Esquemas eléctricos

01 · Punto de partida

Primero el plano, después los cables

Con este tema empieza el cuarto bloque del curso, el de las manos: leer, montar y medir. Y lo primero es aprender a leer, porque todo montaje parte de un dibujo.

Un esquema es el dibujo normalizado de un circuito. No muestra cómo son las piezas ni dónde están sobre la mesa: muestra qué está conectado con qué. Quien arma un circuito copiando una foto consigue que funcione. Quien lo arma a partir del esquema, además, lo entiende: puede encontrar un error, cambiar algo y volver a armarlo de otra forma.

Ya viste dos esquemas, en los Temas 9 y 13. Ahora vas a aprender a leerlos con método. Hacen falta unos diez símbolos y una idea nueva, la de nodo.

• ¿Qué representa cada línea de un esquema?
• ¿Cuándo dos líneas que se cruzan están conectadas?
• ¿Cómo se lee un esquema en orden, sin adivinar?
• ¿Cómo se saca del dibujo la lista de lo que hay que comprar?

02 · Símbolos

Los símbolos que alcanzan para este curso

Cada componente que viste en los temas anteriores tiene su dibujo. Son convenciones internacionales: un esquema hecho en cualquier país se lee igual.

03 · La idea central

Líneas, uniones y nodos

Las líneas de un esquema representan conexiones ideales: no tienen resistencia y su largo o su forma no significan nada. Una línea puede doblar tres veces o ir derecha: eléctricamente es lo mismo.

De ahí sale el concepto más útil para leer esquemas. Un nodo es el conjunto de todos los puntos que están unidos entre sí solo por líneas, sin ningún componente en el medio. Como por una línea ideal no se pierde tensión, todo un nodo está a la misma tensión. Los componentes, en cambio, siempre están entre dos nodos.

Pensar en nodos cambia la manera de mirar un esquema. En lugar de ver cables, ves unos pocos puntos con nombre, y entre ellos, los componentes. El circuito del LED con llave tiene cuatro nodos; el semáforo de tres LED, seis. Esa cuenta es la que después se traslada a la protoboard.

04 · Simulador

Encontrá los nodos

Tres esquemas de dificultad creciente. Tocá cualquier línea: se resalta el nodo completo al que pertenece, con todo lo que une y su tensión. Antes de usar los botones de ayuda, intentá contar cuántos nodos tiene cada esquema.

Recorrido guiado

1. 1
   En «LED con llave», tocá la línea que sale del positivo de la pila.

   Se resalta hasta la llave y nada más. Ese es un nodo. El tramo que sigue después de la llave es otro, aunque en el dibujo parezca la misma línea.

2. 2
   Tocá la línea de abajo.

   Se resalta entera, con sus dobleces: es la masa. Todo ese recorrido está a 0 V.

3. 3
   Contá los nodos y respondé.

   Después tocá «Colorear todos los nodos» para verlos de una vez, cada uno con su color.

4. 4
   Pasá al semáforo.

   La línea de arriba se reparte entre tres ramas, y los puntos indican que todas están unidas. Tocala: es un solo nodo, grande. Lo mismo pasa abajo.

5. 5
   En «Dos ramas con un cruce», buscá donde dos líneas se cruzan sin punto.

   Tocá una y después la otra: se resaltan por separado. Son nodos distintos, con tensiones distintas.

6. 6
   Activá «Seguir la corriente».

   Los puntos recorren cada lazo desde el positivo hasta el negativo. Es el recorrido con el dedo del Tema 9, hecho por el simulador.

Preguntas para pensar

1. En el semáforo hay tres resistores y tres LED, pero no nueve nodos. ¿Por qué?
2. Dos líneas que se cruzan sin punto, ¿pueden pertenecer al mismo nodo?
3. Si redibujás un esquema con las piezas en otro lugar de la hoja, ¿cambia la cantidad de nodos?

05 · Método

Cómo leer un esquema en cinco pasos

1. 1
   Ubicá la fuente y la masa.

   Todo sale del positivo y vuelve al negativo. Son los dos extremos de cualquier recorrido.

2. 2
   Seguí cada camino del positivo al negativo.

   Sin levantar el dedo, anotando qué componentes atraviesa. Si hay ramas, se recorre una por vez.

3. 3
   Identificá los nodos.

