Electrónica para programadores

01 · Punto de partida

Por qué un programador necesita electrónica

Como programador ya sabés controlar lógica: condiciones, ciclos, funciones, estados. Mientras tu programa vive dentro de la computadora, eso alcanza. Pero apenas querés que toque el mundo físico —leer un sensor, encender una luz, mover un motor— tu código deja de estar solo: termina en cables por los que circula electricidad de verdad.

Eso es lo que cambia cuando el programa sale de la pantalla. Conviene tenerlo claro desde el primer día:

La buena noticia es que no hace falta ser ingeniero para cruzar ese puente. Hace falta un vocabulario mínimo, un poco de práctica con las manos y, sobre todo, el mismo método que ya usás para encontrar bugs. Este curso te da esas tres cosas y responde preguntas como estas:

• ¿Por qué se quemó el LED si el código estaba bien?
• ¿Por qué el sensor mide cualquier cosa cuando muevo los cables?
• ¿Cómo sé si el problema es de software o de hardware?
• ¿Cómo armo algo que funcione mañana también, no solo hoy?

02 · Vocabulario

Las palabras que vas a usar todo el curso

Toda la electrónica básica se apoya en seis magnitudes. Cada una tiene su propio tema más adelante; por ahora alcanza con una primera intuición, como cuando leés la firma de una función antes de mirar cómo está implementada.

Para que los números no sean abstractos, estos son valores que vas a ver una y otra vez:

Tensiones típicas

Pila AA: 1,5 V · Puerto USB: 5 V · Pila rectangular: 9 V · Enchufe de pared: 220 V (peligroso; en este curso no se toca).

Corrientes típicas

Un LED común: entre 10 y 20 mA (milésimas de amperio) · Un cargador de celular: 1 a 2 A, unas cien veces más.

Otras seis palabras que aparecen enseguida

Circuito

Un camino cerrado por el que la carga sale de la fuente, pasa por los componentes y vuelve. Si el camino se corta, no circula nada. (Tema 9)

CC y CA

Corriente continua (pilas, USB: siempre en el mismo sentido) y corriente alterna (el enchufe: cambia de sentido muchas veces por segundo). (Temas 11 y 12)

GND, masa o tierra

El punto del circuito que tomamos como 0 V. Todas las tensiones se miden respecto de él. (Tema 13)

Esquema

El plano del circuito, dibujado con símbolos. Es al hardware lo que un diagrama es al software. (Tema 20)

Protoboard

Una placa con agujeros para armar circuitos enchufando componentes, sin soldar. (Tema 21)

Multímetro

El instrumento que mide tensión, corriente y resistencia. Es tu print() del hardware. (Tema 22)

03 · Alcance

Qué vas a saber al terminar (y qué no)

Al terminar los 30 temas vas a poder explicar, montar y medir circuitos simples con seguridad. En concreto:

04 · Mapa del curso

Los 30 temas en 5 bloques

El curso está armado como un programa con dependencias: cada bloque usa lo que definió el anterior. Por eso conviene seguir el orden. El Tema 13 (GND) no se entiende sin el Tema 5 (tensión), y el Tema 26 (primer LED) sin el Tema 21 (protoboard) suele terminar en humo.

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   Primero el vocabulario (Temas 1–8).

   Carga, corriente, tensión, resistencia, potencia y energía. Sin esto, «5 V» y «20 mA» son jeroglíficos.

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   Después las reglas del camino (Temas 9–14).

   Circuito abierto y cerrado, cortocircuito, CC y CA, polaridad y GND. Acá se evita la mayoría de los desastres.

3. 3
   Después las piezas (Temas 15–19).

   Reconocer a simple vista un resistor, un LED, una pila, un pulsador. Todavía sin calcular nada fino.

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   Después las manos (Temas 20–26).

   Esquema, protoboard, multímetro, código de colores, seguridad y tu primer LED que enciende a propósito.

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   Al final el oficio (Temas 27–30).

   Depurar como en software, documentar lo que armaste y cerrar con el semáforo de 3 LED.

Si venís con un objetivo concreto

Tal vez llegaste con una meta puntual. Esta tabla te muestra en qué temas se resuelve, para que sepas hacia dónde vas mientras recorrés el curso en orden.

05 · Método

Cómo vamos a trabajar cada tema

Todos los temas siguen el mismo ciclo de cuatro pasos. Saberlo de antemano te ayuda a ubicarte: siempre vas a encontrar las mismas secciones en el mismo orden.

1. Concepto

Una sola idea por tema, con una analogía de programación cuando ayuda (variables, flujo, tipos, asserts).

2. Ejemplo visible

Un esquema, una tabla de valores típicos o un simulador. Nada abstracto sin algo para mirar.

3. Manos

Qué tocar, qué medir o qué reconocer. A partir del Tema 20, montar de verdad.

4. Verificación

Preguntas de autochequeo y errores típicos. Si no podés explicarlo con tus palabras, todavía no está aprendido.

06 · Kit mínimo

Lo que necesitás (y lo que no compres todavía)

Para los Temas 1 a 19 no necesitás comprar nada: son conceptuales y de reconocimiento, y los simuladores de cada tema alcanzan. Para los Temas 20 a 29 sí vas a montar, y alcanza con un kit económico. El Tema 25 lo detalla; esta es la versión corta.

07 · Simulador

Tu primer circuito, sin quemar nada real

Antes de estudiar cada concepto por separado, miralos funcionar juntos. Este es el circuito que vas a montar de verdad en el Tema 26: una fuente, una llave, un resistor y un LED, conectados formando un camino cerrado. Acá podés equivocarte gratis.

