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• Guillermo José Muñiz Fletes

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Cómo leer un esquema Visión general Los esquemas son nuestro mapa para diseñar, construir y solucionar problemas de circuitos. Comprender cómo leer y seguir esquemas es una habilidad importante para cualquier ingeniero electrónico. ¡Este tutorial debería convertirte en un lector de esquemas completamente alfabetizado! Repasaremos todos los símbolos esquemáticos fundamentales:

Luego hablaremos sobre cómo se conectan esos símbolos en los esquemas para crear un modelo de un circuito. También repasaremos algunos consejos y trucos para tener en cuenta.

Lectura sugerida

La comprensión esquemática es una habilidad electrónica bastante básica, pero hay algunas cosas que debes saber antes de leer este tutorial. Echa un vistazo a estos tutoriales, si parecen lagunas en tu cerebro en crecimiento:   

¿Qué es la electricidad? ¿Qué es un circuito? Voltaje, corriente, resistencia y ley de Ohm

Símbolos esquemáticos (Parte 1) ¿Estás listo para un aluvión de componentes del circuito? Éstos son algunos de los símbolos esquemáticos básicos estandarizados para varios componentes.

Resistencias ¡El más fundamental de los componentes y símbolos del circuito! Las resistencias en un esquema usualmente están representadas por unas pocas líneas en zig-zag, con dos terminales que se extienden hacia afuera. Los esquemas que usan símbolos internacionales pueden usar un rectángulo sin rasgos, en lugar de garabatos.

Potenciómetros y resistencias variables Las resistencias variables y los potenciómetros aumentan el símbolo de la resistencia estándar con una flecha. La resistencia variable sigue siendo un dispositivo de dos terminales, por lo que la flecha se coloca en diagonal a través del medio. Un potenciómetro es un dispositivo de tres terminales, por lo que la flecha se convierte en el tercer terminal (el limpiador).

Condensadores Hay dos símbolos de condensador de uso común . Un símbolo representa un capacitor polarizado (generalmente electrolítico o tantalio) y el otro es para tapas no polarizadas. En cada caso hay dos terminales, que se ejecutan perpendicularmente en las placas.

El símbolo con una placa curva indica que el capacitor está polarizado. La placa curva representa el cátodo del capacitor, que debe estar a un voltaje más bajo que el pin positivo del ánodo. También se puede agregar un signo más al pin positivo del símbolo del capacitor polarizado.

Inductores Los inductores suelen estar representados por una serie de protuberancias curvadas o bobinas flojas. Los símbolos internacionales solo pueden definir un inductor como un rectángulo relleno.

Interruptores Los interruptores existen en muchas formas diferentes. El interruptor más básico, un solo polo / un solo tiro (SPST), son dos terminales con una línea medio conectada que representa el actuador (la parte que conecta los terminales entre sí).

Los interruptores con más de un lanzamiento, como el SPDT y el SP3T a continuación, agregan más puntos de aterrizaje para el actuador.

Los interruptores con múltiples polos, generalmente tienen múltiples interruptores iguales con una línea de puntos que intersectan el actuador central.

Fuentes de energía Al igual que existen muchas opciones para impulsar su proyecto , hay una gran variedad de símbolos de circuitos de fuente de energía para ayudar a especificar la fuente de energía.

Fuentes de voltaje DC o AC La mayoría de las veces, cuando trabaje con dispositivos electrónicos, utilizará fuentes de voltaje constante. Podemos usar cualquiera de estos dos símbolos para definir si la fuente está suministrando corriente continua (DC) o corriente alterna (AC):

Baterias Las baterías , ya sean esas de cilindros AA alcalinas o de polímeros de litio recargables , generalmente parecen un par de líneas paralelas desproporcionadas:

Más pares de líneas generalmente indican más celdas de la serie en la batería. Además, la línea más larga generalmente se usa para representar el terminal positivo, mientras que la línea más corta se conecta al terminal negativo.

Nodos de voltaje A veces, especialmente en esquemas muy ocupados, puede asignar símbolos especiales a voltajes de nodo. Puede conectar dispositivos a estos símbolos de un solo terminal , y estará vinculado directamente a 5V, 3.3V, VCC o GND (tierra). Los nodos de voltaje positivo generalmente se indican mediante una flecha que apunta hacia arriba, mientras que los nodos de tierra generalmente involucran de una a tres líneas planas (o algunas veces una flecha que apunta hacia abajo o un triángulo).

