Diseño + taller

01 · Punto de partida

Del divisor de pizarrón al de protoboard

Cuatro temas de divisores (21–24) y una sola prueba pendiente: diseñar una referencia de 3,3 V para un sensor real de 10 kΩ, montarla, medirla en vacío y con carga, y dictaminar con error %. Si cierra dentro del 5 %, el bloque está aprobado.

Este tema es taller completo: dos casos resueltos paso a paso y después tu turno con el laboratorio y los ejercicios.

• ¿Cómo se diseña con carga conocida desde el inicio?
• ¿Qué se mide y en qué orden?
• ¿Cuándo el diseño está aprobado?
• ¿Qué documento queda en el cuaderno?

02 · Caso A

Referencia 3,3 V para sensor de 10 kΩ

1. 1
   Carga e Idiv.

   Icarga ≈ 3,3/10k = 0,33 mA → Idiv = 3,3 mA (10×).

2. 2
   R2 y R1.

   R2 = 3,3/3,3mA = 1 kΩ (E12 exacto). R1 = 1,7/3,3mA ≈ 515 Ω → 510 Ω (entre 470 y 560, se elige el que deja Vout más cerca del objetivo).

3. 3
   Predicción con carga.

   R2eq = 1000∥10000 ≈ 909 Ω; Vout = 5×909/1419 ≈ 3,20 V (−3 %): aprobado antes de montar.

4. 4
   Potencias.

   Itot ≈ 3,5 mA; P_R1 ≈ 6 mW; P_R2 ≈ 10 mW: 1/4 W sobrados.

5. 5
   Medición.

   Vacío ≈ 3,31 V; con sensor ≈ 3,2 V. Error vs diseño < 5 %: verde.

03 · Caso B

Umbral ajustable 2–4 V montado

El ejercicio del Tema 24 llevado a la mesa: 9 V, R arriba 27k, pote 10k, R abajo 10k. Predicho: rango ≈ 1,9–3,8 V con I ≈ 0,19 mA. Montaje: cursor al multímetro (10 MΩ: no carga), extremos verificados, tres posiciones anotadas (0/50/100 %).

Si alguna difiere > 10 %: pote logarítmico en vez de lineal, o falso contacto en el cursor (mover y remedir).

04 · Protocolo

Checklist del taller de divisores

Diseño documentado

Vs, Vout, RL, Idiv elegida, R1/R2 E12, predicción vacío y cargado, P por pieza. Sin esto no se monta.

Montaje auditado en frío

Nodos, orden R1/R2 (¡no invertidas!), cursor al punto correcto. Continuidad donde dude.

Doble medición

Vacío primero (valida el divisor), cargado después (valida la regla 10×). Una sola no cuenta la historia.

Dictamen con números

Errores % vs predicción y vs objetivo; margen % del nominal por pieza. Verde o rediseño.

05 · Taller en código

Diseñador con carga desde el inicio

Entra Vs, Vout y RL: sale el par E12, la predicción cargada y el informe listo para el cuaderno:

E12 = [10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82]

def e12_cercano(r):
    cands = [b * d for d in (1, 10, 100, 1000, 10000) for b in E12]
    return min(cands, key=lambda x: abs(x - r))


def taller_divisor(vs, vout, rl, factor=10):
    i_car = vout / rl
    i_div = factor * i_car
    r2, r1 = vout / i_div, (vs - vout) / i_div
    R1, R2 = e12_cercano(r1), e12_cercano(r2)
    r2eq = R2 * rl / (R2 + rl)
    v_real = vs * r2eq / (R1 + r2eq)
    itot = vs / (R1 + r2eq)
    print(f"Diseño: R1={R1:.0f} R2={R2:.0f} (ideales {r1:.0f}/{r2:.0f})")
    print(f"Vout vacío={vs*R2/(R1+R2):.2f} cargado={v_real:.2f} (error {(v_real-vout)/vout*100:+.1f}%)")
    print(f"Itot={itot*1000:.1f} mA P_R1={(vs-v_real)*itot*1000:.0f}mW P_R2={v_real**2/R2*1000:.0f}mW")


taller_divisor(5, 3.3, 10000)
taller_divisor(9, 3.0, 4700)

Probá taller_divisor(12, 5.0, 20000): ¿qué par E12 propone? ¿Costo en mW?

Comparador de alternativas

Dos diseños para el mismo objetivo, lado a lado (ahorro vs. dureza):

def comparar(vs, vout, rl):
    print("--- factor 10x (duro) ---")
    taller_divisor(vs, vout, rl, factor=10)
    print("--- factor 3x (ahorrador) ---")
    taller_divisor(vs, vout, rl, factor=3)


comparar(5, 3.3, 10000)

06 · Analogía programador

Staging con carga sintética

1. 1
   Vacío = unit test.

   Verifica el diseño aislado. Necesario pero insuficiente: no dice nada bajo carga.

2. 2
   Cargado = load test.

   Con RL puesta se ve el error real. Sin load test no hay deploy (montaje final).

3. 3
   Informe = release notes.

   Diseño, predicciones, medidas y dictamen: lo que permite repetir y auditar el deploy.

07 · Exploración

Laboratorio: diseñador taller

Fijá fuente, objetivo y carga: el laboratorio propone E12, predice vacío y cargado, calcula potencias y dictamina. Es el taller_divisor() en vivo.

Preguntas para explorar

1. Pedí 2,5 V con 5 V y 20k. ¿Qué par propone? ¿Error?
2. Pedí 3,3 V con 5 V y carga 1k. ¿Qué par propone, con qué error y costo? ¿Montarías un divisor así?
3. ¿Por qué sin carga el error nunca es por RL?

08 · Comprensión

Confusiones frecuentes

09 · Práctica guiada

Ejercicios de taller

Ejercicio 1: 2,5 V con 20k

Diseñá 2,5 V de 5 V para carga 20k con factor 10×. Par E12, Vout cargado y error. Verificá con taller_divisor(5, 2.5, 20000).

Ejercicio 2: auditar uno ajeno

Divisor 12 V 10k/2k2 sin carga da 2,16 V; con carga 2k2 cae a 1,19 V. Dictaminá con regla 10× y proponé endurecido.

Ejercicio 3: comparar 10× vs 3×

Con comparar(5, 3.3, 10000): ¿error y costo de cada uno? ¿Cuándo elegirías el ahorrador?

10 · Síntesis

Ideas para recordar

Bloque divisores cerrado con proyecto real. Ahora, componentes que guardan: en el próximo tema, capacitor, carga y energía.