría deja miles; la cápsula, cientos; la condición de mando, decenas. Fijate cómo llama ese buscador a la condición de mando, porque cambia de un sitio a otro. En la hoja del primero, buscá tres cosas: la fila de la resistencia con su condición de 2,5 V, el máximo de la compuerta, y el dibujo con el orden de las patas. Si alguna de las tres no coincide con lo que mostraba el buscador, encontraste la razón por la que el paso 6 de la búsqueda existe.
Ejercicio 7: tu propia lista
Tomá un proyecto que quieras armar. Escribí su tabla de requisitos, pasá cada pieza por los ocho pasos, armá la lista de materiales con sus seis columnas y aplicale la lista de control.
Qué mirar en el resultado
Contá cuántos renglones tenía la idea y cuántos tiene la lista: la diferencia es lo que habrías olvidado. Marcá en qué paso te detuviste más con cada pieza, porque es donde ese tipo de pieza concentra su dificultad. Y dásela a leer a otra persona: cada pregunta que te haga sobre un renglón es un dato que le falta a la descripción.
15 · Síntesis
Ideas para recordar
- Antes de buscar una pieza, se escriben los requisitos con números, en el peor caso. El montaje y el ambiente también son requisitos.
- Ocho pasos: función, familia, valor, tipo, límites, cápsula, modelo y lo que arrastra. El modelo es el séptimo.
- El valor calculado se lleva a la serie hacia el lado seguro, y la cuenta se rehace con el valor real.
- La tolerancia se paga solo donde el valor de la pieza decide el resultado.
- La búsqueda paramétrica filtra primero por lo que no se negocia, y los límites como rangos.
- Si no pasa ninguna, se cede un requisito: la cápsula antes que el margen.
- Si pasan muchas, deciden la que ya tenés, la más común y el precio.
- Casi ninguna pieza funciona sola: la tabla de lo que arrastra se aplica hasta que no agregue nada.
- Un sustituto sirve si es igual o mejor en lo que el diseño usa, e idéntico en cápsula y patas.
- La lista de materiales tiene referencia, cantidad, descripción completa, modelo, sustituto y función, y se revisa entera antes de pagar.
¿Listo para el Tema 35?
Podés avanzar si sos capaz de responder esto sin mirar:
- Enumerar los ocho pasos, en orden.
- Decir hacia dónde se redondea el resistor de un LED y el de una base, y por qué.
- Explicar por qué dos resistores de 10 kΩ de la misma lista pueden no ser intercambiables.
- Decir qué requisito se cede primero cuando el filtro devuelve cero, y cuál último.
- Nombrar lo que arrastra un MOSFET, un motor y un fusible.
- Enunciar la regla de los sustitutos.
- Decir qué columnas tiene una lista de materiales.
Con el método y la lista, queda una sola cosa: usarlos de punta a punta. Un proyecto chico y completo, desde los requisitos hasta el dictamen: sensa, indica y conmuta, con su lista de materiales, sus predicciones, su montaje por etapas y sus mediciones. En el próximo tema, el proyecto integrador.