Cierre y puente al curso 4

01 · Punto de partida

La misma escena, del otro lado

El Tema 1 empezó en el mostrador de una casa de electrónica. Pediste «una resistencia de 467 ohms» y el vendedor respondió con cinco preguntas que no estaban en tu cálculo.

Las cinco preguntas siguen existiendo. Lo que cambió es quién las contesta, y cuándo: antes de salir de casa, con una cuenta, una hoja de datos y un margen detrás de cada respuesta. Y apareció una sexta, que ahora hacés vos.

Hay una manera equivocada de leer lo que pasó en el medio: «aprendí dieciséis familias de componentes». Es cierto, y es lo que menos importa. Los datos de un BC547 se buscan en diez segundos. Lo que no se busca es saber qué preguntar ante una pieza: qué número de la hoja decide, en qué condición vale, qué pasa en el peor caso, qué necesita alrededor.

Un programador lo conoce bien. Nadie recuerda la firma de cada función de una biblioteca. Lo que distingue a alguien con oficio es que, frente a una que nunca usó, sabe qué mirar en la documentación, qué caso límite probar y qué no dar por supuesto. Este curso fue eso, con otra documentación.

• ¿Qué sabés hacer hoy, bloque por bloque?
• ¿Qué ideas atravesaron todo el curso?
• ¿Sirve el método con una pieza que el curso no vio?
• ¿Qué quedó afuera, y dónde sigue?
• ¿Qué conviene conservar, en la caja y en la carpeta?

02 · Balance

El recorrido, en cuatro bloques

El mapa del Tema 1, releído desde el final. Cada bloque respondía una pregunta, y cada uno dejó algo montado y medido que lo prueba.

La última columna es la que cuenta. En el Tema 1 quedó escrito que una pieza no está aprendida hasta que la mediste funcionando. Si de algún bloque no tenés nada montado, ese es tu repaso, y no se hace releyendo.

03 · Método

Las diez ideas que se repitieron

Cada una apareció en varios temas, con piezas distintas. Juntas son lo que el curso deja cuando se olvidan los números.

Ninguna de las diez nombra un componente. Por eso valen también para los que el curso no estudió, y la mejor manera de comprobarlo es probarlas con uno.

04 · Aplicación

Una pieza que nunca estudiaste

En el proyecto del Tema 35 había dos fuentes: la de 12 V para la tira y el USB para la placa. Sería más cómodo una sola. Existe una pieza para eso, que en el Tema 2 identificaste por su cuerpo y que el curso nunca usó: un regulador de tensión. El más conocido es el 7805, que recibe una tensión mayor y entrega 5 V. Tres patas: entrada, negativo y salida.

No hay un tema que lo explique. Hay una hoja de datos, y las cuatro estaciones del Tema 1.

La quinta fila es donde está la trampa, y se encuentra con una cuenta que ya hiciste con otras piezas. Un regulador de este tipo entrega la misma corriente que recibe, y se queda con la tensión que sobra. Esa tensión, por esa corriente, es calor.

«Regulador de 5 V y 1 A» es el título de la pieza. Alimentado con 12 V y sin disipador, es un regulador de 5 V y unos 150 mA. Nadie te lo explicó: lo encontraste preguntando por el peor caso y haciendo la cuenta del calor del Tema 3. Y encontraste, de paso, por qué existen otros reguladores que no desperdician lo que sobra.

Lo que el método encontró

La condición de la entrada, el límite real de corriente, y dos capacitores que no estaban en la idea. Tres cosas que, sin método, se descubren con el circuito ya armado.

Lo que el método no reemplaza

Saber que esa pieza existe, y cuáles son sus alternativas. Eso es conocimiento del área, y se sigue acumulando. El método hace que cada pieza nueva cueste una hora y no un proyecto fallido.

05 · Alcance

Lo que quedó afuera

Un curso se define también por sus límites. Estos son los del curso 3, y están puestos a propósito.

06 · Cierre

La caja y la carpeta

Del curso quedan dos cosas físicas. La primera es la caja. El Tema 5 dio la base para empezar; esta es la que queda al terminar, con los modelos que usaste de verdad.