Símbolos esquemáticos (Parte 2) Diodos Los diodos básicos generalmente se representan con un triángulo presionado contra una línea. Los diodos también están polarizados , por lo que cada uno de los dos terminales requiere identificadores distintivos. El positivo, ánodo es el terminal que se ejecuta en el borde plano del triángulo. El negativo, el cátodo se extiende fuera de la línea en el símbolo (piense que es un signo).

Hay todo tipo de diodos diferentes , cada uno de los cuales tiene un riff especial en el símbolo de diodo estándar. Los diodos emisores de luz (LED) aumentan el símbolo del diodo con un par de líneas apuntando hacia afuera. Los fotodiodos , que generan energía a partir de la luz (básicamente, pequeñas células solares), giran las flechas y las apuntan hacia el diodo.

Otros tipos especiales de diodos, como Schottky o zeners, tienen sus propios símbolos, con ligeras variaciones en la parte de la barra del símbolo.

Transistores Los transistores, ya sean BJT o MOSFET, pueden existir en dos configuraciones: positivamente dopados o dopados negativamente. Entonces, para cada uno de estos tipos de transistores, hay al menos dos formas de dibujarlo.

Transistores de unión bipolar (BJTs) Los BJT son dispositivos de tres terminales; tienen un colector (C), un emisor (E) y una base (B). Hay dos tipos de BJT: NPN y PNP, y cada uno tiene su propio símbolo único.

Los pines del colector (C) y el emisor (E) están alineados entre sí, pero el emisor siempre debe tener una flecha. Si la flecha apunta hacia adentro, es un PNP y, si la flecha apunta hacia afuera, es un NPN. Un mnemotécnico para recordar cuál es "NPN: n o p oting i n ".

Transistores de efecto de campo de óxido de metal (MOSFET) Al igual que los BJT, los MOSFET tienen tres terminales, pero esta vez se denominan fuente (S), drenaje (D) y compuerta (G). Y nuevamente, hay dos versiones diferentes del símbolo, dependiendo de si tienes un MOSFET de canal n o canal p. Hay una serie de símbolos de uso común para cada uno de los tipos MOSFET:

La flecha en el medio del símbolo (llamado el volumen) define si el MOSFET es canal n o canal p. Si la flecha apunta hacia adentro significa que es un MOSFET de canal n, y si está apuntando es un canal p. Recuerde: “n está en” (algo opuesto a la mnemotécnica NPN).

Puertas lógicas digitales Nuestras funciones lógicas estándar (AND, OR, NOT y XOR) tienen símbolos esquemáticos únicos:

Agregar una burbuja a la salida niega la función, creando NAND, NOR y XNOR:

Pueden tener más de dos entradas, pero las formas deben seguir siendo las mismas (bueno, quizás un poco más grandes), y aún debería haber una sola salida.

Circuitos integrados Los circuitos integrados realizan esas tareas únicas y son tan numerosos que realmente no obtienen un símbolo de circuito único. Por lo general, un circuito integrado está representado por un rectángulo, con pines que se extienden fuera de los lados. Cada pin debe estar etiquetado con un número y una función.

Símbolos esquemáticos para un microcontrolador ATmega328 (que se encuentra comúnmente en Arduinos ), un IC de cifrado ATSHA204 y una MCU ATTINY45. Como puede ver, estos componentes varían enormemente en tamaño y conteos de pines. Debido a que los circuitos integrados tienen un símbolo de circuito tan genérico, los nombres, valores y etiquetas son muy importantes. Cada IC debe tener un valor que identifique con precisión el nombre del chip.

Circuitos integrados únicos: amplificadores operacionales, reguladores de voltaje Algunos de los circuitos integrados más comunes obtienen un símbolo de circuito único. Por lo general, verá amplificadores de operación como se muestra a continuación, con 5 terminales en total: una entrada no inversora (+), una entrada inversora (-), una salida y dos entradas de alimentación.

A menudo, habrá dos amplificadores operacionales integrados en un paquete IC que requieren solo un pin para alimentación y uno para tierra, por lo que el de la derecha solo tiene tres pines. Los reguladores de voltaje simples suelen ser componentes de tres terminales con pines de entrada, salida y tierra (o ajuste). Por lo general, toman la forma de un rectángulo con clavijas a la izquierda (entrada), a la derecha (salida) y abajo (tierra / ajustar).