Los puntos amarillos representan la carga. El multímetro del centro mide la tensión entre su punta negra, fija en GND (0 V), y la punta roja, que podés mover entre cuatro puntos de prueba: TP1 a TP4.

Recorrido guiado (5 minutos)

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   Cerrá la llave.

   El camino se completa, la carga empieza a circular y el LED enciende. Abrila de nuevo: los puntos siguen ahí, pero quietos. Un cable siempre está «lleno» de carga; lo que cambia es si se mueve.

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   Con el LED encendido, mové la punta roja de TP1 a TP4.

   Vas a leer cerca de 9 V, 9 V, 2,2 V y 0 V. La tensión se «gasta» a medida que atraviesa los componentes: el resistor se queda con casi 7 V y el LED con el resto.

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   Poné el LED al revés.

   Se apaga, aunque todo lo demás siga igual. El LED tiene polaridad: conduce en un solo sentido. Medí TP3 y compará con el paso anterior.

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   Volvé el LED al derecho y probá con una pila AA.

   No enciende, y no hay ningún cable mal: 1,5 V no alcanzan para este LED. A veces el fallo es de tensión y no de conexión.

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   Volvé a 9 V y elegí «Sin resistor».

   Mirá la corriente antes de que el LED muera. Ese es el error más común de quien empieza, y acá sale gratis.

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   Pasá al modo «Depurar un fallo».

   El circuito tiene un problema oculto y solo tenés el multímetro. Intentá resolverlo con dos mediciones o menos.

Preguntas para pensar

1. Con el LED encendido, TP1 y TP2 miden prácticamente lo mismo. ¿Qué te dice eso sobre la llave cerrada?
2. ¿Por qué con un resistor de 10 kΩ el LED enciende mucho más tenue que con uno de 330 Ω?
3. En el modo depuración, ¿por qué conviene empezar midiendo en TP3 y no en TP1?

08 · Oficio

Depurar hardware como depurás software

La habilidad más rentable de este curso no es memorizar definiciones: es aplicar al hardware el método que ya usás para encontrar bugs. Lo que acabás de hacer en el simulador es exactamente eso.

Un circuito enciende solo si todas las condiciones del camino se cumplen a la vez. En código, es un and de condiciones físicas. Los bloques de esta sección se ejecutan en tu navegador y se pueden editar.

# Probá cambiar los valores.
circuito = {
    "pila_con_carga": True,
    "led_al_derecho": False,
    "llave_cerrada": True,
    "cable_retorno_ok": True,
}

def diagnosticar(c):
    if not c["pila_con_carga"]:
        return "1) Alimentacion: la pila no entrega tension"
    if not c["led_al_derecho"]:
        return "2) Polaridad: el LED esta al reves"
    if not c["llave_cerrada"] or not c["cable_retorno_ok"]:
        return "3) Continuidad: el camino esta cortado"
    return "Sin fallos: el LED enciende"

print(diagnosticar(circuito))

Probá poner "pila_con_carga": False y después "led_al_derecho": True. ¿Qué diagnóstico aparece en cada caso?

El orden de los if no es casual: es el orden en que conviene revisar un circuito real, de lo más frecuente a lo menos frecuente.

09 · Comprensión

Confusiones frecuentes

10 · Práctica guiada

Ejercicios sin cables (todavía)

Ejercicio 1: ¿software, electrónica o mezcla?

Decidí dónde está principalmente el problema en cada caso. El objetivo es detectar dónde termina el código y empieza el hardware.

1. El LED no enciende nunca, ni siquiera con una pila nueva.
2. El LED enciende, pero el programa lo apaga más tarde de lo esperado.
3. El sensor mide bien sobre la mesa, pero mal cuando lo conectás con cables largos.

Ejercicio 2: predecí antes de simular

Para cada configuración, escribí primero qué creés que va a pasar (enciende bien, tenue, no enciende o se quema). Después comprobalo en el simulador con la llave cerrada. Predecir antes de probar es lo que convierte un experimento en aprendizaje.

1. USB de 5 V, resistor de 330 Ω, LED al derecho.
2. Pila AA de 1,5 V, resistor de 330 Ω, LED al derecho.
3. Pila de 9 V, resistor de 10 kΩ, LED al derecho.
4. Pila de 9 V, resistor de 100 Ω, LED al derecho.
5. Pila de 9 V, resistor de 330 Ω, LED al revés.

Ejercicio 3: depurá con dos mediciones

En el modo «Depurar un fallo», resolvé tres fallos seguidos usando como máximo dos mediciones en cada uno. Anotá en un papel qué mediste primero y qué descartaste con esa lectura.

Ejercicio 4: tu primera página del cuaderno

Abrí tu cuaderno de laboratorio y escribí una página titulada «T01 – Mi punto de partida». Completá tres cosas: qué quiero lograr al terminar el curso, qué sé hoy y qué me preocupa (quemar algo, medir mal, no entender los esquemas).

11 · Síntesis

Ideas para recordar

¿Listo para el Tema 2?

Podés avanzar si sos capaz de responder esto sin mirar:

• Nombrar las seis magnitudes y decir, con tus palabras, qué es la corriente y qué es la tensión.
• Explicar por qué un LED puede no encender aunque el código esté bien.
• Decir qué pasa si conectás un LED a 9 V sin resistor.
• Enumerar los cuatro pasos para revisar un circuito que no funciona.

En el próximo tema separamos electricidad y electrónica: el fenómeno y la tecnología que lo controla, con ejemplos que vas a reconocer de tu propio escritorio.