Cada valor, en su bolsa rotulada

Con qué es, dónde se compró y cuándo. Es la trazabilidad del Tema 5, y lo que hace que una pieza se use en diez segundos en lugar de medirse cada vez.

Lo dudoso, separado

Las piezas que salieron de un montaje que falló van a una bolsa aparte, hasta medirlas. Una pieza dañada que vuelve al cajón es una falla futura con fecha desconocida.

Los semiconductores, con su hoja

Una carpeta en la computadora con la hoja de cada modelo que tenés. Es poco, y evita elegir una pieza de memoria.

Los electrolíticos, con fecha

Son los únicos de la caja que envejecen guardados.

La segunda cosa es la carpeta, y vale más que la caja. Las fichas que empezaste en el Tema 1, las tablas de predicho y medido de cada taller, la lista de materiales y el documento del Tema 35. La caja se repone con un pedido. Las mediciones de tu motor, el umbral calibrado de tu fotorresistencia y la falla que encontraste al integrar no se compran en ningún lado.

07 · Puente

El puente al curso 4

Mirá qué hicieron las piezas en este curso: encender y apagar, dejar pasar o bloquear, limitar, proteger. Casi todas las tensiones que mediste eran un número que se quedaba quieto: 4,89 V en la compuerta, 10 mV en el drenaje. Cuando algo cambiaba, pasaba de un estado a otro, y lo que importaba era el estado.

Tres veces el curso se asomó a otra cosa, y las tres veces dejó la pregunta abierta.

1. 1
   El micrófono del Tema 21.

   Entregaba 10 mV y la entrada medía de 0 a 3,3 V. Hacía falta multiplicar esa tensión por cien, con una ganancia que no dependiera del transistor. Quedó como idea.

2. 2
   El divisor del Tema 30.

   El conversor lo alteraba al leerlo, y se resolvió con un capacitor y con no usar resistores grandes. La solución de verdad es poner algo en el medio que mida sin cargar.

3. 3
   Los dos umbrales del Tema 35.

   Los puso el programa. Para decidir con una tensión y sin programa hacía falta una pieza que el curso no tenía.

Las tres tienen la misma respuesta, y es el centro del curso siguiente: el amplificador operacional. Y las tres hablan de lo mismo: de una tensión que ya no es un estado sino una señal, algo que lleva información en su valor exacto y en cómo cambia con el tiempo.

Lo que no cambia es el método. Un operacional tiene una hoja, con máximos y con condiciones. Se elige con margen, arrastra capacitores de desacople, y su circuito se predice antes de medirse. Las diez ideas de la sección 3 llegan intactas; lo que crece es a qué se aplican.

08 · Autoevaluación

Dieciséis preguntas

Cuatro por bloque. Ninguna pide recordar un dato de una hoja: todas piden aplicar una de las ideas del curso a una situación. Al terminar, el panel indica qué temas conviene repasar.

• Los cuatro recuadros muestran los aciertos de cada bloque.
• La fila de puntos muestra el avance: verde, acertada; rojo, fallada.
• Después de responder aparece la explicación, y el tema donde se estudió.

Cómo leer el resultado

Preguntas para pensar

1. ¿En cuántas de las que fallaste conocías la regla y elegiste otra respuesta por parecerte «más segura»?
2. ¿Qué tienen en común las preguntas cuya respuesta correcta era la menos intuitiva?

09 · El cierre en código

Una pieza nueva, el primer circuito y la caja

La ficha de una pieza nueva

El regulador de la sección 4. Los datos de la hoja van en un diccionario; las preguntas del método son la función.

