domingo, 11 de abril de 2010

Electrónica para los no electrónicos

Hoy después de tanto tiempo, vengo a hablaros de algo que es realmente asombroso, la electrónica. Dado que tiene tantos caminos, tantas ramas y es tan extensa, quizás esta entrada sea la primera de X. Aunque intentaré resumir para hacer más amena la lectura y no aburrir al lector.

Antes de hablar sobre la electrónica, paremos un momento. Alguien ha pensado qué pasa cuando apreto una tecla del teclado y momentáneamente aparece en la pantalla? O más sencillo, qué pasa cuando apreto un número en una calculadora y éste aparece en la pantalla? Todo este "jaleo" que dura apenas unas décimas de segundo, es gracias a la electrónica.

El mundo de la electrónica se divide en dos grandes grupos, la electrónica de potencia y la electrónica digital. De la primera únicamente haré una breve reseña, porque es más pesada, y donde está (bajo mi punto de vista) el verdadero "suco" es en la electrónica digital. Pero sin la primera, no tendríamos la segunda.

Por describirlas de alguna manera, la electrónica de potencia (EP) es la que se encarga de materializar en forma de circuito eléctrico, todas las acciones, algoritmos, cáculos y demás, que diseñamos a partir de la electrónica digital (ED). La EP es la parte física de la electrónica, los chips, los cables, los circuitos impresos, las baterías, etc. Pero todo lo que tenemos pensado hacer (introducir variables, modificarlas, guardarlas, combinarlas, mostrar resultados en pantalla). A grandes rasgos (sé que un electrónico si lee esto me puede llegar a degollar), la EP es el hardware y la ED es el software.

Bien, sigamos con el ejemplo de la tecla del teclado. Cuando yo pulso una tecla, la "ñ", el teclado de alguna manera envía una señal al ordenador, y éste sabe reconocer qué tecla es. Pero cómo pasamos esto a circuito? Primero tenemos que entender qué es lo que entiende un circuito. Pues bien, entiende lo más sencillo de todo, o "si" o "no". Punto. O lo que es lo mismo, "1" o "0"(cero). Toda la electrónica digital se basa en esto, unos y ceros. O lo que es lo mismo, utiliza el lenguaje BInario. Que es la mar de sencillo, el problema es que nosotros estamos acostumbrados a utilizar el sistema decimal.

Breve explicación del sistema binario
Resulta que con un "0" y un "1" podemos escribir cualquier número. Veamos cómo. Este lenguaje se basa en las potencias de 2 (2 elevado a 0 = 1, 2 elevado a 1 = 2, 2 elevado a 2 = 4, ...). Así que para leer un número en binario, por ejemplo el 1011, deberemos empezar por el número situado más hacia la derecha, e ir hacia la izquierda. La primera posición indica el 2 elevado a 0. La segunda posición indica el 2 elevado a 1. Y así sucesivamente. Ahora sólo tenemos que sumar todas las potencias de 2 que nos indique el número. Osea, el número 1011 nos está diciendo que sumemos 8 (2 elevado a 3)+0(en la posición de 2 elevado a 2 hay un 0)+2(2 elevado a 1)+1(2 elevado a 0)=11. Este es el resultado. Así pues, el número 101 sería el 5.

Perfecto, como hemos visto, cualquier número lo podemos representar con ceros y unos. Bien. Por lo tanto, podemos imaginarnos que cada letra del teclado se corresponde con un número, y que por ejemplo la "ñ" es el número 25. Así pues el teclado tiene que enviarle al ordenador esto de aquí 11001. Y cómo se lo envía? Bien sencillo. Empecemos por lo fácil. Imaginaros que únicamente le envía un número, o un 1 o un 0. A esto se le llama bit. Bien, pues enviar un 1 significa dejar pasar la electricidad, y enviar un 0 significa cortar la electricidad o no dejar que pase. Así si el ordenador recibe corriente del teclado, entiende que le está enviado un 1, y si no recibe nada, entiende que le está enviado un 0.
La cosa se complica cuando no es 1 solo bit el que debemos enviar, sino cientos de ellos. Y en muchas ocasiones, como en una calculadora, no es únicamente enviar 1 dato, sino que el propio circuito electrónico tiene que saber hacer cálculos. Y es que la electrónica digital, se basa en las llamadas operaciones lógicas, que no son más que sumas lógicas y otras operaciones que nos indican cómo interactuar con nuestros bits (sumarlos, multiplicarlos, contar el número par de unos...). A partir de estas operaciones lógicas, normalmente, se crea una tabla de la verdad. Y es a partir de esta tabla, que nos aporta toda la información de lo que va a hacer nuestro circuito, que podemos montarlo. Los chips son pequeños circuitos que llevan integrados dentro suyo operaciones lógicas (entre otras cosas).

Pero no os asustéis. Ya sé que parece un poco difícil poder sumar o multiplicar si estamos hablando de electricidad. Pero como ya os comenté, son simples unos y ceros. Si por un cable, me llega un 1, y por el otro un 0, y yo quiero hacer la operación suma, el cable resultante de los dos me dará un 1, lo que quiere decir que ese cable conducirá corriente.

Hagamos un ejemplo sencillo para terminar.

Tenemos una calculadora y queremos sumar 5 más 2. En binario, 101 (cinco) más 010 (dos). Para simplificarlo todavía más, imaginemonos que debajo de cada botón salen 3 cables que van a parar a la placa base de la calculadora. Bien, encendemos la calculadora. Apretamos la tecla 5. En ese momento, en el primer cable se sitúa un 1 (pasa corriente), en el 2º cable se sitúa un 0 (no pasa corriente) y en el tercer cable se sitúa un 1 (pasa corriente). Esta orden llega a la placa base, que no nos meteremos en este mini-ejemplo a explicar cómo lo hace, pero ella sabe que cuando le llega un número, debe mandarlo a la pantalla. Pam. Nos aparece un 5 en la pantalla. Ahora le damos a la tecla más. Esta orden se queda guardada en la calculadora (lo único que hacemos es decidir qué chip vamos a utilizar, tendremos un chip para sumar, otro para multiplicar...). Y seguidamente le damos a la tecla 2. Otra vez, se sitúa en el primer cable un 0, en el 2º un 1, y en el tercero un 0. Llega a la placa base, y este número se envía a la pantalla. Bien. Y ahora apretamos al igual. Lo único que estamos diciendo es: con el número que te he enviado al principio y el que te he enviado ahora, mételos en el chip de sumar, y lo que el chip de diga muestramelo en la pantalla.

De momento esto es todo de este gran y apasionante mundo de la electrónica. Volveré con otra entrega. Pido disculpas a todo aquel electrónico que haya leído esto, dadas las simplificaciones que he realizado y lo poco técnico que he sido, pero en este blog lo que se intenta es que todos se acerquen un poco más al mundo de la ingeniería.

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