Fase 2: Fundamentos de Hardware y Electrónica

📖 Teoría a Estudiar

Ley de Ohm y el Divisor de Tensión

En el diseño de PCBs, el microcontrolador (Cerebro) y los sensores industriales (Músculos) rara vez hablan el mismo idioma eléctrico. El STM32 es sumamente delicado (3.3V máximo), mientras que el entorno industrial es ruidoso y de alto voltaje (5V a 24V).

El Puente Analógico

El Divisor de Tensión es el circuito de acondicionamiento de señal más básico y vital. Utiliza dos resistencias pasivas (R1 y R2) conectadas en serie para "frenar" la fuerza del voltaje original. El microcontrolador se conecta justo en el nodo central entre ambas resistencias.

Reconstrucción Matemática en C

Si usas resistencias de 5.1k y 10k, tu hardware reduce los 5V a 3.3V. Pero a tu Súper Bucle (Día 60) no le interesan los 3.3V del pin; le interesa saber que el sensor originalmente mandó 5V para calcular la presión del gas correctamente. El software debe multiplicar la lectura del ADC por el inverso del factor del divisor para recuperar el dato original.

⚙️ Ejercicios Prácticos

Ejercicio 1: Programa una función en C de Punto Fijo que tome la lectura cruda del ADC de tu STM32 y, conociendo los valores de las resistencias de tu placa electrónica, reconstruya el voltaje real que está emitiendo el sensor industrial.

#include <stdint.h>

// --- 1. CONSTANTES DEL HARDWARE (Divisor de Tensión de la PCB) ---
// R1 = 5100 Ohms, R2 = 10000 Ohms
// Factor de atenuación física = R2 / (R1 + R2) = 10000 / 15100 = 0.66225

// Para no usar floats (Día 38), guardamos el factor multiplicado por 10,000
const uint32_t FACTOR_DIVISOR_X10000 = 6622; 


// --- 2. LECTURA Y RECONSTRUCCIÓN ---
uint32_t leer_voltaje_real_sensor(uint32_t adc_raw) {
    
    // PASO A: Convertir lectura digital (0-4095) a milivoltios del pin (0-3300 mV)
    // 3300 mV es el tope físico de referencia del ADC del STM32
    uint32_t milivoltios_pin = (adc_raw * 3300) / 4095;
    
    // PASO B: Reconstruir el voltaje original (antes del divisor de tensión)
    // Voltaje_Original = Voltaje_Pin / Factor_Atenuacion
    // Al usar matemáticas de punto fijo: multiplicamos por 10,000 y dividimos entre el factor
    uint32_t milivoltios_originales = (milivoltios_pin * 10000) / FACTOR_DIVISOR_X10000;
    
    // Si el sensor emitió 5V (5000 mV), el ADC leerá ~4095, 
    // y esta función devolverá ~5000 mV matemáticamente exactos.
    return milivoltios_originales; 
}


int main(void) {
    
    // Simulación del Súper Bucle
    while(1) {
        
        // 1. El DMA (Día 39) nos entrega la lectura cruda del ADC
        uint32_t lectura_adc_cruda = 2048; // Aprox a la mitad (1.65V en el pin)
        
        // 2. Recuperamos el voltaje que el sensor emitió ANTES de entrar a la PCB
        uint32_t voltaje_sensor_mv = leer_voltaje_real_sensor(lectura_adc_cruda);
        
        // 3. Ahora sí, calculamos la presión en PSI (Día 38)
        // uint32_t presion_psi = mapear_adc_entero(voltaje_sensor_mv, 0, 5000, 0, 250);
        
        // evaluar_limites_seguridad(presion_psi);
    }
    
    return 0;
}
        

📝 Resumen del Día

• La Ley de Ohm vincula Voltaje, Corriente y Resistencia. Es el principio rector de todo diseño electrónico de hardware.
• Un Divisor de Tensión adapta (escala hacia abajo) señales analógicas de alto voltaje para que puedan ser leídas por pines ADC de bajo voltaje sin causar daños térmicos.
• El diseño electrónico siempre debe estar acoplado con el firmware. Si el hardware divide el voltaje en un 66.22%, el software en C debe multiplicarlo a la inversa para recuperar el valor físico real del sensor.