REGULADOR = {       # de la hoja de un 7805 en TO-220
    "salida": 5.0, "diferencia_minima": 2.0, "entrada_max": 35.0,
    "corriente_max": 1.0, "temperatura_max": 125, "grados_por_watt": 60,
    "arrastra": ("330 nF en la entrada", "100 nF en la salida"),
}


def revisar(pieza, v_entrada, amperes, ambiente=30, margen=0.7):
    print(f"Con {v_entrada} V de entrada y {amperes * 1000:.0f} mA:")
    if v_entrada < pieza["salida"] + pieza["diferencia_minima"]:
        print(f"   NO REGULA: necesita al menos {pieza['salida'] + pieza['diferencia_minima']} V de entrada")
        return False
    watts = (v_entrada - pieza["salida"]) * amperes
    temperatura = ambiente + watts * pieza["grados_por_watt"]
    controles = (
        ("tensión de entrada", v_entrada, pieza["entrada_max"] * margen, "V"),
        ("corriente", amperes, pieza["corriente_max"] * margen, "A"),
        ("temperatura interna", temperatura, pieza["temperatura_max"] * 0.8, "°C"),
    )
    bien = True
    for nombre, valor, limite, unidad in controles:
        pasa = valor <= limite
        bien = bien and pasa
        print(f"   {nombre:20} {valor:6.2f} {unidad:3} (hasta {limite:6.2f}) {'bien' if pasa else 'EXCEDIDO'}")
    print(f"   calor: {watts:.2f} W; arrastra: {', '.join(pieza['arrastra'])}")
    return bien


for v_entrada, amperes in ((12, 0.05), (12, 0.15), (12, 0.30), (9, 0.30), (6, 0.05)):
    revisar(REGULADOR, v_entrada, amperes)

limite = (REGULADOR["temperatura_max"] * 0.8 - 30) / REGULADOR["grados_por_watt"] / (12 - 5)
print(f"\nCon 12 V y sin disipador, este regulador 'de 1 A' sirve hasta {limite * 1000:.0f} mA")

Buscá la hoja de otro regulador, por ejemplo uno de 3,3 V, y cargá sus datos. ¿Qué número cambia más?

El primer circuito, con todo el curso

El LED del Tema 1: una pila de 9 V, un LED rojo y un resistor de 470 Ω. Entonces el resultado era «15 mA». Ahora es un rango, con su margen.

def peor_caso(v_fuente, v_led, ohm, tolerancia, watts_nominales, a_max_led=0.020):
    """v_fuente y v_led son pares (mínimo, máximo)."""
    ohm_min, ohm_max = ohm * (1 - tolerancia), ohm * (1 + tolerancia)
    a_min = (v_fuente[0] - v_led[1]) / ohm_max
    a_max = (v_fuente[1] - v_led[0]) / ohm_min
    a_tipica = (sum(v_fuente) / 2 - sum(v_led) / 2) / ohm
    watts = a_max ** 2 * ohm_min
    print(f"   corriente: {a_min * 1000:.1f} a {a_max * 1000:.1f} mA (típica {a_tipica * 1000:.1f})")
    print(f"   LED al {a_max / a_max_led:.0%} de su máximo; resistor al {watts / watts_nominales:.0%} de su potencia")
    print(f"   brillo: cambia {a_max / a_min:.1f} veces entre los extremos")
    return a_min, a_max


print("Tema 1: pila de 9 V (de 7,0 a 9,5 V), LED rojo (1,8 a 2,2 V), 470 ohm al 5 %, 1/4 W")
peor_caso((7.0, 9.5), (1.8, 2.2), 470, 0.05, 0.25)

print("\nLo mismo desde 5 V de USB (4,75 a 5,25 V), con 220 ohm")
peor_caso((4.75, 5.25), (1.8, 2.2), 220, 0.05, 0.25)

print("\nCon el resistor al 1 %: ¿mejora?")
peor_caso((7.0, 9.5), (1.8, 2.2), 470, 0.01, 0.25)

El tercer caso casi no cambia respecto del primero. ¿Qué pieza domina la variación, y qué habría que cambiar para reducirla?

La caja contra una lista

El inventario como un diccionario, y una función que dice qué hay que pedir para armar un proyecto. La lista es la del Tema 35.

