⚡ Electrónica esencial

Imagina un tanque de agua conectado a una tubería. La altura del agua la empuja hacia abajo: eso es el voltaje. La cantidad de agua que pasa por segundo por la tubería es la corriente. Un tramo estrecho de la tubería frena el flujo: eso es la resistencia. En los circuitos es igual, solo que en lugar de agua hay electrones y la «tubería» debe formar un camino cerrado de regreso a la fuente.

Cómo leer: Compara ambos lados. A la izquierda, cuanto más alto está el tanque, más presión hay; el tramo delgado de la tubería limita el flujo. A la derecha, la batería es el tanque, la resistencia es el tramo delgado y la flecha cian muestra que la corriente debe volver al polo negativo (GND). Un cable suelto en cualquier punto = circuito abierto = corriente cero.

Por qué aprender

Cada decisión sobre las piezas del robot plantea una pregunta sobre estas tres magnitudes: ¿la batería tiene suficiente voltaje? ¿El controlador soporta la corriente del motor? ¿Qué resistencia protege el LED? Sin conocerlas, compras a ciegas y descubres el error por el olor a quemado.

Conceptos clave

A ley de Ohm relaciona las tres magnitudes: V = R × I. Si conoces dos, puedes calcular la tercera. En la mesa de trabajo, el cálculo que más se usa es el de la resistencia del LED: el LED «consume» una parte fija del voltaje y la resistencia debe frenar el resto para limitar la corriente a un valor seguro para el LED y para el pin del ESP32.

Cómo leer: la línea de arriba reparte la tensión (lo que da el pin menos lo que usa el LED queda para el resistor). El recuadro cian aplica la ley de Ohm para hallar el resistor mínimo. El de abajo comprueba la corriente con el valor que realmente vas a usar: 220 Ω, el mismo del LED parpadeante del módulo 1.1.

El cálculo en cuatro pasos

Por qué aprender

Es el cálculo que más se repite en la robótica de mesa. La misma lógica (la tensión sobrante dividida entre la corriente deseada) aparece en el divisor de tensión del HC-SR04, al elegir el resistor de base de un transistor y al leer la batería del rover.

Conceptos clave

A protoboard (placa de pruebas) te permite armar circuitos sin soldar, solo insertando cables y componentes. Por dentro, cada orificio está conectado con otros mediante láminas metálicas ocultas. Si no conoces este mapa, puedes armar todo «bien» en la fila equivocada. Hay dos reglas: en el centro, los 5 orificios de una misma columna están conectados entre sí; en los bordes, las líneas largas de + y − (los buses) recorren la placa a lo largo.

Cómo leer: cada trazo de color representa una lámina metálica debajo de los orificios. Las verdes muestran dos columnas vecinas: NO se tocan. La ámbar muestra que la misma columna al otro lado de la ranura es otro punto. Las líneas roja (+) y cian (−) son los buses de alimentación. En algunas placas largas, el bus está cortado en el medio: compruébalo con el multímetro (tema 4).

Por qué aprender

La mitad de los circuitos que «no funcionan» están bien en el papel, pero mal por una fila. Conocer el mapa interno te permite encontrar el problema con solo mirar, en vez de reescribir el código.

Conceptos clave

O multímetro es el instrumento que convierte «creo que está bien» en certeza. Un modelo digital sencillo resuelve todo lo que pide la Ruta 1: medir el voltaje de una batería, comprobar el valor de un resistor y probar la continuidad de un cable (si está intacto o si dos puntos están conectados).

Tres mediciones que vas a repetir siempre

Por qué aprender

Cuando el rover del módulo 1.6 se detenga en medio de la sala, la primera pregunta es "¿la batería está bien?". Quien mide en segundos no pierde la tarde sospechando del programa. Y comprobar la continuidad antes de encender es lo que salva las placas de un cortocircuito que no viste.