   Ponele un nombre a cada uno: A, B, C y GND. Fijate en los puntos de unión y en los cruces.

4. 4
   Revisá las polaridades.

   La línea larga de la pila, hacia dónde apunta cada triángulo, el + de los capacitores electrolíticos.

5. 5
   Armá la lista de materiales.

   Cada símbolo con su valor. Si a alguno le falta el valor, el esquema está incompleto.

06 · Del papel a la mesa

Del esquema a la lista

El esquema no dice en qué agujero de la protoboard va cada pata. Dice qué tiene que quedar unido. El paso intermedio entre el dibujo y el montaje es escribir dos listas cortas. La primera es la lista de materiales:

La segunda es la tabla de nodos: para cada nodo, qué patas se juntan en él.

Cuatro nodos se convierten en cuatro grupos de agujeros unidos. Con esa tabla, el montaje deja de ser una improvisación. Cómo son esos grupos de agujeros es el tema siguiente.

07 · Analogía para programadores

El esquema como código fuente

1. 1
   Los símbolos son la sintaxis.

   Un vocabulario fijo con significado exacto. Un triángulo dibujado al revés es otro circuito, igual que un operador cambiado es otro programa.

2. 2
   Un esquema es un grafo.

   Los nodos son los vértices y los componentes, las aristas que los unen. Cómo se lo dibuja en la hoja es solo una de sus muchas representaciones posibles.

3. 3
   La lista de materiales son las dependencias.

   Sin ella, con sus valores, nadie puede reproducir el proyecto. En inglés se la llama BOM, y vas a verla con ese nombre.

La tabla de nodos de la sección anterior tiene un nombre técnico: netlist. Es la forma en que los programas de diseño guardan un circuito, y se puede escribir como una estructura de datos. Agregá una pieza y ejecutalo:

# Cada pieza esta entre dos nodos.
esquema = [
    {"pieza": "pila 9 V", "entre": ["A", "GND"]},
    {"pieza": "llave", "entre": ["A", "B"]},
    {"pieza": "resistor 470 ohm", "entre": ["B", "C"]},
    {"pieza": "LED rojo", "entre": ["C", "GND"]},
]

nodos = {}
for item in esquema:
    for nodo in item["entre"]:
        nodos.setdefault(nodo, []).append(item["pieza"])

print("Cantidad de nodos:", len(nodos))
for nodo, piezas in nodos.items():
    print(nodo + ": " + " + ".join(piezas))

Agregá {"pieza": "LED verde", "entre": ["C", "GND"]} al esquema. ¿Cambia la cantidad de nodos? ¿Qué nodo gana una pieza más?

El programa nunca supo cómo está dibujado el esquema, y aun así reconstruyó la tabla de nodos completa. Toda la información del circuito está en qué pieza va entre qué nodos.

08 · Comprensión

Confusiones frecuentes

09 · Práctica guiada

Ejercicios de lectura y dibujo

Ejercicio 1: leer en voz alta

Mirá el esquema «LED con llave» del simulador y describilo con palabras, nombrando los nodos A, B, C y GND, como si se lo dictaras a alguien que no puede verlo.

Ejercicio 2: contar sin ayuda

En el simulador, contá los nodos del esquema «Dos ramas con un cruce» sin usar el botón de colorear. Después, escribí en un papel su tabla de nodos y comparala tocando cada línea.

Ejercicio 3: dibujar desde una descripción

Dibujá en papel, con los símbolos de este tema, este circuito: una pila de 9 V; del positivo sale un fusible; después, un pulsador; después, un resistor de 1 kΩ y un LED verde; y vuelta al negativo. Marcá los nodos.

Ejercicio 4: la lista de materiales del semáforo

A partir del esquema «Semáforo de 3 LED», escribí su lista de materiales completa, con cantidades y valores.

10 · Síntesis

Ideas para recordar

¿Listo para el Tema 21?

Podés avanzar si sos capaz de responder esto sin mirar:

• Dibujar de memoria los símbolos de la pila, el resistor, el LED y el interruptor.
• Explicar qué es un nodo y por qué todo el nodo tiene la misma tensión.
• Distinguir, en un dibujo, una unión de un cruce.
• Escribir la tabla de nodos de un circuito de un solo lazo.

Ya sabés leer el plano y convertirlo en una tabla de nodos. Falta saber dónde se apoya cada pieza: en el próximo tema, la protoboard por dentro.