CAJA = {
    "resistor 220 ohm 5 %": 12, "resistor 470 ohm 5 %": 9, "resistor 10 kohm 5 %": 15,
    "resistor 15 kohm 5 %": 0, "capacitor 100 nF cerámico": 18, "LED rojo 5 mm": 7,
    "IRLZ44N": 1, "fotorresistencia": 2, "portafusibles 5x20": 1,
    "fusible rápido 630 mA": 0, "bornera de 2 contactos": 1,
}

PROYECTO = [        # (pieza, cantidad que usa, repuestos que conviene tener)
    ("fotorresistencia", 1, 0), ("resistor 15 kohm 5 %", 1, 0), ("capacitor 100 nF cerámico", 1, 0),
    ("LED rojo 5 mm", 1, 1), ("resistor 470 ohm 5 %", 1, 0), ("IRLZ44N", 1, 1),
    ("resistor 220 ohm 5 %", 1, 0), ("resistor 10 kohm 5 %", 1, 0),
    ("fusible rápido 630 mA", 1, 2), ("portafusibles 5x20", 1, 0), ("bornera de 2 contactos", 2, 0),
]


def pedido(caja, proyecto):
    faltan = []
    for pieza, usa, repuestos in proyecto:
        hay = caja.get(pieza, 0)
        if hay < usa + repuestos:
            faltan.append((pieza, usa + repuestos - hay, "FALTA para armar" if hay < usa else "repuesto"))
    if not faltan:
        print("La caja alcanza: no hay que pedir nada")
    for pieza, cantidad, motivo in faltan:
        print(f"   pedir {cantidad} x {pieza:28} {motivo}")
    bloquean = sum(1 for _, _, motivo in faltan if motivo.startswith("FALTA"))
    print(f"{len(faltan)} renglones; {bloquean} impiden empezar")


pedido(CAJA, PROYECTO)

Cargá en CAJA lo que tenés de verdad. Si un resistor de 15 kΩ falta, ¿qué sustituto admitía la lista del Tema 35?

10 · Comprensión

Confusiones frecuentes

11 · Práctica guiada

Ejercicios de cierre

Ejercicio 1: el mapa del Tema 1

En el ejercicio 5 del Tema 1 marcaste qué familias habías usado alguna vez y cuáles no, y elegiste la que más curiosidad te daba. Buscá esa hoja y comparala con hoy, familia por familia, anotando al lado de cada una qué montaste con ella.

Ejercicio 2: otra pieza nueva

Elegí una pieza que el curso no estudió: un sensor Hall, un transistor PNP usado como llave del lado del positivo, un regulador de 3,3 V, un módulo de relé. Buscá su hoja y completá las cuatro estaciones, como en la sección 4. Buscá expresamente la trampa.

Ejercicio 3: explicar el proyecto

Mostrale a alguien el proyecto del Tema 35 funcionando, con la carpeta como único apoyo. Explicá por qué cada pieza es la que es, y pedile que te haga preguntas.

Ejercicio 4: una sola fuente

Con lo de la sección 4: ¿se puede alimentar la placa del Tema 35 desde los 12 V de la tira, con un 7805? La placa con su LED consume 60 mA. ¿Qué cambia en la lista de materiales, en el fusible y en las fronteras del proyecto?

Ejercicio 5: el inventario

Hacé el inventario real de tu caja, con el formato del tercer bloque de Python. Separá lo dudoso. Pasá por la función la lista de un proyecto que quieras armar.

Ejercicio 6: el plan

Escribí tres renglones con fecha: qué bloque vas a repasar y con qué montaje; qué vas a armar el mes que viene; cuándo empezás el curso 4.

12 · Síntesis final

Lo que te llevás

El Tema 1 terminaba una cuenta en «466,7 Ω» y preguntaba qué faltaba para poder armarla. La respuesta ocupó treinta y seis temas, y cabe en una frase: faltaba pasar del valor a la pieza, de la pieza al circuito, y del circuito a algo que otra persona pueda repetir.

Lo que sigue es la mitad que este curso evitó a propósito: la zona entre el encendido y el apagado, donde una tensión deja de ser un estado y pasa a ser una señal. Las piezas son las mismas que ya tenés en la caja. Nos vemos en Electrónica Analógica para Programadores.