Miscelánea Cristales y Resonadores Los cristales o resonadores suelen ser una parte crítica de los circuitos de microcontroladores. Ayudan a proporcionar una señal de reloj. Los símbolos de cristal generalmente tienen dos terminales, mientras que los resonadores, que agregan dos condensadores al cristal, generalmente tienen tres terminales.

Cabezales y conectores Ya sea para proporcionar energía o enviar información, los conectores son un requisito en la mayoría de los circuitos. Estos símbolos varían según el aspecto del conector, aquí hay una muestra:

Motores, transformadores, parlantes y relés. Los agruparemos, ya que (en su mayoría) todos usan bobinas de alguna manera. Los transformadores (que no son del tipo más de lo que se ve a la vista ) usualmente involucran dos bobinas, una contra otra, con un par de líneas que las separan:

Los relés suelen emparejar una bobina con un interruptor:

Los oradores y los zumbadores usualmente toman una forma similar a sus contrapartes de la vida real:

Y los motores generalmente involucran una “M” rodeada, a veces con un poco más de adorno alrededor de los terminales:

Fusibles y PTCs Fusibles y PTC: los dispositivos que generalmente se utilizan para limitar grandes descargas de corriente, cada uno tiene su propio símbolo único:

El símbolo PTC es en realidad el símbolo genérico de un termistor , una resistencia dependiente de la temperatura (¿observa el símbolo de resistencia internacional en ese punto?).

Sin duda, hay muchos símbolos de circuito que quedan fuera de esta lista, pero los de arriba deberían tener un 90% de alfabetización en lectura esquemática. En general, los símbolos deben compartir una cantidad justa en común con los componentes de la vida real que modelan. Además del símbolo, cada componente de un esquema debe tener un nombre y un valor únicos, que además ayudan a identificarlo.

Nombre de los designadores y valores Una de las claves más importantes para tener conocimientos esquemáticos es poder reconocer qué componentes son cuáles. Los símbolos componentes cuentan la mitad de la historia, pero cada símbolo debe emparejarse con un nombre y un valor para completarla.

Nombres y valores Los valores ayudan a definir exactamente qué es un componente. Para componentes esquemáticos como resistencias, capacitores e inductores, el valor nos dice cuántos ohmios, faradios o henrios tienen. Para otros componentes, como los circuitos integrados, el valor puede ser el nombre del chip. Los cristales pueden enumerar su frecuencia de oscilación como su valor. Básicamente, el valor de un componente esquemático revela su característica más importante . Los nombres de los componentes suelen ser una combinación de una o dos letras y un número. La parte de la letra del nombre identifica el tipo de componente: R 's para resistencias, C ' s para capacitores, U 's para circuitos integrados, etc. Cada nombre de componente en un esquema debe ser único; Si tiene múltiples resistencias en un circuito, por ejemplo, deberían llamarse R 1 , R 2 , R 3 , etc. Los nombres de los componentes nos ayudan a hacer referencia a puntos específicos en los esquemas. Los prefijos de nombres están bastante bien estandarizados. Para algunos componentes, como las resistencias, el prefijo es solo la primera letra del componente. Otros prefijos de nombre no son tan literales; los inductores, por ejemplo, son L 's (porque la corriente ya ha tomado I [pero comienza con una C ... la electrónica es un lugar tonto]). Aquí hay una tabla rápida de componentes comunes y sus prefijos de nombre:

Identificador de nombreComponente R Resistencias do Condensadores L Inductores S Interruptores re Diodos Q Transistores U Circuitos integrados Y Cristales y Osciladores Aunque estas son los nombres "estandarizados" de los símbolos de componentes, no se siguen universalmente. Es posible que vea los circuitos integrados con el prefijo IC en lugar de U , por ejemplo, o cristales etiquetados como XTAL‘s en lugar de Y ‘s. Use su

mejor criterio para diagnosticar qué parte es cuál. El símbolo por lo general debe transmitir suficiente información.

Esquemas de lectura Comprender qué componentes son cuáles en un esquema es más de la mitad de la batalla para comprenderlos. Ahora todo lo que queda es identificar cómo todos los símbolos están conectados entre sí.

Redes, nodos y etiquetas Las redes esquemáticas le dicen cómo los componentes se conectan entre sí en un circuito. Las redes se representan como líneas entre terminales de componentes. A veces (pero no siempre) son de un color único, como las líneas verdes en este esquema:

Uniones y nodos Los cables pueden conectar dos terminales juntos, o pueden conectar docenas. Cuando un cable se divide en dos direcciones, crea una unión . Representamos uniones en esquemas con nodos , pequeños puntos colocados en la intersección de los cables.

