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L04. Electricidad mínima y segura
Maestro
Hacen falta tres palabras y una prohibición. Tensión es el empujón. Corriente es cuánta carga pasa. Resistencia es el freno. Y la prohibición: esto no se enchufa a 230 voltios. Con 5 voltios también se quema un LED, o un pin, si no hay freno. Hoy se entiende el freno. Mañana se pone.
La tensión se mide en voltios. Es la diferencia de empujón entre dos puntos. En el Uno, entre 5V y GND hay 5 voltios. La corriente se mide en amperios; en un pin hablamos de miliamperios, milésimas. La resistencia se mide en ohmios y limita esa corriente. Si no hay resistencia, la corriente solo la limita lo poco que aguante el pin o el LED, y uno de los dos pierde.
Un cortocircuito es un camino sin freno entre tensión y masa. La corriente se dispara, la placa se calienta, y a veces se apaga para protegerse o se estropea. La polaridad importa en un LED y en un condensador electrolítico: al revés, no luce o se queja. El calor es la pista de que algo va mal. Si un chip quema al dedo, se desconecta.
Nunca conectes la placa, un pin o un relé de este curso a la red de 230 voltios. El Uno y el Nano clásico son de 5 voltios. Nano 33, ESP, MKR y muchas placas nuevas son de 3,3. Esos 3,3 no son «un poco menos de 5»: un pin de 3,3 no acepta 5. El curso usa el Uno como referencia. Si tu placa es de 3,3, los esquemas de 5 voltios no se copian tal cual.
Una cuenta que vas a usar en el LED: si el LED se queda unos 2 voltios, quedan unos 3 por bajar en la resistencia. A 15 miliamperios, la resistencia sale sobre 200 ohmios. Por eso 220 es un valor seguro y fácil de encontrar, no el único correcto. Menos resistencia, más corriente, más riesgo.
Montaje
Pines de esta lección
Por qué
Voltaje es el empuje. Corriente es lo que de verdad circula y calienta. Un pin a 5 V sin camino hasta masa no gasta casi nada. El mismo pin, unido a masa por un cable sin resistencia, intenta entregar toda la corriente que puede y se daña. Por eso un LED nunca va solo: la resistencia limita la corriente a un valor que el pin aguanta.
El Uno R3 y el Nano clásico con ATmega328P trabajan a 5 V. Muchas placas nuevas, Nano 33, varias ESP y las MKR, trabajan a 3,3 V. Meter 5 V en un pin de una placa de 3,3 V no es ser prudente al revés: es pasarse del máximo y quemar la entrada. Antes de copiar un esquema, lee la seda y el voltaje, no el color de la placa.
Unos 20 mA es el techo sensato de un pin de entrada y salida. Un LED con 220 ohmios se queda cerca de (5 menos 2) entre 220, unos 14 mA. Un motor, un servo o la bobina de un relé piden mucho más, y además devuelven un golpe de tensión al cortar. No salen de un pin. Salen de una alimentación propia, con la masa unida a la masa de la placa, y el pin solo da la orden.
La red de casa, 230 V, no entra en estas lecciones. Ni un relé cuyo contacto encienda una lámpara de techo, ni una fuente abierta, ni un soldador apoyado en un enchufe a medias. Si un proyecto de internet cruza a la red, no es de este curso.
Práctica
- Escribe en el papel: mi placa es de 5 V o de 3,3 V. Si dudas, no cablees.
- Calcula en el papel (5 menos 2) entre 0,015. Tiene que salirte cerca de 200 ohmios. Por eso en clase usamos 220.
- Toca con el dedo, placa apagada, el pin 13 y un GND. Imagina el camino del LED. No los unas con un cable pelado.
- Di en voz alta tres cosas que no se alimentan de un pin: motor, servo, bobina de relé.
- Busca en la habitación el enchufe de la pared y di que ese circuito no se monta aquí.
- Si tienes un módulo de relé de los que dicen 230 V, déjalo en la caja. No es de estas lecciones.
- Repasa que masa común significa un hilo de GND de la placa a GND del sensor, no que las masas se adivinen.
Anota el montaje
Escribe qué cable va a qué pin, o qué has entendido del paso. Se guarda en este aparato.
Ejemplos resueltos
El cable que sobra
Nuria quiere ver si el pin 13 funciona y lo une directo a GND con un cable. No hay LED ni resistencia. Durante un instante el pin lucha contra la masa. Puede oler a caliente y, desde entonces, el 13 no vuelve a encender el LED de la placa.
La prueba segura es el propio LED de a bordo, que ya trae resistencia, o un LED externo con 220 ohmios. Un cortocircuito no es una prueba.
El sensor de 5 V en placa de 3,3 V
Iván tiene un ESP a 3,3 V y un sensor que en el foro se alimenta a 5 V, con la salida también a 5 V. Lo conecta igual. La salida del sensor queda por encima de lo que el pin admite.
En este curso la referencia es el Uno a 5 V. Si tu placa es de 3,3 V, el sensor también tiene que ser de 3,3 V, o hace falta un adaptador de nivel que aquí no se monta a ciegas. Parar es la respuesta correcta.
Soldadura y seguridad
Hoy no se suelda. El soldador se queda guardado hasta que un circuito haya funcionado en protoboard. Si lo sacas igual, apoya el soporte metálico, no la mesa, y no dejes la punta cerca de un cable de red.
No abras fuentes ni cajas que se enchufan a la pared para ver cómo son por dentro. Este curso no enseña eso, y un condensador de una fuente puede seguir cargado.
En la mesa
Haz la cuenta en el papel con números redondos, no con la calculadora del móvil escondida. Cinco voltios menos dos que se queda el LED son tres. Quince miliamperios son 0,015 amperios. Tres entre 0,015 son doscientos ohmios. Tu cajón tiene doscientos veinte, y vale. Si alguien te ofrece cien ohmios para que luzca más, la cuenta se va a treinta miliamperios y te sales del techo de veinte. Di que no antes de pincharla.
Mira el enchufe de la pared y di en voz alta que ningún proyecto de estas treinta y nueve lecciones termina ahí. Si un vídeo pasa de un relé a una lámpara de techo, ciérralo. El clic de un relé de cinco voltios, más adelante, se oye con el contacto vacío. El contacto con cables de red no es una versión avanzada de la misma lección: es otra profesión, con otros riesgos, y aquí no se enseña.
Antes de guardar, toca el chip con el dorso del dedo, placa recién desenchufada. Tiene que estar frío. Si algún día está caliente, no sigas probando: hay un camino sin resistencia. Esa costumbre, puesta hoy, es la seguridad real del curso, más que cualquier párrafo.
Ejercicio
Escribe la cuenta del LED con tus números: voltios que sobran, corriente que te parece prudente, y la resistencia que sale. No hace falta montarlo aún.
Autoevaluación
1. ¿Qué limita la corriente en un circuito bien hecho?
La resistencia (el freno).
2. ¿Por qué 220 ohmios es un valor habitual delante de un LED a 5 voltios?
Porque la cuenta (5−2) / 0,015 da unos 200 ohmios, y 220 es un valor seguro y fácil.
3. ¿Se puede usar un pin de este curso para conmutar 230 voltios?
No. La red eléctrica queda fuera.