Conceptos clave

Una señal digital solo tiene dos estados: encendido (HIGH) o apagado (LOW), como un interruptor. Una señal analógica varía continuamente, como la tensión de un potenciómetro al girar o de una batería que se descarga. El ESP32 lee ambas: la digital con digitalRead() y la analógica mediante el ADC con analogRead(). Y aquí está el punto crítico: en el ESP32, HIGH es 3,3 V, no 5 V.

Cómo leer: a la izquierda, la línea verde solo ocupa dos niveles, 0 y 3,3 V. A la derecha, la línea cian pasa por todos los valores intermedios y el ADC da un número proporcional. La franja roja de arriba marca el límite: el ESP32 tolera como máximo unos 3,6 V en un pin, así que un sensor que entrega 5 V necesita un divisor de tensión (tema 6) o un convertidor de nivel.

Por qué aprender

Muchos tutoriales y módulos se hicieron para el Arduino Uno, que funciona a 5 V. Conectar uno de estos directamente al ESP32 es la forma más rápida de quemar un pin, y a veces toda la placa. Saber qué señal entrega cada componente determina qué pin usar, qué función de lectura aplicar y si se necesita protección.

Conceptos clave

Dos circuitos de dos componentes aparecen en casi todos los robots. El divisor de tensión usa dos resistores en serie para entregar una fracción de la tensión: Vsaída = Ventrada × R2 ÷ (R1 + R2). Con dos resistores iguales, la salida es la mitad. El pull-up es un resistor que "lleva" una entrada a 3,3 V mientras no ocurre nada, para que el pin nunca quede indefinido.

Cómo leer: a la izquierda, sigue la tensión de arriba hacia abajo: los dos resistores iguales dividen la batería por la mitad y el punto verde del medio va al GPIO 34, siempre por debajo de 3,3 V. A la derecha, el resistor interno conecta el GPIO 4 a los 3,3 V; cuando presionas el botón, el pin queda conectado directamente a GND y lee 0. La lógica "invertida" (presionado = 0) es normal con pull-up.

Objetivo: leer la tensión de 4 pilas AA mediante el divisor y el estado de un botón con pull-up interno, mostrando ambos en el Serial Monitor dos veces por segundo. En Wokwi, cambia la batería por un potenciómetro conectado entre 3,3 V y GND (la salida del medio al GPIO 34) y observa cómo cambia la tensión de la "batería".

// Divisor de tensión + botón con pull-up (ESP32, paquete esp32 3.x)
// Batería → R1 10k → GPIO 34 → R2 10k → GND   |   Botón: GPIO 4 ↔ GND

const int PINO_BATERIA = 34;   // ADC1, solo entrada
const int PINO_BOTAO   = 4;    // tiene pull-up interno
const float FATOR_DIVISOR = 2.0;  // (R1 + R2) / R2 = (10k + 10k) / 10k

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(PINO_BOTAO, INPUT_PULLUP);  // suelto = HIGH, presionado = LOW
  analogReadResolution(12);           // 0 a 4095
  Serial.println("Lectura de batería y botón lista");
}

void loop() {
  int bruto = analogRead(PINO_BATERIA);               // número de 0 a 4095
  int mvPino = analogReadMilliVolts(PINO_BATERIA);    // ya en mV, calibrado
  float vBateria = mvPino * FATOR_DIVISOR / 1000.0;  // deshace el divisor
  bool apertado = (digitalRead(PINO_BOTAO) == LOW);

  Serial.print("ADC: ");        Serial.print(bruto);
  Serial.print(" | pin: ");    Serial.print(mvPino);   Serial.print(" mV");
  Serial.print(" | batería: "); Serial.print(vBateria, 2); Serial.print(" V");
  Serial.print(" | botón: ");   Serial.println(apertado ? "APERTADO" : "solto");
  delay(500);
}

Por qué aprender

El divisor es lo que protege al ESP32 del pin ECHO de 5 V del HC-SR04 (módulo 1.4) y permite que el rover avise cuando la batería se está agotando. El pull-up permite que los botones, los interruptores de fin de carrera y los sensores de «colisión» se lean sin señales fantasma.

Conceptos clave