Los nodos nos dan una manera de decir que "los cables que cruzan esta unión están conectados". Las ausencias de un nodo en una unión significan que dos cables separados están pasando, sin formar ningún tipo de conexión. (Al diseñar

esquemas, generalmente es una buena práctica evitar estas superposiciones no conectadas siempre que sea posible, pero a veces es inevitable).

Nombres de red A veces, para que los esquemas sean más legibles, le asignamos un nombre a la red y lo etiquetamos, en lugar de enrutar un cable en todo el esquema. Se supone que las redes con el mismo nombre están conectadas, aunque no haya un cable visible que las conecte. Los nombres se pueden escribir directamente en la parte superior de la red, o pueden ser "etiquetas", colgando del cable.

Cada red con el mismo nombre está conectada, como en este esquema para un FT231X Breakout Board . Los nombres y las etiquetas ayudan a evitar que los esquemas se vuelvan demasiado caóticos (imagine que todas esas redes estuvieran realmente conectadas con cables).

A las redes generalmente se les da un nombre que establece específicamente el propósito de las señales en ese cable. Por ejemplo, las redes de energía podrían estar etiquetadas como "VCC" o "5V", mientras que las redes de comunicación en serie podrían estar etiquetadas como "RX" o "TX".

Consejos de lectura esquemática Identificar bloques Los esquemas realmente expansivos deben dividirse en bloques funcionales. Puede haber una sección para la entrada de energía y la regulación de voltaje, o una sección de microcontrolador, o una sección dedicada a los conectores. Intente reconocer qué secciones son cuáles y seguir el flujo del circuito de entrada a salida. Los diseñadores de esquemas realmente buenos podrían incluso colocar el circuito como un libro, las entradas en el lado izquierdo, las salidas en el derecho.

Si el cajón de un esquema es realmente agradable (como el ingeniero que diseñó este esquema para el RedBoard ), pueden separar las secciones de un esquema en bloques etiquetados lógicos.

Reconocer los nodos de voltaje Los nodos de voltaje son componentes esquemáticos de un solo terminal, a los que podemos conectar terminales de componentes para asignarlos a un nivel de voltaje específico. Estos son una aplicación especial de nombres de red, lo que significa que todos los terminales conectados a un nodo de voltaje con el mismo nombre están conectados entre sí.

Los nodos de voltaje con nombres similares, como GND, 5V y 3.3V, están conectados a sus contrapartes, incluso si no hay cables entre ellos. El nodo de voltaje de tierra es especialmente útil, porque muchos componentes necesitan una conexión a tierra.

Hojas de datos de componentes de referencia Si hay algo en un esquema que no tiene sentido, intente encontrar una hoja de datos para el componente más importante. Por lo general, el componente que realiza la mayor parte del trabajo en un circuito es un circuito integrado, como un microcontrolador o un sensor. Estos son generalmente el componente más grande, a menudo ubicado en el centro del esquema.

Recursos y más allá ¡Eso es todo lo que hay en la lectura esquemática! Conocer símbolos de componentes, seguir redes e identificar etiquetas comunes. ¡Comprender cómo funciona un esquema te abre todo el mundo de la electrónica! Echa un vistazo a algunos de estos tutoriales para practicar tu nuevo conocimiento esquemático:    

Divisores de voltaje : este es uno de los circuitos más básicos y fundamentales. ¡Aprenda cómo convertir un voltaje grande en uno más pequeño, con solo dos resistencias! Cómo usar una Breadboard : ahora que sabes cómo leer esquemas, ¡por qué no hacer una! Las placas de pruebas son una excelente manera de hacer circuitos prototipos temporales y funcionales. Trabajar con cable - O, salta la placa de pruebas y salta directamente hacia el cableado. Saber cómo cortar, pelar y conectar cables es una habilidad importante en electrónica. Circuitos en serie y en paralelo : la construcción de circuitos en serie o en paralelo requiere una buena comprensión de los esquemas.

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Costura con hilo conductor : si no desea trabajar con cable, ¿qué le parece construir un circuito de textiles electrónicos con hilo conductor? Esa es la belleza de los esquemas, el mismo circuito esquemático puede construirse de diferentes maneras con diferentes medios